USP desenvolve bateria funcional de nióbio e abre caminho para agregação de valor

Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) desenvolveram uma bateria funcional de nióbio que atinge 3 volts, é recarregável, opera em condições reais de uso e já está em fase de testes industriais. O avanço representa uma oportunidade estratégica para o Brasil, que detém cerca de 90% das reservas mundiais do mineral e historicamente o exporta em estado bruto ou semi-processado.

O desenvolvimento, conduzido ao longo de dez anos pelo professor Frank Crespilho, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC/USP), conseguiu superar o principal entrave técnico para viabilizar baterias de nióbio: a degradação do metal em ambientes eletroquímicos convencionais, especialmente na presença de água e oxigênio.

A solução veio da bioinspiração. Crespilho desenvolveu o NB-RAM (Niobium Redox Active Medium), uma espécie de ambiente protetor que estabiliza o nióbio durante as reações eletroquímicas. "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", explicou o pesquisador.

Dois anos de refinamento

Grande parte do avanço é resultado do trabalho da pesquisadora Luana Italiano, que dedicou dois anos ao refinamento do sistema até alcançar estabilidade e reprodutibilidade. O processo envolveu dezenas de versões experimentais, com ajustes sucessivos no ambiente químico e nos mecanismos de proteção do material ativo.

"Não bastava fazer a bateria funcionar uma única vez. Nosso foco foi garantir estabilidade, repetibilidade e controle fino dos parâmetros", destacou Italiano. "O principal desafio foi encontrar o equilíbrio entre proteger o sistema e manter seu desempenho elétrico. Se você protege demais, a bateria não entrega energia. Se protege de menos, ela se degrada."

A bateria já foi testada em formatos industriais padrão, como células tipo coin (moeda) e pouch (laminadas flexíveis), em parceria com o pesquisador Hudson Zanin, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). A tecnologia já tem patente depositada pela USP.

Implicações para a cadeia do nióbio

O Brasil é o maior produtor mundial de nióbio, com a CBMM (Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração) liderando o mercado global a partir das operações em Araxá (MG). No entanto, a maior parte da produção é destinada à fabricação de ligas de aço de alta resistência, com o país atuando predominantemente como fornecedor de matéria-prima.

O desenvolvimento de uma tecnologia nacional de baterias de nióbio pode representar uma mudança de paradigma na cadeia de valor do mineral, permitindo ao Brasil avançar para etapas de maior valor agregado na indústria de armazenamento de energia.

"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", afirmou Crespilho.

Para avançar à fase final de desenvolvimento, o pesquisador defende a criação de um centro multimodal de pesquisa e inovação envolvendo governos estadual e federal, universidades e startups de base tecnológica.

Contexto de mercado

O nióbio tem ganhado atenção crescente no setor de baterias nos últimos anos. Empresas como a Toshiba e a CBMM já desenvolvem conjuntamente tecnologias de baterias de íon-lítio com ânodos de óxido de nióbio-titânio, que prometem carregamento ultrarrápido. A Echion Technologies, do Reino Unido, também trabalha com materiais baseados em nióbio para baterias.

O diferencial da tecnologia da USP está no uso do nióbio como elemento central do sistema eletroquímico, e não apenas como componente de ânodos em baterias de lítio convencionais.