Simulador solar da USP poderá ser usado para produzir combustíveis limpos

Pesquisadores da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP) desenvolveram um avançado simulador solar indoor de alto fluxo, capaz de recriar artificialmente a radiação solar em ambiente controlado. O equipamento permite a realização de testes para otimizar processos térmicos e aprimorar tecnologias baseadas em energia solar concentrada, sem a necessidade de depender das condições climáticas externas.

O dispositivo funciona por meio de oito lâmpadas de arco de xenônio de alta intensidade, cuja luz é refletida e concentrada por um conjunto de espelhos parabólicos. Esses feixes são direcionados para um ponto focal comum, gerando temperaturas superiores a 2.000°C, ideais para reações termoquímicas complexas, como a produção de hidrogênio e gás de síntese. Segundo o professor José Roberto Simões Moreira, coordenador do projeto, esse "sol artificial" possibilita experimentos precisos e reproduzíveis, superando as limitações impostas pelo ciclo diurno e pela variabilidade climática.

Aplicações e diferenciais do simulador

O simulador já está operacional e pode ser utilizado em diversas aplicações industriais e científicas, incluindo:

• Produção de hidrogênio por meio de reações termoquímicas envolvendo metais e vapor d’água;
• Obtenção de gás de síntese (mistura de monóxido de carbono e hidrogênio), fundamental para a indústria química e energética;
• Pesquisa de catalisadores para aumentar a eficiência de reações químicas;
• Fundição de metais e testes em fornos solares para processos industriais de alta temperatura.

Um dos grandes diferenciais do projeto é a utilização de espelhos parabólicos secundários, que garantem uma distribuição mais uniforme da radiação, tornando os experimentos ainda mais precisos. Diferentemente dos refletores elipsoidais tradicionais, esse sistema otimiza a concentração de energia, tornando o simulador mais eficiente tanto para testes laboratoriais quanto para aplicações externas.

Segurança e monitoramento avançado

Para garantir a segurança dos operadores, o equipamento conta com diversas proteções, incluindo um sistema de resfriamento para evitar o superaquecimento das lâmpadas, barreiras de vidro para bloquear emissões ultravioleta e um mecanismo de travamento que desativa automaticamente as lâmpadas caso alguém entre na sala de testes.

Além disso, os pesquisadores utilizaram simulações computacionais avançadas, como o método de Monte Carlo, para rastrear os raios luminosos e calcular a eficiência do sistema. Sensores especializados foram empregados para mapear a distribuição da energia térmica gerada, garantindo medições precisas.

Próximos passos e potencial industrial

Com o simulador já em funcionamento, a equipe agora foca na viabilização de reações termoquímicas dentro da cavidade negra e na pesquisa de catalisadores para tornar os processos ainda mais eficientes. Além disso, há estudos para adaptar a tecnologia a aplicações externas, utilizando diretamente a radiação solar em vez de lâmpadas artificiais, o que pode abrir caminho para inovações na produção de combustíveis sustentáveis, geração de vapor de alta temperatura e otimização de ciclos térmicos industriais.

O projeto contou com financiamento da Fapesp e seus primeiros resultados foram divulgados no artigo "Novel high-flux indoor solar simulator for high temperature thermal processes", publicado na revista Applied Thermal Engineering.