Dois dos materiais mais comuns na história da humanidade, o cimento e o carbono negro (semelhante a um carvão muito fino), podem formar a base de um novo e econômico sistema de armazenamento de energia, segundo um novo estudo. A tecnologia poderia facilitar o uso de fontes de energia renováveis como solar, eólica e maré, permitindo que as redes de energia permaneçam estáveis apesar das flutuações na oferta de energia renovável.
O poder da combinação: cimento, carbono negro e água
Os pesquisadores descobriram que esses dois materiais, quando combinados com água, podem resultar em um supercapacitor – uma alternativa às baterias – que poderia armazenar energia elétrica. Um exemplo dessa tecnologia vem dos pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology (MIT), que sugerem que seu supercapacitor poderia ser incorporado à fundação de concreto de uma casa, onde poderia armazenar um dia inteiro de energia com pouco ou nenhum custo adicional à fundação e ainda fornecer a resistência estrutural necessária.
A visão inovadora desses pesquisadores não para por aí. Eles também imaginam uma estrada de concreto que poderia recarregar carros elétricos sem contato enquanto estes trafegam sobre ela.
Como funciona o supercapacitor
Supercapacitores são, em princípio, dispositivos muito simples, compostos por duas placas condutoras de eletricidade imersas em um eletrólito e separadas por uma membrana. A capacidade de armazenamento de energia de um capacitor depende da área total da superfície de suas placas condutoras.
A inovação desse novo supercapacitor vem de um método de produção de um material à base de cimento com uma área de superfície interna extremamente alta devido a uma densa rede interconectada de material condutor em seu volume.
Os pesquisadores conseguiram isso introduzindo carbono negro – que é altamente condutivo – em uma mistura de concreto com pó de cimento e água, e deixando-a curar. O resultado é uma estrutura com uma superfície interna incrivelmente grande, apesar do volume relativamente pequeno.
O professor Franz-Josef Ulm, do MIT, aponta que supercapacitores feitos desse material têm um grande potencial para ajudar na transição do mundo para a energia renovável. Segundo ele, “há uma enorme necessidade de grande armazenamento de energia“, e as baterias existentes são caras e dependem principalmente de materiais como o lítio, cujo fornecimento é limitado.
Eles calculam que um bloco de concreto impregnado com nanocarbono negro de 45 metros cúbicos teria capacidade suficiente para armazenar cerca de 10 quilowatts-hora de energia, o que é considerado o uso médio diário de eletricidade para uma casa.
Uma solução adaptável e versátil
Uma das grandes vantagens desse sistema é sua escalabilidade. A capacidade de armazenamento de energia é uma função direta do volume dos eletrodos. Dependendo das propriedades desejadas para uma determinada aplicação, o sistema pode ser ajustado modificando a mistura.
Por exemplo, para uma estrada que recarrega veículos, seriam necessárias taxas de carga e descarga muito rápidas, enquanto para alimentar uma casa, um material de carga mais lenta poderia ser usado.
Além de sua capacidade de armazenar energia na forma de supercapacitores, a mesma mistura de concreto pode ser usada como sistema de aquecimento, simplesmente aplicando eletricidade ao concreto impregnado de carbono.
O pesquisador Ulm vê essa inovação como “uma nova maneira de olhar para o futuro do concreto como parte da transição energética“. É um material multifuncional que traz não apenas a promessa de uma revolução na forma como armazenamos e usamos energia, mas também na forma como construímos nossas casas e estradas.
