Como país, mais da metade do que gastamos em energia será desperdiçada, segundo um relatório do Laboratório Nacional Lawrence Livermore.
Um dos principais culpados é o calor. Fábricas, como siderúrgicas, emitem uma tremenda quantidade de energia na forma de calor - mas esse calor quase sempre escapa para a atmosfera, onde não pode fazer muito bem.
Mas uma equipe de cientistas trabalhando em cooperação entre o Instituto de Tecnologia de Massachusetts e a Universidade de Stanford desenvolveu um novo tipo de bateria que pode ajudar a aproveitar a exaustão de calor e redirecioná-la para a rede, aproveitando um princípio menos conhecido chamado efeito termogalvânico.
Até agora, a maioria das pesquisas em torno da conversão de calor residual se concentrava na energia termelétrica. Os geradores termoelétricos, por exemplo, vêm crescendo em popularidade nos últimos anos. Os sistemas movem elétrons do lado quente de um material condutor, como metal, para o lado frio; uma vez lá, os elétrons podem ser convertidos em corrente para alimentar dispositivos ou carregar uma bateria. Os geradores são usados para alimentar sistemas de rádio e telemetria em gasodutos, como fontes de energia de backup para locais de pesquisa não tripulados e até mesmo como a fonte de energia renovável no rover Mars Curiosity.
O sistema é tão conhecido e bem pesquisado que já está sendo usado em produtos voltados para o consumidor, incluindo o popular BioLite CampStove.
Mas, de acordo com Yi Cui, professor associado da Stanford que ajudou a liderar o desenvolvimento da nova bateria, os geradores termelétricos não conseguem coletar energia adequadamente de grandes usinas e fábricas que não funcionam tão bem quanto, digamos, uma fogueira.
O calor residual proveniente de uma usina siderúrgica, por exemplo, não é suficientemente quente (ou a bateria não pode ser resfriada o suficiente) para que uma reação termoelétrica funcione.
Trabalhando em estreita colaboração com uma equipe do MIT liderada por Gang Chen, um pesquisador com um profundo conhecimento em termoelétricas, Cui desenvolveu uma bateria projetada especificamente com o chamado calor de "baixo grau" em mente.
O novo conceito é centrado em torno de uma bateria à base de água bastante padrão com um eletrodo positivo e negativo. A equipe colocou uma bateria vazia em uma área com muito calor e começou a carregá-la. Quando a bateria estava totalmente carregada, eles a resfriaram até a temperatura ambiente, quando ela foi descarregada - e a bateria resfriada pode descarregar mais energia do que foi colocada nela.
Esse é o fenômeno termogalvanico em ação.
"Uma mudança na temperatura provoca uma mudança na energia livre, e a potência muda muito", diz Cui. Com efeito, a bateria está recebendo energia do calor perdido - caso contrário, a energia desperdiçada pode ser alimentada de volta à rede.
As baterias, ao contrário dos sistemas termoelétricos, atualmente não podem sair totalmente da rede, uma vez que exigem uma corrente contínua para carregar. A ideia é que você precisará extrair menos energia da rede para fazê-lo.
A equipe ainda está experimentando a rapidez com que pode aquecer e resfriar as baterias e quantas vezes uma célula pode ser reciclada antes de ser consumida. No laboratório, leva algumas horas para a bateria completar um ciclo de carga e descarga. A equipe não empurrou uma única célula por mais de 50 ciclos.
No momento, não temos uma noção clara da quantidade de energia que um sistema como o da Cui pode produzir. Cui finalmente prevê um circuito de várias células que podem ser instaladas em uma fábrica. À medida que a temperatura de uma célula aumenta da exposição ao calor residual, outra se move para o ciclo de resfriamento.
"Metade deles está carregando em alta temperatura, e metade deles está descarregando em baixa temperatura", diz ele.
No momento, o principal alvo é o calor residual produzido na fábrica, mas Cui acha que o sistema poderia ser aplicado em outro lugar no futuro. A equipe também pode experimentar outros materiais de bateria que possam permitir que o efeito termogalvânico seja aplicado a níveis mais altos de calor, como aqueles produzidos por uma lareira ou forno.
Em um momento em que os sistemas de coleta de energia já estão se tornando comuns no exterior, sistemas como o da Cui podem ser inestimáveis para explorar novos domínios de energia nos Estados Unidos. Nos próximos anos, o calor do metrô de Londres será usado para aquecer cerca de 1.400 residências. E grande parte da energia da Dinamarca vem do calor residual.
Com invenções como essa, poderíamos começar a nos atualizar.
