A demanda mundial por energia é uma questão que tira o sono de muitos governantes, de empresários e da sociedade em geral. Segundo estimativas da Agência Internacional de Energia (IEA), essa demanda deve subir 50% até 2030. Em tempos de aquecimento global, as energias renováveis são frequentemente apontadas como a melhor solução. Mas as técnicas atuais para obter energia ‘limpa’ ainda não atingiram um nível de eficiência suficiente que permita a substituição de fontes como as hidrelétricas e o petróleo. Especialistas presentes na 65ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC) apostam na nanotecnologia para mudar esse cenário.

“Se aproveitássemos ao máximo o potencial de fontes de energia renováveis, como as marés, a biomassa, o sol e o vento, conseguiríamos suprir nossas demandas de energia atuais e futuras”, disse o químico Aldo Zarbin, da Universidade Federal do Paraná (UFPR). “O problema é que processos para obter energia dessas fontes ainda são ineficientes e caros. Mas os nanomateriais podem ser uma forma de otimizar as fontes renováveis de energia.”

Apesar de os nanomateriais ainda não serem utilizados para geração de energia, Zarbin apontou que já há pesquisas acadêmicas para explorar seu potencial com esse fim. Segundo o pesquisador, todas estão longe de aplicação no mercado, mas não deixam de ser promissoras.

Uma das linhas de estudo analisa o uso de nanopartículas metálicas para aumentar o desempenho das células fotovoltaicas, dispositivos que geram energia elétrica a partir da energia do Sol. Segundo Zarbin, as células produzidas hoje têm várias limitações que poderiam ser amenizadas com os nanomateriais.

A célula fotovoltaica absorve fótons (partículas de luz), que são decompostos em pares de elétrons que seguem um percurso dentro do dispositivo para gerar energia elétrica. As células fotovoltaicas tradicionais não conseguem absorver toda a luz que recebem, pois parte dela é refletida. A célula mais eficiente no mercado aproveita somente 31% dos fótons recebidos.

De acordo com Zarbin, estudos preveem que a substituição dos materiais comuns das células fotovoltaicas, como o silício, por nanopartículas de ouro, por exemplo, elevaria a absorção de fótons e a geração de elétrons para até 45%.

“Todos os componentes de um dispositivo fotovoltaico podem ser substituídos por nanomateriais ou misturados com nanopartículas”, afirmou. “Existem muitos trabalhos teóricos que indicam a viabilidade disso, agora só precisamos ir para a prática.”

A melhoria da eficiência das células fotovoltaicas elevaria suas possibilidades de aplicação. Um dos exemplos citados por Zarbin seria o uso de células em bolsas de pano para gerar energia e carregar dispositivos guardados em seu interior, como tablets e celulares.

O poder do minúsculo

Uma das principais vantagens dos materiais em escala nanométrica é o aumento da superfície de contato da matéria, o que pode ser útil para diferentes processos que envolvam absorção e dissolução de substâncias.

“Se você pegar um cubo de um centímetro de aresta, ou seja, de seis cm² de superfície, e dividir esse cubo em cubinhos menores de um nanômetro, você passará a ter 60 milhões de cm² (6 mil m²) de superfície”, exemplificou o químico Andre Galembeck, do Centro de Tecnologias Estratégicas do Nordeste (Cetene). “Digo que usar nanomateriais é como usar sal refinado para temperar, enquanto usar materiais comuns é usar sal grosso. O primeiro funciona bem melhor porque é menor e se dissolve facilmente.”

Galembeck apontou a produção de biodiesel como uma das aplicações de nanomateriais. Partículas nanométricas poderiam ser usadas para criar fertilizantes de mais fácil absorção pelas plantas utilizadas na produção do biocombustível. Assim como o sal refinado, partículas menores seriam mais facilmente absorvidas pela plantação.

A nanotecnologia pode melhorar a absorção de fertilizantes por plantas que geram biodiesel, com a soja. (foto: Miriam de Souza/ Flickr – CC BY-NC-ND 2.0)

“Hoje perdemos cerca de 22% da produção por pragas. A nanotecnologia poderá mudar isso aumentando a capacidade da planta de absorver nutrientes e fertilizantes.”

O pesquisador ainda enfatizou que os nanomateriais poderão ser usados em usinas de biodiesel para aumentar a capacidade dos fornos e até no combustível final, para melhorar o seu desempenho durante a combustão no motor de carros e máquinas.

“O mercado mundial de nanotecnologia movimentou 11,67 trilhões de dólares em 2009 e a projeção para 2015 é de 26 trilhões, sendo 20 trilhões referentes só a nanomateriais”, destacou Galembeck. “A nanotecnologia não é moda, veio para ficar e a energia é mais uma das áreas que merecem atenção e investimentos.”

Sofia Moutinho
Ciência Hoje On-line