Atualizado 27 de março de 2026
Pesquisadores criam bateria inusitada de óxido de ferro (ferrugem) reciclável, de baixa toxicidade e alta capacidade, que ganha eficiência ao longo dos ciclos de carga.
Conheça essa inovação inusitada de armazenamento de energia.
A pesquisa foi publicada na Revista Chemistry of Materials.
A seguir conheceremos as Baterias de Óxido de Ferro, que prometem um futuro mais sustentável do armazenamento de energia, permitem reciclagem mais fácil, tem baixa toxidade e os materiais são abundantes.
Se a ferrugem, tradicionalmente vista como o símbolo da decadência da matéria, pode se tornar o coração de uma bateria que melhora com o tempo, o que mais estamos descartando como ‘velho’ que esconde o potencial de regeneração do nosso sistema energético?
Estaremos finalmente aprendendo a projetar tecnologias que, como os sistemas biológicos, se fortalecem com o uso em vez de apenas se desgastarem?
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Vídeo 1: Bateria De Ferrugem Vai Acabar Com O Lítio? A Verdade Sobre A Ferro-ar!
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O óxido de ferro é usado disperso em minúsculas esferas ocas de carbono altamente porosas
Tem sido enorme o esforço dos pesquisadores para encontrar materiais mais abundantes e menos tóxicos para baterias elétricas.
As baterias convencionais de íon-lítio contêm substâncias problemáticas como níquel e cobalto, e os solventes usados para revestir os materiais dos eletrodos também são tóxicos.
Por isso, cientistas de materiais da Universidade do Sarre estão trabalhando no desenvolvimento de alternativas ecologicamente corretas.
Ao introduzir óxido de ferro finamente disperso em minúsculas esferas ocas de carbono altamente porosas, desenvolvidas pelo Professor Michael Elsaesser na Universidade de Salzburgo, a equipe de Saarbrücken alcançou resultados muito promissores:
>> Maiores capacidades de armazenamento usando materiais que são facilmente disponíveis e muito menos problemáticos para o meio ambiente.
Os resultados foram muito promissores, não apenas trocando materiais caros e tóxicos por materiais facilmente disponíveis e muito menos problemáticos para o meio ambiente, como também elevando a capacidade de armazenamento das baterias.
Quem já visitou Salzburgo, na Áustria, certamente conhece as Mozartkugeln – as famosas bolinhas de marzipã e nougat cobertas de chocolate.
E as Mozartkugeln são uma forma simples de imaginar as esferas ocas de carbono desenvolvidas por pesquisadores da Universidade de Salzburgo e que agora estão sendo utilizadas na Universidade do Sarre para o avanço da tecnologia de baterias de íon-lítio.
Conhecidos como esferogéis de carbono, esses novos materiais são unidades nanométricas com cerca de 250 nm de diâmetro, que oferecem uma grande área superficial e alta capacidade eletroquímica.
“O nosso desafio é usar a síntese química para preencher a cavidade interna dessas esferas com óxidos metálicos adequados”, explica a cientista de materiais Stefanie Arnold.
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A descoberta do ferro para baterias: é abundante em todo o mundo, oferece alta capacidade de armazenamento, fácil de reciclar
Após uma série de experimentos iniciais com dióxido de titânio, cuja capacidade de armazenar e liberar íons de lítio era relativamente baixa, a equipe voltou sua atenção para o óxido de ferro, que a maioria de nós conhece como ferrugem.
“O ferro tem várias vantagens: é abundante em todo o mundo, oferece – pelo menos em teoria – uma alta capacidade de armazenamento e é fácil de reciclar”, afirma Stefanie Arnold, pesquisadora de pós-doutorado na Universidade do Sarre, que trabalha com o Professor Volker Presser, Professor de Materiais Energéticos.
Utilizando uma metodologia de síntese escalável baseada em lactato de ferro, a equipe de Salzburgo conseguiu integrar diferentes quantidades de ferro na estrutura de carbono das esferas ocas, produzindo redes porosas robustas com nanopartículas de ferro distribuídas uniformemente.
O que foi particularmente interessante foi que a capacidade de armazenamento (ou seja, a quantidade de carga elétrica que pode ser armazenada e liberada reversivelmente por grama de material ativo do eletrodo) continuou a aumentar durante o uso da bateria. Quanto mais tempo a bateria era usada, melhor era o seu desempenho. Revelou Arnold.
Isso ocorre porque o ferro metálico elementar nas nanopartículas primeiro precisa reagir com o oxigênio para formar óxido de ferro. Esse processo de ativação eletroquímica do ferro incorporado na matriz do esferogel de carbono não é imediato, mas acontece progressivamente.
São necessários cerca de 300 ciclos de carga e descarga até que todas as cavidades nas esferas de carbono sejam preenchidas com óxido de ferro e a capacidade máxima de armazenamento seja atingida, explica Arnold.
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Métodos ecológicos corretos de reciclagem e sistemas de materiais de ciclo fechado minimizam o consumo de recursos e reduzem o desperdícios
No entanto, mais pesquisas ainda são necessárias antes que esse mecanismo possa ser usado em escala industrial. O processo de ativação precisa ser mais rápido para que as baterias atinjam sua capacidade máxima de armazenamento mais cedo.
Além disso, os esferogéis de carbono preenchidos com óxido de ferro são atualmente usados como ânodo da bateria; um cátodo adequado ainda precisa ser desenvolvido para se obter uma célula completa.
“Estamos confiantes de que nossa abordagem facilitará o desenvolvimento de sistemas de armazenamento de energia ecologicamente corretos para energias renováveis”, afirma Volker Presser, que também dirige o Departamento de Pesquisa de Materiais Energéticos do INM – Instituto Leibniz para Novos Materiais em Saarbrücken.
O novo material também será testado em baterias de íon-sódio, que já estão sendo utilizadas por fabricantes de automóveis chineses.
“Esses materiais formam uma plataforma tecnológica versátil que permite a integração in situ de uma ampla variedade de outras substâncias nos esferogéis em uma única etapa de síntese, abrindo oportunidades para uma ampla gama de aplicações tecnológicas”, acrescenta Michael Elsässer.
Além de desenvolver novos métodos de reciclagem, os pesquisadores tentam alcançar materiais para um fornecimento de energia que emita menos dióxido de carbono, e menos impacto no clima.
Como parte do projeto ‘EnFoSaar’, Stefanie Arnold também está investigando como o lítio pode ser recuperado das baterias e como as baterias do futuro devem ser projetadas para que possam ser desmontadas em escala industrial.
“Precisamos de métodos de reciclagem eficientes e sistemas de materiais de ciclo fechado para minimizar o consumo de recursos e reduzir o desperdício na cadeia de suprimentos de baterias”, afirma Arnold.
O EnFoSaar é um grande projeto financiado pelo governo do estado do Sarre com € 23 milhões do Fundo de Transformação do Sarre.
Seu objetivo é desenvolver abordagens inovadoras para um fornecimento de energia sustentável e impulsionar a transformação da indústria energética do Sarre e o cenário de pesquisa associado, por meio do desenvolvimento de metodologias inovadoras, cientificamente sólidas e viáveis na prática.
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Bibliografia
Curadoria Técnica e Análise Audiovisual: Conteúdo Bibliográfico e Audiovisual Selecionado e Validado por Dr. Sergio Almeida Loiola – CV Lattes/CNPq.
Revista Chemistry of Materials
Iron-Loaded Carbon Spherogels as Sustainable Electrode Materials for High-Performance Lithium-Ion Batteries
DOI: 10.1021/acs.chemmater.5c02442
Análise Audiovisual
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