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May 13, 2023

A próxima geração de coletores de energia solar

Imagem da American Chemical Society: Estes granito (à esquerda) e pedra-sabão (à direita)

American Chemical Society

imagem: Estas amostras de granito (à esquerda) e pedra-sabão (à direita) podem ajudar a armazenar o calor do sol para produzir eletricidade.Veja mais

Crédito: Adaptado de ACS Omega, 2023, DOI: 10.1021/acsomega.3c00314

A próxima geração de tecnologia de energia sustentável pode ser construída a partir de alguns materiais de baixa tecnologia: rochas e o sol. Usando uma nova abordagem conhecida como energia solar concentrada, o calor do sol é armazenado e usado para secar alimentos ou gerar eletricidade. Uma equipe relatando no ACS Omega descobriu que certas amostras de pedra-sabão e granito da Tanzânia são adequadas para armazenar esse calor solar, apresentando altas densidades de energia e estabilidade mesmo em altas temperaturas.

A energia geralmente é armazenada em baterias grandes quando não é necessária, mas elas podem ser caras e exigir muitos recursos para serem fabricadas. Uma alternativa de baixa tecnologia é o armazenamento de energia térmica (TES), que coleta energia como calor em um líquido ou sólido, como água, óleo ou rocha. Quando liberado, o calor pode alimentar um gerador para produzir eletricidade. Rochas como granito e pedra-sabão são formadas especificamente sob altas temperaturas e encontradas em todo o mundo, o que pode torná-las materiais TES favoráveis. No entanto, suas propriedades podem variar muito com base em onde foram formadas no mundo, possivelmente tornando algumas amostras melhores do que outras. Na Tanzânia, os cinturões geológicos de Craton e Usagaran se encontram, e ambos contêm granito e pedra-sabão. Assim, Lilian Deusdedit Kakoko, Yusufu Abeid Chande Jande e Thomas Kivevele, da Nelson Mandela African Institution of Science and Technology e da Ardhi University, queriam investigar as propriedades da pedra-sabão e do granito encontradas em cada um desses cinturões.

A equipe coletou várias amostras de rocha dos cinturões e as analisou. As amostras de granito continham uma grande quantidade de óxidos de silício, o que aumentava a resistência. No entanto, o granito Craton continha outros compostos, incluindo moscovita, que são suscetíveis à desidratação e podem tornar a rocha instável em altas temperaturas. A magnesita foi encontrada na pedra-sabão, o que conferiu alta densidade e capacidade térmica. Quando aquecidos a temperaturas acima de 1800 graus Fahrenheit, tanto as amostras de pedra-sabão quanto o granito Usagaran não apresentaram rachaduras visíveis, mas o granito Craton se desfez. Além disso, a pedra-sabão era mais propensa a liberar seu calor armazenado do que o granito. Ao todo, a pedra-sabão Craton teve o melhor desempenho como TES, capaz de absorver, armazenar e transmitir calor de forma eficaz, mantendo boa estabilidade química e resistência mecânica. No entanto, as outras rochas podem ser mais adequadas para uma aplicação TES de baixa energia, como um secador solar. Os pesquisadores dizem que, embora mais experimentos sejam necessários, essas amostras mostram uma boa promessa de ser um material de armazenamento de energia sustentável.

Os autores reconhecem o financiamento das Parcerias para Engajamento Aprimorado em Pesquisa das Academias Nacionais de Ciências, Engenharia e Medicina; e a Agência dos Estados Unidos para o Desenvolvimento Internacional.

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