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Pesquisadores da China transformaram madeira balsa em um material engenheirado capaz de captar luz solar, armazenar 175 quiloules por quilo em forma de calor, alcançar 91,27% de eficiência fototérmica e ainda gerar até 0,65 volts mesmo depois do pôr do sol
Pesquisadores da China transformaram madeira balsa em um material multifuncional capaz de absorver luz solar, armazená-la na forma de calor e gerar eletricidade mesmo depois do pôr do sol. A proposta, detalhada em artigo publicado na revista Advanced Energy Materials, busca contornar uma limitação da energia solar: a interrupção da geração quando a luz desaparece e a baixa eficiência no armazenamento da energia coletada.
A solução foi desenvolvida a partir da reengenharia interna da madeira em múltiplas escalas, da nano à micro, para criar uma estrutura capaz de captar calor e liberá-lo posteriormente para uso energético. Quando esse calor armazenado é transferido para um dispositivo termoelétrico, o sistema também consegue produzir eletricidade.
Madeira redesenhada para captar e armazenar energia
O ponto de partida foi a remoção da lignina natural da madeira, substância que atua como uma cola e mantém as fibras unidas. Com isso, os pesquisadores obtiveram uma estrutura porosa formada por minúsculos canais abertos no interior do material.
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Esses canais foram revestidos com folhas ultrafinas de fosforeno preto, material que absorve luz solar em vários comprimentos de onda e a converte em calor. Como o fosforeno se degrada rapidamente no ar, a equipe aplicou uma camada protetora composta por ácido tânico e íons de ferro.
Na etapa seguinte, foram adicionadas nanopartículas de prata para ampliar a capacidade de captação da luz solar. Depois, os pesquisadores incluíram uma camada repelente à água para manter a madeira seca e mais resistente à deterioração em diferentes condições climáticas.
Estrutura interna acelera a condução do calor
Após a preparação da estrutura de madeira balsa, os cientistas preencheram o material com ácido esteárico, uma cera de base biológica usada para armazenar calor. Esse material derrete ao ser aquecido, armazena energia e, ao resfriar, solidifica e libera o calor acumulado.
Um dos fatores que explicam o desempenho térmico do sistema é o caminho percorrido pelo calor dentro do material. Em vez de se espalhar pela superfície, ele se propaga ao longo das fibras, o que acelera o deslocamento da energia em direção a um gerador externo.
Esse arranjo permite que o calor armazenado seja aproveitado com mais rapidez para a conversão em eletricidade. Assim, a madeira modificada atua ao mesmo tempo como captadora de luz, armazenadora de energia térmica e suporte para geração elétrica posterior.
Testes mostram alta eficiência fototérmica
Nos testes realizados em simulador solar, o material alcançou eficiência fototérmica de 91,27%. Isso significa que quase toda a luz incidente foi convertida em calor utilizável.
Além disso, o material armazenou 175 quilojoules de energia por quilograma. Quando conectado a um gerador termoelétrico, o sistema baseado em madeira balsa modificada produziu até 0,65 volts.
Resistência a fogo, bactérias e fungos
Os testes também avaliaram o comportamento do revestimento diante de riscos comuns em estruturas de uso externo. O desempenho foi considerado positivo contra incêndio, bactérias e fungos.
No estudo, os autores relataram que o revestimento híbrido reduziu a taxa de liberação de calor em 27,4% e a taxa total de liberação de calor em 31,2%. O material também apresentou bom funcionamento contra E. coli e S. aureus.
Ao reunir captação de luz, armazenamento térmico, geração elétrica e proteção contra deterioração, a equipe apresentou uma plataforma descrita como escalável e ecologicamente correta. Com essa configuração, a madeira passa a ser usada como base para o aproveitamento avançado da energia solar térmica mesmo após o pôr do sol.
