Análise e otimização de uma rede de logística reversa para baterias de íon-lítio em fim de vida no Brasil

Abstract

O acelerado crescimento do mercado global e nacional de baterias de íon-lítio (LIBs), impulsionado pela expansão da mobilidade elétrica e pelas expressivas reservas minerais brasileiras, exige uma estruturação robusta da cadeia de Logística Reversa (LR). O gerenciamento ineficaz dessas baterias em fim de vida representa um risco ambiental e de saúde pública devido à contaminação por metais pesados, enquanto a LR viabiliza a recuperação de metais estratégicos, alinhando-se aos mandatos da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) e ao conceito de economia circular. Diante da infraestrutura incipiente e das incertezas inerentes à demanda futura e aos custos logísticos de cargas perigosas no território nacional, o problema de pesquisa centralizou-se na determinação da localização ótima de centros de reciclagem. Este trabalho objetivou propor diretrizes estratégicas e um modelo de rede otimizada para a LR de LIBs de Veículos Elétricos (VEs), visando à máxima eficiência e à minimização do Custo Total Robusto da rede. Para tal, aplicou-se um modelo de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) de Localização–Alocação, resolvido sob a abordagem de Otimização Fuzzy Robusta (FRO), que utiliza o nível de confiança fuzzy (α) para a demanda incerta e o nível de conservadorismo robusto (Γ) para mitigar a flutuação dos custos de transporte. A análise comparativa de cenários comprovou que a configuração descentralizada, com quatro plantas regionais (São Paulo, Recife, Goiânia e Manaus), é economicamente superior à centralizada, resultando em uma economia de 14,4% no Custo Total Robusto, ao reduzir em 36% o custo e o risco de transporte, confirmando a descentralização como a estratégia mais flexível e economicamente vantajosa para o planejamento da LR de LIBs no Brasil.

The accelerated growth of the global and national lithium-ion battery (LIB) market, driven by the expansion of electric mobility and Brazil’s significant mineral reserves, demands a robustly structured Reverse Logistics (RL) network. Inefficient end-of-life battery management poses environmental and public health risks due to heavy metal contamination, whereas RL enables the recovery of strategic materials, aligning with the mandates of the National Solid Waste Policy (PNRS) and the principles of the circular economy. Given the country’s incipient infrastructure and the uncertainties associated with future demand and logistic costs for hazardous cargo, the central research problem focused on determining the optimal location of recycling centers. This work aimed to propose strategic guidelines and an optimized RL network model for LIBs from Electric Vehicles (EVs), seeking maximum efficiency and minimization of the network’s Robust Total Cost. A Mixed-Integer Linear Programming Location-Allocation (LPMI) model was applied under a Fuzzy Robust Optimization (FRO) approach, which incorporates the fuzzy confidence level (α) for uncertain demand and the robust conservatism parameter (Γ) to mitigate fluctuations in transportation costs. Comparative scenario analysis demonstrated that the Decentralized configuration, with four regional recycling plants (São Paulo, Recife, Goiânia, and Manaus), is economically superior to the centralized model, resulting in a 14.4% reductionin the Robust Total Cost by reducing transportation costs and risks by 36%. These results confirm decentralization as the most resilient and economically advantageous strategic guideline for planning the RL of LIBs in Brazil.