Descrição
A implantação de sistemas agrovoltaicos convencionais no Brasil depara-se com um desafio fundamental: o sombreamento gerado pelos painéis fotovoltaicos. Esta condição constitui uma situação crítica para a maioria das culturas de sol, que constituem a base da agricultura nacional, restringindo a aplicação da tecnologia a um número limitado de espécies tolerantes à sombra e criando uma barreira para a coexistência entre a produção de alimentos e de energia.
Como estratégia inovadora para este problema, propõe-se a utilização de Concentradores Solares Luminescentes (CSLs). Estes dispositivos ópticos atuam coletando e convertendo a radiação solar em fotoluminescência no interior de um guia de onda transparente, direcionando a luz concentrada para células fotovoltaicas de área reduzida, localizadas nas suas bordas. Esta configuração apresenta uma grande vantagem para o agronegócio, pois permite a instalação sobre estufas e áreas de cultivo sem provocar sombreamento excessivo. Uma vez que CSLs possuem absorção seletiva eles podem ser projetados para transmitir os comprimentos de onda essenciais à fotossíntese, convertendo outras faixas do espectro em eletricidade e criando um ambiente otimizado para o desenvolvimento das culturas.
Para viabilizar esta abordagem, este trabalho propõe o desenvolvimento de CSLs sustentáveis a partir de bionanomateriais. A estratégia metodológica central consiste na utilização de celulose bacteriana (SCOBY) de Kombucha como matriz do concentrador. O biopolímero, formado por consórcio simbiótico de leveduras e bactérias, servirá como suporte para o confinamento de nanoestruturas luminescentes, os pontos quânticos. O processo de fabricação consistirá na impregnação e homogeneização dos pontos quânticos na membrana de SCOBY, seguida de secagem controlada para formação de um filme sólido, flexível e transparente. Neste sistema, os pontos quânticos atuam como centros emissores de luz, enquanto a matriz de celulose bacteriana funciona como um guia de onda biocompatível. A investigação da formação deste nanocompósito orgânico a partir de fontes renováveis constitui o cerne da inovação proposta, visando um material que realize a filtragem espectral da radiação solar de forma eficiente.
A validação do biocompósito e a eficiência do CSLs serão determinadas por uma série de caracterizações. As propriedades de absorção e conversão da luz serão investigadas por espectroscopia UV-Vis e de Fotoluminescência. A análise estrutural e a cristalidade dos componentes será realizada por Difração de Raios-X (DRX) e espectroscopia Raman. A morfologia, homogeneidade de distribuição dos pontos quânticos e a integridade do filme serão analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada à Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios-X (EDS).
Em conclusão, esta pesquisa propõe uma mudança de paradigma ao desenvolver CSLs a partir de um biocompósito inovador. Esta abordagem pioneira substitui materiais convencionais por uma plataforma sustentável, criando um componente agrícola inteligente e seletivo espectralmente. A tecnologia demonstra potencial para catalisar a geração de energia integrada sem comprometer a produtividade das culturas de sol, harmonizando bioeconomia e transição energética. Desta forma, o que é atualmente um subproduto da fermentação pode, no futuro, tornar-se o elemento central de fazendas que colhem alimento e produzem energia sob o sol tropical.
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