Qual o processo que transforma energia luminosa em energia química?

Notícia por Química e Derivados – A energia solar, tão abundante em nosso país, deve ganhar uma nova funcionalidade. A energia proveniente do sol pode ser transformada em energia química e vir a ser uma nova opção de energia. Este é o mote da pesquisa conduzida pelo químico Bruno Leuzinger, doutorando no Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

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O pesquisador explica que a energia química está presente em todo lugar e em todos os instantes de nossas vidas. “Ela é armazenada nas ligações químicas, entre os átomos e moléculas. Então, a gente tem esta energia liberada a partir da quebra dessas ligações químicas. Exemplo é o processo de combustão. Quando vamos acender o fogão ou riscamos o fósforo, temos ali energia química. E ela será convertida em energia térmica para acender o fogo. Nos alimentos, também podemos observar a energia química. Quando ingerimos um alimento, estamos mandando energia química para dentro do nosso corpo”.

A conversão de energia solar em energia química pode ser feita de diferentes formas. Uma delas – e que é a forma que Leuzinger trabalha no estudo – chama-se fotodegradação da água. Neste caso, ele usa água e sol na geração de energia química. “A luz solar vai incidir sobre o material e ele vai gerar elétrons, que vão pular para a banda de transição do material e deixar uma vacância na banda de valente. Assim, temos o nosso circuito. E esses elétrons vão fazer a quebra da molécula da água. Daí, estaremos gerando hidrogênio e oxigênio”.

Ele conta que a ideia de pesquisar sobre o assunto surgiu a partir da preocupação com a questão energética, já que a demanda por energia cresce a cada dia. Uma possível limitação na oferta pode impedir o desenvolvimento tecnológico das nações. Foi então que Leuzinger decidiu aliar a curiosidade sobre tecnologia com uma necessidade social.

Energia limpa e renovável

A pesquisa está em andamento, mas já apresenta resultados promissores. Além de conseguir gerar energia química, a ideia é que, nos próximos passos, seja trabalhada a possibilidade de gerar químicos de alto valor que possam servir de insumo para a indústria cosmética.

Bruno conta que o maior desafio é o armazenamento e o custo de produção desse combustível, o que torna difícil sua produção em larga escala a um custo competitivo. Contudo, a comunidade científica tem realizado esforços para que, em breve, a sociedade possa usufruir de todo potencial que o hidrogênio possui como fonte energética.

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“Atualmente, o hidrogênio pode ser empregado, principalmente, em aplicações ocupadas pelos combustíveis fósseis. Por exemplo, no setor de transporte e na produção de energia. A utilização desse combustível em substituição aos combustíveis fósseis, que eventualmente se esgotarão, pode ser bastante vantajosa. Além de ser uma forma de energia renovável, praticamente inesgotável, seu impacto ambiental é próximo de zero. Dessa forma, a sociedade se beneficiará da diminuição da poluição causada pelos combustíveis fósseis, podendo aproveitar de um ar mais puro”.

Além disso, como o hidrogênio possui uma maior energia por unidade de peso quando comparado aos demais combustíveis, espera-se que essa tecnologia também traga vantagens para a sociedade em termos de custo.

Fonte original da notícia: Química e Derivados.

TRANSFORMAÇÕES DA ENERGIA

Por Carlos Vinícius Pinto dos Santos

A energia não pode ser criada nem destruída, ela sempre é transformada. A energia possui várias formas:

Energia Elétrica - é a energia fornecida pelo movimento dos elétrons, que são partículas com carga. É a energia disponível nas tomadas residenciais.

Energia Térmica - devido a agitação microscópica das partículas dos materiais. Uma das principais fontes de energia térmica é o fogo.

Energia Luminosa - uma das propriedades da luz é conter energia. A principal fonte de energia luminosa é o Sol (Energia Solar).

Energia Mecânica - é a energia do movimento. Ao pedalar uma bicicleta, sua energia mecânica é usada para mover os pedais. A energia do vento (Energia Eólica) e a energia do som (Energia Sonora) são exemplos de energia mecânica.

Energia Química - é a energia obtida através de reações químicas. Em geral, não é obtida diretamente. A energia química mais utilizada é a de combustão que leva ao fogo.

Assim, esses cinco tipos de energia podem ser convertidos entre si:

Energia Elétrica

Energia Elétrica para Energia Térmica - é o princípio de funcionamento de vários aparelhos, como o ferro de passar, chuveiro elétrico e a geladeira.

Energia Elétrica para Energia Luminosa - usada nas lâmpadas elétricas, principalmente de LED.

