A fabricante sueca de baterias Northvolt anunciou o desenvolvimento da primeira bateria industrializada do mundo com ânodo proveniente inteiramente de matérias-primas proveniente de madeira renovável das florestas nórdicas, reduzindo a pegada de carbono e o seu custo.
Para levar avante o projeto, a Northvolt se associou com a Stora Enso, fornecedora de produtos renováveis para embalagens, biomateriais, construção em madeira e papel, sendo uma das maiores proprietárias florestais privadas do mundo.
A Stora Enso fornecerá seu material anódico à base de lignina, originário de florestas manejadas de forma sustentável, enquanto a Northvolt conduzirá o projeto da célula, o desenvolvimento do processo de produção e a ampliação da tecnologia.
A lignina é um polímero derivado de plantas, encontrado nas paredes celulares de espécies de terra firme. As árvores são compostas de 20 a 30% de lignina, onde atua como um aglutinante natural e forte e é uma das maiores fontes renováveis de carbono.
No passado, 95% da lignina era despejada diretamente nos rios como resíduo na forma de “licor negro” ou concentrada e incinerada. Nos últimos anos, no entanto, vários estudos mostraram que a lignina pode ser usada para fazer baterias.
Cientistas da Polônia e da Suécia foram os primeiros a descobrir que a lignina se oxida nas plantas e se combina com uma substância chamada polipirrol para fazer eletrodos poliméricos multicamadas.
Como a lignina é barata e amplamente disponível, os carbonos porosos à base de lignina produzidos por ativação química simples e leve tornaram-se um foco de pesquisa em remediação ambiental, eletrocatálise e armazenamento de energia, especialmente como materiais anódicos para baterias de íons de lítio. Os eletrólitos atualmente usados em baterias de lítio contêm líquidos voláteis que podem representar um risco de incêndio e promover a formação de dendritos, o que afeta o desempenho normal da bateria.
As baterias convencionais e as baterias de células secas comuns contêm mercúrio. Quando descartado na natureza, o mercúrio penetra lentamente nas águas subterrâneas, entra no corpo humano através das plantas e danifica os órgãos internos humanos. Uma pequena bateria descartada na natureza pode poluir 600 mil litros de água, o que equivale ao consumo de água de uma pessoa ao longo da vida. As baterias recarregáveis também contêm o nocivo metal pesado cádmio, que se infiltra na natureza, flui através da terra e da água e, eventualmente, prejudica o corpo humano.
As matérias-primas para baterias a base de madeira não precisam conter metais raros, que são escassos. As fibras orgânicas contendo lignina são produtos verdes puros, não tóxicos, inofensivos e amigos do ambiente. A lignina tem uma ampla gama de fontes e é barata. No passado, a principal fonte de lignina eram as águas residuais da indústria de celulose e papel, razão pela qual era chamado de papel preto.
No mercado atual de veículos elétricos, os principais elementos metálicos necessários para produzir baterias são lítio, cobalto e níquel. Por um lado, os recursos desses elementos metálicos na crosta terrestre são limitados; por outro lado, os ciclos de mineração e produção desses minerais são longos.
A busca por novas alternativas renováveis, ricas em recursos e ecologicamente corretas é uma das principais prioridades dos fabricantes de baterias. A madeira, uma fonte de energia renovável, pode ser a melhor escolha até agora. A produção de baterias a base de madeira é derivada principalmente da lignina, um tipo de polímero orgânico complexo amplamente encontrado nas células das plantas lenhosas. A lignina também está presente nos subprodutos da indústria papeleira.
Veja também: Cientistas criam biocombustível de bactérias para aviação
A planta piloto da Stora Enso para materiais de carbono de base biológica está localizada na unidade de produção do grupo em Sunila, na Finlândia, onde a lignina é produzida industrialmente desde 2015. A capacidade anual de produção de lignina é de 50 mil toneladas, tornando a Stora Enso a maior produtora de lignina kraft do mundo.
A indústria de papel e celulose separa cerca de 140 milhões de toneladas de celulose das plantas a cada ano, recuperando cerca de 50 milhões de toneladas de lignina como subproduto. No entanto, não mais do que 10% de lignina industrial é efetivamente utilizada. A restante lignina industrial negligenciada é um enorme “tesouro” a ser recuperado e utilizado.
Com os avanços na tecnologia de produção, o desempenho das baterias a base de madeira é otimizado e melhorado, sendo possível substituir as baterias de ions de lítio por baterias de madeira mais ecológicas.
