O tungstênio (W) destaca-se por suas propriedades físico-químicas excepcionais, como o mais alto ponto de fusão entre os metais, elevada dureza, densidade, excelente condutividade térmica e elétrica, além de resistência à corrosão. Embora nem sempre mencionado como protagonista nas discussões sobre tecnologias sustentáveis, esse elemento tem assumido um papel cada vez mais relevante no desenvolvimento de soluções voltadas à mitigação das mudanças climáticas. Suas aplicações abrangem desde a geração de energia limpa até o armazenamento e a conversão energética, como detalhado a seguir.
1. Energia de Fusão Nuclear
Nos reatores de fusão, como Tokamaks e Stellarators, as temperaturas internas podem atingir milhões de graus Celsius. O tungstênio é um dos poucos materiais capazes de resistir a esse ambiente extremo, sendo utilizado nos componentes que ficam em contato direto com o plasma — os chamados Plasma-Facing Components (PFCs), como os divertores. Sua altíssima resistência térmica e à erosão por sputtering é essencial para garantir a durabilidade e a viabilidade desses sistemas, que prometem fornecer energia abundante e limpa no futuro.
2. Energia Solar Concentrada (CSP)
Em usinas de energia solar por concentração, a luz do sol é refletida e focalizada para aquecer um fluido térmico a temperaturas muito elevadas. Ligas de tungstênio são utilizadas na construção de receptores solares e trocadores de calor devido à sua estabilidade térmica e resistência ao desgaste, permitindo maior eficiência termodinâmica ao operar em regimes de temperatura mais altos.
3. Sistemas Geotérmicos Avançados (EGS)
Para explorar fontes geotérmicas profundas, é necessário perfurar rochas extremamente duras sob altas temperaturas e pressões. O carbeto de tungstênio (WC), devido à sua extrema dureza, é um componente fundamental na fabricação de brocas e ferramentas de perfuração, tornando a energia geotérmica profunda mais viável e acessível.
4. Armazenamento e Conversão de Energia
O tungstênio também tem sido explorado em tecnologias de armazenamento de energia. Em volantes de inércia (flywheels), sua alta densidade contribui para a construção de rotores de alta capacidade energética, úteis na estabilização de redes elétricas com alta penetração de fontes intermitentes como solar e eólica. Além disso, compostos de tungstênio como tungstatos estão sendo estudados para aplicação em eletrodos de baterias avançadas de íons de lítio e sódio, visando melhorar a estabilidade térmica e a densidade energética desses dispositivos.
5. Produção de Hidrogênio Verde e Química Sustentável
O tungstênio possui aplicações promissoras na produção de combustíveis limpos por meio da eletrólise da água. Compostos como carbetos, nitretos e sulfetos de tungstênio funcionam como eletrocatalisadores eficientes e de menor custo em comparação a metais nobres, sendo utilizados na Reação de Evolução de Hidrogênio (HER). O óxido de tungstênio (WO₃), por sua vez, atua como semicondutor em processos de fotocatálise para a produção de hidrogênio ou a degradação de poluentes. Também se destaca em catalisadores para a conversão de CO₂ capturado em combustíveis ou produtos químicos de valor agregado, contribuindo para uma economia de baixo carbono.
6. Eficiência em Tecnologias de Transporte e Energias Renováveis
Ligas metálicas à base de tungstênio são empregadas em motores de veículos e turbinas aeronáuticas, elevando a eficiência energética e reduzindo o consumo de combustíveis fósseis. Sua densidade também o torna ideal para contrapesos e componentes de estabilidade em veículos elétricos e turbinas eólicas. Revestimentos de carbeto de tungstênio em rolamentos e engrenagens aumentam a durabilidade de equipamentos usados em turbinas eólicas e sistemas de energia das marés, diminuindo custos de manutenção e prolongando a vida útil desses sistemas.
Considerações Finais
As propriedades extremas do tungstênio — especialmente sua resistência térmica, dureza e densidade — tornam-no um material estratégico em diversas tecnologias emergentes voltadas à transição energética e à sustentabilidade ambiental. Do núcleo de reatores de fusão à ponta de brocas geotérmicas, passando por catalisadores e sistemas de armazenamento energético, o tungstênio revela-se um elemento-chave na construção de um futuro energético mais limpo e eficiente.
|Sobre a toxicidade
Apesar de suas amplas aplicações tecnológicas, o tungstênio e alguns de seus compostos podem apresentar riscos toxicológicos e ambientais que merecem atenção. Em sua forma metálica, o tungstênio é geralmente considerado de baixa toxicidade; no entanto, compostos solúveis, como certos sais e óxidos, podem ser mais biodisponíveis e potencialmente tóxicos para organismos vivos. Estudos em toxicologia indicam que a exposição prolongada a níveis elevados de tungstênio pode afetar o sistema respiratório, hepático e renal, além de existirem evidências preliminares de possíveis efeitos genotóxicos. No ambiente, a liberação de compostos de tungstênio provenientes de atividades industriais e militares (como munições perfurantes) pode levar à contaminação do solo e da água, impactando ecossistemas aquáticos e terrestres. Assim, o uso crescente desse elemento em tecnologias sustentáveis deve ser acompanhado por medidas adequadas de monitoramento ambiental e avaliação de riscos à saúde humana.
O material acima foi produzido com ajuda de inteligência artificial. O texto foi então revisado, corrigido e adaptado pelo Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle (Universidade Federal do Pampa).
