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Energias renovveis podero ser armazenadas usando ferro

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Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 04/01/2023

Energias renov

Esquema do armazenamento de energia no ferro.
[Imagem: Laurine Choisez/MPIfE]

Armazenamento de energias renovveis

As principais fontes de energia renovvel, como a solar e a elica, so dependentes do clima, que nem sempre batem com as exigncias das redes de fornecimento de eletricidade para residncias e indstrias, que precisam de um fornecimento constante de eletricidade.

Existem vrias tcnicas sendo testadas para armazenar a energia dessas fontes e liber-la de forma contnua, das baterias tradicionais s baterias de fluxo, passando por baterias de gua, baterias que entram em hibernao, baterias de metal lquido e uma srie de outras alternativas.

Engenheiros alemes apresentaram agora um novo conceito de armazenamento de estado slido que tem potencial para ser mais barato e mais confivel.

A ideia armazenar a eletricidade gerada por fontes renovveis no tradicional e bem conhecido ferro.

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Micrografia do p de ferro queimado em queimador de escala industrial, utilizado como carreador de energia sustentvel.
[Imagem: Laurine Choisez/MPIfE]

Eletricidade armazenada no ferro

A energia armazenada usando o processo qumico da reduo, usando a eletricidade para liberar oxignio do xido de ferro, transformando-o novamente em ferro puro. Quando a energia necessria, ela liberada pelo processo da combusto, transformando o ferro de volta em xido de ferro.

A otimizao desse processo pode levar a um armazenamento de energia totalmente circular e, portanto, sustentvel, garantem os pesquisadores.

“Armazenar energia em metais e queim-los para liberar energia sempre que necessrio um mtodo j aplicado na tecnologia aeroespacial. Nosso objetivo era entender o que exatamente acontece em micro e nano-escalas durante a reduo e a combusto do ferro, e como a evoluo da microestrutura influencia a eficincia do processo.

“Alm disso, queramos descobrir como tornar esse processo circular, sem perdas de energia ou material,” explicou Laurine Choisez, do Instituto Max Planck para Pesquisas do Ferro (MPIE), que trabalhou com colegas da Universidade de Tecnologia de Eindhoven.

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Melhores rotas selecionadas pela equipe.
[Imagem: Laurine Choisez et al. – 10.1016/j.actamat.2022.118261]

Processos de reduo e combusto

Quando os minrios de ferro so reduzidos para ferro puro, muita energia naturalmente armazenada no ferro reduzido, de modo similar que armazenada no alumnio reduzido da bauxita (xido de alumnio).

A ideia tirar essa energia do ferro sempre que necessrio por um processo simples de queima, ou combusto, que leva o ferro de volta ao xido de ferro, ou seja, uma oxidao.

Laurine Choisez e seus colegas se concentraram na caracterizao dos ps de ferro aps a reduo e a combusto, analisando a pureza do p, sua morfologia, porosidade e a termodinmica do processo de combusto.

A microestrutura obtida dos ps de ferro queimados decisiva para a eficincia do passo seguinte do armazenamento, o processo de reduo, e para determinar se o processo de reduo e combusto totalmente circular, ou seja, que nenhuma energia ou material adicional precisa ser adicionado.

Eles chegaram a duas vias de combusto, uma sustentada por uma chama-piloto de propano e outra autossustentvel, em que o nico combustvel utilizado o prprio p de ferro.

A concluso que o uso do ferro para armazenar energia tecnicamente vivel. A equipe agora ir analisar como aumentar a circularidade do processo, j que a queima reduz o tamanho de algumas partculas, em comparao com o seu tamanho original, devido evaporao parcial do ferro, micro-exploses e/ou fratura de algumas partculas de xido de ferro.

“Atualmente, estamos ampliando as etapas de reduo e combusto para um nvel industrial relevante, determinando os parmetros necessrios exatos, como temperatura e tamanho das partculas,” explicou Niek van Rooij, membro da equipe. Esses parmetros so necessrios para determinar se o processo de armazenamento de eletricidade renovvel no ferro tambm ser economicamente vivel.

Bibliografia:

Artigo: Phase transformations and microstructure evolution during combustion of iron powder
Autores: Laurine Choisez, Niek E. van Rooij, Conrad J.M. Hessels, Alisson K. da Silva, Isnaldi R. Souza Filho, Yan Ma, Philip de Goey, Hauke Springer, Dierk Raabe
Revista: Acta Materialia
Vol.: 239, 15, 118261
DOI: 10.1016/j.actamat.2022.118261

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