A Universidade de São Paulo (USP) desenvolveu uma bateria funcional de nióbio que atinge 3 volts, é recarregável e opera eficientemente em ambientes reais, extrapolando as condições ideais de laboratório. A tecnologia já se encontra em fase de testes industriais, marcando um avanço significativo na pesquisa energética nacional.
O projeto, que se estende por uma década, foi iniciado e é liderado pelo professor Frank Crespilho, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC/USP). Ele está à frente do Grupo de Bioeletroquímica e Interfaces da USP e é pesquisador do Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica e Sustentabilidade (INCT), sediado no Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP). O principal desafio para a construção de uma bateria de nióbio era a degradação do metal em ambientes eletroquímicos convencionais, especialmente na presença de água e oxigênio. Crespilho conseguiu resolver este problema ao descobrir como controlar o ambiente químico para estabilizar o nióbio.
Inspirando-se na natureza, onde “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”, o pesquisador explica que sua equipe criou uma “caixa de proteção inteligente” para o nióbio. Denominada NB-RAM (Niobium Redox Active Medium), essa caixa permite que o nióbio altere seu estado diversas vezes de forma controlada, sem se degradar, replicando a funcionalidade de sistemas biológicos.
Grande parte do sucesso da bateria de nióbio é atribuída ao trabalho da pesquisadora da USP Luana Italiano, que dedicou dois anos ao refinamento do sistema para alcançar estabilidade e reprodutibilidade. O processo envolveu dezenas de versões experimentais, com ajustes contínuos no ambiente químico e nos mecanismos de proteção do material ativo. “Não bastava fazer a bateria funcionar uma única vez. Ao longo de dois anos de trabalho no projeto, nosso foco foi garantir estabilidade, repetibilidade e controle fino dos parâmetros”, ressaltou Luana. Ela apontou que o desafio crucial foi encontrar o equilíbrio ideal entre proteger o sistema e manter seu desempenho elétrico, afirmando: “Se você protege demais, a bateria não entrega energia. Se protege de menos, ela se degrada”. Como resultado, o sistema demonstrou estabilidade não apenas em condições laboratoriais, mas também em arquiteturas próximas das utilizadas pela indústria, operando em “formatos reais”.
A tecnologia já possui um protótipo funcional e sua patente foi depositada pela USP. A bateria de nióbio desenvolvida alcançou 3 volts, uma faixa de tensão equivalente à maioria das baterias comerciais atuais. Em colaboração com o pesquisador Hudson Zanin, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), a bateria foi testada com sucesso em formatos industriais padrão, como células tipo coin (moeda) e pouch (laminadas flexíveis). Nesses testes, a bateria foi carregada e descarregada diversas vezes, validando o conceito em ambientes controlados.
Para avançar para a fase final de desenvolvimento da bateria, o professor Crespilho destaca a necessidade de um centro multimodal de pesquisa e inovação. Tal iniciativa exigiria a colaboração entre governos estadual e federal, universidades e startups de base tecnológica. “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”, concluiu Crespilho.
Por Marcos Puntel