USP Desenvolve Bateria de Nióbio de 3 Volts Funcional e Recarregável, Pronta para Testes Industriais
A Universidade de São Paulo (USP) acaba de anunciar um avanço tecnológico de grande impacto: o desenvolvimento de uma bateria de nióbio funcional de 3 volts. Este protótipo inovador é recarregável, opera com sucesso em ambientes reais, fora das condições ideais de laboratório, e já se encontra em fase de testes industriais.
Este feito representa o culminar de uma década de pesquisa intensa. O projeto foi liderado pelo professor Frank Crespilho, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC/USP), que é também líder do Grupo de Bioeletroquímica e Interfaces da USP e pesquisador do Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica e Sustentabilidade (INCT).
A pesquisa conseguiu resolver um dos maiores obstáculos para a construção de uma bateria de nióbio eficiente, a degradação do metal em ambientes eletroquímicos convencionais, especialmente na presença de água e oxigênio, conforme informações divulgadas pelo Instituto de Física de São Carlos, da USP.
O Desafio da Estabilidade do Nióbio Superado por Inspiração Biológica
O principal entrave para a criação de uma bateria de nióbio robusta sempre foi a tendência do metal de se degradar rapidamente. Isso ocorre em ambientes eletroquímicos comuns, especialmente quando há contato com água e oxigênio, elementos que são desafiadores para a estabilidade de muitos materiais reativos.
O professor Frank Crespilho, com sua visão inovadora, buscou inspiração na natureza para contornar essa questão. Ele observou como sistemas biológicos lidam com metais altamente reativos sem que estes se degradem, um processo que ocorre há bilhões de anos.
Crespilho destaca: “Eu já sabia que a natureza resolvia esse problema há bilhões de anos. Em sistemas biológicos, como enzimas e metaloproteínas, metais altamente reativos mudam de estado eletrônico o tempo todo sem se degradar, porque operam dentro de ambientes químicos muito bem controlados.”
A Inovação do NB-RAM, a ‘Caixa de Proteção Inteligente’
A equipe de pesquisa, inspirada nos mecanismos biológicos, desenvolveu uma solução engenhosa para proteger o nióbio. Eles criaram o que chamam de uma “caixa de proteção inteligente” para o metal, um componente essencial para a funcionalidade da bateria de nióbio.
Essa inovação é conhecida como NB-RAM, ou Niobium Redox Active Medium. Ela permite que o nióbio altere seu estado eletrônico de forma controlada e repetitiva, sem sofrer degradação, mesmo em condições que seriam adversas para o metal exposto.
Conforme explica o pesquisador, “Essa caixa é o NB-RAM [Niobium Redox Active Medium]. Dentro dela, o interruptor [nióbio] pode mudar de nível várias vezes, de forma controlada, sem se degradar. É exatamente isso que os sistemas biológicos fazem, e foi isso que adaptamos para a bateria de nióbio.”
O Trabalho Crucial de Refinamento e Estabilização
Uma parte fundamental do sucesso da bateria de nióbio deve-se ao trabalho dedicado da pesquisadora da USP, Luana Italiano. Ela passou dois anos focada no refinamento do sistema, buscando incansavelmente a estabilidade e a reprodutibilidade necessárias para a tecnologia.
O processo envolveu a criação de dezenas de versões experimentais. Cada uma delas exigiu ajustes minuciosos no ambiente químico e nos mecanismos de proteção do material ativo, garantindo que a bateria pudesse operar de forma consistente e segura.
Luana ressalta a complexidade do desafio: “Não bastava fazer a bateria funcionar uma única vez. Ao longo de dois anos de trabalho no projeto, nosso foco foi garantir estabilidade, repetibilidade e controle fino dos parâmetros.”
A pesquisadora também explica o delicado equilíbrio necessário: “Se você protege demais, a bateria não entrega energia. Se protege de menos, ela se degrada.” O resultado foi um sistema que funciona de maneira estável, não apenas em laboratório, mas também em arquiteturas próximas às utilizadas pela indústria.
Testes Industriais e o Potencial de Liderança Tecnológica do Brasil
Com um protótipo funcional e uma patente já depositada pela USP, a bateria de nióbio atingiu a marca de 3 volts, uma faixa de tensão que a posiciona ao lado da maioria das baterias comerciais disponíveis atualmente no mercado.
A tecnologia já foi submetida a testes em formatos industriais padrão, como células tipo ‘coin’ (moeda) e ‘pouch’ (laminadas flexíveis). Essa etapa foi realizada em colaboração com o pesquisador Hudson Zanin, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).
Nestes testes, a bateria de nióbio demonstrou sua prova de conceito em ambientes controlados, sendo carregada e descarregada diversas vezes com sucesso. Para a fase final de desenvolvimento, Crespilho enfatiza a necessidade de um centro multimodal de pesquisa e inovação.
Este centro envolveria a colaboração entre governos estadual e federal, universidades e startups de base tecnológica, fortalecendo o ecossistema de inovação. O professor Frank Crespilho conclui com uma mensagem inspiradora sobre o potencial do país:
“A bateria de nióbio desenvolvida na USP mostra que o Brasil não precisa apenas exportar recursos, mas pode liderar tecnologias, desde que a ciência seja tratada como prioridade nacional.”
