Inovação

Material cerâmico converte energia solar em combustível veicular

Experimento abre possibilidades para a energia sustentável.

Agência Fapesp
22/11/2013 12:21
Visualizações: 859 (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
Etanol
Etanol recua na segunda semana de julho, aponta Cepea/Esalq
14/07/25
Petrobras
Angélica Laureano assume como Diretora Executiva de Tran...
11/07/25
Gás Natural
Transportadoras de gás natural lançam nova versão de pla...
11/07/25
Parceria
Equinor e PUC-Rio firmam parceria de P&D de R$ 21 milhões
11/07/25
Resultado
Setor de Óleo e Gás lidera distribuição de proventos em ...
10/07/25
Gás Natural
Comgás recebe 41 propostas em chamada pública para aquis...
10/07/25
Pessoas
Lucas Mota de Lima assume gerência executiva da ABPIP
10/07/25
Biometano
Presidente Prudente (SP) inicia obra de R$12 milhões par...
10/07/25
Combustíveis
Preços do diesel, etanol e gasolina seguem tendência de ...
10/07/25
E&P
Hitachi Energy ajudará a Petrobras a analisar alternativ...
10/07/25
Energia Solar
Thopen capta R$ 293 milhões com XP e Kinea e acelera exp...
10/07/25
Exportação
Firjan manifesta grande preocupação com o anúncio de tar...
10/07/25
Debate
IBP debate direitos humanos na cadeia de suprimentos de ...
09/07/25
Macaé Energy
Com mais de dois mil participantes, 2ª edição do Macaé E...
09/07/25
Combustíveis
Vibra amplia presença da gasolina Petrobras Podium e ava...
09/07/25
Biocombustíveis
Brasil: protagonista da transição do transporte internac...
08/07/25
Evento
Nova Era Connections 2025 celebra os 20 anos da Nova Era...
08/07/25
Sustentabilidade
Foresea conquista Selo Social e apresenta resultados exp...
08/07/25
Meio Ambiente
Tecnologia da Unicamp viabiliza produção sustentável de ...
08/07/25
Premiação
Gasmar conquista prêmio nacional com projeto desenvolvid...
08/07/25
Pré-Sal
FPSO Guanabara MV31 lidera produção nacional de petróleo...
08/07/25
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.