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Pesquisadores utilizam castanha de caju na fabricação de placas solares e obtêm mais eficiência e menor custo

Estudo mostra que o líquido da casca da castanha de caju (LCC), um resíduo industrial, é viável economicamente na produção de coletores solares

O sol abundante durante todo o ano é um aspecto que naturalmente favorece o desenvolvimento da energia solar em território cearense. Agora, pesquisadores da Universidade Federal do Ceará avaliam a implementação de um outro elemento também farto no Estado para tornar esse tipo de energia mais acessível por meio da redução de seus custos de produção: o caju.

Um estudo em desenvolvimento usou o líquido da casca da castanha-de-caju (LCC) na fabricação das superfícies que coletam a radiação solar e alcançou resultados promissores, com eficiência até superior às técnicas já utilizadas no mercado.

Resíduo industrial, o LCC é um óleo negro e viscoso, obtido através do beneficiamento da castanha-de-caju, que pode ser classificado como técnico ou natural. Diferentemente da maioria dos outros países, onde a extração das amêndoas se dá por meio da quebra da casca das castanhas, no Brasil essa atividade é realizada através do cozimento, processo que gera grandes quantidades de LCC técnico. Já o natural é obtido através de prensagem da castanha ou do uso de solventes.

O Ceará concentra 8 das 12 companhias da indústria de caju que atuam no Brasil. Juntas, as indústrias processam 360 mil toneladas por ano de castanha, gerando 45 mil toneladas de LCC anuais. Pelo fato de ser um subproduto gerado em grandes volumes, de origem regional e, muitas vezes, descartado, o custo desse líquido no mercado é baixo.

Líquido da casca de castanha de caju (LCC), resíduo industrial utilizado no experimento da pesquisa (Foto: Viktor Braga/UFC)
Líquido da casca de castanha de caju (LCC), resíduo industrial utilizado no experimento da pesquisa (Foto: Viktor Braga/UFC)

Foi exatamente essa característica mercadológica que motivou o estudo de doutorado de Diego Caitano Pinho, iniciado em 2017 no Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Materiais. A ideia era buscar um produto mais em conta para substituir as superfícies existentes dos coletores solares de placa plana, utilizados para a produção de energia solar térmica. Atualmente, essas estruturas são feitas com óxidos, em grande parte, de cromo e titânio, que possuem alto custo e são materiais tóxicos.

O coletor solar de placa plana, explica o pesquisador, é um trocador de calor que converte a radiação em energia térmica. “O principal componente do coletor solar de placa plana é a superfície absorvedora, onde será depositado o LCC. Portanto, de forma mais simples, a superfície seletiva, feita com o LCC, absorve a radiação solar e promove o aquecimento de um fluido, como água ou óleo, por exemplo”, esclarece.

Segundo Pinho, a coloração escura do LCC permite que ele apresente um bom desempenho na absorção da radiação. Para realizar os testes do estudo, ele e sua equipe obtiveram o LCC técnico através da Companhia Industrial de Óleos do Nordeste  (CIONE) e extraíram o LCC natural. Após isso, partiram para a preparação da superfície que simula o coletor solar de placa plana, para obtenção de energia. Para efeito de comparação, também foi utilizada uma superfície comercial.

TESTES MOSTRARAM VIABILIDADE

Os testes mostraram que o LCC técnico apresentou uma eficiência de 42,86%, superior inclusive à da superfície comercial, cuja eficiência foi de 41,85%. Já o LCC natural obteve percentual menor, de 31,18%. Os resultados estão presentes no artigo “Characterization and application of a selective coating for solar collectors from of the cashew nut shell liquid”, publicado no Journal of Materials Design and Applications.

Bancada de teste com as superfícies seletivas em operação
A superfície seletiva, feita com o LCC, absorve a radiação solar e promove o aquecimento de um fluido, como água ou óleo

A pesquisa comprovou que o LCC técnico é viável e pode funcionar como uma solução satisfatória para redução nos custos dos coletores solares. Pinho destaca que é necessário ainda aplicar a superfície produzida em um sistema, para observar como ela se comporta em um período maior de teste em condições ambientais, uma vez que os testes foram desenvolvidos durante apenas quatro dias.

Segundo ele, alguns aperfeiçoamentos na superfície podem gerar resultados de absorção ainda melhores. Com o surgimento da pandemia de covid-19, novos testes não puderam avançar, mas o pesquisador avalia como bastante positivos os resultados obtidos até o momento.

“Pretende-se que o conhecimento gerado por esse projeto seja transferido para o setor  produtivo da energia solar térmica, reduzindo-se os custos para obtenção de uma energia  limpa e sustentável”, aponta o pesquisador, o qual adiantou que o invento poderá motivar a elaboração do pedido de patente. Já contatos com empresas, contudo, ainda não foram iniciados.

Diego Pinho está associado ao Laboratório de Filmes Finos em Energias Renováveis (LAFFER), do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da UFC. Também assinam o artigo, ligados ao mesmo laboratório, o Prof. Francisco Nivaldo Aguiar Freire, orientador do trabalho, e os pesquisadores Felipe Alves Albuquerque Araújo e Kaio Hemerson Dutra. A pesquisa foi feita em parceria com o Laboratório de Energia Solar e Gás Natural (LESGN), do mesmo programa de pós-graduação. Associados a ele, assinam o estudo os professores Maria Eugênia Vieira da Silva e Paulo Alexandre Costa Rocha.

Fontes: Diego Caitano Pinho, doutorando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Materiais – e-mail: diegopynho@gmail.com / Prof. Francisco Nivaldo Aguiar Freire – e-mail: nivaldo@ufc.br

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Sérgio de Sousa 13 de outubro de 2021

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