Materiais termoelétricos transformam radiador do carro em gerador de energia

Apesar de todos os avanços tecnológicos, os motores dos carros atuais conseguem retirar apenas 30% da energia contida na gasolina. Os restantes 70% são perdidos na forma de calor.
Agora cientistas das universidades do Oregon, Estados Unidos, e do Conselho de Pesquisas da Austrália, trabalhando conjuntamente, descobriram não apenas como recuperar essa energia perdida pelos motores a combustão, mas também como retirar energia das fontes geotérmicas, uma forma de geração de energia limpa e renovável disponível em áreas vulcânicas.
Os cientistas criaram um novo tipo de material termoelétrico - ou material termogerador, capaz de converter calor em energia elétrica - utilizando nanofios. "[...] dispositivos termoelétricos nanoestruturados poderão ser práticos para aplicações como a recuperação do calor perdido nos motores de automóveis, resfriadores construídos diretamente dentro dos chips e refrigeradores domésticos mais compactos e silenciosos," explica Heiner Linke, um dos pesquisadores.
Ele e seu colega Tammy Humphrey descobriram que dois objetos podem ter diferentes temperaturas e ainda assim manterem o equilíbrio mútuo em nanoescala. Esse é um fenômeno crucial para que se possa atingir o desempenho necessário para o uso prático dos materiais termoelétricos na geração de energia elétrica e na refrigeração.
Imagine uma chavena de café sobre uma mesa: o café irá esfriar gradualmente porque as moléculas na chavena transferirão automaticamente o calor do café para a mesa, até atingir o equilíbrio térmico. Esse fenômeno é explicado pelas leis da termodinâmica: o calor irá sempre fluir do mais quente para o mais frio. O problema é que a energia gasta pelos elétrons para fazer essa transferência é simplesmente perdida.
Os materiais termoelétricos tentam recuperar essa energia convertendo-a em eletricidade. Mas eles não funcionam muito bem se o fluxo de calor for descontrolado. A descoberta feita por Humphrey e Linke envolve justamente o controle do movimento dos elétrons, utilizando materiais que são estruturados em nanoescala.
Eles demonstraram que, se uma tensão elétrica for aplicada a um sistema elétrico que tiver uma diferença de temperatura, é possível controlar elétrons que tenham uma energia específica. Isto significa que, se o material nanoestruturado for projetado para permitir apenas o fluxo desse tipo de elétron, atinge-se um novo tipo de equilíbrio, no qual os elétrons não migram espontaneamente do quente para o frio.
Como o sistema não ficará verdadeiramente em equilíbrio, o fluxo de elétrons pode ser revertido, permitindo que um equipamento funcione na eficiência máxima possível. Para os motores de carro, essa eficiência máxima é conhecida como limite de Carnot.
Os pesquisadores acreditam que a tecnologia actual já possibilite que seus materiais nanoestruturados criem equipamentos que atinjam 50% do limite de Carnot. Os mais eficientes materiais termoelétricos conhecidos hoje atingem apenas 15% desse limite.