Se você já se viu através de uma câmera termográfica, sabe que seu corpo produz muito calor. Isso é, na verdade, um resíduo do nosso metabolismo. Cada metro quadrado do corpo humano emite calor equivalente a cerca de 19 fósforos por hora. Infelizmente, muito desse calor simplesmente escapa para a atmosfera.
Não seria ótimo se pudéssemos aproveitá-lo para produzir energia? Minha pesquisa mostrou que isso seria realmente possível. Meus colegas e eu estamos descobrindo maneiras de capturar e armazenar calor corporal para geração de energia, usando materiais ecologicamente corretos.
O Objetivo: Criar um banco de Energia Integrado
O objetivo é criar um dispositivo que possa gerar e armazenar energia, agindo como um banco de energia integrado para tecnologia vestível. Isso poderia permitir que dispositivos como relógios inteligentes, rastreadores de condicionamento físico ou rastreadores de GPS funcionassem por muito mais tempo, ou até mesmo indefinidamente, aproveitando o calor do nosso corpo.
Não são apenas nossos corpos que produzem calor residual. Em nosso mundo tecnologicamente avançado, calor residual substancial é gerado diariamente, dos motores de nossos veículos às máquinas que fabricam produtos. Normalmente, esse calor também é liberado na atmosfera, representando uma oportunidade significativa perdida para recuperação de energia.
O conceito emergente de "recuperação de calor residual" busca abordar essa ineficiência. Ao aproveitar essa energia que de outra forma seria desperdiçada, as indústrias podem melhorar sua eficiência operacional e contribuir para um ambiente mais sustentável.
O Efeito Termoelétrico: Transformando Calor em Eletricidade
O efeito termoelétrico é um fenômeno que pode ajudar a transformar calor em eletricidade. Isso funciona ao fazer com que uma diferença de temperatura produza um potencial elétrico, à medida que os elétrons fluem do lado quente para o lado frio, gerando energia elétrica utilizável.
Materiais termoelétricos convencionais, no entanto, são frequentemente feitos de cádmio, chumbo ou mercúrio. Eles vêm com riscos ambientais e de saúde que limitam suas aplicações práticas. Mas descobrimos que também é possível criar materiais termoelétricos a partir da madeira, oferecendo uma alternativa mais segura e sustentável.
O Poder da Madeira
A madeira tem sido parte integrante das civilizações humanas por séculos, servindo como fonte de materiais de construção e combustível. Estamos descobrindo o potencial de materiais derivados da madeira para converter calor residual, frequentemente perdido em processos industriais, em eletricidade valiosa.
Essa abordagem não apenas melhora a eficiência energética, mas também redefine a forma como vemos os materiais do cotidiano como componentes essenciais de soluções de energia sustentável.
Lignina: O Subproduto Transformador
Nossa equipe na Universidade de Limerick, em colaboração com a Universidade de Valência, desenvolveu um método sustentável para converter calor residual em eletricidade usando produtos de madeira irlandeses, particularmente lignina, que é um subproduto da indústria de papel.
Nosso estudo mostra que membranas baseadas em lignina, quando embebidas em uma solução salina, podem converter eficientemente calor residual de baixa temperatura (abaixo de 200 °C) em eletricidade. A diferença de temperatura através da membrana de lignina faz com que os íons (átomos carregados) na solução salina se movam. Íons positivos se movem em direção ao lado mais frio, enquanto íons negativos se movem em direção ao lado mais quente. Essa separação de cargas cria uma diferença de potencial elétrico através da membrana, que pode ser aproveitada como energia elétrica.
Como cerca de 66% do calor residual industrial se enquadra nessa faixa de temperatura, essa inovação representa uma oportunidade significativa para soluções energéticas ecologicamente corretas.
Aplicações Transformadoras
Esta nova tecnologia tem o potencial de fazer uma grande diferença em muitas áreas. Indústrias como a de manufatura, que produzem grandes quantidades de calor residual, poderiam ver grandes benefícios ao transformar esse calor residual em eletricidade. Isso as ajudaria a economizar energia e diminuir seu impacto no meio ambiente.
Essa tecnologia pode encontrar uso em vários cenários, desde fornecer energia em áreas remotas até alimentar sensores e dispositivos em aplicações cotidianas. Sua natureza ecologicamente correta também a torna uma solução promissora para geração de energia sustentável em edifícios e infraestrutura.
O Desafio do Armazenamento
Capturar energia do calor residual é apenas o primeiro passo; armazená-la efetivamente é igualmente crítico. Supercapacitores são dispositivos de armazenamento de energia que carregam e descarregam eletricidade rapidamente. Isso os torna essenciais para aplicações que exigem entrega rápida de energia.
No entanto, sua dependência de materiais de carbono derivados de combustíveis fósseis levanta preocupações de sustentabilidade, destacando a necessidade de alternativas renováveis em sua produção. Nosso grupo de pesquisa descobriu que o carbono poroso à base de lignina pode servir como eletrodo em supercapacitores para armazenamento de energia gerada pela coleta de calor residual usando uma membrana de lignina.
Este processo permite que a membrana de lignina capture e converta calor residual em energia elétrica, enquanto a estrutura porosa de carbono facilita o rápido movimento e armazenamento de íons. Ao fornecer uma alternativa verde que evita produtos químicos nocivos e a dependência de combustíveis fósseis, esta abordagem oferece uma solução sustentável para armazenamento de energia a partir do calor residual.
Essa inovação na tecnologia de armazenamento de energia pode alimentar tudo, desde eletrônicos de consumo e tecnologia vestível até veículos elétricos.
A jornada de transformar calor residual em energia sustentável está apenas começando. Com a madeira e seus subprodutos como a lignina desempenhando um papel central, estamos abrindo um novo capítulo na busca por soluções energéticas limpas e eficientes. Essa revolução na tecnologia termoelétrica tem o potencial de mudar profundamente a maneira como produzimos e consumimos energia, beneficiando tanto o meio ambiente quanto nossa qualidade de vida.
