Dados para um melhor fluxo de vanádio
Uma base de dados dinâmica sobre a economia global do vanádio destina-se a promover a utilização de sistemas especiais de armazenamento de energia - e, por conseguinte, a transição energética
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O vanádio é uma matéria-prima essencial. O metal pode ser utilizado para construir as chamadas baterias de fluxo redox, que armazenam eletricidade de forma mais permanente do que as baterias de iões de lítio. Este facto torna-as um importante elemento de base para a transição energética. No entanto, o fornecimento de vanádio é ainda inadequado e a volatilidade dos preços está a travar o investimento. Uma base de dados criada por investigadores do Instituto Paul Scherrer (PSI) pretende corrigir esta situação.
Os cientistas do PSI criaram uma base de dados dinâmica para o vanádio, uma matéria-prima importante. Este metal tem um enorme potencial para a transição energética. As baterias de fluxo redox de vanádio (VRFB) podem armazenar eletricidade durante mais tempo do que a tecnologia de iões de lítio, amplamente utilizada. Este facto torna-as particularmente adequadas para armazenar o excedente de energia eólica e solar em grandes instalações e para o alimentar de novo na rede mais tarde. Podem, portanto, servir como amortecedores de energia, estabilizando a rede eléctrica e assegurando o fornecimento de eletricidade mesmo durante um dunkelflaute, um período em que nem o vento nem o sol produzem eletricidade suficiente. A falta destas instalações de armazenamento é considerada um dos maiores desafios para a transição energética, uma vez que o fornecimento de energia eólica e solar é menos estável do que o da eletricidade produzida em centrais a carvão ou a gás.
Benjamin Rogers, estudante de doutoramento no PSI e no ETH Zurich, passou mais de dois anos a recolher dados de todos os intervenientes na indústria do vanádio a nível mundial - desde os operadores de minas até à indústria transformadora - para compilar a base de dados. Realizou este trabalho com a equipa de Sarbajit Banerjee, Chefe do Laboratório de Investigação de Baterias no Centro de Energia e Ciências Ambientais do PSI e Professor de Química no ETH Zurique. A base de dados inclui informações sobre depósitos de minério suspeitos e confirmados dos quais o vanádio pode ser extraído economicamente, bem como volumes de extração planeados e realizados, procura, métodos e quantidades de processamento, preços e outros índices relevantes. Todos estes dados foram incorporados numa espécie de "mapa global vivo" para o vanádio, que é constantemente atualizado para refletir os desenvolvimentos actuais e está disponível para todos os intervenientes na indústria - empresas, governos e cientistas. "É uma questão de criar uma base fiável para tomar decisões de investimento e políticas", diz Rogers, "algo que tem faltado até agora". Por isso, o mercado do vanádio, relativamente pequeno, continua a ser muito volátil: os preços flutuam muito, razão pela qual muitas empresas têm relutância em investir na sua extração. Consequentemente, o fornecimento do metal não está assegurado de forma fiável.
Domínio do mercado e volatilidade dos preços
Embora existam depósitos de vanádio suficientes em todo o mundo, o metal foi durante muito tempo considerado demasiado raro e demasiado caro para ser uma solução abrangente para o armazenamento de eletricidade verde excedentária. Desde então, os preços caíram - mas tanto que as novas minas planeadas na Austrália estão à beira do colapso económico. A principal razão para estas acentuadas flutuações é a concentração do mercado: mais de 60% das 150 000 toneladas produzidas anualmente em todo o mundo provêm da China, sendo as restantes extraídas quase exclusivamente na Rússia, África do Sul e Brasil. Países como a Austrália, o Canadá, os EUA e o Cazaquistão também possuem grandes reservas, mas estas quase não foram exploradas.
Até à data, o vanádio tem sido utilizado principalmente para reforçar ligas de aço estruturais. Uma alteração na legislação chinesa, na sequência do grave terramoto de 2008, tornou obrigatória a adição de vanádio, fazendo com que a procura - e os preços - aumentassem acentuadamente. No entanto, o fim do boom da construção chinesa levou a uma queda dos preços, o que pôs em risco os projectos mineiros já em curso na Austrália.
