Reator imita plantas para produzir combustível solar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/12/2010

A distância da fotossíntese real é gigantesca, mas a ideia de imitar a forma de conseguir energia desenvolvida ao longo de milhões de anos pela natureza parece ser um caminho mais concreto do que as "formas alternativas" já desenvolvidas pelo homem.
[Imagem: Chueh et al./Science]

Combustível solar

Um grupo de pesquisadores norte-americanos e suíços desenvolveu um reator capaz de produzir combustível líquido que é uma boa aproximação do conceito de fotossíntese artificial.

O reator produz combustível usando a luz do Sol, dióxido de carbono e água, mais um composto chamado óxido cérico. E o combustível são hidrocarbonos, similares ao petróleo e aos bio-óleos.

A distância da fotossíntese real é gigantesca, mas a ideia de imitar a forma de conseguir energia desenvolvida ao longo de milhões de anos pela natureza parece ser um caminho mais concreto do que as "formas alternativas" já desenvolvidas pelo homem - tanto que os cientistas já falam na criação de folhas artificiais.

Produzir combustível líquido a partir da luz do Sol significa que a energia estará disponível a qualquer momento, e não apenas enquanto o Sol está brilhando. E ela pode ser facilmente transportada para ser utilizada em outro lugar.

Hidrocarbonos artificiais

O princípio de funcionamento do reator lembra com a forma como as plantas geram sua própria energia, aproveitando a energia do Sol para converter dióxido de carbono em polímeros à base de açúcar e compostos aromáticos.

Esses compostos de origem biológica podem ser transformados em combustível arrancando-se o oxigênio de suas formulações. É o que os cientistas acreditam que aconteça na geração natural dos combustíveis fósseis.

Isto também pode ser feito de forma artificial, por meio de processos de dissolução, fermentação e hidrogenação, gerando os bio-óleos.

Mas gerar os combustíveis líquidos a partir da luz do Sol ainda não pôde ser realizado com eficiência, e uma rota para os "biocombustíveis solares" continua sendo um caminho a ser desbravado.

Reator solar

Agora, William Chueh e seus colegas demonstraram um projeto de reator que se mostrou altamente promissor.

A luz do Sol concentrada aquece o óxido cérico - um óxido do metal de terras raras cério - a uma temperatura suficiente para arrancar alguns átomos de oxigênio de sua rede cristalina - o cério tem uma propensão natural a liberar oxigênio quando é aquecido e absorvê-lo quando voltar a resfriar.

Quando atinge uma temperatura adequada, água ou dióxido de carbono são bombeados para dentro do reator.

Sentindo a falta de seu oxigênio, arrancado pelo calor, o material prontamente arranca átomos da água ou do dióxido de carbono, de forma a repor seu oxigênio perdido.

O hidrogênio produzido pode ser usado para abastecer células a combustível, enquanto a combinação de hidrogênio e monóxido de carbono, mediante o uso de catalisadores adicionais, pode ser usada para criar uma espécie de gasolina sintética.

Quando o óxido de cério se resfria pela interação com a água ou com o gás, estes são drenados e o processo começa novamente.

Para otimizar a luz do Sol captada, a abertura por onde a luz entra é dotada de uma lente de quartzo e seguida por um sistema que a reflete múltiplas vezes, otimizando o aquecimento do óxido cérico.

Segundo os pesquisadores, os cilindros de óxido de cério que ficam dentro da cavidade suportam centenas de ciclos de aquecimento e resfriamento. E o cério é o elemento mais abundante na família das terras raras, o que significa que ele não é tão caro.

Conversão da energia solar

Embora o conceito seja promissor, o protótipo ainda é ineficiente, aproveitando apenas entre 0,7% e 0,8% da energia solar que entra no reator - as células solares de silício convertem até 20%, podendo chegar ao dobro disto com o uso de concentradores ópticos.

Por outro lado, as maiores perdas se dão durante a manipulação da luz solar e por falta de um isolamento mais eficiente, e não pelo princípio de funcionamento baseado no aproveitamento das propriedades do óxido de cério, que é o grande avanço científico da pesquisa.

Segundo os pesquisadores, seus cálculos indicam que é possível alcançar uma eficiência de até 19% com a solução desses "problemas de engenharia".

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