Imagine um futuro onde toda a estrutura urbana não apenas sustenta sua função tradicional, mas também gera e armazena energia elétrica a partir do calor ambiente, de forma amigável e praticamente infinita. Essa é a promessa dos cientistas chineses da Universidade do Sudeste, na China, um cimento termoelétrico que pode revolucionar a construção civil e o conceito de edificações inteligentes.
A saber, essa tecnologia teria sido bioinspirada nos caules das plantas e combina cimento com hidrogel em uma estrutura multicamada que maximiza a geração de energia por meio do efeito Seebeck, fenômeno que converte diferenças de temperatura em eletricidade. O material também ofereceria resistência mecânica superior, abrindo o caminho para construções autossuficientes em energia. Falamos mais sobre essa inovação no artigo a seguir, do Engenharia 360!
Como funciona
Como citamos no começo deste texto, o princípio por trás desse novo cimento termoelétrico é o efeito no qual uma diferença de temperatura entre duas faces de um material gera corrente elétrica. Mas vale destacar que, nesse caso em especial, os cientistas desenvolveram uma matriz que alterna camadas de cimento com camadas de hidrogel, criando canais para o transporte eficiente de íons.
A explicação mais completa é que o hidrogel serve como uma via para difusão dos íons hidroxila, enquanto as interfaces entre o cimento e o hidrogel imobilizam seletivamente os íons cálcio por meio de ligações químicas específicas. Essa disparidade na mobilidade dos íons amplia o coeficiente de Seebeck para valores superiores a 40 mV/K, alcançando uma figura de mérito (ZT) de 6,6 x 10-2 – um desempenho até 10 vezes maior do que os materiais termoelétricos comentícios já conhecidos.
Possíveis aplicações na engenharia
- Pisos geradores de energia
- Paredes que produzem eletricidade
- Fachadas inteligentes para captação de energia térmica
- Pontes com geração de energia para sensores de monitoramento
- Estradas que alimentam sistemas de sinalização ou sensores
- Alimentação de sensores estruturais embutidos
- Suporte a sistemas de automação predial
- Fornecimento de energia para iluminação de baixo consumo
- Geração de energia para dispositivos de comunicação sem fio (IoT)
- Funcionamento como bateria integrada para armazenamento de energia térmica convertida
Perspectivas de uso na engenharia civil
Esse novo tipo de cimento poderia substituir parcialmente o cimento tradicional em obras de construção civil, diminuindo o consumo energético e as emissões associadas à geração de eletricidade convencional.
O hidrogel, por sua vez, deve ajudar a reter água e facilitar a condução iônica, como explicamos antes, sem demandar processos complexos ou insumos tóxicos, o que reforça o caráter ambientalmente amigável da tecnologia.
No entanto, o cimento termoelétrico continua em fase de testes laboratoriais, precisando ainda passar por avaliações para comprovar sua durabilidade elétrica e resistência mecânica em condições externas. Entre os principais desafios estão a viabilização da produção em larga escala do hidrogel, sua adequação às normas técnicas da construção civil e setor energético. Por fim, é necessário ajustar os custos de fabricação para torná-lo comercialmente viável. Fonte: https://engenharia360.com
