Cientista desenvolve inovador sistema de armazenamento de energia solar inspirado na natureza

Um descobrimento inspirado na natureza

A professora de química Grace Han da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara realizou um descobrimento científico significativo enquanto se adaptava ao intenso sol da Califórnia. Após experimentar os efeitos de uma queimadura solar, Han conectou essa experiência cotidiana com sua pesquisa acadêmica em fotoquímica.

Durante suas leituras sobre fotoquímica de ADN, Han identificou que as moléculas de ADN na pele humana sofrem mudanças de forma quando expostas à radiação solar. Essa observação a inspirou a explorar se essas moléculas poderiam ser utilizadas em sistemas de armazenamento de energia.

Tecnologia de armazenamento molecular de energia solar termal

O trabalho de Han se concentra na tecnologia conhecida como armazenamento molecular de energia solar termal (MOST), um campo que por décadas tem buscado moléculas capazes de mudar de forma e armazenar energia nesse processo.

O conceito funciona de maneira similar a uma armadilha que se ativa: as moléculas se transformam sob a radiação solar, armazenando energia em sua forma tensionada. Posteriormente, podem ser estimuladas para retornar à sua forma original, liberando a energia armazenada como calor.

Os sistemas MOST têm o potencial de armazenar energia durante meses, até mesmo anos, proporcionando uma solução econômica e livre de emissões para o fornecimento de calor.

A importância da ativação controlada

Embora pesquisadores tenham alcançado avanços limitados nessa tecnologia, Han identificou um aspecto crucial: a necessidade de ativar a mudança de forma molecular de maneira uniforme e repetível.

A solução veio da própria natureza. Milhões de anos de evolução aperfeiçoaram processos de reparo molecular em certos organismos por meio de uma enzima chamada fotolíase. Han reconheceu que essas moléculas naturais eram candidatas ideais para seu sistema de armazenamento.

As vantagens são notáveis: essas moléculas são extremamente pequenas, mas podem armazenar uma enorme quantidade de energia por unidade de massa.

Resultados promissores do estudo

Em fevereiro, Han e seus colegas publicaram um estudo descrevendo o sistema de armazenamento de energia mais promissor até o presente em termos de densidade energética. Os resultados foram tão efetivos que permitiram fervura rápida de água em um pequeno frasco de laboratório.

As análises computacionais realizadas por seu colaborador Kendall Houk da Universidade da Califórnia em Los Angeles foram fundamentais para prever o comportamento das moléculas e guiar o desenvolvimento do sistema.

A comunidade científica reconheceu esses avanços. O pesquisador Kasper Moth-Poulsen, especialista em MOST que dirige equipes na Universidade Politécnica de Barcelona e outras instituições, expressou sua surpresa com os resultados. Enquanto os melhores sistemas anteriores alcançavam aproximadamente um megajoule de energia por quilograma, o trabalho de Han atingiu aproximadamente 1,6 megajulios por quilograma.

Implicações futuras

Esse avanço representa um progresso significativo na busca por alternativas sustentáveis para o armazenamento e fornecimento de energia. A tecnologia MOST desenvolvida por Han tem potencial para aplicações em aquecimento, fornecimento de energia térmica e outras soluções energéticas que reduzam a dependência de combustíveis fósseis.