Gelo, sal e um pouco de ousadia são três ingredientes muito simples que podem gerar eletricidade renovável. Segundo um estudo publicado na revista Nature, cientistas conseguiram extrair eletricidade de pedaços de gelo de água salgada em formas de cônica.
O gelo marinho produz energia elétrica devido à reação molecular do sal, mas para entender esse processo, é preciso relembrar alguns conceitos da física.
Aliás, a descoberta aconteceu por acaso, pois os pesquisadores queriam desvendar a formação de eletricidade nas nuvens de tempestades e na formação de raios. Mas, para isso, os cientistas precisavam estudar o papel do gelo nas nuvens para provar seu potencial como um material dielétrico.
O principal autor do estudo, Xin Wen, descobriu o potencial de eletricidade no gelo durante sua tese de pós-doutorado pelo Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia (ICN2). De acordo com Wen, a evolução do estudo se baseou em um conceito da física que faz parte do ramo da mecânica aplicada, a deformação de materiais.
A deformação dos materiais pode ser temporária (flexão) ou permanente (dobra). A flexão aplica forças nas laterais do material, ou seja, perpendiculares em seu eixo longitudinal, esticando a parte externa (tração), enquanto comprime a parte interna. Quando se encerra a aplicação de força pela flexão, as ligações moleculares do material se relaxam e voltam ao lugar.
Os cientistas conseguiram descobrir que o gelo pode gerar eletricidade quando congelaram água salgada em moldes de silicone para produzir uma viga curva e outra em forma de cone.
Para aplicar a flexão no gelo, os cientistas usaram um equipamento de ensaio de flexão de três pontos. O método, que avalia a resistência de um material aplicando uma força em um ponto central sobre uma viga em dois pontos, determina a carga máxima que um material suporta.
Veja como funciona:
Gelo marinho produz eletricidade pelo movimento do sal
Vale ressaltar que o estudo anterior revelou que o gelo das nuvens também é flexoéltrico, mas o papel do sal no gelo marinho, que são impurezas no material, afetam o comportamento químico.
Aplicando a força nos moldes de gelo, os cientistas mediram a carga elétrica por várias vezes, descobrindo que as formas cônicas suportam forças maiores e produzem mais eletricidade.
Além disso, proporcionalmente, os cones pequenos de gelo suportaram quantidades muito maiores de deformação do que os maiores.
Cada cone de gelo, com 25% de água salgada, conseguiu produzir cerca de um milivolt de eletricidade. Mas, quando os cientistas agruparam os cones, a tensão subiu para 2 volts, o suficiente para ligar um pequeno Led vermelho.
O estudo descobriu que o mecanismo responsável pela maior carga de eletricidade são as camadas de salmoura que ficam dentro do gelo marinho. A aplicação da força pela flexão faz essas camadas líquidas de sal migrarem para regiões de menor pressão.
Como a salmoura é rica em íons com partículas positivas, o gelo consegue gerar uma corrente elétrica, mesmo que muito pequena.
O estudo é promissor para o armazenamento de energia em ambientes frios, mas aplicações reais são distantes. Conforme o próprio autor afirma, “ainda estamos muito longe de usar a eletricidade do gelo em dispositivos cotidianos”.
Wen estima que seriam necessários centenas de metros quadrados de gelo de água salgada para gerar eletricidade capaz de carregar um celular.
Contudo, em regiões polares, o estudo abre um caminho para novas formas de armazenamento de energia, pois tais regiões são abundantes em gelo. Além disso, a Sibéria, a Groenlândia e o Alasca, bem como a Ilha do Fogo no Hemisfério Sul, são regiões de difícil implementação de redes elétricas.
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