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"title": "Pesquisadores Brasileiros 'Domam' o Nióbio para Criar Baterias de Alta Energia, Patenteando Alternativa ao Lítio",
"subtitle": "Cientistas da USP desenvolvem um ambiente estável para o nióbio, superando sua instabilidade e abrindo caminho para dispositivos de armazenamento de energia mais seguros, potentes e com menor dependência de matérias-primas críticas.",
"content_html": "<p>Pesquisadores brasileiros alcançaram um marco significativo na busca por novas tecnologias de armazenamento de energia, conseguindo “domar” o nióbio, um metal estratégico e abundante no Brasil, para desenvolver baterias de alta energia. O protótipo, que já teve sua patente depositada, demonstrou operação consistente em testes de múltiplos ciclos de carga e descarga, posicionando-se como uma promissora alternativa às baterias de lítio.</p><p>Tradicionalmente, o nióbio é empregado como aditivo em baterias de lítio devido à sua alta reatividade, que o torna instável como elemento principal de armazenamento. Frank Crespilho, coordenador da pesquisa no Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da USP, explica que o nióbio é um metal de transição capaz de trocar até cinco elétrons, o que representa um altíssimo potencial energético. No entanto, sua tendência a oxidar-se descontroladamente, formando camadas passivas que bloqueiam a transferência de elétrons, sempre foi uma barreira química quase intransponível.</p><h3>A Inovação por Trás do Nióbio "Domado"</h3><p>Para ilustrar o desafio, Crespilho utiliza uma analogia musical: “O nióbio sempre foi como um guitarrista brilhante; extremamente talentoso, mas impossível de controlar. Se colocado no ambiente errado, entra em <em>feedback</em>, distorce tudo, e o show termina antes de começar.” Por décadas, a solução foi relegá-lo a um papel de coadjuvante. A equipe da USP, contudo, conseguiu criar o “estúdio” certo, um ambiente químico controlado que permite ao nióbio operar em seu potencial máximo sem comprometer o sistema.</p><p>A inspiração para essa abordagem veio de sistemas biológicos. Crespilho relata que, durante sua pesquisa no California Institute of Technology (Caltech) e, posteriormente, na Harvard University, ele observou como enzimas utilizam metais reativos em seus sítios ativos sem que estes se degradem. “Percebemos que a reversibilidade eletroquímica não depende apenas do material em si, mas do ambiente molecular que o cerca. Ao aplicar esses conceitos ao nióbio, ficou claro que o problema histórico nunca foi o metal, mas o ambiente inadequado em que ele era inserido”, explica o pesquisador.</p><h3>Como a Tecnologia Funciona</h3><p>A bateria desenvolvida pelos cientistas da USP — com o apoio da doutoranda Luana Italiano e dos pós-doutorandos Graziela Sedenho e Rafael Colombo — opera com base em duas camadas complementares. A primeira é a arquitetura NB-RAM, que funciona como uma “caixa de proteção química” ao redor do nióbio, controlando sua coordenação química, atividade redox e disponibilidade eletrônica. A segunda camada, denominada N-MER (mecanismo eletrônico-redox), atua como um regulador fino, controlando o fluxo de elétrons no nióbio dentro desse ambiente controlado.</p><p>Essa combinação permite que o nióbio transite entre seus estados de oxidação de forma escalonada, reversível e estável, explorando múltiplos elétrons do mesmo metal. O resultado é a capacidade de gerar tensões da ordem de 3 volts, um feito inédito para sistemas baseados em nióbio. Os protótipos demonstraram desempenho consistente ao longo de múltiplos ciclos de carga e descarga, validando o conceito e estabelecendo o nióbio como um competidor viável em tecnologias de armazenamento de energia livres de lítio.</p><h3>O Valor Estratégico para o Brasil</h3><p>A patente da tecnologia foi depositada pela USP, garantindo que a propriedade intelectual permaneça no Brasil. Crespilho ressalta a importância de que o país não repita o histórico das baterias de lítio, onde muitas nações perderam a oportunidade de capturar valor estratégico e se tornaram meras fornecedoras de matéria-prima. “A ciência fundamental foi concluída. Agora, a prioridade é transformar rapidamente o conhecimento em tecnologia, mantendo o controle nacional das inovações desenvolvidas na USP”, afirma.</p><h3>Potencial de Futuro e Sustentabilidade</h3><p>O próximo passo inclui o rápido depósito da patente internacional, o avanço na engenharia de materiais, o escalonamento industrial e a validação em protótipos avançados, com testes de durabilidade, segurança e padronização compatíveis com as linhas industriais existentes. A expectativa é que essa inovação gere valor tecnológico, industrial e geopolítico para o Brasil. Além de ser uma alternativa ao lítio, a tecnologia tem o potencial de produzir baterias mais seguras, com maior densidade energética e menor uso de matérias-primas críticas como cobalto e níquel, contribuindo para um futuro mais sustentável na área de energia."
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Fonte: jornal.usp.br
