Concreto: de material passivo a supercapacitor
Em um estudo publicado em 31 de julho de 2023 na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), uma equipe do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), liderada pelos professores Franz-Josef Ulm, Admir Masic e Yang-Shao Horn, além do coautor Nicolas Chanut, detalhou como transformar o concreto em um sistema de armazenamento de energia.
Pode soar estranho, mas todo o segredo está na química. Quando a água é misturada ao cimento durante o preparo, ela naturalmente cria uma rede ramificada de canais microscópicos. Nesse cenário, partículas de negro de fumo migram para esses espaços abertos, auto-organizando-se e formando uma estrutura contínua e interconectada parecida com fios dentro do concreto.
Para transformar esse material em um supercapacitor funcional, o concreto já curado é embebido em um eletrólito padrão, como uma solução de cloreto de potássio. Este sal fornece as partículas carregadas que se acumulam na estrutura interna de carbono.
Como funciona: a mágica do armazenamento físico
Diferente das tradicionais baterias de íon-lítio, que armazenam energia por meio de reações químicas lentas e sujeitas à degradação, o supercapacitor armazena energia de forma física. Quando uma corrente elétrica é aplicada, os íons do sal migram para lados opostos da rede de carbono, criando um campo elétrico intenso. Isso faz com que o material consiga carregar e descarregar rapidamente milhares de vezes sem perder desempenho. Um verdadeiro sonho para quem odeia trocar baterias com frequência!
Primeiros testes e potencial gigantesco
No laboratório, a prova de conceito veio em pequena escala. Os pesquisadores conectaram três pequenas unidades de concreto do tamanho de moedas em série, carregaram-nas usando um painel solar e conseguiram acender um LED. Ok, ainda não dá para iluminar a Avenida Paulista inteira, mas já é um começo!
- Blocos pequenos alimentam apenas eletrônicos básicos
- O diferencial dessa tecnologia, porém, está no volume: concreto é o alicerce das cidades modernas, ou seja, há uma quantidade absurda disponível para ser usada
O grande diferencial está justamente no volume. Por estar presente em praticamente todas as construções – ruas, pontes, prédios –, o concreto oferece uma massa disponível quase inimaginável. Transformar mesmo que uma pequena fração desse material em uma rede de armazenamento rápida e resistente abre possibilidades para equilibrar o fornecimento de energia renovável em larga escala.
Impacto ambiental e futuro das cidades
Mas por que dedicar tanto esforço a um material aparentemente tão banal? A motivação principal por trás da pesquisa é o impacto ambiental da construção civil. A produção de concreto representa cerca de 8% das emissões globais de dióxido de carbono. Descobrir uma forma de transformar esse material – atualmente apenas um emissor passivo de carbono – em um aliado ativo no armazenamento de energia limpa pode ajudar a compensar parte desse custo ambiental.
A equipe do MIT vislumbra rodovias públicas construídas diretamente com esse concreto capaz de armazenar energia. Essas estradas poderiam ser combinadas com campos solares para captar energia durante o dia, utilizando tecnologia de recarga indutiva embutida de modo a carregar veículos elétricos enquanto estes circulam pelo asfalto.
Apesar de o material armazenar menos energia por metro cúbico do que uma bateria padrão de íon-lítio, sua grande vantagem está na escala. Afinal, concreto é a base de quase tudo: ruas, pontes e edifícios ao redor do globo. Converter, ainda que uma pequena parte dessa massa total, em uma rede de armazenamento robusta e de recarga rápida pode proporcionar exatamente o tipo de “bateria reserva” de que precisamos para manter as cidades impulsionadas por energias renováveis – e, talvez, transformar cada quarteirão em parte desse super sistema energético.
