6 de novembro de 2017

Fatos. Procura-se vanádio para estocar vento e sol

Por Marco Gonzalez


Energias renováveis

O vanádio tem predileção em infringir as leis que regem o comportamento dos outros materiais. Ele pode
  • funcionar como um músculo artificial mil vezes mais forte que um músculo humano, 
  • ser condutor e isolante ao mesmo tempo, 
  • viabilizar um transístor para alterar o estado da matéria e 
  • conduzir eletricidade sem conduzir calor.
A lista de inovações que ele possibilita ainda está em aberto.

Sabe-se há muito que apenas dois quilos de vanádio adicionados a uma tonelada de aço duplica sua força, mas sua mais recente proeza reside nas baterias de fluxo redox. Elas permitem armazenar com mais eficiência e capacidade a energia renovável que nos chega pelo vento e pelo sol.

Aplicações

90% de vanádio é consumido como ferro-vanádio. Esta liga deixa o aço mais leve, mais forte e mais durável do que outros tipos de ligas. Ela é utilizada em automóveis, oleodutos, edifícios, pontes e em máquinas pesadas.

Até certo ponto, alguns metais como manganês, molibdênio, nióbio, titânio e tungstênio podem ser intercambiáveis com vanádio como elementos de liga em aço. Platina e níquel podem substituir compostos de vanádio como catalisadores em alguns processos químicos. Porém, atualmente, nenhum substituto aceitável para o vanádio está disponível para uso em ligas de titânio aeroespacial.

O vanádio também é utilizado juntamente com o níquel em um novo catalizador para quebrar a molécula de água e fazer do hidrogênio mais uma fonte de energia renovável.

Por outro lado, relojoeiros apostam em baterias, com vanádio, mais leves e com tempo de carga mais rápido, as mesmas que estão sendo desenvolvidas para veículos elétricos.

Olhando mais para cima, a NASA está desenvolvendo um radiador de satélite com revestimento de óxido de vanádio para torná-lo mais eficiente.

Pensando em aspectos mais (ou menos) "humanos", pesquisadores da Universidade da Califórnia, EUA, desenvolvem um músculo robótico movido a dióxido de vanádio que poderia jogar um objeto 50 vezes mais pesado que ele próprio a uma distância de cinco vezes maior que o próprio comprimento, mais rapidamente que o piscar de olhos. 

Mais recentemente, pesquisadores da Universidade do Texas, EUA, têm desenvolvido, com vanádio, uma nova célula fotoeletroquímica para armazenar energia solar. No Brasil, adotando as baterias com vanádio como uma das alternativas, a Companhia Energética de Pernambuco conduz um projeto piloto para armazenar energia no arquipélago de Fernando de Noronha, com investimento de R$ 22,3 milhões, e previsão de funcionamento no final de 2018.

Energias renováveis

O crescimento das tecnologias desenvolvidas para obtenção de energias limpas é um indicativo de que a poluição será enfrentada pelo planeta mais rapidamente do que se imagina. Em 2040, as energias eólica e solar responderão por 34% de toda a energia gerada no mundo, enquanto hoje são responsáveis por apenas 5%.


Investimentos mundiais em energia até 2040 (fonte)

O grande problema das energias renováveis dependentes do vento e do sol é a disponibilidade e a intermitência das fontes. A solução é a armazenagem em grandes quantidades e a liberação da energia de forma dosada e contínua ao consumo. É aqui que entram as baterias de fluxo redox. Essas baterias usam compostos químicos armazenados em tanques que podem ser ampliados. Isto é possível com vanádio, que vem sendo utilizado nas versões mais avançadas dessas baterias.

Reservas e produção

O vanádio ocorre em depósitos de rochas fosfatadas, magnetita titanífera e
arenitos e siltitos uraníferos, constituindo menos de 2% da rocha hospedeira. Também é encontrado em bauxita e materiais carboníferos, como carvão, petróleo bruto, xisto de petróleo e areias betuminosas. Tipicamente o vanádio é extraído como um subproduto ou coproduto.


