Fonte: Inovação tecnológica - 18/04/2007
A demanda mundial por alumínio deve continuar aumentando, mas sua produção consome quantidades enormes de energia e gera significativas emissões de gases causadores do efeito estufa.
Sensor-Nets
A solução pode estar em uma tecnologia nascente - as "Sensor-Nets", ou redes de sensores, que interligam não computadores tradicionais, mas minúsculas unidades de processamento dedicadas. Essas unidades microprocessadas coletam dados por meio de sensores especializados e os envia para uma central para processamento por meio de transmissão sem fio.
A equipe do professor James W. Evans, da Universidade de Berkeley, Estados Unidos, criou uma rede de sensores específica para a indústria de alumínio, que poderá aumentar a eficiência de sua fabricação, diminuir o consumo de eletricidade e ainda evitar a emissão de uma parcela significativa de gases causadores do efeito estufa.
Fabricação de alumínio
A fabricação do alumínio começa na extração de um mineral chamado bauxita. Inicialmente a bauxita é convertida em alumina, um óxido de alumínio. A partir da alumina, por meio de um processo chamado redução eletrolítica, o alumínio puro é extraído em células eletrolíticas que medem cerca de 3 metros de largura por 10 metros de comprimento.
Em uma indústria de fabricação de alumínio há centenas dessas células eletrolíticas, cada uma recebendo ao redor de 1 Megawatt ou mais de energia na forma de corrente contínua. A reação química do interior da célula eletrolítica quebra o óxido de alumínio, liberando o alumínio metálico puro, num processo que ocorre a cerca de 960°C.
Na superfície desse banho fervente cria-se naturalmente uma crosta de sal. Quando essa crosta se quebra é que a célula eletrolítica emite gases causadores do efeito estufa, entre eles o fluoreto de hidrogênio (HF) e os perfluorocarbonos (PFC). Monitorar furos nessa crosta de sal não é uma tarefa fácil, além de ser perigosa, tanto pelo calor quanto pela altíssima corrente elétrica envolvida.
Monitorando células eletrolíticas
A solução é extremamente simples, principalmente tendo-se em conta que uma dessas células eletrolíticas pode custar até US$3 milhões cada uma. Um sensor de temperatura envia continuamente as leituras para um computador central, por meio de um pequeno transmissor de FM de baixa potência.
Quando há uma quebra na crosta de sal, a temperatura na saída de gases da célula eletrolítica dá um salto, alertando imediatamente o operador. Basta que a quebra na camada de sal seja reparada para que cessem as emissões de gases perigosos, fazendo a temperatura voltar ao normal.
Os "motes", como são chamados os pequenos sensores-transmissores, são alimentados por geradores termoelétricos, aproveitando o próprio calor da célula eletrolítica. Isso evita paradas na produção para substituição das baterias.
"Utilizando sensores sem fios nós podemos finalmente automatizar esses equipamentos de forma adequada e descobrir como economizar energia. As atuais células de alumínio possuem uma eficiência de somente 40% ou 50%," diz Evans.
A demanda mundial por alumínio deve continuar aumentando, mas sua produção consome quantidades enormes de energia e gera significativas emissões de gases causadores do efeito estufa.
Sensor-NetsA solução pode estar em uma tecnologia nascente - as "Sensor-Nets", ou redes de sensores, que interligam não computadores tradicionais, mas minúsculas unidades de processamento dedicadas. Essas unidades microprocessadas coletam dados por meio de sensores especializados e os envia para uma central para processamento por meio de transmissão sem fio.
A equipe do professor James W. Evans, da Universidade de Berkeley, Estados Unidos, criou uma rede de sensores específica para a indústria de alumínio, que poderá aumentar a eficiência de sua fabricação, diminuir o consumo de eletricidade e ainda evitar a emissão de uma parcela significativa de gases causadores do efeito estufa.
Fabricação de alumínio
A fabricação do alumínio começa na extração de um mineral chamado bauxita. Inicialmente a bauxita é convertida em alumina, um óxido de alumínio. A partir da alumina, por meio de um processo chamado redução eletrolítica, o alumínio puro é extraído em células eletrolíticas que medem cerca de 3 metros de largura por 10 metros de comprimento.
Em uma indústria de fabricação de alumínio há centenas dessas células eletrolíticas, cada uma recebendo ao redor de 1 Megawatt ou mais de energia na forma de corrente contínua. A reação química do interior da célula eletrolítica quebra o óxido de alumínio, liberando o alumínio metálico puro, num processo que ocorre a cerca de 960°C.
Na superfície desse banho fervente cria-se naturalmente uma crosta de sal. Quando essa crosta se quebra é que a célula eletrolítica emite gases causadores do efeito estufa, entre eles o fluoreto de hidrogênio (HF) e os perfluorocarbonos (PFC). Monitorar furos nessa crosta de sal não é uma tarefa fácil, além de ser perigosa, tanto pelo calor quanto pela altíssima corrente elétrica envolvida.
Monitorando células eletrolíticas
A solução é extremamente simples, principalmente tendo-se em conta que uma dessas células eletrolíticas pode custar até US$3 milhões cada uma. Um sensor de temperatura envia continuamente as leituras para um computador central, por meio de um pequeno transmissor de FM de baixa potência.
Quando há uma quebra na crosta de sal, a temperatura na saída de gases da célula eletrolítica dá um salto, alertando imediatamente o operador. Basta que a quebra na camada de sal seja reparada para que cessem as emissões de gases perigosos, fazendo a temperatura voltar ao normal.
Os "motes", como são chamados os pequenos sensores-transmissores, são alimentados por geradores termoelétricos, aproveitando o próprio calor da célula eletrolítica. Isso evita paradas na produção para substituição das baterias.
"Utilizando sensores sem fios nós podemos finalmente automatizar esses equipamentos de forma adequada e descobrir como economizar energia. As atuais células de alumínio possuem uma eficiência de somente 40% ou 50%," diz Evans.