Ao observarmos uma casa com cuidado descobrimos que a mesma normalmente é composta de inúmeros e diferentes materiais. Temos vidro, aço, madeira e plástico se amalgamando para criar um lar funcional, eficiente e aconchegante. Entretanto todos os dias pesquisadores em todo o mundo se esforçam para buscar novas matérias que podem melhorar a vida das pessoas. Esta semana, na revista Nature, foi descrito um inovador material que deverá ser utilizado no desenvolvimento de novas usinas de energia e que poderá ter um papel preponderante na redução do uso de combustíveis fósseis. Este novo material, agora conhecido como Cermet, combina em sua composição metal e cerâmica ao mesmo tempo.
Metais e cerâmicas existem há séculos com propriedades distintas e importantes. Ferro e bronze têm resistência ao choque e são maleáveis. Cerâmicas são valorizadas pela resistência ao calor e à corrosão. Por muitos anos, estes materiais percorreram caminhos tecnológicos distintos. No século 20, o advento dos motores a jato suscitou a necessidade de materiais com alta resistência ao calor e à oxidação, habilidade de lidar com mudanças rápidas de temperatura e excelente resistência mecânica, excedendo as propriedades dos metais disponíveis. A Força Aérea dos EUA financiou pesquisas para desenvolver materiais com metal-cerâmica que tivessem essas propriedades, e a palavra “cermet” foi cunhada para descrevê-las.
Desde então, os cermets foram desenvolvidos para múltiplas aplicações, como pequenas peças de motores e restaurações dentárias. Entretanto este novo metal-cerâmico Cemet apresentado tem uma composição que o torna adequado para aplicações diferentes, atuando como trocadores de calor. Estes trocadores podem funcionar em elevadas temperaturas em usinas de energia. Ao deixar a transferência de calor altamente eficiente, o Cemet pode permitir a realização de um processo econômico de geração de eletricidade. Para gerar este Cemet inovador, pesquisadores compactaram pó de carboneto de tungstênio e o aqueceram a 1.400 °C, para unir as partículas. Em seguida, imergiram a matéria em um tanque de zircônio líquido e cobre (Zr2Cu) na mesma temperatura, produzindo carboneto de zircónio (ZrC), tungsténio e cobre. Assim o novo Cemet apresenta aproximadamente 58% de cerâmica ZrC e 36% de metal de tungstênio. Desta forma, este novo Cemet pode ser capaz de conduzir calor 2.5-3 vezes melhor do que as ligas à base de ferro ou níquel, possibilitando a melhoria da eficácia de tais dispositivos. Além disso, trocadores de calor podem transferir a energia térmica gerada por uma usina para o fluido de trabalho em um motor térmico, como uma turbina a vapor, que pode transformar calor em energia mecânica. A energia mecânica, por sua vez, pode ser usada para gerar eletricidade em um processo conhecido como ciclo de energia.
Desta forma, o Cemet pode ser considerado uma alternativa na produção de energia verde e sustentável. Em suma, o uso de tais trocadores de calor pode auxiliar na redução de custos da energia solar renovável, tornando-a economicamente competitiva com a eletricidade derivada de combustíveis fósseis em todo mundo. A ciência está vigilante ao nosso lado, atuando sabiamente para solucionar os problemas de nossa sociedade.
