O nosso presente e futuro dependem cada vez mais da geração de energia, oriundas de fontes renováveis. Para discutir essas tecnologias, o Conselho Regional de Química da IV Região promoveu na última quinta-feira (26), à noite, uma live sobre recursos renováveis, por meio do hidrogênio e da produção de células solares de perovskitas. 

Especializada em dispositivos fotovoltaicos (ou células solares), a química Silvia Leticia Fernandes apresentou esta tecnologia. As células solares têm a capacidade de converter a energia solar em energia elétrica. Capta a luz do sol e transforma em energia elétrica. 

De acordo com a química, que trabalha no CSEM- Brasil na pesquisa de novos materiais para armazenamento e conversão de energia, a grande vantagem da energia solar é ser uma fonte renovável e disponível o tempo todo. “O nosso sol continuará produzindo energia por pelo menos centenas de milhares de anos”, comentou.

O fornecimento de energia do Sol para a Terra é de cerca de 10 mil vezes mais do que a população global consome atualmente. “Cobrindo 0,1% da superfície da Terra com células solares com uma eficiência de 10% seria o suficiente para satisfazer a necessidade mundial de energia”, afirmou a pesquisadora. 

O cenário no Brasil de irradiação de energia solar indica uma capacidade enorme de geração de energia. “Apenas no território brasileiro, a radiação solar é responsável por um potencial teórico de 115 milhões de terawatt/hora de capacidade de geração de eletricidade por ano”, contou Silvia Fernandes.

O Brasil ainda produz muito pouco desta fonte energética, com dispositivos fotovoltaicos, apenas cerca de 2%. A terceira geração de dispositivos de células solares são feitos de silício, mas possuem limitações. Já as células solares a partir do mineral de perovskitas são flexíveis e impressas em filmes, aumentando o leque de aplicação como, por exemplo, dispositivos portáteis e leves, aplicados em aviões, nas janelas de edifícios e carros. Esta nova tecnologia de geração de energia solar já compreende um período de 30 anos de estudos, sendo que o de perovskitas é mais recente.

Perovskita é o nome de uma estrutura cristalina descoberta em 1839, nos Montes Urais, na Rússia. O mineral foi batizado em homenagem ao mineralogista russo Count Lev Alexevich von Perovski.

A célula de perovskita é formada, principalmente, por iodeto de chumbo e metilamônio (MAPbI3). A família de perovskitas com propriedades fotovoltaicas é composta por um cátion orgânico, e inorgânico, sendo chumbo ou estanho, e um halogênio, sendo iodo, bromo ou cloro. 

Hoje em dia, as pesquisas para a produção de células solares de perovskitas não está mais focada mais na eficiência, que já chegou a 25% na conversão dos raios solares, mas sim, na estabilidade, um entrave para a comercialização. 

Na opinião da química Leticia Fernandes, que possui mestrado e doutorado pelo Instituto de Química de Araraquara (UNESP), esses problemas podem ser resolvidos na mudança da composição das perovskitas, além da substituição de parte orgânica por íons inorgânicos e novas formas de encapsulamento para a proteção das células, por exemplo. 

“Em relação ao encapsulamento é mais fácil de ser resolvido com a utilização de vidros ou materiais flexíveis transparentes, que de fato protejam do ar, do oxigênio e que as células fiquem realmente seladas.” 

Para falar sobre a geração de energia por meio do hidrogênio, o CRQ IV convidou a engenheira química Ana Rita Pastro. “A energia renovável está cumprindo um papel cada vez mais importante em todo o mundo. Ela é a espinha dorsal de um setor de energia sustentável e livre de CO2, e, portanto, uma tecnologia chave para alcançar a descarbonização até o ano 2100. A participação do hidrogênio na produção de energia acontece a nível mundial e está crescendo diariamente”, disse Ana Rita.

O hidrogênio é o elemento mais abundante no Universo. E, por isso, pode se converter no combustível perfeito. “Mas, essa não é a única razão: o hidrogênio ao ser queimado não produz dióxido de carbono, produz vapor de água. E dessa forma, seu uso permite reduzir drasticamente as emissões responsáveis pelo efeito estufa e pelo aquecimento global. 

O combustível do futuro é o hidrogênio verde, que é gerado a partir de eletrólise PEM (Proton Exchange Membrane). Esses eletrolisadores utilizam uma membrana de troca de prótons e um eletrólito polimérico sólido. “Quando a corrente é aplicada, a água se divide em hidrogênio e oxigênio. Os prótons do hidrogênio passam através da membrana formatando o gás hidrogênio no lado do cátodo”, explicou a também integrante da Comissão Técnica de Energia do CRQ IV.  

Ana Rita explicou que o processo de eletrólise é a quebra das moléculas da água em átomos de oxigênio e hidrogêncio. “As ligações entre os dois elementos são muito estáveis e é preciso fornecer energia elétrica para que esta divisão ocorra. Ter eletrolisadores eficientes é fundamental para a penetração do hidrogênio nas indústrias e a adoção das chamadas pilhas a combustível de hidrogêncio”, pontuou a engenheira química.

A eletrólise foi descoberta em 1800, após o cientista Alessandro Volta inventar a pilha elétrica. Posteriormente, alguns químicos tentaram conectar os pólos em um recipiente com água e descobriram que a corrente fluía pela água e que nos eletrodos o hidrogênio e o oxigênio apareciam separados. 

“Atualmente, existem três tipos de eletrolisadores, dependendo do tamanho e da função. Os mais usados são o eletrolisador alcalino, o eletrolisador com membrana de troca de prótons e o de óxido sólido”, acrescentou a pesquisadora.

Tanto a energia eólica como a de painéis solares são adequadas e suficientes para alimentar os eletrolisadores de hidrogênio. “Isto já foi realizado com a substituição da usina nuclear de Fukushima, no Japão, por energia solar. O eletrolisador japonês é considerado um dos maiores do mundo”, complementou Ana Rita. 

Assista a live completa em https://www.youtube.com/watch?v=pKYrFNpMiiw

Fonte: http://cfq.org.br/noticia/live-discute-novas-tecnologias-para-a-geracao-de-energia/

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