Engenheiros suíços criaram um dispositivo que usa quartzo sintético para captar calor solar acima de 1.000°C, oferecendo energia limpa para indústrias intensivas.

Em vez de queimar combustíveis fósseis para fundir aço e produzir cimento, engenheiros suíços estão propondo uma alternativa revolucionária: utilizar o calor do Sol.

Eles desenvolveram um dispositivo em escala laboratorial que utiliza quartzo sintético para capturar energia termossolar em temperaturas superiores a 1.000°C, demonstrando o potencial dessa abordagem para fornecer energia limpa a indústrias intensivas em carbono.

A necessidade de calor extremo

As indústrias de cimento, siderurgia, metalurgia e produção de muitos produtos químicos exigem temperaturas extremamente elevadas, frequentemente acima de 1.000°C. Atualmente, esse calor é geralmente gerado pela combustão de combustíveis fósseis, como carvão ou gás natural, que emitem grandes quantidades de gases de efeito estufa.

A utilização de eletricidade renovável para aquecimento não é viável, pois seria ineficiente para alcançar essas altas temperaturas. Assim, projeta-se que esses processos industriais continuem a depender de combustíveis fósseis nas próximas décadas, sendo considerados difíceis de descarbonizar.

No entanto, Emiliano Casati e seus colegas do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (ETH) oferecem uma alternativa promissora: uma tecnologia que captura diretamente o calor solar, gerando temperaturas suficientes para acionar fornos industriais.

O efeito de armadilha térmica

Materiais semitransparentes, como quartzo ou água, podem reter a luz solar por meio de um fenômeno conhecido como “efeito de armadilha térmica”. A luz visível passa através desses materiais, mas eles absorvem fortemente a radiação infravermelha, responsável pelo calor. Assim, quando expostos à luz solar, esses materiais retêm o calor internamente, alcançando temperaturas muito mais elevadas do que suas superfícies.

A equipe desenvolveu um dispositivo de retenção térmica ao anexar uma haste de quartzo sintético a um disco de silício opaco (uma cerâmica) que funciona como absorvedor de energia. Quando exposto a um fluxo de energia solar concentrada, equivalente à luz de 136 sóis, a armadilha térmica atingiu 1.050°C, enquanto a outra extremidade da haste de quartzo permaneceu a 600°C.

Para comparação, demonstrações anteriores desse princípio não ultrapassaram os 170°C. Embora já existam usinas com concentradores solares para capturar energia solar na forma de calor, essas unidades só alcançam temperaturas em torno de 600°C, insuficientes para a maioria das aplicações industriais.

A promessa da nova abordagem

“Nossa abordagem melhora significativamente a eficiência da absorção solar. Estamos confiantes de que esta tecnologia sustenta a implantação de usinas solares de alta temperatura,” afirmou o professor Casati.

No entanto, esta foi apenas uma demonstração inicial. É necessário avaliar a viabilidade econômica e, sobretudo, a viabilidade técnica do escalonamento dessa tecnologia. Nos experimentos em escala laboratorial, a equipe utilizou uma haste de quartzo medindo 7,5 centímetros de diâmetro e 30 centímetros de comprimento.

Essa inovação pode representar um marco significativo na transição para processos industriais mais sustentáveis, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis e as emissões de gases de efeito estufa, ao mesmo tempo em que mantém a eficiência e a viabilidade econômica essenciais para a indústria moderna.

Fonte: Engenharia é