O Toyota Mirai se beneficiaria muito com as novas tecnologias (Divulgação/Toyota)
Se dependesse apenas dos custos de rodagem e manutenção, seria fácil convencer os consumidores a trocar seus carros a gasolina por modelos elétricos.
Afinal, rodar com eletricidade é mais barato e a manutenção dos carros elétricos é bem mais simples e menos frequente.
Um dos obstáculos à disseminação dos elétricos, porém, está no custo de compra dos carros, uma vez que, além de trazerem tecnologias ainda relativamente novas, os elétricos usam componentes que dependem de materiais raros e, portanto, caros.
Neste momento, fabricantes e universidades de todo o mundo investem milhões de dólares e horas de estudos pesquisando novos materiais que custem menos e sejam tão eficientes quanto os usados até agora.
Aqui reunimos três iniciativas que estão em andamento. A primeira é da japonesa Toyota, que está desenvolvendo ímãs que usam metais alternativos que possam substituir os raros em sua produção.
Outra é da Universidade de Córdoba, na Espanha, que construiu uma bateria de grafeno, mais barata e eficiente que as atuais, de lítio.
E a terceira é da norte-americana Universidade da Califórnia Riverside, que troca a cara platina empregada nas células de combustível pelo módico cobalto. Veja mais detalhes ao lado.
– (Otavio Silveira/Quatro Rodas)
O foco da pesquisa da Universidade da Califórnia são as células de combustível, que ainda são muito caras na comparação com outras tecnologias de propulsão elétrica.
Só para ter uma ideia da diferença de valores, nos Estados Unidos, enquanto um modelo elétrico puro como o Tesla Modelo 3 custa US$ 35.000, um elétrico fuel-cell, como o Toyota Mirai, sai por US$ 57.500.
Os norte-americanos desenvolveram uma tecnologia que barateia substancialmente o custo das células ao substituir a platina usada no catalisador por cobalto, material que custa cerca de 100 vezes menos.
A platina tem sido aplicada nos catalisadores das células, mas, além de rara e cara, ela tem outro problema que é a perda de suas propriedades com o passar do tempo.
Ao contrário do cobalto, que é abundante e degrada mais lentamente.
A troca da platina pelo cobalto não foi uma operação de simples substituição, porém.
O catalisador dos americanos é feito de nanofibras de carbono, nas quais o cobalto fica depositado, e sua produção requer um processo sofisticado para que se consiga uma membrana com a mesma eficiência da platina.
Assim como no caso das baterias de grafeno, a Universidade da Califórnia também não está sozinha na busca de alternativas à platina.
Nos Estados Unidos e em países como a Coreia do Sul, por exemplo, existem outros centros de pesquisas caminhando nessa direção, usando outros materiais, como grafeno e óxido de cobalto.
Mas os californianos parecem mais perto de viabilizar seu dispositivo comercialmente.
– (Otavio Silveira/Quatro Rodas)
Apontado como alternativa ao lítio usado nas baterias, o grafeno (uma das formas cristalinas do carbono) talvez seja o material mais pesquisado na área da mobilidade, em todo o mundo.
Um dos trabalhos bem adiantados nesse sentido é o desenvolvido pela Universidade de Córdoba em associação com empresas espanholas, entre elas a Graphenano (que forneceu o grafeno em forma de polímero) e a Grabat Energy (responsável por produzir as baterias).
De acordo com os pesquisadores, o grafeno substitui com vantagens o lítio, que já estaria no limite de seu rendimento nas baterias. Segundo eles, as baterias de grafeno terão maior densidade energética, menor tempo de recarga, vida útil mais longa e preço menor, na comparação com as baterias de lítio.
Em números, o projeto dos espanhóis prevê densidade em torno de 600 Wh/kg contra de 140 a 160 Wh/kg das baterias de lítio – o que permitiria um carro rodar até 1.000 km com uma única carga, enquanto um Tesla S, por exemplo, tem autonomia de 400 km.
Além disso, o tempo de recarga será cinco vezes mais rápido; vida útil duas vezes maior e preço final 77% menor. De acordo com os espanhóis, já existe duas fábricas de automóveis alemãs interessadas em instalar essas baterias em seus carros.
– (Otavio Silveira/Quatro Rodas)
O objetivo da Toyota é substituir o neodímio, um dos materiais mais utilizados na fabricação de ímãs para motores elétricos.
O neodímio desempenha papel importante na manutenção do magnetismo e na resistência ao calor.
Mas, como outros metais de terras raras, ele ocorre em minérios que apresentam pequenas quantidades desse tipo de material em sua composição, o que demanda o tratamento de um grande volume de minério para a retirada de pequenas quantidades desses elementos.
E, além disso, o neodímio é um metal difícil de separar dos demais de mesmo grupo.
O ímã desenvolvido pela Toyota não dispensa totalmente o neodímio, mas utiliza somente uma fração (cerca de 50%) da quantidade aplicada nos ímãs até agora.
No lugar do neodímio, os japoneses empregaram lantânio e cério, que também são metais raros mas de baixo custo.
Além do neodímio, a Toyota também pesquisa alternativas para outros metais raros como o térbio e disprósio, usualmente acrescentados para aumentar a capacidade de conservar o magnetismo dos ímãs.
Mas essas pesquisas ainda estão em fase inicial e só devem dar resultado nos próximos anos.