Energia Elétrica para Energia Mecânica - é o que faz um ventilador funcionar: a energia elétrica faz um motor mover as pás do ventilador que move o ar e produz vento.

Energia Elétrica para Energia Química - usada em processos industriais. Tem aplicação muito importante na fabricação de alumínio metálico.

Energia Térmica

Energia Térmica para Energia Elétrica - é o princípio de funcionamento das usinas termoelétricas e termonucleares. Uma fonte de aquecimento faz a água virar vapor e, após várias etapas, é gerada energia elétrica. As usinas termoelétricas utilizam o calor da combustão e as termonucleares utilizam o calor de elementos radioativos.

Energia Térmica para Energia Luminosa - ao esquentar muito um metal ele emite luz, como ocorre na lâmpada incandescente. A energia elétrica é usada para esquentar o metal tungstênio que em altas temperaturas emite luz.

Energia Térmica para Energia Mecânica - se dois trilhos de trem estiverem muito próximos, o calor do Sol pode fazer com que eles se entortem, movendo o que houver em volta e, provavelmente, causando acidente por descarrilamento.

Energia Térmica para Energia Química - usada em processos industriais. Tem aplicação muito importante na fabricação de alumínio metálico.

Energia Luminosa

Energia Luminosa para Energia Elétrica - é o princípio das células solares, também chamadas de células fotovoltaicas. A luz do Sol é absorvida e usada para gerar energia elétrica.

Energia Luminosa para Energia Térmica - é como aquecedores solares de água funcionam. Um compartimento pintado de preto cheio de água sobre a casa absorve a energia luminosa do Sol. Todo o sistema esquenta, sendo possível obter água quente sem usar energia elétrica.

Energia Luminosa para Energia Mecânica - essa é uma transformação muito mais sutil que as demais, não sendo facilmente observada. A luz é capaz de transferir energia como uma bola de gude em movimento transfere para outra parada. Como a energia mecânica transferida é muito pequena, é difícil observar a transferência. O Sol emite constantemente luz, mas algumas explosões solares geram uma imensa emissão de partículas e elas formam o chamado Vento Solar. Esse vento solar pode, em teoria, agir como um vento que impulsiona um veleiro no espaço interestelar.

Energia Luminosa para Energia Química - principal fonte de fotossíntese. As plantas utilizam a energia luminosa para produzir, através de reações químicas, alimentos para si e para nós. Nós também fazemos fotossíntese para produzir vitamina D, mas não podemos nos alimentar disso.

Energia Mecânica

Energia Mecânica para Energia Elétrica - é muito utilizada em usinas hidrelétricas. A força da água que cai move turbinas como em moinhos, e esse movimento é usado para gerar energia elétrica. A energia de usinas hidrelétricas é a principal fonte de energia do Brasil.

Energia Mecânica para Energia Térmica - ao esfregar as mãos rapidamente elas esquentarão. Essa transformação ocorre em fenômenos em que o atrito está envolvido.

Energia Mecânica para Energia Luminosa - assim como a transformação inversa, essa também é muito sutil para observarmos com facilidade. O princípio envolvido foi o motivo por Einstein ter obtido seu único Prêmio Nobel e se chama Efeito Fotoelétrico.

Energia Mecânica para Energia Química - Alguns compostos são muito sensíveis e podem reagir rapidamente - esses compostos comumente são chamados de explosivos. Alguns explosivos são especialmente sensíveis, como a nitroglicerina, em que o choque mecânico é suficiente para gerar a reação química que gera a explosão.

Energia Química

Energia Química para Energia Elétrica - muito explorada por pilhas e baterias. As reações químicas que estão ocorrendo nesses dispositivos podem ser usadas como fonte direta de energia elétrica. Algumas podem ser revertidas e outras não - as reversíveis são chamadas de recarregáveis. Nunca tente recarregar pilhas comuns, pois pode haver explosão com queimaduras e danos materiais e pessoais.

Energia Química para Energia Térmica - a mais comum é a reação de combustão. Nessa reação em que um combustível reage com um comburente há formação dos produtos, calor e luz. Essa reação é usada nos fogões a gás e lenha.

Energia Química para Energia Luminosa - a reação de combustão é a mais comum, como ocorre na transformação para energia térmica. Podem ser utilizados combustíveis como madeira, metano ou líquidos como álcool e querosene.

Energia Química para Energia Mecânica - uma explosão é sempre acompanhada de uma onda de choque. A onda de choque nada mais é que o ar sendo movimento muito rapidamente, um tipo de vento supersônico e que é acompanhado de um estrondo. Explosivos como o TNT podem reagir e gerar tanta energia que são capazes de derrubar casas distantes apenas pela força do vento que produz.

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