Numa bancada de laboratório em Cambridge, Massachusetts, um monte de cilindros de concreto preto está interligado por cabos e imerso em um líquido o Cimento que Pode Transformar sua Casa numa Bateria Gigante. Para um leigo, essa visão não parece ter muita utilidade. Até que Damian Stefaniuk aperta um interruptor e, magicamente, uma lâmpada de LED acende.
“No começo, eu não acreditei”, conta Stefaniuk, lembrando a primeira vez que viu a luz acender. “Achei que não tinha desconectado a fonte de energia externa.” Foi um dia especial. Ele convidou alunos e professores para testemunhar o feito, já que, no início, ninguém acreditava que funcionasse. E por que tanto entusiasmo? Porque esses blocos de concreto podem representar o futuro do armazenamento de energia.
A Promessa do Concreto Energético
A maioria das fontes de energia renovável promete um fornecimento inesgotável de energia limpa, como a solar, eólica e hídrica. Contudo, o sol não brilha o tempo todo, o vento não sopra continuamente e a água nem sempre está disponível. Isso torna essas fontes intermitentes, um problema para nosso mundo faminto por energia.
É aí que entram as baterias. Mas as baterias tradicionais dependem de materiais como o lítio, cuja oferta é limitada. Atualmente, existem apenas 101 minas de lítio no mundo, e os analistas são pessimistas quanto à capacidade dessas minas de atender à crescente demanda global. Além disso, a mineração de lítio consome muita energia e água, comprometendo os benefícios ambientais das energias renováveis e podendo até causar vazamentos de produtos químicos tóxicos.
A Revolução do Supercapacitor de Concreto
Aqui entra Stefaniuk e seu concreto. Ele e sua equipe do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram um supercapacitor usando três materiais básicos e baratos: água, cimento e negro de fumo (um tipo de fuligem). Supercapacitores são extremamente eficientes no armazenamento de energia e podem recarregar rapidamente, mas liberam essa energia de maneira rápida, o que os torna menos úteis para dispositivos que precisam de um fornecimento constante e prolongado de energia, como celulares e laptops.
Mesmo assim, Stefaniuk acredita que esses supercapacitores podem contribuir significativamente para a descarbonização da economia global. Se forem ampliados, eles poderiam ajudar a resolver o problema do armazenamento de energia renovável. Ele e seus colegas imaginam diversas aplicações para seus supercapacitores, como estradas que armazenam energia solar e a liberam para recarregar carros elétricos enquanto trafegam, ou fundações de casas que armazenam energia.
Desafios e Potencial do Supercapacitor de Concreto
Atualmente, o supercapacitor de concreto pode armazenar cerca de 300 watts-hora por metro cúbico, o suficiente para manter uma lâmpada LED de 10 watts acesa por 30 horas. Parece pouco comparado às baterias convencionais, mas uma fundação de concreto de 30 a 40 metros cúbicos pode suprir as necessidades energéticas diárias de uma casa.
Stefaniuk e sua equipe começaram com supercapacitores de 1 volt do tamanho de uma moeda e os conectaram em série para alimentar um LED de 3 volts. Desde então, escalaram a produção para criar um supercapacitor de 12 volts, que conseguiu abastecer um console de games portátil. O próximo passo é construir uma versão de 45 metros cúbicos, capaz de armazenar cerca de 10 kWh de energia, suficiente para abastecer uma casa por um dia.
O funcionamento do supercapacitor se deve à condutividade do negro de carbono. Quando combinado com pó de cimento e água, cria um concreto com redes de material condutor. Essas redes formam capacitores, que são duas placas condutoras com uma membrana entre elas. No caso do supercapacitor de cimento-carbono, as placas são de cimento e negro de carbono embebidas em cloreto de potássio. Quando uma corrente elétrica é aplicada, as placas acumulam íons, criando um campo elétrico.
Aplicações Futuras e Impacto Ambiental
Os supercapacitores poderiam ser úteis para armazenar o excesso de energia gerado por fontes intermitentes como a solar e a eólica, reduzindo a pressão sobre a rede elétrica quando essas fontes não estão disponíveis. Por exemplo, uma casa off-grid abastecida por painéis solares poderia usar energia solar durante o dia e a energia armazenada nas fundações à noite.
Contudo, há desafios. Os supercapacitores descarregam rapidamente, não sendo ideais para um fornecimento constante de energia. Stefaniuk e sua equipe estão trabalhando para ajustar a mistura de cimento e carbono, visando melhorar essa característica. Além disso, adicionar mais negro de carbono aumenta a capacidade de armazenamento de energia, mas também torna o concreto mais frágil, exigindo um equilíbrio ideal entre funcionalidade estrutural e armazenamento de energia.
A Revolução do Concreto que Pode Transformar sua Casa numa Bateria Gigante
Apesar de os supercapacitores de cimento-carbono reduzirem a dependência do lítio, a produção de cimento é responsável por 5% a 8% das emissões de CO2 globais. Assim, o impacto ambiental do cimento ainda precisa ser considerado. Pesquisadores da Universidade de Teesside, no Reino Unido, estão desenvolvendo um cimento de baixa emissão, feito de subprodutos das indústrias siderúrgica e química, que poderia mitigar esse impacto.
Michael Short, da Universidade de Teesside, vê o potencial desta pesquisa para transformar o ambiente construído em um meio de armazenamento de energia. Segundo ele, o uso de materiais comuns e a fabricação simples indicam que essa abordagem merece mais investigação, podendo ser uma parte vital da transição para um futuro sustentável.
No entanto, mais pesquisas são necessárias para levar essa inovação do laboratório para o mundo real. Muitas descobertas enfrentam dificuldades ao serem escaladas, devido a complexidades na fabricação, escassez de recursos ou limitações físicas e químicas. Mas o cimento de baixa emissão e o concreto para armazenamento de energia oferecem uma perspectiva promissora de um futuro onde nossas casas, estradas e escritórios desempenham um papel crucial na era da energia limpa.
O Cimento que Pode Transformar sua Casa numa Bateria Gigante
Em resumo, o cimento que pode transformar sua casa numa bateria gigante é uma inovação empolgante com o potencial de revolucionar o armazenamento de energia. Com pesquisas contínuas e ajustes finos, quem sabe em breve veremos nossas casas não apenas como abrigos, mas como verdadeiras usinas de energia, contribuindo para um mundo mais limpo e sustentável. E, convenhamos, quem diria que um simples pedaço de concreto poderia ter tanto poder escondido?
veja a versão original desse post no site em ingles na BBC
