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Meio ambiente

Aerogel aprisiona calor solar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/10/2019

Aerogel aprisiona calor solar
Em uma temperatura ambiente abaixo de zero grau, o dispositivo manteve-se internamente a 220º C.
[Imagem: Lin Zhao et al. - 10.1021/acsnano.9b02976]

Coletor de calor solar

Um material recém-desenvolvido, tão perfeitamente transparente que você mal consegue vê-lo, pode se tornar o elemento essencial da exploração da energia termossolar - a energia extraída do calor do Sol.

O material gera temperaturas muito mais altas do que qualquer coletor solar já fabricado - o suficiente para ser usado para aquecimento doméstico ou para processos industriais que exijam calor acima de 200 graus Celsius.

A chave para essa coleta de calor é um novo tipo de aerogel, um material leve e ultraporoso - ele consiste em mais de 99% de ar - com uma estrutura feita de sílica, ou óxido de silício, também usada para fazer vidro. Como é transparente, o aerogel permite que a luz solar passe através dele, mas impede que o calor solar escape.

Aerogel termossolar

Os aerogéis vêm sendo desenvolvidos há anos como materiais isolantes térmicos altamente eficientes e leves, mas geralmente eles têm transparência limitada à luz visível, com um nível de transmissão de cerca de 70%.

Lin Zhao e colegas do MIT, nos EUA, sintetizaram um aerogel que deixa passar mais de 95% da luz solar recebida, mantendo as propriedades altamente isolantes dessa espuma de sílica.

A inovação está nas proporções precisas dos diferentes produtos químicos usados para criar o aerogel, que é feito misturando um catalisador com um composto contendo silício em uma solução líquida, formando um tipo de gel úmido. Quando esse gel é seco, resta uma matriz que é principalmente ar, mas retendo a estrutura da mistura original. Ao criar uma mistura que reage quimicamente muito mais rapidamente do que as dos aerogéis anteriores, a equipe constatou que o gel fica com espaços porosos menores entre os grãos, que difundem menos a luz, deixando-a passar.

Aerogel aprisiona calor solar
Esquema do coletor passivo de calor solar.
[Imagem: ACS Nano]

Coletor passivo de calor

Em testes em um telhado no campus do MIT, um dispositivo passivo - um material escuro absorvente de energia solar - coberto com uma camada do novo aerogel conseguiu alcançar e manter uma temperatura de 220 °C, no meio do inverno no hemisfério Norte, quando o ar externo estava abaixo de 0 ºC.

Para a maioria as utilizações práticas, o sistema passivo de coleta de calor seria conectado a tubos contendo um líquido que poderia circular para transferir o calor para onde ele for necessário. Como alternativa, a equipe sugere que, para alguns usos, o sistema possa ser conectado a tubos de calor, dispositivos que podem transferir calor a uma certa distância sem exigir bombas ou peças móveis.

Bibliografia:

Artigo: Harnessing Heat Beyond 200 °C from Unconcentrated Sunlight with Nonevacuated Transparent Aerogels
Autores: Lin Zhao, Bikram Bhatia, Sungwoo Yang, Elise Strobach, Lee A. Weinstein, Thomas A. Cooper, Gang Chen, Evelyn N. Wang
Revista: ACS Nano
DOI: 10.1021/acsnano.9b02976






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