Inovação

Material cerâmico converte energia solar em combustível veicular

Experimento abre possibilidades para a energia sustentável.

Agência Fapesp
22/11/2013 12:21
Visualizações: 586 (0) (0) (0) (0)

 

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 Fundação de Amparo à Pesquisa de São Paulo (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.
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.

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 Fundação de Amparo à Pesquisa de São Paulo (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.

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.

Mais Lidas De Hoje
veja Também
Firjan
Rio de Janeiro representa 74% da produção de gás natural...
30/01/25
Etanol de milho
Em 2024, o Brasil produziu 7,7 bilhões de litros de etan...
29/01/25
Energia Eólica
Grupo CCR e Neoenergia anunciam a conclusão do contrato ...
29/01/25
Rio de Janeiro
Amanhã (30/01) na Casa Firjan em Botafogo: lançamento do...
29/01/25
Apoio Offshore
Omni Táxi Aéreo renova contrato com a PRIO
28/01/25
Oportunidade
Supergasbras abre 30 vagas para o seu Programa de Traine...
28/01/25
Biometano
Natura se une à Ultragaz para ampliar uso de gás biometa...
28/01/25
Biocombustíveis
O Complexo de Biorrefinarias Integradas de Biocombustíve...
28/01/25
IBP
Rio Pipeline & Logistics amplia prazo para envio de trab...
28/01/25
Resultado
Com 2,7 milhões de boed, Petrobras atinge meta de produç...
28/01/25
PD&I
Dispositivos miniaturizados prometem transformar a extr...
27/01/25
Refino
Com 3,8 bilhões de litros, produção de diesel S-10 bate ...
27/01/25
Etanol
Hidratado e anidro fecham a semana valorizados
27/01/25
Geologia
Investimentos de R$ 271 milhões impulsionam pesquisa e i...
27/01/25
Energia Elétrica
Com 102.924 MW, demanda instantânea de energia no SIN at...
27/01/25
PD&I
Dia da Energia Limpa: Embrapii apoia 155 projetos de ino...
24/01/25
Energia Solar
Governo de SP isenta licenciamento para implementação de...
24/01/25
Royalties
Mais de R$ 1,250 bilhão, referentes à produção de novemb...
24/01/25
Pessoas
Nova interina assume, em 25/1, a Diretoria 4 da ANP
24/01/25
Oportunidade
PPSA abre concurso para 100 novas vagas
24/01/25
Desinvestimento
Petrobras coloca à venda sua participação minoritária de...
24/01/25
VEJA MAIS
Newsletter TN

Fale Conosco

Utilizamos cookies para garantir que você tenha a melhor experiência em nosso site. Se você continuar a usar este site, assumiremos que você concorda com a nossa política de privacidade, termos de uso e cookies.

13