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Investigación de la UFPB y la UFCG resulta en patente nacional que usa ilmenita para mejorar el desempeño de colectores solares térmicos, ampliar la eficiencia de la energía solar y reducir costos en Brasil.
Diciembre marcó un avance relevante para la ciencia y para el sector de energía solar en Brasil. Investigadores de la UFPB y de la UFCG obtuvieron la concesión de una patente nacional para una nueva tecnología capaz de aumentar la eficiencia de los colectores solares térmicos y potencialmente reducir los costos de la generación solar térmica. Según un artículo publicado por la UFPB este lunes (29), la innovación utiliza ilmenita, un mineral abundante en el territorio brasileño, como base para una superficie absorbente selectiva de radiación solar, ampliando el desempeño de los sistemas fototérmicos.
UFPB y UFCG desarrollan tecnología estratégica para la energía solar térmica
La patente fue concedida por el Instituto Nacional de Propiedad Industrial (INPI) bajo el registro BR 102020013512-0, consolidando una investigación desarrollada de forma conjunta por la UFPB y la UFCG.
El invento es firmado por la profesora Kelly Cristiane Gomes, del Centro de Energías Alternativas y Renovables (CEAR/UFPB), y por los investigadores Gustavo César Pamplona de Sousa, Wanderley Ferreira de Amorim Júnior y Raimundo Nonato Calazans Duarte, de la UFCG.
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La tecnología se destaca por unir eficiencia energética, bajo costo de producción y uso de recursos minerales nacionales, factores considerados estratégicos para la expansión de la energía solar térmica en el país.
El principal avance de la investigación está en el desarrollo de una superficie absorbente selectiva que mejora significativamente el desempeño de los colectores solares térmicos.
Estos equipos son ampliamente utilizados para el calentamiento de agua y procesos térmicos industriales, pero aún enfrentan limitaciones técnicas relacionadas con las pérdidas de calor.
Con la nueva tecnología, la energía solar térmica puede alcanzar mayor eficiencia de absorción de la radiación y menor emisión térmica, características esenciales para elevar las temperaturas de operación y ampliar las posibilidades de aplicación. El impacto potencial es directo en la competitividad de la tecnología solar térmica frente a otras fuentes energéticas.
Ilmenita como alternativa de bajo costo para colectores solares térmicos
La ilmenita es un óxido de hierro y titanio presente en abundancia en Brasil y tradicionalmente utilizada como fuente para la producción de dióxido de titanio. Aunque el titanio metálico posea excelentes propiedades para uso en superficies selectivas, su empleo en colectores solares térmicos es limitado debido a los altos costos de procesamiento.
El mineral bruto de titanio puede costar entre US$ 6,70 y US$ 20 por kilo, mientras que materiales de alto rendimiento pueden superar US$ 100 por kilo tras las etapas industriales.
La tecnología desarrollada por la UFPB y la UFCG reduce este cuello de botella económico, al utilizar la ilmenita directamente como material funcional, disminuyendo costos y complejidad productiva. Este enfoque hace que la energía solar térmica sea más accesible, especialmente para aplicaciones a gran escala y en regiones con gran potencial solar.
Cómo funciona la tecnología patentada por la UFPB y la UFCG
La innovación consiste en la funcionalización de la ilmenita para uso como revestimiento de una superficie absorbente selectiva de radiación solar. Para ello, los investigadores emplearon la técnica de plasma intensificado localizado, conocida como cátodo hueco, un método avanzado de deposición de revestimientos.
Según el investigador Gustavo Pamplona, el proceso posibilitó un aumento significativo de la absorción de la radiación solar, aliado a baja emisión térmica, uno de los principales desafíos enfrentados por los colectores solares térmicos convencionales.
Los resultados indicaron pérdidas emisivas inferiores a 14%, demostrando el elevado potencial de la tecnología. Este desempeño contribuye directamente a mejorar la eficiencia energética de los sistemas y ampliar su vida útil operacional.
