Ferro pode armazenar energias renováveis

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/01/2023

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

Armazenamento de energias renováveis

As principais fontes de energia renovável, como a solar e a eólica, são dependentes do clima, que nem sempre batem com as exigências das redes de fornecimento de eletricidade para residências e indústrias, que precisam de um fornecimento constante de eletricidade.

Existem várias técnicas sendo testadas para armazenar a energia dessas fontes e liberá-la de forma contínua, das baterias tradicionais às baterias de fluxo, passando por baterias de água, baterias que entram em hibernação, baterias de metal líquido e uma série de outras alternativas.

Engenheiros alemães apresentaram agora um novo conceito de armazenamento de estado sólido que tem potencial para ser mais barato e mais confiável.

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

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

Eletricidade armazenada no ferro

A energia é armazenada usando o processo químico da redução, usando a eletricidade para liberar oxigênio do óxido de ferro, transformando-o novamente em ferro puro. Quando a energia é necessária, ela é liberada pelo processo da combustão, transformando o ferro de volta em óxido de ferro.

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

"Armazenar energia em metais e queimá-los para liberar energia sempre que necessário é um método já aplicado na tecnologia aeroespacial. Nosso objetivo era entender o que exatamente acontece em micro e nano-escalas durante a redução e a combustão do ferro, e como a evolução da microestrutura influencia a eficiência do processo.

"Além disso, queríamos 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.

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

Processos de redução e combustão

Quando os minérios de ferro são reduzidos para ferro puro, muita energia é naturalmente armazenada no ferro reduzido, de modo similar à que é armazenada no alumínio reduzido da bauxita (óxido de alumínio).

A ideia é tirar essa energia do ferro sempre que necessário por um processo simples de queima, ou combustão, que leva o ferro de volta ao óxido de ferro, ou seja, uma oxidação.

Laurine Choisez e seus colegas se concentraram na caracterização dos pós de ferro após a redução e a combustão, analisando a pureza do pó, sua morfologia, porosidade e a termodinâmica do processo de combustão.

A microestrutura obtida dos pós de ferro queimados é decisiva para a eficiência do passo seguinte do armazenamento, o processo de redução, e para determinar se o processo de redução e combustão é totalmente circular, ou seja, que nenhuma energia ou material adicional precisa ser adicionado.

Eles chegaram a duas vias de combustão, uma sustentada por uma chama-piloto de propano e outra autossustentável, em que o único combustível utilizado é o próprio pó de ferro.

A conclusão é que o uso do ferro para armazenar energia é tecnicamente viável. A equipe agora irá analisar como aumentar a circularidade do processo, já que a queima reduz o tamanho de algumas partículas, em comparação com o seu tamanho original, devido à evaporação parcial do ferro, micro-explosões e/ou fratura de algumas partículas de óxido de ferro.

"Atualmente, estamos ampliando as etapas de redução e combustão para um nível industrial relevante, determinando os parâmetros necessários exatos, como temperatura e tamanho das partículas," explicou Niek van Rooij, membro da equipe. Esses parâmetros são necessários para determinar se o processo de armazenamento de eletricidade renovável no ferro também será economicamente viável.

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