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Por quanto tempo haverá lítio?

Se medidas não forem tomadas urgentemente, os esforços de descarbonização podem atingir seu limite muito antes do esperado.

Imagem: Envato Elements

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Os investigadores deram o alarme. Se não forem feitos esforços sérios no uso de baterias de segunda vida, reciclagem e aplicações em veículos de grade, os esforços de descarbonização podem atingir seu limite muito antes do esperado.

Todos os elementos da crosta terrestre são finitos e alguns são mais raros do que outros. Com as baterias de íon-lítio, que são um elemento vital em muitos esforços nacionais de descarbonização, a natureza fundamental do elemento poderia comprometer a transição energética global.

A partir de meados deste século, será necessária a reciclagem quase total das baterias, aplicações veiculares à rede e teremos que ter substitutos para as baterias, segundo relatório de Peter Greim, Solomon Asfaw e Christian Breyer, da Universidade Tecnológica Lappeenranta -Lahti (LUT), da Finlândia, e da Universidade de Augsburg, da Alemanha, que apareceu na revista acadêmica Nature Communications.

“A tendência atual na produção de baterias de lítio mostra que, no curto prazo, a oferta e a demanda estão bem equilibradas”, disse Asfaw, pesquisador de pós-doutorado da LUT. “No entanto, a sustentabilidade de longo prazo do fornecimento de lítio e, consequentemente, a manutenção da transição energética em altos níveis de eletrificação, particularmente no setor de transporte, está em risco. A demanda por baterias de lítio é a principal causa do déficit observado”.

Veículos elétricos como solução e problema

As baterias de íon-lítio experimentaram uma taxa de crescimento anual de 25% entre 2015 e 2018, impulsionado principalmente por um aumento nos veículos elétricos (VEs). De acordo com o relatório LUT-Augsburg, 70% dos dispositivos enviados em 2018 eram para uso de VE, contra 43% três anos antes.

A popularidade dos VEs se refletiu na atividade de mineração, já que Greim e outros relataram que a demanda por lítio em 2015 ficou em cerca de 34,6 quilotoneladas (kt). Cerca de 60% desse volume foi para usos sem bateria, com um quarto da demanda global por eletrônicos de consumo e mercados de baterias tradicionais, 14% para implantação de EV e apenas 1% para armazenamento estacionário de energia. No ano passado, a demanda global por lítio disparou para 49 kt, com 60% usando produtos relacionados à bateria.

Com cerca de 1 bilhão de veículos leves nas estradas e um aumento esperado para 3 bilhões até 2050, a eletrificação da frota mundial pode significar uma grande redução no fornecimento de lítio. Breyer, professor de economia solar da LUT, escreveu: “Escolher o transporte público, optando por transporte compartilhado, são todas as nossas escolhas individuais que reduzem a dependência de veículos leves particulares. Precisamos de incentivos para apoiar essas eleições em todas as partes do mundo”.

Da mesma forma, de acordo com a pesquisa LUT-Augsburg, o consumo de energia aumentará paralelamente ao crescimento da população mundial, atingindo 11 bilhões de pessoas em meados do século. As Nações Unidas estimam que o mundo precisará de 40 MWh de energia primária per capita até essa data, garantindo a necessidade de 200 TWh de capacidade de bateria neste século. Os 50 anos após 2050 podem registrar um pico quádruplo no consumo de energia.

Quanto falta?

Os pesquisadores do LUT-Augsburg examinaram vários modelos para determinar quanto lítio resta na Terra, com estimativas variando entre 30 e 95 milhões de toneladas (Mt), já que o Serviço Geológico dos Estados Unidos, por exemplo, indica uma reserva total de recursos de 80 Mt.

Os pesquisadores desenvolveram quatro cenários de fornecimento de lítio com base nas estimativas. No pior caso, nenhum recurso adicional de lítio será descoberto. Isso deixaria a humanidade com 26 Mt de lítio. Os outros cenários assumiram estoques remanescentes de 41, 56 e 73 Mt e o grupo LUT-Augsburg observou que as premissas restantes de 80 Mt e 95 Mt de lítio careciam de base suficiente e foram descartadas.

O grupo também modelou oito cenários de demanda futura, levando em consideração variáveis ​​como adoção de veículos elétricos, uso de baterias em segunda vida e reciclagem e integração do veículo à rede. Usando os dois conjuntos de cenários, os pesquisadores chegaram a 18 resultados, cada um destacando um ano diferente em que os suprimentos de lítio seriam esgotados.

Oferta e demanda permaneceriam equilibradas pela próxima década em todos os cenários, segundo o grupo LUT-Augsburg, e até mesmo superaria a demanda até meados do século, mas a partir daí a escassez se faria sentir.

O cenário assume que ainda há 73 Mt de suprimento de lítio, que as melhores políticas são aplicadas (reciclagem, V2G, second life) e que haverá cerca de 3.000 milhões de EVs na estrada, então o lítio ficará totalmente esgotado por alguns anos após 2100. Se as mesmas políticas e o mesmo número de carros corresponderem a apenas 26 Mt de lítio, mas os esforços de reciclagem não forem os desejados, os fabricantes de baterias fecharão suas lojas antes de 2040.

Menos carros

“Ao contrário de outras avaliações, o resultado mostra que a disponibilidade de Li se tornará uma séria ameaça à sustentabilidade de longo prazo do setor de transporte, a menos que uma combinação de medidas seja adotada para amenizar o problema”, afirma o estudo.

O aumento da demanda global de energia ao longo do tempo tornará o uso de baterias EV de segunda vida para armazenamento estacionário inevitável, previram os pesquisadores, mas mesmo com essa extensão da vida útil da bateria, produtos químicos de dispositivos alternativos já que o fluxo redox de vanádio e enxofre de sódio terá que ser usado para acompanhar a demanda por armazenamento estacionário.

“Devemos também encontrar maneiras de substituir a demanda por baterias, desenvolvendo opções de transporte sustentáveis ​​que não requerem baterias”, disse Breyer, com maior uso de ferrovias e esquemas de compartilhamento de carros entre as alternativas ao uso de carros particulares.

Embora os combustíveis sintéticos ofereçam valor no transporte marítimo de longa distância e na aviação, os pesquisadores afirmaram que eles foram desconsiderados na consideração do transporte pessoal devido a uma diferença relativa na eficiência do sistema em comparação com a energia da bateria. íon de lítio para o segmento.

A reciclagem também deve desempenhar um papel central para evitar uma crise de fornecimento de lítio, de acordo com a pesquisa LUT-Augsburg, com 45% das baterias de íon-lítio recicladas hoje, projetadas para aumentar para 99% em até 2050, com base em dados tecnológicos recentes que sugerem que a eficiência de reciclagem do elemento é de cerca de 95%.

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