Historicamente, o mercado de lítio tem sido dominado pela procura por parte das indústrias de cerâmica e vidro, uma vez que a adição de lítio nas suas pastas, aumenta a resistência mecânica e ao choque térmico, de ambos os produtos. Em conjunto, estas aplicações representavam mais de 40 % da procura, sendo que outras aplicações, incluindo o uso de lítio em massas lubrificantes, para tratamento do ar, produção de polímeros e pós de fundição metalúrgica, constituíam a maior parte da procura remanescente.
O modesto mercado de lítio experienciou então uma primeira fase de crescimento rápido, associado às baterias, a partir do final da década de 1990, quando pequenas baterias recarregáveis de iões de lítio (LIB) se tornaram a fonte de energia preferida nos mercados em rápido crescimento de produtos eletrónicos de consumo e de ferramentas elétricas sem fios. Entre 2000 e 2017, a procura de lítio das LIB cresceu aproximadamente 12 vezes, para quase 60 000 t, enquanto o consumo em aplicações mais tradicionais simplesmente duplicou durante o mesmo período, para cerca de 56 000 t.
Tendo sido estabelecidas como a fonte de energia preferida para produtos eletrónicos de consumo nas últimas duas décadas, as LIB são atualmente adotadas como a tecnologia para sustentar os esforços das principais economias do mundo de reduzir significativamente as emissões de gases de efeito estufa de veículos, para combater as alterações climáticas. Como resultado, o crescimento da procura de lítio para pequenas aplicações de LIB foi superado nos últimos anos pelo rápido crescimento de LIB maiores para apoiar a revolução da “e-mobilidade”, em curso no sector de transporte. Espera-se que esta tendência acelere rapidamente na próxima década à medida que a transição amadurecer.
Os fabricantes de veículos estão a introduzir motores elétricos de emissões zero e baixas emissões em todos os principais mercados, em resposta à legislação de emissões mais rígida e à crescente sensibilização dos consumidores para as alterações climáticas. Na última década, as vendas globais de veículos elétricos (VE) plug-in aumentaram de apenas 6000 em 2009 para mais de 6,75 milhões em 2021, e prevê-se que ultrapassem 9,5 milhões em 2022 (fonte: EV Volumes). Tal significa que aproximadamente um em cada 9 automóveis vendidos globalmente em 2022 será um VE plug-in, contra apenas 1 em 10 000 de há 12 anos atrás. A BloombergNEF relata que existem atualmente 12 milhões de VE de passageiros, 1 milhão de VE comerciais e mais de 260 milhões de veículos elétricos de duas e três rodas nas estradas por todo o mundo.
Uma maior rigidez na legislação de emissões, maior escolha de veículos, aumento da capacidade das baterias (proporcionando maior quilometragem do veículo por carregamento), maior disponibilidade de estações de carregamento e, é claro, paridade de custo de propriedade com veículos a gasolina e gasóleo serão os principais determinantes do crescimento futuro de VE.
No entanto, supondo que estes fatores se desenvolvem como esperado, as vendas de VE deverão crescer de 6,75 milhões em 2022 para 14 milhões em 2025, mais de 30 milhões em 2030 e mais de 65 milhões em 2040, o que equivale a aproximadamente 16 %, mais de 30 % e quase 70 % das vendas anuais globais de veículos, respetivamente (fonte: BloombergNEF).
Global plug-in vehicle fleet:
- % Total vehicle Sales (RHS)
- PHEVs
- BEVs
Fonte: https://www.ev-volumes.com
Powertrain cost comparison for 60kWh/500km range (without subsidy):
- ICE - regulatory compliance
- ICE - poor compliance
- BEV (mainstream)
- BEV (leaders)
Fonte: Bernstein estimates and analysis
Global long-term passenger vehicle sales by drivetrain (million vehicles):
- Battery electric
- Plug-in hybrid
- Fuel cell
- Hybrid
- Internal combustion
Fonte: BloombergNEF
Como mostra o número de vendas de 2021, a China domina as vendas (e a produção) de VE, seguida pela Europa e pelos EUA.
Não se prevê que estas classificações se alterem nas próximas décadas, mas prevê-se que os três mercados experienciam aumentos notáveis nas taxas de penetração, complementadas pelo crescimento noutros mercados de adoção posterior, incluindo a Índia.
Adicionalmente, não se prevê que a transição para transmissões elétricas e LIB se limite aos veículos de passageiros. A Bloomberg relata que 400 000 autocarros elétricos já estão em funcionamento globalmente, enquanto as vendas de carrinhas, camiões (como o Semi da Tesla) e equipamentos de construção e mineração elétricos são esperadas para a próxima década, bem como a produção de veículos eletrificados de transporte marítimo e ferroviário.
