Se for necessário encontrar elementos que tiveram destaque especial durante a revolução industrial, estes deveriam ter sido ferro e carbono. A energia que alimentou todos os processos foi obtida a partir da combustão do carbono e, em combinação com o ferro, permitiu a criação do aço.
Agora a relação entre os dois elementos pode mudar: o ferro tornou-se um candidato a substituir o carbono. Uma opção que pode ajudar-nos a lutar contra as emissões de dióxido de carbono que tanto preocupam os especialistas em clima.
Para compreender essas mudanças, é conveniente explicarmos algumas questões relacionadas a todo esse processo. “Queimar” nada mais é do que desencadear uma reação química (combustão) que ocorre entre dois elementos (combustível e oxidante) e que libera energia, parte dela na forma de calor. Os combustíveis fósseis são geralmente compostos por moléculas compostas por carbono e hidrogênio.
Mas os hidrocarbonetos não são os únicos combustíveis possíveis. Por mais surpreendente que seja, ferro também pode ser usado como combustível nesta reação. Tal como no caso dos hidrocarbonetos, o oxigénio é utilizado como oxidante.
O resíduo que ambos os processos deixam também é diferente. Enquanto a queima de hidrocarbonetos produz recombinações dos elementos envolvidos, como óxido e dióxido de carbono ou água, quando o ferro é queimado o resíduo que resta é o óxido de ferro, a ferrugem, especificamente na forma de óxido de ferro (III) ou FE2O3.
É claro que nem qualquer ferro serve para este trabalho. Pesquisadores da Universidade Técnica de Eindhoven trabalham com pó de ferro elementar, ou seja, pequenas partículas de cerca de 50 micrômetros (a largura de um fio de cabelo humano) de ferro puro.
A lógica energética do ferro
Este é misturado ao ar, restando apenas garantir que a mistura atinja a temperatura de ignição para que o processo químico seja desencadeado. O calor liberado pode ser usado para aquecer água que por sua vez pode ser utilizado em processos industriais ou para acionar uma turbina e assim obter energia elétrica.
Ao contrário dos gases resultantes da combustão de gases como o dióxido de carbono, a ferrugem que o ferro deixa é sólida e, portanto, fácil de tratar posteriormente. Não só isso, também é reciclável.
Para reciclar o óxido de ferro, deve-se realizar o processo inverso. Se a energia foi libertada pela combinação de oxigénio e ferro numa única molécula, a separação destes dois elementos exige que “introduzamos” esta energia novamente. Isto quer dizer que podemos usar os resíduos para armazenar energia, convertendo-o novamente em pó de ferro puro. Para isso, utiliza-se o hidrogênio, que se “engancha” nos átomos de oxigênio, deixando os átomos de ferro de lado e gerando água como resíduo.
Hoje, o armazenamento de energia eficiente e barato é um dos grandes desafios energéticos que enfrentamos. As energias renováveis, como a solar e a eólica, dependem das condições climáticas e geram energia elétrica que não pode ser armazenada. A energia hidrelétrica é a exceção nesse sentido.
Não só é fácil de armazenar, mas também pode ser usado para armazenar energia de outras fontes. Além do mais, as usinas de bombeamento são, por enquanto, a melhor ferramenta que temos para armazenar energia em grande escala.
O ferro é um metal muito abundante na Terra e, além disso, contém muita energia. Sua densidade energética é de 11,3 quilowatts-hora por litro (kWh/L), mais do que alguns hidrocarbonetos.
Porém, usar ferro tem uma desvantagem: seu peso. Apesar da sua densidade energética, a sua energia específica, a energia que podemos obter por unidade de massa, é de 1,4 kWh/kg. Isto implica que não veremos carros movidos a ferro ou casas que o utilizem para substituir o gás, mas talvez veremos fábricas e indústrias e até navios.
Um teste piloto deste sistema começou a ser implementado em uma cervejaria holandesa e os especialistas esperam ampliar esta tecnologia na próxima década.
Os desenvolvedores ainda têm problemas pela frente. Uma delas é tornar o processo de reciclagem totalmente eficaz. Por enquanto não é possível saber se todas as moléculas de óxido de ferro foram separadas na reciclagem para convertê-las em ferro elementar. Além disso, o ferro resultante derrete, por isso deve ser convertido nos grânulos utilizados no processo.
Apesar da grande abundância de ferro em nosso planeta, esse pó ou grânulos não são fáceis de fabricar, o processo em si requer muita energia. Isto tem outra implicação: devemos evitar que ela se perca no processo. Por isso e vital que combustível e resíduos não sejam perdidos no processo. Até que estes problemas sejam resolvidos não poderemos falar de uma mudança de paradigma no modelo energético.
Imagem | Francisco Fernandes
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