Desafíos de la energía solar térmica y el papel de los revestimientos selectivos
Actualmente, los sistemas fototérmicos enfrentan limitaciones relacionadas con la pérdida de energía por emisión térmica, lo que restringe sus temperaturas de operación a valores inferiores a 100 °C. Este factor limita el uso de la energía solar térmica en procesos industriales y aplicaciones de mayor demanda energética.
En este contexto, revestimientos selectivos aplicados a las placas absorbentes son considerados una solución estratégica. Permiten aumentar la ganancia de energía solar absorbida y reducir las pérdidas térmicas, mejorando el balance energético del sistema.
La tecnología desarrollada por la UFPB y la UFCG responde directamente a este desafío, al presentar una solución eficiente, económicamente viable y alineada a las condiciones brasileñas.
Energía solar y reducción de costos con el uso de la ilmenita
Uno de los principales diferenciales de la innovación está en el potencial de reducción de costos de los colectores solares térmicos. Al sustituir materiales caros y procesos industriales complejos por un mineral abundante y de menor costo, la tecnología puede hacer que la energía solar térmica sea más competitiva.
De acuerdo con los investigadores, la expectativa es que el costo final de los colectores sea significativamente reducido, favoreciendo la adopción de la tecnología por hogares, empresas e instituciones públicas.
Menores costos amplían el acceso, especialmente en regiones de mayor vulnerabilidad energética. Este factor se considera esencial para la democratización de la energía solar en Brasil.
Reservas brasileñas de ilmenita y fortalecimiento de la cadena productiva
Datos del Anuario Mineral Brasileño 2023 y del Sumario Mineral Brasileño 2023, con año base 2022, indican que Brasil posee cerca de 10,4 millones de toneladas de reservas de titanio, principalmente en forma de ilmenita y rutilo. Estas reservas están distribuidas por diversos estados, como Bahía, Espíritu Santo, Pernambuco, Goiás, Minas Gerais, Río de Janeiro, Santa Catarina y Paraíba.
Paraíba se destaca en este escenario, con el municipio de Mataraca concentrando los depósitos más relevantes en términos de reservas y producción. Esta disponibilidad refuerza el carácter estratégico de la tecnología desarrollada por la UFPB y la UFCG, al integrar ciencia, recursos naturales y desarrollo regional.
UFPB, UFCG e innovación científica aplicada a la energía solar
Para la profesora Kelly Gomes, de la UFPB, la innovación va más allá del desempeño técnico. Fortalece la cadena productiva nacional, al utilizar materias primas brasileñas y procesos desarrollados en el ambiente académico. Según la investigadora, la ilmenita representa un activo estratégico para el Nordeste, especialmente para aplicaciones tecnológicas de mayor valor agregado.
La patente también abre espacio para asociaciones con el sector industrial, posibilitando transferencia de tecnología, producción a escala comercial y generación de empleos calificados. La universidad y la industria pasan a actuar de forma integrada, ampliando el impacto económico y social de la investigación.
Perspectivas para los colectores solares térmicos en Brasil
El trabajo conjunto de la UFPB y de la UFCG refuerza el papel de las universidades federales en el desarrollo de soluciones innovadoras para desafíos nacionales. La energía solar es uno de los pilares de la transición energética, y avances en colectores solares térmicos contribuyen directamente a la diversificación de la matriz energética brasileña.
La patente representa un paso importante hacia la soberanía tecnológica, demostrando que Brasil posee capacidad científica para desarrollar soluciones eficientes, sostenibles y alineadas a sus realidades económicas y ambientales.
Un avance que reposiciona la energía solar térmica en el país
La tecnología patentada por la UFPB y la UFCG representa un hito para la energía solar en Brasil. Al emplear ilmenita como base para superficies absorbentes selectivas, la innovación combina eficiencia energética, reducción de costos y valorización de recursos nacionales.
El avance fortalece la investigación científica, impulsa la industria y amplía el acceso a la energía solar térmica, consolidándose como una solución estratégica para el futuro energético brasileño. En un escenario global de transición energética, iniciativas como esta pueden posicionar a Brasil como protagonista en la innovación en energías renovables.
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