Local
Reservas
(1000 t)
Produção
(t)
China
9.000
42.000
Rússia
5.000
16.000
África do Sul
3.500
12.000
Austrália
1.800
0
EUA
45
0
Brasil
175*
6.000
Total
19.520
76.000
  Reservas e produção de Vanádio em 2016 (fonte) 
* A reserva brasileira é de 2014 (fonte)

Em 2014, o Brasil importou 929 t de ferro-vanádio, no valor de US$ 15,9 milhões, e 355 t de compostos químicos de vanádio (incluindo pentóxido) num total de US$ 4,0 milhões. E exportou 921 t de pentóxido de vanádio por US$ 9,3 milhões.

Entre as principais minas mundiais de vanádio estão Bushveld na África do Sul (um quarto do fornecimento mundial), Vanady Tula na Rússia (maior produtor europeu de ferro-vanádio e de pentóxido de vanádio) e Maracás Menchen no Brasil (de alto grau). 

Desde setembro de 2014, a canadense Largo Resources, explora a mina Maracás Menchen na Bahia, a única de vanádio da América Latina. Ela produz o vanádio mais puro do mundo a um custo mundial competitivo. Tem uma capacidade declarada de 9.600 t anuais, reservas de 18,4 milhões de toneladas e sua produção é totalmente destinada à multinacional anglo-suíça Glencore até 2020. A produção estimada média é de 11.400 t anuais de pentóxido de vanádio equivalente ao longo de 29 anos de vida útil. O vanádio está contido em magnetita titanífera maciça com alto grau de pentóxido de vanádio e baixíssimo nível de contaminantes. 

Preço

Os preços do pentóxido de vanádio e do ferro-vanádio aumentaram lentamente ao longo de 2016 e parte de 2017. No segundo semestre sofreram uma variação anômala devido a pressões de oferta e demanda, principalmente por parte da China, da qual tais preços são fortemente dependentes. É prevista, entretanto, menor variação desses preços em breve com a retomada do lento crescimento que se observava antes de julho de 2017.


Preços do pentóxido de vanádio (fonte)


Do aço à energia renovável

Na Idade Média, a espada de Damasco fortaleceu os exércitos muçulmanos e dizem que sua lâmina conseguia facilmente dividir um fio de cabelo ao meio.



Espada de Damasco (por Archit Patel) 

Ela era feita de aço wootz produzido a partir de depósitos de ferro ricos em vanádio no sul da Índia.  

Em 1908, um automóvel construído por Henry Ford foi o primeiro a usar vanádio em escala industrial. Estima-se que 85% dos automóveis em 2025 incorporem liga de aço com vanádio para reduzir seus pesos e economizar combustível. 

Até 2020 haverá um aumento de 45% na demanda de vanádio, impulsionado principalmente pela China que passou a exigir maior qualidade no aço utilizado. Terremotos naquela região têm aconselhado que economizar no aço significa insensatez.

Se terremotos são problemas restritos a certas regiões do mundo, a redução de emissões de CO₂ é um sonho mundial. Este sonho pode ser realizado através de duas ações principais: a diminuição da queima de combustível fóssil, substituindo-o por energia renovável, e o uso de veículos elétricos no transporte de pessoas e bens. Nessas duas frentes o vanádio assume protagonismo estando presente em baterias com maior capacidade de carga e menor quantidade de ciclos de reutilização.

Há alguns projetos no Brasil que podem ajudar neste sentido. A BMIX anunciou em 2015 interesse no Piauí e em outros estados voltados para ferro, titânio e vanádio. A Largo Resources possui um projeto em Campo Alegre de Lourdes, BA, com o mesmo foco. Em 2016, a CPRM encontrou um corpo mineralizado em Betânia, Pernambuco, com magnetita cobalto-vanadífera. Ocorrência de Horizonte Cromífero no Complexo Trincheira, em Corumbiara, Rondônia, indica teores de vanádio, ainda que baixos. A mineradora Jangada obteve resultados positivos para vanádio em área de anomalia magnética identificada pela Anglo American no Ceará.

Onde mais? 


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