EV sales growth 2021 vs. 2020:
- 2020
- 2021
Fonte: https://www.ev-volumes.com
Global short-term EV adoption by region, EV share of sales (%):
- China
- Europe
- US
- India
- RoW
Global long-term EV adoption by region, EV share of sales (%):
- China
- Europe
- US
- India
- RoW
EV share of global vehicle fleet by segment, EV share of sales (%):
- Buses
- Light commercial
- Passenger
- Medium commercial
- Heavy commercial
Fonte: BloombergNEF
Embora se espere o aumento da procura LIB por componentes eletrónicos e outros dispositivos, como bicicletas e scooters elétricas, prevê-se que o seu impacto, em termos de procura de lítio, seja relativamente modesto. No entanto, uma maior procura em volume de lítio, pode desenvolver-se em paralelo com a crescente dependência de fontes de energia renováveis, na combinação energética global. A necessidade de normalizar a disponibilidade de eletricidade, gerada a partir de fontes como a eólica e solar, é agora vista como crítica, para a sua maior contribuição no fornecimento global de energia. Assim, poder armazenar e, em seguida, libertar mais da eletricidade gerada a partir destas fontes, quando necessário, é um passo fundamental. Por trás da bombagem hidroelétrica (o uso de energia excedente, ou de baixo custo, para bombear água em reservatórios elevados, para gerar hidroeletricidade quando necessário), as LIB são agora os meios mais significativos de armazenar eletricidade, gerada a partir de fontes renováveis.
O crescimento neste mercado nos últimos três anos tem sido da ordem das 10 vezes, mas são também esperadas taxas de crescimento semelhantes nos próximos cinco anos (consultar o gráfico de previsão de armazenamento de energia dos EUA abaixo como exemplo). Adicionalmente, espera-se que as economias de escala criadas pela produção em massa de LIB para o mercado automóvel tenham um efeito benéfico na penetração das baterias no sector de armazenamento de energia.
Em geral, a Canaccord Genuity prevê um aumento de aproximadamente 5 vezes na procura de lítio refinado entre 2021 (535 kt LCE) e 2030 (2502 kt LCE) com a previsão do aumento da procura de LIB de 5,5 vezes de 428 kt LCE (80 % do total) para 2375 kt LCE (95 %). Em contraste, a procura de aplicações tradicionais, como a cerâmica e o vidro, que compõem o saldo do consumo, deverá aumentar apenas 19 % no mesmo período.
Competing Battery Technologies for energy storage :
- Lithium-ion batteries
- Lead-based batteries
- Flywheels
- Flow batteries
- Sodium sulphur batteries
- Compressed air
- Supercapacitors
- Zinc air
- Other
Fonte: IEA
Recent growth in the energy storage market:
- Behind the Meter
- Grid-scale
Fonte: IEA
Forcast growth in the US energy storage market :
- Residential
- Non-Residential
- Front-of-the-Meter
- The US energy storage annual market's value will increase roughly 7x between 2019 and 2024
- FTM market will account for 53% of the value in 2024
Fonte: Wood Mackenzie Power & Renewables
Fornecimento de lítio
Com aproximadamente 0,8 kg de carbonato de lítio necessário por kWh numa LIB, é claro que a indústria de fornecimento de lítio tem um desafio significativo pela frente para fornecer o volume de matéria-prima de lítio exigido pelos fabricantes de baterias, de forma a responder à procura prevista.
O fornecimento de matéria-prima de lítio é, atualmente, dominado por um pequeno número de operações localizadas em alguns países. A produção de rocha dura supera, atualmente, a produção de salmoura (aproximadamente 70:30), devido a um aumento de cerca de 3 vezes, na produção da Austrália, nos últimos anos, o que a tornou o maior produtor nacional.
No entanto, ao considerar o fornecimento de lítio, é importante considerar a necessidade de refinação adicional da matéria-prima de fontes de rocha dura (normalmente um concentrado) para gerar um produto adequado para uso posterior em aplicações a jusante, como carbonato de lítio ou hidróxido de lítio. Tal não só reduz o volume de lítio disponível para consumo a jusante, dado que esse processo não atinge taxas de recuperação de 100 %, mas altera a dominância nacional do mercado. A China substitui a Austrália como o produtor dominante graças à sua grande indústria de conversão de lítio, enquanto os países que exploram depósitos de salmoura, onde os produtos químicos de lítio são produzidos diretamente a partir da salmoura, como o Chile e a Argentina, mantêm as suas participações a partir da fase da mina.
Em 2021, a produção de lítio proveniente de minas e salmouras foi estimada em 503 kt LCE, caindo para cerca de 465 kt LCE com base na capacidade de conversão efetiva e contabilizando as perdas de conversão do concentrado para sais (fonte: Canaccord Genuity).
Fornecimento de matéria-prima e produtos químicos de lítio por país em 2018:
Lithium Raw Material:
- Argentina (11%)
- Australia (46%)
- Chile (28%)
- China (13%)
- USA (1%)
- Other (1%)
Lithium Chemical Supply:
- Argentina (11%)
- Chile (29%)
- China (51%)
- Russia (2%)
- USA (7%)
Note: Yield Loss Between Stages
Fonte: Benchmark Minerals Intellegence
Produção de químicos de lítio
As operações de salmoura produzem normalmente um cloreto de lítio intermédio após uma série de fases de evaporação e separação para remover outros sais. Este produto é então tratado com carbonato de sódio e seco para obter um produto de carbonato de lítio de pureza elevada, adequado para uso em processos químicos subsequentes como, por exemplo, o fabrico de baterias.
Dinâmica da procura/oferta
Em resposta ao aumento esperado de 5,5 vezes na procura de lítio refinado até 2030, o sector de abastecimento está a responder colocando em funcionamento novos projetos de rocha dura e salmoura, bem como expandindo as operações existentes. Está também a ser implementada capacidade adicional de conversão de concentrado, para complementar o crescimento da produção de rocha dura.