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Pesquisadores da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara desenvolveram uma molécula que captura luz solar, guarda energia em sua estrutura química e depois libera calor, em um avanço ligado ao armazenamento térmico solar molecular
Uma equipe da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara desenvolveu uma bateria solar molecular capaz de capturar energia da luz e guardá-la dentro de uma estrutura química para uso posterior como calor. O sistema, descrito na revista Science, alcançou densidade superior a 1,6 MJ/kg e conseguiu ferver água em condições ambientais.
Bateria solar armazena energia dentro da própria molécula
A tecnologia faz parte do campo conhecido como armazenamento térmico solar molecular, chamado MOST.
Diferente dos painéis solares convencionais, que transformam luz em eletricidade, esse tipo de sistema guarda energia diretamente em moléculas.
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O avanço mira um dos principais limites da energia solar: a dependência da luz do dia. Para aplicações de aquecimento, armazenar energia de forma eficiente ainda é um desafio importante para ampliar o uso de fontes renováveis.
A molécula desenvolvida pela equipe é chamada pirimidona. Quando exposta à luz solar, ela muda de estrutura e entra em um estado de alta energia. Depois, pode liberar essa energia armazenada em forma de calor.
Molécula funciona como uma mola comprimida
Nguyen Han, autora principal do estudo, comparou o funcionamento da molécula a uma mola comprimida.
A pirimidona absorve energia quando ativada pela luz e, mais tarde, libera esse conteúdo energético quando acionada.
A pesquisadora destacou que o interesse da equipe está na reversibilidade do processo. O material pode armazenar energia, liberá-la quando necessário e ser reutilizado várias vezes, sem degradação apontada no material consultado.
“É esse tipo de mudança reversível que nos interessa. Só que, em vez de mudar de cor, queremos usar a mesma ideia para armazenar energia, liberá-la quando precisarmos e, em seguida, reutilizar o material várias vezes”, afirmou Nguyen.
Inspiração veio do DNA e de lentes de transição
Para chegar à pirimidona, os pesquisadores se inspiraram em estruturas de DNA e em materiais fotocrômicos, como lentes de transição. Esses sistemas mudam de forma de modo reversível quando expostos à luz.
A estrutura da molécula imita componentes encontrados no DNA que respondem à luz ultravioleta. Com apoio computacional de KN Houk, da UCLA, a equipe refinou o composto para que ele permanecesse estável e conservasse energia por mais tempo.
Nguyen afirmou que o desenho da molécula buscou simplicidade. A equipe removeu elementos considerados desnecessários para criar uma estrutura compacta e eficiente no armazenamento de energia solar.
Densidade energética supera baterias de íon-lítio típicas
O material atingiu densidade de energia superior a 1,6 MJ/kg. O valor fica acima das baterias de íon-lítio típicas, que giram em torno de 0,9 MJ/kg, conforme os dados apresentados no estudo.
Esse desempenho é considerado relevante para sistemas MOST, especialmente porque a molécula conseguiu fornecer energia suficiente para ferver água em condições ambientais.
“Ferver água é um processo que consome muita energia”, afirmou Nguyen em comunicado da universidade. Para ela, conseguir esse resultado em condições ambientais representa uma grande conquista.
A solubilidade da molécula também abre caminho para uso em coletores solares. O material poderia circular pelo sistema, armazenar energia durante o dia e liberar calor posteriormente.
O coautor Benjamin Baker resumiu a diferença prática: em painéis solares, é preciso um sistema adicional de baterias. No armazenamento térmico solar molecular, o próprio material guarda a energia da luz solar.
Esta matéria foi elaborada com base em informações da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara e da revista Science, com dados, números e declarações preservados conforme o material consultado.
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