Os materiais termoelétricos têm a interessante de característica de transformar diferenças de temperatura em energia elétrica, devido a um fluxo de elétrons que acontece das áreas mais quentes para as mais frias. Para isso, o material precisa ser simultaneamente bom condutor de eletricidade e mau condutor de calor, já que precisa possuir um fluxo de elétrons significativo e também manter a diferença de temperatura pelo maior tempo possível. Materiais com essas características não são tão facilmente encontrados, já que normalmente os dois tipos de condutividade andam juntos. Assim, normalmente é preciso recorrer a materiais caros ou até mesmo tóxicos para desempenhar essa função na indústria. Além disso, a eficiência na conversão de energia é, no geral, não muito elevada.
Algumas descobertas recentes, no entanto, podem vir a amplificar o uso desses materiais que permitem a produção de energia a partir do calor residual de indústrias, habitações e veículos, o qual normalmente seria dissipado para o ambiente sem ser aproveitado. Para diminuir o custo, um mineral chamado tetraedite se mostrou uma boa opção. Composta por cobre, antimônio e enxofre, a tetraedite é abundante e não precisa passar pelas transformações iniciais que a maioria dos materiais termoelétricos precisam, as quais os tornam caros. Além do processamento inicial, esses materiais também costumam ter compostos raros em sua composição química, fato que também contribui para os elevados custos, que chegam a até $146/kg. A tetraedite não somente é muito mais barata, $4/kg, como também mais eficiente do que muitos de seus concorrentes. Quando usada para capturar o calor do escapamento de carros, por exemplo, pode atingir eficiência de 5 a 10%, muito acima da norma, que especifica um valor desejado de 2,5% de eficiência.
Tetraedite
Outros materiais que merecem destaque são as Zintl phases à base de bismuto, nome que homenageia o químico alemão Eduard Zintl. O material tem estrutura química (Eu0.5Yb0.5)1-xCaxMg2Bi2, sendo, portanto, atóxico. Além disso, pode ser usado a temperaturas entre 500 e 600°C e alcança elevados valores de eficiência, beirando a aproximadamente 10%. Um valor como esse pode parecer baixo à primeira vista, no entanto o recorde observado para um material termoelétrico é de 12%. Assim, a eficiência apresentada por este material é na realidade bastante elevada, ficando acima do observado para muitos compostos contendo antimônio. Materiais a base de antimônio, apesar de muito populares na área dos termoelétricos, normalmente são tóxicos para os seres humanos (mas não no caso da tetraedite, por exemplo). Assim, sua substituição não seria benéfica somente a partir do ponto de vista de quantidade de energia produzida, como também na qualidade de vida das pessoas. Devido à performance do novo material, cientistas chegam a falar no desenvolvimento de uma nova classe de materiais termoelétricos. Provavelmente ainda ouviremos falar muito das Zintl phases à base de bismuto no futuro.
Fontes:
Empresa norte-americana vai comercializar material termoelétrico inócuo e de baixo custo;
Novel bismuth-based Zintl phase makes efficient thermoelectric material.