Uma pesquisa iniciada a partir da observação de processos naturais e desenvolvida ao longo de uma década no Instituto de Química de São Carlos (IQSC-USP) resultou no primeiro protótipo funcional de uma bateria baseada em nióbio, metal do qual o Brasil detém mais de 90% das reservas mundiais. A inovação foi tema de entrevista do professor Frank Crespilho, mestre, doutor e livre-docente, ao programa Primeira Página no Ar, da São Carlos FM.
Pesquisador do Instituto de Química de São Carlos, Crespilho explicou que a tecnologia representa uma nova fronteira estratégica para o país, ao unir ciência fundamental, inovação aplicada e soberania tecnológica. A patente do sistema já foi depositada pela Universidade de São Paulo junto ao INPI, garantindo à instituição os direitos sobre o uso industrial do princípio desenvolvido em São Carlos.
Da natureza ao laboratório
Segundo o pesquisador, a origem da descoberta não está diretamente ligada ao universo das baterias, mas ao estudo de sistemas biológicos. “Tudo começa com perguntas. Na universidade, com os alunos, fazemos perguntas e buscamos respostas. Essa pesquisa nasceu há cerca de dez anos, quando eu retornava de um período no Instituto de Tecnologia da Califórnia, o Caltech”, relatou.
Naquele período, o grupo estudava proteínas presentes no organismo humano que contêm metais como ferro e níquel. Diferentemente de uma barra de ferro exposta ao ar, que oxida rapidamente, esses metais permanecem estáveis em sistemas biológicos. “A natureza estabiliza metais de uma forma extremamente eficiente. A partir disso, nos perguntamos se seria possível copiar esses mecanismos para aplicações tecnológicas”, explicou.
De volta a São Carlos, a equipe passou a testar diferentes metais sob essa lógica biomimética, entre eles o nióbio, conhecido por sua alta reatividade. O desafio era justamente estabilizar o material, que se inativa facilmente ao entrar em contato com traços mínimos de umidade.
Ciência fundamental antes da aplicação
Crespilho destacou que o avanço só foi possível porque houve, antes de tudo, um aprofundamento na química fundamental do nióbio, fora do contexto das baterias. “O nióbio consegue armazenar muita energia, mas é extremamente reativo. Com apenas 1% de umidade do ar, ele já se torna inativo para determinadas aplicações. Entender esse comportamento químico foi essencial para, depois, transpor esse conhecimento para a ciência aplicada”, afirmou.
Esse processo culminou no desenvolvimento de um protótipo funcional de bateria em laboratório, no qual o nióbio consegue ser estabilizado a partir de conceitos inspirados em sistemas naturais.
Durante a entrevista, o pesquisador fez questão de contextualizar a inovação frente às baterias de íon-lítio, hoje dominantes no mercado. “Da descoberta do lítio como material promissor até a primeira bateria comercial se passaram cerca de 25 anos. As primeiras baterias de lítio, inclusive, pegavam fogo”, lembrou.
Segundo ele, apenas após três décadas de pesquisa foi possível alcançar o cenário atual, com maior segurança, durabilidade e ciclos de carga que chegam a milhares de repetições. “A bateria de nióbio começou a ser estudada há cerca de dez anos. Estamos em um estágio inicial, mas já com comprovação em laboratório, o que é um diferencial importante”, explicou.
Estágio tecnológico e desafios industriais
O pesquisador situou a tecnologia desenvolvida em São Carlos no nível 4 da escala TRL (Technology Readiness Level), que vai de 1 a 9. Nesse estágio, o princípio já foi comprovado em laboratório e conta, inclusive, com patente depositada. “Para avançar para os próximos níveis, é indispensável a participação da indústria, porque os testes passam a ser feitos em ambiente produtivo”, afirmou.
Entre os desafios estão a adaptação – ou criação – de uma cadeia produtiva específica, já que a arquitetura das baterias de nióbio pode ser diferente daquelas baseadas em lítio. “Não é simplesmente substituir o lítio pelo nióbio dentro do mesmo formato. Isso exige novos estudos, novos processos e investimentos”, ressaltou.
Para Crespilho, o maior diferencial da bateria de nióbio está no aspecto estratégico. “Estamos falando de um metal abundante no Brasil e de uma tecnologia cuja patente é brasileira. Diferentemente do lítio, cuja cadeia produtiva é dominada majoritariamente pela Ásia, o nióbio nos dá a oportunidade de desenvolver uma solução própria”, afirmou.
Ele destacou que o interesse em torno da patente tem crescido, com contatos de setores públicos e privados. A condução desse processo, no entanto, ficará a cargo da USP, respeitando a missão institucional da universidade e o interesse público.
Aplicações diversas, não uma solução única
Ao ser questionado sobre aplicações específicas, Crespilho ponderou que não existe uma tecnologia “milagrosa” capaz de atender a todas as demandas. “Cada aplicação exige uma solução diferente. Assim como não acredito que só o carro elétrico resolverá tudo, também não acredito em uma única bateria para todos os usos”, disse.
Ele citou exemplos de pesquisas com biobaterias e sistemas comestíveis, desenvolvidos em parceria com universidades como Harvard, voltados para aplicações médicas, como cápsulas de endoscopia. “A bateria de nióbio pode não ser ideal para todos os dispositivos, mas pode ser extremamente relevante em cenários que exigem descentralização, segurança e soberania tecnológica”, avaliou.
Ao final da entrevista, o pesquisador fez um alerta sobre a necessidade de mais investimentos em ciência no Brasil. “O pesquisador brasileiro é um guerreiro. Produzimos muita ciência de qualidade que acaba engavetada por falta de recursos”, afirmou.
Apesar das dificuldades, Crespilho se disse otimista. “Se eu não for otimista, não consigo nem passar essa mensagem para meus alunos. Nosso dever é fazer boa ciência, formar bem as novas gerações e manter o copo meio cheio”, concluiu.
Radicado em São Carlos desde os 18 anos, o pesquisador reforçou a importância de aproximar a ciência da população. “Sou funcionário da sociedade. Divulgar ciência, inspirar jovens e mostrar que a USP e a UFSCar estão aqui, ao alcance de todos, também faz parte do nosso trabalho”, finalizou, colocando o laboratório à disposição para novas iniciativas de divulgação científica.
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