A tecnologia da Idade do Bronze pode ajudar na mudança para energia limpa #ÚltimasNotícias

A tecnologia com raízes que remontam à Idade do Bronze pode oferecer uma solução rápida e barata para ajudar a atingir a meta climática das Nações Unidas de emissões líquidas zero até 2050, de acordo com uma pesquisa recente liderada por Stanford em Nexo PNAS.

A tecnologia envolve a montagem de tijolos que absorvem calor em um recipiente isolado, onde eles podem armazenar calor gerado por energia solar ou eólica para uso posterior nas temperaturas necessárias para processos industriais. O calor pode então ser liberado quando necessário, passando ar por canais nas pilhas de “tijolos refratários”, permitindo assim que fábricas de cimento, aço, vidro e papel funcionem com energia renovável, mesmo quando o vento e a luz do sol não estiverem disponíveis.

Esses sistemas, que várias empresas começaram a comercializar recentemente para armazenamento de calor industrial, são uma forma de armazenamento de energia térmica. Os tijolos são feitos dos mesmos materiais que os tijolos isolantes que revestiam fornos primitivos e fornalhas de fabricação de ferro há milhares de anos. Para otimizar o armazenamento de calor em vez do isolamento, os materiais são combinados em quantidades diferentes.

As baterias podem armazenar eletricidade de fontes renováveis ​​e fornecer eletricidade para gerar calor sob demanda. “A diferença entre o armazenamento de tijolos refratários e o armazenamento de baterias é que os tijolos refratários armazenam calor em vez de eletricidade e custam um décimo do preço das baterias”, disse o principal autor do estudo, Mark Z. Jacobson, professor de engenharia civil e ambiental na Stanford Doerr School of Sustainability e School of Engineering. “Os materiais também são muito mais simples. Eles são basicamente apenas os componentes da sujeira.”

Armazenamento de alto calor

Muitas indústrias exigem calor de alta temperatura para a fabricação. As temperaturas nas fábricas precisam atingir pelo menos 1.300 graus Celsius (quase 2.400 graus Fahrenheit) para produzir cimento, e 1.000 C (cerca de 1.800 F) ou mais para vidro, ferro e siderurgia. Hoje, cerca de 17% de todas as emissões de dióxido de carbono no mundo vêm da queima de combustíveis fósseis para produzir calor para processos industriais, de acordo com os cálculos de Jacobson e do coautor Daniel Sambor. A geração de calor industrial a partir de fontes renováveis ​​poderia praticamente eliminar essas emissões.

“Ao armazenar energia na forma mais próxima de seu uso final, você reduz ineficiências na conversão de energia”, disse Sambor, um acadêmico de pós-doutorado em engenharia civil e ambiental. “É frequentemente dito em nossa área que ‘se você quer chuveiros quentes, armazene água quente, e se você quer bebidas frias, armazene gelo’; então este estudo pode ser resumido como ‘se você precisa de calor para a indústria, armazene-o em tijolos refratários.’”

Economias substanciais

Os pesquisadores se propuseram a examinar o impacto do uso de tijolos refratários para armazenar a maior parte do calor do processo industrial em 149 países em um futuro hipotético em que cada país fez a transição para energia eólica, geotérmica, hidrelétrica e solar para todos os fins energéticos. Os 149 países são responsáveis ​​por 99,75% das emissões globais de dióxido de carbono de combustíveis fósseis. “Nosso é o primeiro estudo a examinar uma transição em larga escala de energia renovável com tijolos refratários como parte da solução”, disse Jacobson. “Descobrimos que os tijolos refratários permitem uma transição mais rápida e de menor custo para energias renováveis, e isso ajuda a todos em termos de saúde, clima, empregos e segurança energética.”

A equipe usou modelos de computador para comparar custos, necessidades de terra, impactos na saúde e emissões envolvidas em dois cenários para um futuro hipotético onde 149 países em 2050 estão usando energias renováveis ​​para todos os propósitos energéticos. Em um cenário, os tijolos refratários fornecem 90% do calor do processo industrial. No outro, não há adoção de tijolos refratários ou outras formas de armazenamento de energia térmica para processos industriais. No cenário sem tijolos refratários, os pesquisadores presumiram que o calor para processos industriais viria de fornos elétricos, aquecedores, caldeiras e bombas de calor, com baterias usadas para armazenar eletricidade para essas tecnologias.

Os pesquisadores descobriram que o cenário com tijolos refratários poderia reduzir os custos de capital em US$ 1,27 trilhão nos 149 países, em comparação com o cenário sem armazenamento de tijolos refratários, ao mesmo tempo em que reduziria a demanda por energia da rede e a necessidade de capacidade de armazenamento de energia de baterias.

Energia limpa para um ar mais limpo

Soluções para acelerar a transição para energia limpa também estão conectadas à saúde humana. Pesquisas anteriores mostraram que a poluição do ar pela queima de combustíveis fósseis causa milhões de mortes prematuras a cada ano. “Cada pedaço de combustível de combustão que substituímos por eletricidade reduz essa poluição do ar”, disse Jacobson. “E como há uma quantia limitada de dinheiro para fazer a transição em alta velocidade, quanto menor o custo para o sistema geral, mais rápido podemos implementá-lo.”

Jacobson passou sua carreira entendendo a poluição do ar e os problemas climáticos e desenvolvendo planos de energia para países, estados e cidades para resolver esses problemas. Mas seu foco em firebricks é relativamente novo, inspirado por um desejo de identificar soluções eficazes que pudessem ser adotadas rapidamente.

“Imagine se propusermos um método caro e difícil de transição para eletricidade renovável – teríamos muito poucos interessados. Mas, se isso economizar dinheiro em comparação com um método anterior, será implementado mais rapidamente”, disse ele. “O que me entusiasma é que o impacto é muito grande, enquanto muitas tecnologias que analisei têm impactos marginais. Aqui posso ver um benefício substancial a baixo custo de vários ângulos, desde ajudar a reduzir a mortalidade por poluição do ar até tornar mais fácil a transição do mundo para energias renováveis ​​limpas.”

Jacobson também é membro sênior da Instituto Stanford Woods para o Meio Ambiente e a Instituto Precourt de Energia.

Sambor foi financiado pelo Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Engenharia.