O novo motor de veículo elétrico da Tesla, livre de terras raras, é algo importante, mas não tão importante assim.

Junto com o evento discreto da Tesla chamado Cybercab nesta semana, a empresa apresentou seu novo motor Cybercab sem terras raras, que supostamente aumenta significativamente a densidade de potência e a eficiência.

Trata-se de uma espécie de conquista, mas para entender o quão significativa ela é, precisamos primeiro compreender o que tudo isso realmente significa. Prendam os cintos.

Muito se falou sobre o uso de “terras raras” em veículos elétricos. Mas há um problema: muitas pessoas que ouviram essa expressão não têm ideia do que são as “terras raras”, como são utilizadas e quais são as implicações de seu uso.

Os engenheiros que projetam esses produtos, é claro, conhecem essas questões. Seu trabalho é otimizar qualquer parte do veículo em que estão trabalhando, e sempre há algum tipo de otimização a ser feita. Além disso, os gestores da cadeia de suprimentos que adquirem os materiais utilizados pelos engenheiros pressionam-nos a minimizar o uso de certos materiais que são caros ou difíceis de obter.

Mas tudo isso fica dentro do âmbito restrito da indústria automobilística. O público, em sua maioria, ouve falar de “terras raras”, acha que isso soa um pouco assustador e segue em frente.

Por isso, existem muitos equívocos sobre o que realmente são as terras raras e como elas são utilizadas em veículos elétricos. Vou tentar esclarecer alguns desses equívocos aqui e, em seguida, explicar o que a Tesla anunciou na noite passada.

O que são as “terras raras”?

Na tabela periódica, os “elementos de terras raras” são aqueles destacados em vermelho no gráfico abaixo – os lantanídeos, além de escândio e ítrio. Na verdade, eles não são tão raros assim; o neodímio é cerca de dois terços mais abundante que o cobre.

O neodímio é o que abordaremos com mais detalhes aqui, pois é o relevante para carros elétricos. Ele é usado em ímãs poderosos e, por isso, acaba sendo utilizado em eletrônicos que necessitam de ímãs pequenos, mas potentes, como alto-falantes, discos rígidos e motores elétricos. O dissprósio, o térbio e o praseodímio também são comumente usados como aditivos em ímãs de neodímio.

Como as terras raras são utilizadas em veículos elétricos?

E, de fato, nenhum desses elementos é normalmente utilizado em baterias de lítio-íon. Portanto, o problema não está na bateria, mas no motor. Um motor de carro elétrico contém apenas cerca de 1 kg desses elementos de terras raras – muito pouco por veículo, mas bastante quando se fala em escala de produção em massa.

Além disso, os elementos de terras raras não são usados em todos os tipos de motores de carros elétricos – a Tesla os utilizou em motores com ímãs permanentes, mas não em seus motores de indução CA. Os motores de indução CA criam campos magnéticos por meio de correntes elétricas, e não com um ímã físico.

Originalmente, a Tesla utilizava motores de indução CA em seus veículos, que não precisavam de elementos de terras raras. Na verdade, foi aí que a empresa ganhou seu nome – Nikola Tesla foi o inventor do motor de indução CA. Mas, quando o Model 3 foi lançado, a empresa introduziu um novo motor de ímã permanente e, posteriormente, passou a usar esses motores também em seus outros veículos.

Qual é a nova afirmação da Tesla?

Em 2023, a Tesla anunciou que trabalharia para desenvolver motores elétricos de ímã permanente sem a utilização de elementos de terras raras. Isso provavelmente envolveu a empresa investigando o uso de ferrita de ferro ou alumínio-níquel-cobalto para seus ímãs (embora este último apenas substitua um conjunto de problemas de fornecimento por outro). Existem outros materiais em pesquisa, mas eles provavelmente têm escala insuficiente para atender às necessidades da Tesla.

Na noite passada, durante o evento Cybercab da Tesla, foi afirmado que o Cybercab utiliza um novo motor que é 18% menor, 25% mais leve e mais eficiente do que outras unidades de propulsão de alto desempenho. Elon Musk, CEO da Tesla, que não esteve presente no evento, respondeu no Twitter acrescentando que o motor não utiliza metais de terras raras.

