Bateria funcional de nióbio desenvolvida pela USP abre nova fronteira de valor industrial
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Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) desenvolveram uma bateria funcional à base de nióbio capaz de operar a 3 volts, recarregável e testada em condições reais de uso, já em fase de testes industriais. O avanço representa uma oportunidade estratégica para o Brasil, que concentra cerca de 90% das reservas mundiais do mineral, historicamente exportado em estado bruto ou semiprocessado.
O desenvolvimento, conduzido ao longo de uma década pelo professor Frank Crespilho, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC/USP), superou o principal entrave técnico à viabilização de 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 desse avanço decorre do trabalho da pesquisadora Luana Italiano, que dedicou dois anos ao refinamento do sistema até alcançar níveis consistentes de estabilidade e reprodutibilidade. O processo envolveu dezenas de versões experimentais, com ciclos sucessivos de testes e ajustes no ambiente químico e nos mecanismos de proteção do material ativo, fundamentais para a consolidação do desempenho da bateria.
"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 validada em formatos industriais padrão, como células do tipo coin (moeda) e pouch (laminadas flexíveis), em parceria com o pesquisador Hudson Zanin, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). A tecnologia encontra-se com patente depositada pela Universidade de São Paulo, reforçando seu potencial de aplicação industrial e transferência tecnológica.
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 de suas operações em Araxá (MG). Atualmente, porém, a maior parte da produção nacional é direcionada à fabricação de ligas de aço de alta resistência, mantendo o país predominantemente na posição de fornecedor de matéria-prima.
Nesse contexto, o desenvolvimento de uma tecnologia nacional de baterias à base de nióbio sinaliza uma possível mudança de paradigma na cadeia de valor do mineral. Ao viabilizar aplicações avançadas na indústria de armazenamento de energia, o Brasil pode avançar para etapas de maior valor agregado, fortalecendo sua posição tecnológica e industrial em um setor estratégico para a transição energética.
"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 etapa final de desenvolvimento, o pesquisador defende a criação de um centro multimodal de pesquisa e inovação, articulando esforços dos governos estadual e federal, universidades e startups de base tecnológica. A iniciativa permitiria acelerar a maturação da tecnologia, integrar competências científicas e industriais e criar um ambiente favorável à escala produtiva e à transferência de conhecimento para o setor privado.
Contexto de mercado
O nióbio tem despertado atenção crescente no setor global de baterias nos últimos anos. Empresas como a Toshiba e a CBMM já desenvolvem, em parceria, tecnologias de baterias de íon-lítio com ânodos de óxido de nióbio-titânio, voltadas ao carregamento ultrarrápido. No Reino Unido, a Echion Technologies também investe em materiais avançados à base de nióbio para aplicações em armazenamento de energia.
O diferencial da tecnologia desenvolvida pela Universidade de São Paulo reside no uso do nióbio como elemento central do sistema eletroquímico, e não apenas como aditivo em ânodos de baterias de lítio convencionais. Essa abordagem amplia o potencial de inovação e posiciona o Brasil na fronteira tecnológica de uma nova geração de baterias, com maior autonomia e valor agregado ao mineral estratégico.
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