AVALIAÇÃO DA APLICAÇÃO DE COMPÓSITO POLIMÉRICO BASEADO EM MATERIAL PÓS-CONSUMO EM PLACAS COLETORAS DE ENERGIA SOLAR

Resumo

É evidente a necessidade de investir no desenvolvimento de energias limpas, sendo o sol uma fonte destas. A energia solar pode ser aproveitada através da geração fotovoltaica ou energia térmica para aquecimento de água. Para utilizar-se desta última, empregam-se coletores solares específicos, onde uma das partes constituintes é a placa absorvedora. Esta placa é caracterizada pelo alto potencial de absorção de calor e baixa emissão térmica, sendo responsável por absorver o calor e transmitir ao fluído através de tubos. O Brasil possui um extenso território que recebe uma quantidade de radiação solar propícia para ser aproveitada, porém o custo elevado da instalação de coletores é uma barreira. Suplantar isso ajudaria a aliviar a matriz energética de fontes não renováveis de energia. Neste contexto, este estudo objetivou avaliar a possibilidade de substituição do material tradicional (cobre) utilizado em placas coletoras, produzindo-as a partir de compósitos poliméricos. Para a composição das placas utilizou-se como matriz polimérica o polipropileno reciclado (PP), proveniente de embalagens de água mineral. Os componentes empregados como fase dispersa foram: negro de fumo (furnex N-762), pó de fumo e pó de alumínio (Standart Chromal VIII – Clariant). Foram produzidas placas de PP com 15% e 25% de pó de fumo, 6% de negro de fumo com 2% de pó de alumínio e PP puro. As embalagens foram moídas, os componentes misturados em homogeneizador de laboratório e as placas (dimensões de 400x400 mm e espessura de 2 mm) foram moldadas por compressão a quente (180 °C). Submeteu-se as placas aos ensaios de absorção de calor de bancada (3 h) e de campo (7dias). Para o ensaio de bancada, as placas foram submetidas ao aquecimento por lâmpada incandescente de 100 W e foram medidas as temperaturas em pontos antes e depois da placa. Para o ensaio de campo, as placas foram acopladas em uma tubulação de cobre, em formato de S, colocadas em um protótipo do coletor solar para a obtenção de valores referentes ao ganho energético no aquecimento de água. As propriedades mecânicas das formulações utilizadas nas placas foram avaliadas através do ensaio de flexão (ASTM D790), realizado antes e após a exposição à irradiação solar de 7 dias. A partir do ensaio de bancada de absorção de calor verificou-se melhores resultados na formulação composta de negro de fumo e pó de alumínio na fase dispersa. Além de apresentar boa resistência mecânica, também apresentou uma maior absorção de calor. Os resultados dos ensaios de campo indicaram que as três formulações utilizadas apresentaram maior eficiência térmica do que a placa de PP puro, com resultados entre 35 e 40% de eficiência. Sabe-se que pode ocorrer a degradação do compósito quanto exposto ao sol, sendo que no período de 7 dias esta degradação não tenha ficado evidente através dos resultados do ensaio de flexão, uma vez que não ocorreram grandes diferenças nos valores médios de resistência mecânica, deformação e módulo de elasticidade determinados. Por outro lado, observou-se que a formulação com negro de fumo apresentou uma tendência de menor perda de propriedades. Os resultados demonstraram a validade de utilização de compósitos poliméricos, com PP pós-consumo, para a confecção de placas de absorção de calor, bem como, a possibilidade de uso de pó de fumo (resíduo industrial) como fase dispersa e os benefícios da inclusão de negro de fumo na formulação.