Portanto, as notícias de hoje podem representar a concretização dos esforços da Tesla para evitar o uso de ímãs de terras raras, mas, na ausência de um departamento de comunicações da Tesla para esclarecer quais materiais estão sendo utilizados, isso continuará como um mistério por enquanto.

Por que a afirmação da Tesla é importante?

O Cybercab foi certificado para consumir 165Wh/mi, tornando-o o carro elétrico mais eficiente nas estradas. Isso se deve ao seu pequeno tamanho, design aerodinâmico rebaixado, baixo peso, configuração de dois assentos e, aparentemente, ao seu motor elétrico mais eficiente.

Mas motores elétricos mais eficientes na verdade não fazem tanta diferença. Mesmo os motores elétricos menos eficientes usados em veículos elétricos já são incrivelmente eficazes, convertendo 90% ou mais da energia de entrada em torque rotacional.

Portanto, obter mais alguns pontos percentuais na verdade não trará nenhum efeito impressionante na eficiência geral do sistema. Note, por exemplo, que, embora a Tesla tenha citado mudanças percentuais em tamanho e potência, ela não informou a melhoria percentual na eficiência – provavelmente porque é relativamente pequena.

O que é mais importante é que, se a Tesla conseguir criar um motor de ímã permanente sem terras raras, ela poderá obter a densidade de potência necessária e instalá-lo em um veículo pequeno como o Cybercab, liberando alguns centímetros aqui e ali para acomodar tudo de forma compacta. Um foco incansável em otimizações menores como essa é o que permite a existência de um veículo hipereficiente.

Dessa forma, a embalagem e a eficiência representam uma vantagem, uma vantagem que se encaixa no esforço geral de buscar a hipereficiência, mas que provavelmente poderia ter sido alcançada mesmo com ímãs de terras raras. No entanto, há outro motivo para remover as terras raras dos motores.

Por que as terras raras são realmente importantes?

Mas a desvantagem das terras raras é que, apesar de não serem tão excepcionalmente raras, ainda assim são difíceis de obter. Isso ocorre porque a maior parte do suprimento mundial da maioria dos elementos de terras raras é processada por um único país, a China, o que, teoricamente, dá à China o poder de determinar quem pode utilizá-los.

No antigo paradigma de livre comércio mundial, isso não importava muito – as commodities eram simplesmente commodities e podiam ser compradas de quem quer que as tivesse. Neste caso, era a China quem as possuía.

Mas a concentração de recursos tornou-se particularmente relevante ao longo do último ano, à medida que a China se cansou das bobagens vindas do ocupante senil da Casa Branca (cujo maior apoiador individual é Musk) e decidiu impor controles de exportação ao processamento de terras raras.

Todos sabiam que esse tipo de problema poderia acontecer, e por isso a Tesla e outras empresas estavam trabalhando para reduzir o uso de terras raras desde o início. Mas então isso realmente aconteceu (e Musk foi parte do motivo, ajudando bastante sua empresa nisso, cara), e de repente tornou-se muito mais urgente para todos encontrar novos fornecedores que possam refinar esses materiais fora da China ou reduzir seu uso.

Então… até que ponto isso é grave?

Essa é, portanto, a importância desta notícia – não tem nada a ver com baterias, nem tanto devido a impactos ambientais ou nos direitos humanos, trata-se de um ganho de eficiência, mas não tão significativo assim, e também não representa uma grande inovação tecnológica que ninguém tivesse pensado antes. É simplesmente a implementação de tecnologias que já são conhecidas há algum tempo, respondendo a uma preocupação que se tornou cada vez mais real recentemente, de uma maneira que provavelmente pode ser escalada caso a Tesla decida expandi-la para além dos cerca de 45 Cybercabs que a empresa já registrou para uso no Texas (e temos certeza de que isso acontecerá).

Isso é notícia, e é interessante. Mas talvez não seja exatamente revolucionário.