Johannes Eisele/Agence France-Presse - Getty Images
Johannes Eisele/Agence France-Presse - Getty Images

Usando a escuridão para acender lâmpadas

Tecnologia usada em Marte desce à Terra

Rebecca Boyle, The New York Times

07 de outubro de 2019 | 06h00

Aaswath Raman não sabia que atravessava de carro um vilarejo em Serra Leoa, em 2013, até ouvir vozes de humanos na escuridão. 

“Levou uns cinco minutos para nos darmos conta de que estávamos passando por uma cidade, porque estava completamente escuro”, afirmou Raman, um engenheiro elétrico da Universidade da Califórnia, em Los Angeles. “Não havia nenhuma luz.”

O vilarejo não tinha eletricidade, e Raman imaginou se não poderia usar toda aquela escuridão para gerar luz. E, em uma pesquisa publicada no mês passado pela revista científica Joule, o Dr. Raman demonstrou uma maneira de utilizar o céu de uma noite escura para gerar energia capaz de acender uma lâmpada.

O protótipo do equipamento emprega resfriamento radioativo, o fenômeno que faz edifícios e parques se refrescarem mas rapidamente do que o ar em seu entorno após o pôr do sol. O equipamento do Dr. Raman libera calor de maneira desigual, a parte de cima se resfria mais do que a de baixo. Depois, ele converte a diferença de calor em eletricidade. Quando o equipamento é conectado a um conversor de voltagem, gera energia capaz de acender um LED branco. "A principal característica que torna viável esse aparelho é o resfriamento", afirmou o Dr. Raman.

Edifícios e ruas esfriam durante a noite. Se não há nuvens para reter o calor, os objetos sobre a Terra podem perder tanto calor que chegam a uma temperatura mais baixa do que a do ar ao seu redor.

Os humanos têm se aproveitado desse efeito há milênios. Seis mil anos atrás, os habitantes das regiões que conhecemos hoje como Irã e Afeganistão construíram enormes estruturas em forma de colmeia chamadas yakhchal, que empregavam esse efeito para produzir e armazenar gelo no deserto.

Em 2014, pesquisadores liderados por Federico Capasso, um professor de engenharia elétrica na Universidade Harvard, calcularam que, na melhor das hipóteses, somente cerca de 4 watts de energia podem ser extraídos de 1 metro quadrado de um espaço gelado. Por outro lado, um painel fotovoltaico, o tipo mais comum de painel solar, gera cerca de 200 watts por metro quadrado sob luz direta do sol.

Apesar disso, um aparelho que pudesse produzir qualquer quantidade de eletricidade à noite seria valioso; após o crepúsculo, as células solares não funcionam, e os ventos frequentemente param, justamente quando há mais demanda por luz.

O protótipo construído pelo Dr. Raman lembra um disco de hóquei no gelo instalado sobre uma espécie de rechaud. Trata-se de um disco de poliestireno revestido de tinta preta e com proteção contra o vento. Um aparelho chamado de gerador termoelétrico usa a diferença nas temperaturas entre os lados opostos do equipamento para gerar corrente. Um equipamento similar energiza os veículos Curiosity que a Nasa utiliza em Marte; seu gerador termoelétrico obtém calor de radiação de plutônio.

O equipamento do Dr. Raman usa a temperatura da atmosfera como fonte de calor. A diferença entre o lado mais quente e o mais frio é muito sutil, motivo pelo qual o equipamento não consegue produzir muita energia. O disco fica elevado por pernas que permitem a circulação do ar ao seu redor. Enquanto o disco perde calor, o lado de cima se resfria mais rapidamente do que o lado de baixo e o ar aquecido entre o disco e a base do rechaud. Essa diferença de temperatura gera uma corrente de eletricidade.

Quando associado a um conversor de voltagem, o protótipo produziu 25 milliwatts de energia por metro quadrado. Isso é cerca de 3 graus de magnitude menos do que a produção de um painel solar típico.

“Isso é uma articulação engenhosa do resfriamento radioativo”, afirmou Ellen D. Williams, professora de física da Universidade de Maryland. “Eles conseguiram produzir esse equipamento com materiais baratos, indicando que poderia ser usado em produtos destinados ao mundo em desenvolvimento.”

Possivelmente, afirmou o Dr. Raman, equipamentos termoelétricos poderiam complementar o uso de energia solar na iluminação de regiões em que trocas de baterias são difíceis, como regiões remotas que ficam longe de linhas de transmissão de energia.      

Um desafio será melhorar a eficiência do equipamento sem elevar seu custo, afirmou Lance Wheeler, um cientista de materiais do Laboratório Nacional de Energia Renovável em Golden, Colorado. Apesar de equipamentos termoelétricos serem menos eficientes e mais caros do que as células fotovoltaicas, eles podem ser mais duráveis.

“Se estivéssemos falando de armazenamento de música, isso seria um disco de vinil”, afirmou ele. “É apenas um pedaço de metal coberto com tinta spray. Tem capacidade de durar um tempo enorme, o que seus rivais, as células fotovoltaicas e as baterias, não têm.” / TRADUÇÃO DE AUGUSTO CALIL

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