Dados fiáveis sobre as matérias-primas
"O objetivo do nosso projeto é evitar estes extremos de preços, permitindo assim que a produção de vanádio se torne mais fiável e sustentável", afirma Sarbajit Banerjee. Químico de formação, há anos que estuda este metal como material para cátodos de baterias, catalisadores e tecnologia informática. O seu grupo de investigação já deu origem a duas start-ups no sector. Uma está a conceber cátodos de vanádio e a outra a desenvolver processos de extração de lítio da água utilizando vanádio. "A este respeito, estamos bem relacionados na cena há bastante tempo e todos reconheceram a necessidade de um projeto como o nosso", afirma Banerjee.
O principal parceiro no desenvolvimento da base de dados é a Vanitec, uma associação que inclui muitos actores da indústria especializados em vanádio.
Para garantir a fiabilidade dos dados, os investigadores verificaram-nos de forma independente, na medida do possível. "A parte mais difícil não foi obter os dados", diz Rogers, "mas harmonizá-los". Os dados recebidos baseiam-se numa grande variedade de métodos de contagem e têm de ser normalizados para garantir uma boa comparabilidade.
São necessários modelos de financiamento inovadores
Parâmetros fiáveis permitem às grandes e pequenas empresas, aos investidores e aos decisores políticos planear a longo prazo. Isto é importante porque, muitas vezes, são necessários dez ou mesmo quinze anos desde a descoberta de um depósito até à extração e venda efectiva do metal. "Muitas das grandes empresas mineiras que podem suportar este período sem investidores só entrarão no mercado do vanádio quando este atingir um volume de, pelo menos, 500 000 toneladas por ano", diz Banerjee.
É por isso que a sua equipa sugere que, para além dos dados, são necessários modelos de financiamento inovadores. Uma ideia são as garantias de compra a longo prazo. A Índia, que precisa de muito vanádio, poderia, por exemplo, prometer à Austrália que compraria uma determinada quantidade por ano, assim que as minas desse país começassem a produzi-lo.
Outra opção é conhecida como locação de recursos, que já é prática comum para alguns outros metais. O país produtor de vanádio "aluga" o seu vanádio durante um determinado período de tempo, por assim dizer. Isto permite aos países que produzem recursos naturais manter a propriedade dos mesmos, reduzindo simultaneamente o investimento de capital e o risco do comprador e assegurando a estabilidade da procura.
A maior instalação de armazenamento de baterias do mundo, a ser concluída em breve na Suíça
As baterias de fluxo redox de vanádio são utilizadas principalmente como sistemas de armazenamento estacionário em grande escala para estabilizar a rede eléctrica, nomeadamente em parques eólicos e solares ou para consumidores industriais. No entanto, também são adequadas para utilização em grandes complexos residenciais e para fornecer energia a centros de dados, que exigem cada vez mais eletricidade - sobretudo devido à rápida expansão da inteligência artificial. A maior fábrica de baterias de fluxo redox de vanádio do mundo está atualmente a ser construída mesmo ao lado de um centro de dados de IA em Laufenburg, na Suíça. Com 960 tanques e 250 milhões de litros de eletrólito líquido, espera-se que a fábrica forneça uma capacidade de armazenamento de 1,6 gigawatts-hora.
Banerjee e Rogers esperam que este exemplo crie um precedente na Europa e que as baterias de fluxo redox de vanádio sejam utilizadas mais amplamente para fazer avançar a transição energética. "Estamos numa encruzilhada importante", diz Banerjee. "Se conseguirmos extrair vanádio de forma eficiente e económica e produzir baterias como estas em grande número, isso poderá contribuir significativamente para um fornecimento de energia estável e sustentável." Com a nova base de dados dinâmica, os investigadores do PSI estão a ajudar outros mercados a aceder à informação necessária e a utilizar mais rapidamente o potencial desta tecnologia.
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