Concreto fotovoltaico: a nova fronteira da engenharia de materiais

As pesquisas sobre a condutibilidade do concreto, e como fazer o material armazenar energia e distribuí-la na forma de eletricidade, são cada vez mais intensas. Existem estudos em quase todos os continentes. Os mais avançados buscam dar ao material a mesma função das placas fotovoltaicas, ou seja, possibilitar que o concreto absorva a luz solar e a transforme em energia elétrica. Trata-se da nova fronteira da engenharia de materiais, dizem os pesquisadores. 

O foco nesse novo tipo de concreto é justificável quando se constata que os edifícios consomem 40% da energia elétrica produzida no planeta. Então, a pergunta que os pesquisadores fazem é: já imaginou se as edificações pudessem auxiliar na produção de energia? É o que motiva trabalhos como os que já foram recentemente apresentados na Alemanha e no México.  

Na Universidade de Kassel está em desenvolvimento o “DysCrete”.  Trata-se de um concreto que capta energia solar quando recebe uma camada de tinta especial à base de grafite e óxido de titânio. Quando a luz solar atinge os pigmentos, os elétrons são liberados e provocam corrente elétrica no concreto. O trabalho dos pesquisadores é aprimorar a condutibilidade do material e permitir que ele seja capaz de gerar 20 W por m².

Também na Alemanha está em desenvolvimento uma película fotovoltaica que pode ser aplicada sobre o concreto. Desenvolvido pela líder mundial em produção de células fotovoltaicas orgânicas, a alemã Heliatek, o revestimento pode ajudar um edifício a produzir até 30% da energia que consome diariamente, desde que a insolação cubra 60% da área da fachada do prédio.

Porém, o estudo mais avançado para dar condutibilidade ao concreto está em desenvolvimento no Instituto Politécnico Nacional (IPN), do México. Além dos agregados tradicionais – cimento, areia, brita, água e aditivos -, o material recebe o mineral perovskita, além de um composto de óxido de cálcio e titânio, para conduzir eletricidade. As pesquisas ainda ocorrem em laboratórios, mas se mostram cada vez mais animadoras.

Cimento usado no experimento mexicano usa nanotecnologia na moagem

À frente da pesquisa estão os doutores em tecnologias avançadas, Orlando Gutiérrez Obeso e Euxis Kismet Sierra Márquez. Eles atuam no Centro de Pesquisa e Inovação Tecnológica Azcapotzalco do IPN. A preocupação dos engenheiros não é apenas dar condutibilidade, mas preservar as características estruturais do material (fck), para que possa ser usado em obras como calçadas, pontes e lajes, e até fundações.

O protótipo desenvolvido no IPN é uma peça sólida de concreto, sem tintas ou películas, e que consegue capturar a radiação solar e gerar corrente elétrica. Orlando Gutiérrez explica que foi preciso submeter o cimento utilizado no processo a uma moagem que utiliza nanotecnologia. Ela permite chegar a “nanopós de cimento”, cujas partículas são inferiores a 100 nanômetros. É nessa etapa que o cimento se mistura à perovskita e ao composto de óxido de cálcio e titânio. 

A pesquisa ganhou o prêmio internacional Solutions for the future-Prize for Polytechnic Entrepreneurship Award 2018 (Soluções de empreendedores politécnicos para o futuro) e entrou no escopo de novas tecnologias da Indústria 4.0 apoiadas pela sul-coreana Samsung. Particularmente, o México é um país privilegiado para o avanço de sistemas fotovoltaicos por estar inserido no cinturão solar do planeta – principalmente os estados de Chihuahua, Sonora, Durango e Baja California, que recebem radiação solar mais longa e mais intensa superior à média internacional ao longo do ano.

Veja como o “Dyscrete” funciona em laboratório

Assista ao vídeo sobre a pesquisa no México

Entrevistado
Universidade de Kassel e Instituto Politécnico Nacional (via assessoria de imprensa)

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Jornalista responsável: Altair Santos MTB 2330afios e Oportunidades

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