Material cerâmico converte energia solar em combustível veicular

O forno termossolar usa uma cerâmica especial para produzir hidrogênio ou monóxido de carbono. Converter energia solar em combustível que pode ser estocado e disponibilizado para o abastecimento de veículos já é realidade, pelo menos em laboratório.

 

 

O experimento, realizado por Sossina Haile, do California Institute of Technology (Caltech), nos Estados Unidos, abre uma nova via para a produção sustentável de energia – um dos maiores desafios da atualidade.

 

 

Professora de Ciência dos Materiais e Engenharia Química no Caltech, Haile apresentou o relato de seu experimento na sessão inaugural da 6th International Conference on Electroceramics (6ª Conferência Internacional em Eletrocerâmica), realizada de 9 a 13 de novembro em João Pessoa, na Paraíba.

 

 

Promovido pela Sociedade Brasileira de Pesquisa de Materiais, com o apoio da FAPESP, do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), o evento foi coordenado por Reginaldo Muccillo, pesquisador do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares – IPEN, José Arana Varela, professor titular da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Araraquara, e diretor-presidente do Conselho Técnico-Administrativo da FAPESP, e José Antônio Eiras, professor associado da Universidade Federal de São Carlos – UFSCar.

 

“Para realizar a conversão de energia, utilizamos um material cerâmico, o óxido de cério (CeO2)”, disse Haile à Agência FAPESP, nos bastidores da conferência.

 

 

“Aquecido a altas temperaturas, ele libera oxigênio (O2), sem perder sua estrutura. Isso é pura termodinâmica: manutenção do estado de equilíbrio. Resfriado, volta a absorver oxigênio. Se o resfriamento ocorrer em presença de vapor de água (H2O) ou gás carbônico (CO2), o oxigênio será retirado das moléculas de uma ou outra dessas substâncias, e a reoxidação resultará na liberação de hidrogênio (H2), em um caso, ou de monóxido de carbono (CO), no outro – ambos com grande potencial como combustíveis.”

 

 

Para aquecer o material, Haile e colaboradores utilizaram um reator que consiste, de forma geral, em uma cavidade termicamente isolada, cuja tampa, de cristal de quartzo, concentra a radiação solar. O óxido de cério, formando uma peça única e porosa, reveste internamente a cavidade.

 

 

Dra Sossina Haile apresenta seus resultados mais recentes durante uma conferência TED. [Imagem: TED]

 

Dra Sossina Haile apresenta seus resultados mais recentes durante uma conferência TED.  O oxigênio liberado após o aquecimento flui por uma saída no fundo do recipiente.

 

 

E os gases (H2O ou CO2), que resfriam o óxido de cério, entram radialmente na cavidade, atravessando os poros do material. Pela mesma porta de saída, escapam o hidrogênio ou o monóxido de carbono, ejetados após a reoxidação.

 

 

“Uma pergunta específica que fizemos foi: como modificar o material de modo a aumentar a eficiência do processo e operar em temperaturas mais baixas?”, contou Haile.

 

 

A pergunta é muito relevante do ponto de vista tecnológico, pois a diminuição da temperatura de redução do óxido favorece bastante a construção do reator. “Verificamos que, agregando zircônio ao óxido de cério, é possível liberar o oxigênio com temperaturas menores.

 

 

Em vez de operar a 1600 ou 1500 graus Celsius, é possível operar a 1450 ou 1350 graus – o que é muito vantajoso.”

 

 

“O zircônio possibilita baixar a temperatura porque torna a liberação de oxigênio da estrutura mais fácil do ponto de vista termodinâmico. Por outro lado, a cinética da reoxidação posterior fica mais lenta”, ponderou a pesquisadora.

 

 

Foram realizados, então, vários testes, de modo a chegar à porcentagem ótima de zircônio para favorecer tanto a temperatura quanto a cinética. “Constatamos que com um acréscimo de zircônio da ordem de 10% a 20% é possível atender a ambas expectativas”, afirmou.

 

 

Haile nasceu na Etiópia em 1966. Sua família foi obrigada a abandonar o país em meados da década de 1970, após o golpe militar que depôs o imperador Haile Selassie.

 

 

Ela conta que seu pai, um historiador, quase foi morto pelos golpistas. Nos Estados Unidos, Haile fez seus estudos superiores no Massachusetts Institute of Technology – MIT,  e na University of California, Berkeley.

 

 

Posteriormente, com bolsas das fundações Humboldt e Fulbright, desenvolveu pesquisa no Max Planck Institut für Festkörperforschung, de Stuttgart, Alemanha.

 

 

Fonte: Mundo da Sustentabilidade / Agência FAPESP.

#energia

 

 

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