A descoberta feita por inteligência artificial que pode revolucionar baterias

Uma substância nova e que poderia reduzir o uso de lítio em baterias foi descoberta com o uso da inteligência artificial (IA) e de supercomputadores.

As descobertas foram feitas pela empresa Microsoft e pelo Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), que faz parte do Departamento de Energia dos EUA.

Os pesquisadores dizem que o material pode reduzir potencialmente o uso de lítio em até 70%.

Desde sua descoberta, o novo material tem sido usado para alimentar uma lâmpada.

Os pesquisadores da Microsoft usaram IA e supercomputadores para reduzir uma lista de 32 milhões de potenciais materiais inorgânicos a 18 candidatos promissores em menos de uma semana – um processo de triagem que poderia ter levado mais de duas décadas se realizado com métodos tradicionais de pesquisa laboratorial.

O processo todo – do início até o desenvolvimento de um protótipo de bateria funcional – levou menos de nove meses.

As duas organizações conseguiram isso usando IA avançada e computação de alto desempenho que combina um grande número de computadores para resolver tarefas científicas e matemáticas complexas.

O vice-presidente executivo da Microsoft, Jason Zander, disse à BBC que uma das missões da gigante tecnológica era “comprimir 250 anos de descobertas científicas nos próximos 25”.

“E achamos que tecnologias como essa nos ajudarão a fazer isso. Acho que é assim que esse tipo de ciência será feito no futuro”, disse ele.

O problema do lítio

O lítio é frequentemente citado como “ouro branco” devido ao seu valor de mercado e à sua cor clara. É um dos principais componentes das baterias recarregáveis (baterias de íons de lítio) que abastecem desde veículos elétricos (VEs) até smartphones.

À medida que a necessidade de metal aumenta e a procura de VEs aumenta, o mundo poderá enfrentar uma escassez deste material já em 2025, de acordo com a Agência Internacional de Energia.

Prevê-se também que a procura por baterias de lítio aumente até dez vezes até 2030, de acordo com o Departamento de Energia dos EUA, o que tem feito os fabricantes construírem várias fábricas de baterias para acompanhar a demanda.

A mineração de lítio pode ser controversa, pois pode levar vários anos para se desenvolver e tem um impacto considerável no meio ambiente. A extração do metal requer grandes quantidades de água e energia, e o processo pode deixar enormes cicatrizes na paisagem, além de resíduos tóxicos.

Nuria Tapia-Ruiz, que lidera uma equipe de pesquisadores de baterias no departamento de química do Imperial College London, no Reino Unido, disse que qualquer material com quantidades reduzidas de lítio e boa capacidade de armazenamento de energia será “o Santo Graal” da indústria de baterias de íons de lítio.

“A IA e a supercomputação se tornarão ferramentas cruciais para os pesquisadores de baterias nos próximos anos, ajudando a prever novos materiais de alto desempenho”, disse ela.

Mas Edward Brightman, professor de engenharia química na Universidade de Strathclyde, disse que a tecnologia precisaria ser “tratada com um pouco de cautela”.

“Isso poderia gerar resultados espúrios, ou resultados que parecem bons à primeira vista, mas depois se descobrir que material já conhecido ou que não pode ser sintetizado em laboratório”, disse ele.

Esse material derivado de IA, que no momento é chamado simplesmente de N2116, é um eletrólito de estado sólido que foi testado por cientistas que o transformaram de matéria-prima em um protótipo funcional.

Tem potencial para ser uma solução sustentável de armazenamento de energia porque as baterias de estado sólido são mais seguras do que o lítio tradicional líquido ou gel.

Num futuro próximo, as baterias de lítio de estado sólido com carregamento mais rápido prometem ser ainda mais densas em energia, com milhares de ciclos de carga.

Como esta IA é diferente?

Essa tecnologia funciona com um novo tipo de IA que a Microsoft criou e que se baseia em dados moleculares.

“Esta IA é toda baseada em materiais científicos, bases de dados e propriedades”, explicou Zander.

“Os dados são muito confiáveis para serem usados em descobertas científicas.”

Depois que o software chegou aos 18 candidatos, os especialistas em baterias do PNNL os analisaram e escolheram a substância final para trabalhar no laboratório.

Karl Mueller, do PNNL, disse que os insights de IA da Microsoft os levaram “para um território potencialmente frutífero muito mais rápido” do que em condições normais de trabalho.

“[Poderíamos] modificar, testar e ajustar a composição química deste novo material e avaliar rapidamente sua viabilidade técnica para uma bateria funcional”, disse ele.

Publicado originalmente na BBC News em 10/01/2024

Por Shiona McCallum