Os engenheiros estão desenvolvendo uma nova solução de energia limpa que envolve carregar cristais com energia solar a temperaturas de 1.000 graus Celsius, oferecendo um potencial substituto mais ecológico para os processos intensivos em carbono, como a fusão de aço e a fabricação de cimento. Esta inovadora tecnologia, detalhada num estudo de prova de conceito publicado na Device, explora uma característica do cristal de quartzo que permite a retenção da luz solar.
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A equipe fixou uma haste de quartzo sintético a um disco de silício que absorve energia e testou se o dispositivo poderia armazenar calor. Utilizando energia equivalente à luz solar de 136 sóis, a haste aqueceu até aproximadamente 600 graus Celsius, enquanto a placa absorvedora atingiu 1.050 graus Celsius.
“Para enfrentar as mudanças climáticas, precisamos descarbonizar a energia como um todo”, afirmou Emiliano Casati, engenheiro da ETH Zurique e autor correspondente do estudo, em comunicado à Cell. “As pessoas geralmente consideram a eletricidade como única forma de energia, mas, na verdade, cerca de metade da energia é utilizada na forma de calor.”
Até agora, os receptores solares – dispositivos que concentram o calor de espelhos refletindo a luz solar – não conseguiram lidar eficientemente com energia solar a temperaturas superiores a 1.000 graus Celsius. Processos intensivos em carbono, como a fabricação de vidro, aço e cimento, frequentemente requerem temperaturas iguais ou superiores a esse limite, alcançadas atualmente pela queima de combustíveis fósseis. Em 2023, só a produção de cimento foi responsável por cerca de 8% das emissões de CO2, segundo a CBS News. A fusão do vidro contribuiu com cerca de 95 milhões de toneladas de carbono antropogênico, conforme estudo da American Ceramic Society.
Adicionar quartzo ao processo de produção pode permitir que fabricantes atinjam as temperaturas necessárias para trabalhar com aço, vidro e cimento usando luz solar, em vez de depender de processos que contribuem para o aquecimento global.
Além dos experimentos, os pesquisadores modelaram a eficiência da configuração e descobriram que o quartzo melhora a eficácia do receptor. No modelo, um receptor não blindado era 40% eficiente a uma temperatura de 1.200 graus Celsius, mas a eficiência aumentava para 70% quando o receptor era blindado com 300 milímetros de quartzo.
“A questão energética é fundamental para a sobrevivência da nossa sociedade”, disse Casati. “A energia solar está prontamente disponível e a tecnologia já existe. Para realmente incentivar a adoção pela indústria, precisamos demonstrar a viabilidade econômica e as vantagens desta tecnologia em larga escala.”
A equipe está agora testando outros materiais, incluindo fluidos e gases, que podem funcionar como armadilhas térmicas. Através de suas capacidades de retenção de calor, esses materiais podem aumentar a eficácia das soluções de energia renovável, que ainda têm um longo caminho a percorrer para superar a primazia dos combustíveis fósseis.
