Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram um método de fabricação de células solares que usa como matéria-prima o chumbo extraído de baterias de carro usadas. A técnica é duplamente benéfica para a natureza, pois, além de evitar que o metal pesado acabe contaminando o solo, também representa uma solução de baixo custo para a geração de energia limpa.
A pesquisa, descrita na publicação especializada Energy and Environmental Science, baseia-se no uso de um material que promete revolucionar a pesquisa de energia: a perovskita. O cristal foi usado pela primeira vez para a fabricação de células solares, em 2012 e, desde então, passou por um rápido desenvolvimento. Em menos de dois anos, os dispositivos feitos a partir do material atingiram uma eficiência de 19%, um índice muito próximo ao das células comerciais feitas de silício.
Nenhuma outra tecnologia fotovoltaica teve um ganho tão grande de eficiência em tão pouco tempo ; o aproveitamento dessas células, que ainda não chegaram ao mercado, já superou até o do silício amorfo, um dos melhores tipos de painel no mercado. ;A perovskita virou a sensação do momento;, ressalta Ana Flavia Nogueira, professora do Laboratório de Nanotecnologia e Energia Solar (LNES) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). ;O que ela tem de interessante é a alta condutividade. Ela também tem altíssima absortividade de luz;, completa a professora.
O problema é que a matéria-prima mais usada para a fabricação da perovskita ; o chumbo ; é considerada uma ameaça à natureza. A extração e a manipulação do metal são tóxicas para o solo, animais e pessoas, sendo, portanto, uma das principais desvantagens do cristal supereficiente. Já existem grupos que estão testando a substituição do chumbo por outro metal, mas sem resultados conclusivos. ;É uma ciência que está começando, e há ainda mais dúvidas do que certezas. A pesquisa ainda está na parte básica, de entender o material e sua estabilidade;, ressalta Nogueira, que também trabalha com o material em pesquisas na Unicamp.
Eficiência
Nesse contexto, pesquisadores do MIT decidiram procurar pelo chumbo que já está em circulação, mais especificamente no material que acaba descartado em aterros sanitários nas antigas baterias de carros. O processo usa o chumbo e o dióxido de chumbo, que formam os painéis de eletrodos no interior do dispositivo. Os materiais retirados da bateria são aquecidos e dissolvidos em ácido, purificados e transformados em um filme, que é aplicado na célula solar.
A camada da célula que contém chumbo fica protegida por outro material em um processo semelhante ao usado na fabricação das células solares tradicionais. A medida preserva a eficiência do equipamento e ainda evita que ele contamine o meio ambiente.
O estudo demonstra que o chumbo recuperado de baterias velhas é tão bom para a produção de células solares de perovskita quanto o metal novo. Os autores do trabalho também asseguram que a técnica já mostra várias vantagens em relação a outros métodos de fabricação de células solares, antes mesmo de o trabalho deixar a bancada do laboratório. ;Existe a vantagem de ser um processo feito a baixas temperaturas, e o número de passos é reduzido;, ressalta a especialista do MIT e principal autora da pesquisa, Angela Belcher, em um comunicado divulgado pelo instituto.
Disponibilidade
Como a célula solar fabricada com o metal reciclado usa uma camada de perovskita de apenas meio micrômetro de espessura, uma única bateria de carro é suficiente para produzir painéis que abasteçam 30 residências. ;Existem dois tipos de células: a padrão da indústria, que é baseada em silício cristalino, e a que é feita de filmes finos, que tem problemas de eficiência. Essa (criada pelo MIT) consegue atingir boa eficácia com filmes finos, usando menos material;, avalia Izete Zanesco, coordenadora do Núcleo Técnico de Energia Solar da PUC-RS. ;Quanto menos material se usa, maior a probabilidade de reduzir os custos;, completa a especialista brasileira.
E a matéria-prima para a fabricação de células recicladas deve ser abundante: os autores do estudo estimam que 200 milhões de baterias do tipo chumbo-ácido estejam em uso somente nos Estados Unidos e podem ser aposentadas em breve. Tradicionalmente, cerca de 90% das baterias acabam na reciclagem, onde são transformadas em novos dispositivos. Mas a evolução da tecnologia impulsionou a popularização das baterias de ion-lítio, que são mais eficientes e dispensam o uso do metal pesado. Conforme novos modelos de carros cheguem ao mercado equipados com o sistema mais moderno, menor será a demanda pelas baterias feitas a partir do chumbo. As células solares de perovskita, defendem os pesquisadores, resolveria esse desequilíbrio.
Depois que os painéis solares chegassem ao fim da sua vida útil, eles poderiam ser encaminhados novamente à reciclagem, dando continuidade ao ciclo de aproveitamento do chumbo. ;Você está matando dois coelhos com uma cajadada só. Você está resolvendo um problema ambiental, que é o resíduo, e, ao mesmo tempo, contribuindo para um processo limpo de produção de energia elétrica;, aponta Zanesco.
Problemas de saúde
O chumbo é um metal tóxico que causa contaminações ao meio ambiente e problemas de saúde às pessoas que têm contato direto com ele. O efeito tóxico é cumulativo e se agrava conforme afeta vários sistemas do organismo. De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), as pessoas expostas podem sofrer problemas neurológicos, hematológicos, gastrointestinais, cardiovasculares e renais. Os efeitos são ainda mais graves em crianças.