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O que é Refrigeração Radiativa? E como isso vai reduzir sua conta de luz no futuro!

por em 20/12/2019 em Ciência, Notícias | Nenhum comentário

O que é Refrigeração Radiativa? E como isso vai reduzir sua conta de luz no futuro!

Quando pensamos em coisas radiativas, é mais comum nós pensarmos em coisas quentes, não é mesmo? Isso acontece porque é mais comum nós refletirmos sobre o que está recebendo a irradiação, do que sobre o que está emitindo radiação. Conforme enunciado categoricamente na Segunda lei da termodinâmica, “Se alguma coisa esquentou é porque outra esfriou”. Mas então eu tô querendo dizer que vamos fazer ar condicionado de uranio? Não, né. É importante diferenciar radiatividade de radioatividade. Radioatividade é a emissão de partículas radioativas (raios X, gama, beta etc… ). Radiatividade é um processo de emissão de calor na forma de ondas. Tem nomes muito parecidos, mas efeitos físicos diferentes.

Se você já leu algum outro texto meu aqui você já sabe do que eu vou falar né?

([autojabá mode = on] Se não leu tá esperando o que? Clica no meu nome lá embaixo que tu vai achar meus outros textos ([autojabá mode = off]) Sim, seu MUCHACHO, num futuro não muito distante nós vamos usar metamateriais para auxiliar na refrigeração. Um metamaterial recentemente desenvolvido consegue ter um poder de refrigeração médio de 110W/m². Isso tudo com gasto 0 de energia. É isso mesmo, ele refrigera sem gastar energia. IRADO, NÉ?

Mas vamos por partes.

O que exatamente é refrigeração radiativa? Bom, não é um efeito que nós percebemos muito no nosso dia-a-dia, mas TODO CORPO acima do 0 kelvin emite radiação. Todo corpo que está acima do zero absoluto está perdendo calor por irradiação. Até mesmo o coração gelado do seu crush está ficando naturalmente mais gelado. E por que que nós não percebemos isso no nosso dia-a-dia? Primeiro, porque nós temos uma excelente bola de fogo para repor essa energia que nós estamos perdendo. E segundo porque a maioria dos materiais tem um índice de emissividade baixo. Então estamos perdendo calor, mas numa taxa muito baixa, e por isso não percebemos uma variação de temperatura expressiva no nosso dia-a-dia. (Essa é a explicação BASICONA, tem diversos outros motivos e pormenores que eu deixei de fora)

Figura 1- Sou eu, Bola de fogo! E o calor está de matar!

Tá, então como chegamos na refrigeração?

Como eu disse, a MAIORIA tem índice baixo, mas e o que acontece com os que têm índice alto? Esses sim perdem uma quantidade mais “relevante” de calor por irradiação. O truque então é produzir um material desses, recobrir uma área grande e deixar ele roubando calor dessa superfície para refrigerar ela? Não é tão simples assim. Apesar desses materiais liberarem calor por irradiação, essa energia acaba sendo absorvida pela atmosfera do nosso planeta, que por sua vez vai esquentar e que por sua vez está em contato com a superfície e troca calor com ela por condução e convecção. Ou seja, apesar dela estar liberando energia por irradiação, ela acaba reabsorvendo essa energia por outros meios.

E agora sim que vem ele, O GIRO DA BEYBLADE.

A energia emitida por irradiação é na forma de ondas, que, por serem ondas, têm um comprimento de onda associado, né? A nossa atmosfera, por possuir uma composição bem variada, é capaz de absorver energia em quase todos os comprimentos de onda. Quase todos. Tem alguns comprimentos de onda que a atmosfera não absorve, se você emitir energia nesse comprimento de onda ela vai literalmente para o espaço. E agora sim! Produzindo um material que tenha alta emissividade e emita justamente nesse comprimento de onda, você tem uma perda real de energia nesse material.

Figura 2 – Como demonstrado na imagem, existe uma faixa de comprimentos de onda que não são absorvidos pela atmosfera. Fonte

E assim… essa ideia não é nada nova.

Já na década de 70 existiam materiais que eram capazes de fazer isso. Por que que a gente não vê isso por todos os lugares? Alguns motivos: não era fácil de fabricar, o material degradava “rápido”, e principalmente, só funcionava durante a noite. Durante o dia, a luz do sol aquecia o material mais do que ele conseguia refrigerar a si próprio. Então era uma tecnologia que não tinha muita “escalabilidade”, ela tinha um ramo praticamente nulo de aplicações. Não fazia sentido ter um custo elevado numa tecnologia que trazia muito pouco benefício real.

E por que que eu to falando disso agora, então?

Porque uns chineses muito sagazes conseguiram avançar muito nesse ramo. Eles não só resolveram o problema do aquecimento com a luz solar como ainda produziram esse material de forma economicamente viável de ser feito em larga escala. O metamaterial deles é um compósito de matrix TPX (polímero) e carga esférica de dioxido de silicio (Cerâmico). Esse material emite na “janela” de absorção da atmosfera com um índice de emissividade de quase 0,93 (o máximo é 1). Além disso eles fizeram um revestimento manométrico de prata. O que torna o material incrivelmente reflexivo. Ou seja, ele quase não absorve energia solar e, portanto, não aquece quase nada quando posto no Sol. E, apesar deles terem produzido isso dentro de um laboratório, o processo deles pode com certa facilidade ser “escalado” para o nível industrial. O que quer dizer que poderíamos ter uma fábrica eficiente desse material num futuro BEM próximo.

Figura 3- Imagem do metamaterial. Fonte

Tudo isso ainda está na fase de testes!

Mas os resultados foram muito promissores, não duvido nada que dentro de uma escala curta de tempo nós já vamos ter equipamentos industriais revestidos com metamateriais de refrigeração radiativa. Com um processo estabelecido eles podem reduzir o custo de energia de equipamentos que precisam trabalhar em baixas temperaturas. Além de serem sistemas auxiliares de refrigeração em alguns casos específicos. Utilidade é que não vai faltar para esse ramo de aplicação.

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