Em vez de queimar carvão ou petróleo para produzir cimento ou aço, no futuro a energia solar poderá ser utilizada para este fim. Pesquisadores da ETH Zurique desenvolveram uma armadilha térmica que pode absorver a luz solar concentrada e fornecer calor a mais de mil graus Celsius.
A produção de cimento, metais e muitos produtos químicos requer temperaturas extremamente elevadas, superiores a mil graus Celsius. Actualmente, este calor é normalmente obtido através da combustão de combustíveis fósseis: carvão ou gás natural, que emitem grandes quantidades de gases com efeito de estufa. O aquecimento com eletricidade renovável não é uma alternativa, pois seria ineficiente a estas altas temperaturas. Embora grande parte da nossa economia e sociedade precise de se tornar neutra em carbono nas próximas décadas, é provável que estes processos industriais continuem a ser alimentados por combustíveis fósseis num futuro próximo. São considerados difíceis de descarbonizar.
Pesquisadores da ETH Zurique demonstraram agora, em laboratório, uma maneira de tornar essas indústrias independentes dos combustíveis fósseis. Usando a radiação solar, eles projetaram um dispositivo que pode fornecer calor nas altas temperaturas necessárias para os processos de produção. A equipe liderada por Emiliano Casati, cientista do Grupo de Engenharia de Sistemas de Energia e Processos, e Aldo Steinfeld, Professor de Portadores de Energia Renovável, desenvolveu uma armadilha térmica. Consiste em uma haste de quartzo acoplada a um absorvedor cerâmico que, graças às suas propriedades ópticas, pode absorver eficientemente a luz solar e convertê-la em calor.
Em seus experimentos em escala de laboratório, a equipe utilizou uma haste de quartzo medindo 7,5 centímetros de diâmetro e 30 centímetros de comprimento. Eles o expuseram à luz artificial com intensidade equivalente a 135 vezes a da luz solar, atingindo temperaturas de até 1.050 graus Celsius. Estudos anteriores de outros pesquisadores alcançaram um máximo de 170 graus com essas armadilhas térmicas.
As tecnologias de concentração solar em grande escala já estão estabelecidas à escala industrial para a geração de energia solar, por exemplo em Espanha, nos EUA e na China. Essas plantas normalmente operam em até 600 graus. Em temperaturas mais elevadas, a perda de calor por radiação aumenta e reduz a eficiência das plantas. Uma grande vantagem da armadilha térmica desenvolvida pelos pesquisadores é que ela minimiza as perdas de calor radiativo.
Usinas solares de alta temperatura
Nossa abordagem melhora significativamente a eficiência da absorção solar”, diz Casati. “Estamos, portanto, confiantes de que esta tecnologia apoia a implantação de usinas solares de alta temperatura.” No entanto, análises técnicas e econômicas detalhadas ainda estão pendentes, diz ele. Tal a análise está além do escopo do atual estudo experimental, que os pesquisadores publicaram na revista científica Dispositivo.
Casati continua suas pesquisas para otimizar o processo. A tecnologia poderá um dia tornar possível a utilização da energia solar não só para gerar eletricidade, mas também para descarbonizar indústrias com utilização intensiva de energia em grande escala. “Para combater as alterações climáticas, precisamos de descarbonizar a energia em geral”, afirma Casati. “As pessoas muitas vezes pensam em energia em termos de eletricidade, mas na verdade usamos cerca de metade da nossa energia na forma de calor.”
Referência
Casati E, Allgoewer L, Steinfeld A: Captação solar térmica a 1.000°C e acima. Dispositivo, 15 de maio de 2024, doi: página externa 10.1016/j.device.2024.100399
Fabio Bergamin
