Por Fernando Berlinck Dutra Vaz*

Todos os minérios tem alguma umidade presente (bauxita por volta de 25%p/p, ferro 16%, etc.). Esta água é peso morto durante a logística, tem que ser removida para o minério ser exportando ou processado (bauxita para ser processada precisa ter umidade inferior a 3%p/p, ferro para ser exportado abaixo de 7%). Isto hoje em dia é feito utilizando combustíveis fósseis que além de serem caros e com preços definido pelo mercado, contribuem significativamente para o aquecimento global. Mineradoras trabalham sempre com volume muito grandes, sendo assim, cada 1% em redução do uso de combustíveis fósseis por energia solar terá um grande impacto.

As soluções atualmente disponíveis 

ESC (Energia Solar Concentrada) é uma tecnologia conhecida que nos últimos 30 anos teve um desenvolvimento acelerado, principalmente voltada para termo-elétrica solares (do tipo torres, https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_power_tower). O grande desafio da ESC está na captação da energia em quantidade suficiente para um processo industrial qualquer, pois esta chega dispersa por uma grande área. No Brasil, segundo o atlas de irradiação, temos uma das mais altas incidências solares e na grande parte do Brasil (tropical), o Sol passa sobre nossas cabeças todos os dias. 

Estes dados permitem a criação de uma solução usando ESC para secar minérios. 

Usar ESC tem 3 grandes desafios: 

1) captar energia necessária; 

2) focar/concentrar esta energia; 

3) Injetar a energia na solução de secagem de minério.

A parte da captação (1), o desafio é baixar o custo da solução dos atuais US$ 200,00/m2 para US$90-100,00/m2 de helióstato. Toda a  parte de movimentação, seguir o sol, limpeza dos helióstatos, já estão bem resolvidas com muito fornecedores de soluções disponíveis. 

A parte de focar/concentrar a energia(2), as pesquisas feitas até agora, usam duas formas para resolver o desafio. Direta ou indireta. A forma direta foca a ESC diretamente sobre o forno (secagem ou calcinação). Como a quantidade de energia é alta e os helióstatos mechem devido ao vento, a entrada do forno tem que ser termicamente isolada para resistir. Isto é custoso de fazer e manter. Na figura abaixo vc vê um deste tipos de fornos desenvolvidos na Suíça, em escala de pesquisa para a calcinação de gesso. O sistema é caro para ser feito/instalado,  mas tem custo mais baixo de operação comparado ao indireto.

A forma indireta usa de um receptor térmico e um fluído térmico (normalmente um mistura de sais) a onde a ESC é focada sobre o receptor e dentro deste o fluído térmico circula carregando a energia para dentro do forno de secagem ou calcinação. O problema deste tipo de solução é seu alto custo de instalação e operação. É um sistema muito eficiente, mas caro e de complexa operação.

Nossa solução e seu diferencial

Para desenvolver nossa solução nos atemos aos problemas de focar e injetar a ESC na solução de secagem, uma vez que a captação não tem como evitar. A quantidade de m2 de helióstatos está conectada linearmente ao volume de minério, grau de umidade e temperatura deste minério. Focar e injetar ESC passou a ser um pensamento constante meu, quando um dia me lembrei de lentes FRESNEL. Foram inventadas no sec. 19 pelo francês Augustin-Jean Fresnel. Com modernos sistemas de fabricação, lentes Fresnel podem ter múltiplos pontos focais e grandes distancias focais. Feitas com vidro, podem suportar uma grande quantidade de energia sendo focada sobre a mesma. Isto foi a fagulha da invenção. 

Nossa solução utiliza lentes Fresnel e pode ser aplicada a duas etapas do ciclo de mineração, em esteiras transportadoras e em um forno de secagem. O fundamental é entender que as lentes Fresnel permitem que mais "sóis" sejam focado sobre o minério nas correias ou para dentro do forno. Explicando, se temos uma lente Fresnel de 1 m2 sobre o sol do meio dia, a energia seria de 1 sol/m2. Agora se focarmos 100 helióstatos de 1 m2 sobre esta mesma lente Fresnel, termos 101 "sois". Assim a energia é 101X maior! Logo a quantidade de energia vai crescendo e a luz ao bater sobre qualquer superfície gera energia térmica (carro no sol, imagine seu carro sobre 101 "sois" e entenderá o potencial!). 

A capacidade das lentes Fresnel de criar um cone de luz/energia permite que esta seja posicionada de tal forma que a luz não atinja a borda da entrada do forno, dispensando assim o isolamento térmico. A lente é capaz também e eliminar o problema da oscilação dos helióstatos (ventos), uma vez que o corpo da lente pode ser maior que o diâmetro do forno, encobrindo este.

Desta forma, acreditamos que é possível se fazer uma solução de menor custo de instalação e operação, secar grandes quantidade de minerais usando ESC.

(*) Fernando Berlinck Dutra Vaz, Ph.D., CEO da SmartD