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Nanofio de silício captura calor para gerar energia
Princípio poderá ser usado para evitar perda energética na queima de combustíveis
Dois grupos nos EUA usam
truques nanotecnológicos
para mudar propriedades do
material, aumentando em
cem vezes sua eficiência
DA REDAÇÃO
Um material barato, abundante e fácil de manipular pode
ser, no futuro, uma arma poderosa contra o aquecimento global. Pelo menos é o que prometem dois grupos de cientistas
dos EUA, que conseguiram
usar fios de silício para produzir energia a partir de calor.
Seus experimentos, diga-se
de saída, ainda estão muito longe de qualquer aplicação prática. Mas os pesquisadores esperam que os chamados nanofios
de silício possam ser usados em
dispositivos que capturem o calor desperdiçado na geração de
energia por combustíveis fósseis. Que não é pouco: até 70%
da energia produzida por dispositivos que queimam carvão,
petróleo e gás natural é dissipada em forma de calor.
"Nós não podemos aumentar
a eficiência da geração de energia, mas podemos recuperar o
calor dissipado", disse à Folha
o engenheiro chinês Peidong
Yang, da Universidade da Califórnia em Berkeley. Se todo esse calor pudesse ser capturado
e convertido em eletricidade,
estima o cientista, o mundo ganharia de lambuja, por ano, 15
terawatts. É o equivalente ao
que toda a humanidade consumiu de energia em 2004. Isso
poderia reduzir o ritmo de consumo de combustíveis fósseis,
principais causadores do aquecimento anormal da Terra.
Yang diz não saber quanto do
calor poderia ser recuperado
no final. Mas, em dois estudos
publicados na edição de hoje da
revista "Nature", ele e o grupo
de James Heath (do Instituto
de Tecnologia da Califórnia)
apresentam a primeira prova
de que isso pode ser feito.
O que os dois grupos fizeram
foi transformar o silício em um
material termoelétrico. Esse tipo de material tem propriedades físico-químicas que permitem a conversão de calor em
uma corrente elétrica ou vice-versa. Sua eficiência é dada por
um índice chamado ZT, ou
"número de mérito".
Embora o efeito termoelétrico seja conhecido há muito
tempo, até hoje ninguém conseguiu um material termoelétrico eficiente o bastante para
funcionar em escala comercial.
Para serem usados na prática,
esses materiais precisam ter
um número de mérito maior
que 1. Os únicos em uso hoje
são semicondutores caros e feitos de materiais exóticos.
O silício é um material semicondutor barato e abundante
-usado em chips de computador mundo afora. O problema é
que sua eficiência é baixíssima,
cerca de um centésimo do que
seria necessário para que tivesse alguma utilidade.
Isso porque os materiais termoelétricos precisam esquentar devagar para que possam
conduzir eletricidade (veja
quadro à esq.). Já o silício é um
excelente condutor de calor;
como esquenta depressa, ele
foi durante 60 anos considerado imprestável para a função.
Mudança de hábito
Yang e Heath descobriram
um jeito de contornar esse problema: basta explorar as propriedades bizarras do mundo
nanotecnológico.
Na escala dos nanômetros (o
diâmetro de um fio de cabelo é
50 mil vezes maior que um nanômetro), os materiais sofrem
alterações em seu comportamento. Ao reduzirem o silício a
fios de 20 nanômetros de espessura e acrescentarem a eles
algumas impurezas, por exemplo, os cientistas conseguiram
impedir o fluxo de calor. "O fluxo de elétrons também sofre
redução, mas pequena", disse
Yang. No fim das contas, seu
grupo conseguiu aumentar o
índice ZT do silício de 0,01 para
0,6. Heath foi mais longe: conseguiu aumentar a eficiência
em cem vezes, de 0,01 para 1.
Ainda não é a salvação do futuro energético do planeta.
Mas o salto nanotecnológico
anima os cientistas. "Se conseguirmos um ZT de 3, poderemos substituir todas as geladeiras domésticas", diz o chinês.
Bastaria aplicar uma corrente a
um material termoelétrico para que ele esfriasse, sem o uso
de motores ou gases.
"Não tocamos nisso no estudo porque todo mundo hoje só
fala em energia", brinca Yang.
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