O objetivo principal do projeto START é o de criar uma cadeia de valor sustentável e de um ecossistema de inovação associados ao desenvolvimento de dispositivos termoelétricos (TE) sem telúrio, com potenciais aplicações na indústria pesada ou como fonte de energia primária para sensores off-grid e dispositivos IoT.
Este objetivo está a ser conseguido através da produção de semicondutores do tipo-p com uma determinada percentagem de minério à base de tetraedrite, recolhidos em diversas escombreiras de minas europeias para substituir os semicondutores do tipo-p à base de telúrio (por exemplo, de BiTe e de PbTe).
Motivação
A transição verde, com a qual a UE está totalmente empenhada pelo Pacto Ecológico Europeu, baseia-se no uso intensivo de materiais o que inevitavelmente se traduz numa maior necessidade de explorar os recursos minerais. Como consequência haverá, simultaneamente, uma diminuição da qualidade dos minérios e um aumento significativo nos volumes de rejeitos da indústria mineira.
Partindo destas premissas, a solução tecnológica que está a ser implementada através do projeto START para o fabrico de dispositivos termoelétricos centra-se na conversão de rejeitos da indústria mineira em materiais para recuperação de calor residual, contribuindo assim para uma utilização eficiente dos recursos ao mesmo tempo que incentiva a produção de energia verde por meio de dispositivos termoelétricos, em linha com as estratégias delineadas no Pacto Ecológico Europeu e nos Planos de Ação da UE para as Matérias-Primas Críticas e para a Economia Circular.
É do senso comum que diversos processos industriais bem como os dispositivos eletrónicos, entre muitos outros exemplos que podem ser dados, geram o chamado “calor residual”. A possibilidade de utilizar dispositivos termoelétricos (Figura 1), que permitem converter a energia térmica desse calor residual em energia elétrica através do efeito Seebeck, é uma abordagem muito atrativa e valiosa para melhorar a eficiência energética global e, assim, promover um futuro sustentável. Na verdade, estima- se que cerca de dois terços da energia primária produzida em todo o mundo se perdem como calor residual e, recentemente, foi estimado em cerca de 221 TWh/ano o potencial de recuperação de calor residual nas indústrias da EU e do Reino Unido [1]. Isto significa que o recurso a sistemas sustentáveis de captura de energia, como os baseados na tecnologia termoelétrica, tem um grande potencial para reduzir o consumo de combustíveis fósseis, aumentar a eficiência global dos sistemas de produção e consumo de energia e evitar dezenas de milhões de toneladas de emissões de CO2. Contudo, os atuais dispositivos termoelétricos comerciais são constituídos por materiais à base de telúrio, que é um elemento derivado de recursos minerais escassos na Europa, tornando o continente fortemente dependente de importações. Urge, por isso, encontrar soluções alternativas e sustentáveis, como as que estão a ser implementadas no projeto START, que promovam quer a competitividade da UE em termos de matérias-primas como a transição para uma sociedade e uma economia mais verdes através da ecoinovação e da segurança energética.
Abordagem do projeto START
A ideia central do projeto START baseia-se na transformação de rejeitos da indústria mineira em materiais para recuperação de calor residual. Assim, as atividades que estão a ser implementadas assentam na produção de semicondutores do tipo-p através do aproveitamento de minérios à base de tetraedrite, os quais são minérios secundários com uma composição do tipo (Cu,Fe)12 (Sb,As)4S13, e sua posterior incorporação no fabrico de dispositivos TE.
Filipe Neves
Investigador Auxiliar, Unidade de Materiais para a Energia do LNEG
Coordenador do Projecto START
Teresa Ponce de Leão
Presidente do Conselho Directivo do LNEG
LNEG – Laboratório Nacional de Energia e Geologia
Tel.: + 351 210 924 600/1
info@lneg.pt · www.lneg.pt
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