Logística reversa de baterias
Inúmeros desafios cercam a continuidade da fabricação da baterias de lítio.
Dando continuidade aos estudos de Logística Reversa (LR), é importante reforçar que ela pode ser caracterizada como um conjunto de procedimentos para recolher e dar encaminhamento a um produto (pós-venda) ou resíduo (pós-consumo), para reaproveitamento ou destinação correta destes materiais. As atividades de LR acontecem no nosso dia a dia, seja na coleta do lixo doméstico ou até mesmo na destinação de resíduos hospitalares.
A LR tem três motivadores, sendo eles o “econômico” (possibilidade de ter rentabilidade na comercialização do resíduo), “legislação” (existir a necessidade de realizar a LR por obrigação ou seja, por força de lei) e o motivador “socioambientais” que envolve a promoção da organização perante a sociedade, envolvendo sua preocupação com o meio ambiente. No Brasil temos a Política Nacional de Resíduos Sólidos (Lei n°12.305, de agosto de 2010) que nos instrui sobre estas atividades.
Mas há oportunidade de “cumprir a lei” tendo rentabilidade. Muitas pessoas vivem do valor comercializado do resíduo coletado, mas a remuneração varia muito de acordo com o resíduo. Isso se dá também pelo dano ou potencial que o resíduo/rejeito apresenta. As dificuldades de coleta, transporte e manuseio, também devem ser consideradas para estruturar uma rede de retorno do resíduo.
Os recursos naturais são escassos e, por sua vez, apresentam limitações. Isso significa por exemplo, que a quantidade disponível de lítio disponível no meio ambiente, para extração, é limitada! Considerando isso, identificamos um grande desafio: como continuar fabricando baterias de lítio? O consumo de produtos eletrônicos portáteis cresce de forma exponencial, não apenas no Brasil, mas no mundo inteiro.
Logística de baterias de íons de lítio
As baterias de íons de lítio (LIBs) foram inicialmente usadas como componente de energia para dispositivos eletrônicos portáteis, desde telefones celulares, power banks, tablets, laptops até câmeras e filmadoras. Atualmente, as LIBs são incorporadas em áreas de aplicação cada vez mais amplas (por exemplo, eletromobilidade, armazenamento de energia da rede, etc.) devido a algumas de suas vantagens exclusivas, como alta densidade de energia, alta confiabilidade, efeito de memória reduzido e longa vida útil.
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Com a utilização das baterias de íon-lítio em eletrônicos, veículos elétricos e armazenamento de energia renovável, surgem desafios relacionados à gestão dos resíduos envolvidos. O aumento do uso de recursos naturais por meio da produção industrial de produtos e serviços promove o desenvolvimento econômico da sociedade. Por outro lado, a rápida implantação de tecnologias de energia limpa como parte das transições energéticas implica um aumento significativo na demanda por minerais. A exploração, por sua vez, gera consequências negativas e promove o esgotamento dos recursos naturais, evidenciando o problema de utilização e mau gerenciamento dos recursos. A estimativa é que a demanda total aumente significativamente nas próximas duas décadas para mais de 40% para elementos de cobre e terras raras, 60-70% para níquel e cobalto e quase 90% para lítio.
Com o contínuo crescimento do mercado de LIBs, consolidam-se dúvidas em torno da sustentabilidade de suas cadeias de fornecimento e valor. Estes fatores levaram a questionar a confiabilidade das LIBs como a tecnologia líder a longo prazo. De fato, a prevalência de LIBs e os benefícios que eles apresentam podem ter consequências não intencionais que serão tratadas ao decorrer do artigo.
Embora o uso de baterias de íon-lítio possibilite o emprego de fontes de energia alternativas e, portanto, de menor impacto de carbono do que energias fósseis, os problemas de fim de vida não podem ser ignorados devido aos seus potenciais riscos ambientais e legais quanto o descarte é incorreto. Ainda não existe um padrão para descartar baterias de íon-lítio, este resíduo é considerado perigoso em fim de vida. Um processo adequado deverá ser seguro, deve reduzir os riscos na instalação, minimizando, assim, o risco de incêndio ou explosão, diminuindo ou eliminando a interação humana com a bateria.
O processo também deve ser rápido, para garantir que o descarte não se torne um gargalo. Deve também ser sustentável e viável, ou seja, rentável.
Como a tecnologia das baterias está em rápida evolução e pode enfrentar inovações disruptivas, incluindo desempenho aprimorado, os negócios de recuperação são afetados, tornando-se instáveis. Elas apresentam uma ampla variedade de materiais e diferem, principalmente, pela escolha do material catódico, os quais influenciam em menores taxas de reciclagem quando comparadas a outras tecnologias de baterias.
Os desafios de reciclagem das LIB’s em fim de vida não são comparáveis à reciclagem de baterias de chumbo-ácido, por exemplo. Reciclar baterias de chumbo-ácido é lucrativo porque o chumbo reciclado tem alta pureza e pode ser mais facilmente reinserido na produção de novas baterias. Sua solução eletrolítica, em grande parte ácido sulfúrico, é drenada e tratada, podendo ser reinserida nessa ou em outras cadeias produtivas. Já a reciclagem de LIB’s envolve uma maior complexidade logística, de descarga, processamento e refino.
Desafios da reciclagem e reutilização das baterias de íons de lítio
Apesar de a possibilidade de reuso ou remanufatura de LIB’s, juntamente com a reciclagem, ser uma possibilidade de reduzir potencialmente os custos e impactos ambientais, ambas as práticas ainda estão em fases iniciais em todo o mundo.
Questões de viabilidade econômica, cadeias de suprimentos abrangentes e a falta de regulamentações relevantes também impedem o desenvolvimento em larga escala da reutilização. A rápida implantação de tecnologias de energia limpa como parte das transições energéticas implica um aumento significativo na demanda por minerais. Sua participação na demanda total aumenta significativamente nas próximas duas décadas para mais de 40% para elementos de cobre e terras raras, 60-70% para níquel e cobalto e quase 90% para lítio.
Além disso, grandes flutuações no preço das matérias-primas da bateria e o custo cada vez menor das baterias lançam incertezas sobre a economia da reciclagem e reduzem o incentivo à essa prática. Isto faz com que os preços dos componentes internos da bateria aumentem e se tornem cada vez mais escassos. As preocupações com a volatilidade dos preços e a segurança do abastecimento não desaparecem em um sistema de energia eletrificado e rico em energias renováveis. As ofertas e investimentos de hoje são voltados para um mundo de ação mais gradual e insuficiente sobre as mudanças climáticas. Eles não estão prontos para apoiar transições energéticas aceleradas. Existem muitas vulnerabilidades que podem aumentar a possibilidade de aperto de mercado e maior volatilidade de preços.
Fica portanto, evidenciado um enorme desafio para profissionais de diversas áreas. Quer saber mais sobre o tema? Nos acompanhe nas próximas edições para você conhecer mais desafios e oportunidades sobre logística reversa!
Imagem de capa: Depositphotos
Professor da Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie.
Engenheiro de Produção, Mestre em Energia, Doutor em Engenharia de Materiais e Nanotecnologia.
Área de Pesquisa: Logística Reversa | Economia Circular | Gerenciamento de Resíduos Sólidos
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