Em vez de utilizar combustíveis fósseis para processos industriais como a fusão de aço e a produção de cimento, engenheiros suíços estão propondo uma alternativa inovadora: aproveitar o calor do Sol.
Eles desenvolveram um dispositivo em escala de laboratório que usa quartzo sintético para capturar energia termossolar em temperaturas acima de 1.000°C, mostrando que essa tecnologia pode fornecer energia limpa para indústrias que consomem grandes quantidades de carbono.
Desafios das altas temperaturas
Indústrias como a de cimento, siderurgia, metalurgia e a fabricação de muitos produtos químicos necessitam de temperaturas extremamente elevadas, superiores a mil graus Celsius.
Atualmente, esse calor é geralmente obtido pela queima de combustíveis fósseis, como carvão ou gás natural, que resultam em grandes emissões de gases de efeito estufa.
A utilização de eletricidade renovável não é eficiente para atingir essas altas temperaturas, o que faz com que esses processos industriais continuem, em grande parte, dependentes de combustíveis fósseis nas próximas décadas.
Solução inovadora
Emiliano Casati e sua equipe do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (ETH) propõem uma solução: uma tecnologia que captura diretamente o calor do Sol, gerando temperaturas adequadas para fornos industriais.
Eles usaram materiais semitransparentes, como quartzo sintético, que podem reter a luz solar por meio do “efeito de armadilha térmica”. A luz visível passa através desses materiais, mas eles absorvem fortemente a radiação infravermelha, que é responsável pelo calor.
[Imagem: Emiliano Casati et al. – 10.1016/j.device.2024.100399]
Armadilha térmica eficiente
A equipe criou um dispositivo de retenção térmica anexando uma haste de quartzo sintético a um disco de silício opaco. Quando exposto a um fluxo de energia solar concentrada, equivalente à luz de 136 sóis, o dispositivo atingiu 1.050 ºC, enquanto a outra extremidade da haste de quartzo permaneceu em 600 ºC.
Em comparação, demonstrações anteriores desse princípio não conseguiram ultrapassar os 170 ºC. As usinas existentes com concentradores solares alcançam apenas cerca de 600 ºC, insuficientes para muitas aplicações industriais.
Segundo o professor Casati, “Nossa abordagem melhora significativamente a eficiência da absorção solar. Estamos confiantes de que esta tecnologia sustenta a implantação de usinas solares de alta temperatura.”
Próximos passos
Esta demonstração inicial é promissora, mas ainda há desafios a serem superados. Será necessário calcular a viabilidade econômica e técnica do escalonamento dessa tecnologia. Nos experimentos de laboratório, a equipe utilizou uma haste de quartzo de 7,5 centímetros de diâmetro e 30 centímetros de comprimento.
Casati e seus colegas estão otimistas, mas reconhecem que mais pesquisas são necessárias para transformar essa inovação em uma solução prática para a indústria.
A aplicação dessa tecnologia em larga escala poderia revolucionar a maneira como fornecemos calor para processos industriais, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis e diminuindo as emissões de carbono.
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Fonte: Inovação Tecnológica