Talento

Fikile Brushett está procurando novas maneiras de armazenar energia
Ao desenvolver tecnologias eletroquímicas, ele espera ajudar a reduzir a dependência de combustíveis fósseis.
Por Anne Trafton - 01/12/2020


Fikile Brushett, professor associado de engenharia química do MIT, lidera um grupo dedicado ao desenvolvimento de maneiras mais eficientes de armazenar energia, incluindo baterias que poderiam ser usadas para armazenar a energia gerada pela energia eólica e solar. Créditos:Imagem: Jared Charney

Fikile Brushett, um professor associado de engenharia química do MIT, teve uma fonte incomum de inspiração para sua carreira nas ciências químicas: o personagem interpretado por Nicolas Cage no filme "The Rock", de 1996. No filme, Cage retrata um químico do FBI que caça um grupo de soldados americanos desonestos que se apropriaram de armas químicas e tomaram o controle da ilha de Alcatraz.

“Por muito tempo, eu realmente queria ser químico e trabalhar para o FBI com agentes de guerra química. Esse era o objetivo: ser Nick Cage ”, lembra Brushett, que viu o filme pela primeira vez quando era um estudante do ensino médio que morava em Silver Spring, Maryland, um subúrbio de Washington.

Embora ele não tenha acabado ingressando no FBI ou trabalhando com armas químicas - o que ele diz ser provavelmente o melhor - Brushett perseguiu seu amor pela química. Em seu laboratório no MIT, Brushett lidera um grupo dedicado ao desenvolvimento de maneiras mais eficientes e sustentáveis ​​de armazenar energia, incluindo baterias que poderiam ser usadas para armazenar a eletricidade gerada pela energia eólica e solar. Ele também está explorando novas maneiras de converter o dióxido de carbono em combustíveis úteis.

“A espinha dorsal de nossa economia global de energia é baseada em combustíveis fósseis líquidos agora, e a demanda por energia está aumentando”, diz ele. “O desafio que enfrentamos é que as emissões de carbono estão fortemente vinculadas a essa demanda crescente de energia, e as emissões de carbono estão ligadas à volatilidade climática, bem como à poluição e aos efeitos na saúde. Para mim, este é um problema incrivelmente urgente, importante e inspirador a ser perseguido. ”

“Um corpo de conhecimento”

Os pais de Brushett imigraram para os Estados Unidos no início dos anos 1980, antes de ele nascer. Sua mãe, professora de inglês como segunda língua, é da África do Sul e seu pai, economista, é do Reino Unido. Brushett cresceu principalmente na área de Washington, com exceção dos quatro anos que viveu no Zimbábue, devido ao trabalho de seu pai no Banco Mundial.

Brushett se lembra disso como um momento idílico, dizendo: “A escola terminava às 13h, então você quase tinha a tarde inteira para praticar esportes na escola, ou poderia ir para casa e apenas brincar no jardim”.

Sua família voltou para a área de Washington quando ele estava na sexta série e, no ensino médio, ele começou a se interessar por química, bem como por outras disciplinas científicas e matemática.

Na Universidade da Pensilvânia, ele decidiu se formar em engenharia química porque alguém o aconselhou que se ele gostasse de química e matemática, a engenharia química seria uma boa opção. Enquanto ele gostava de algumas de suas aulas de engenharia química, ele lutou com outras no início.

“Lembro-me de ter tido muita dificuldade com a química por um tempo e tive a sorte de ter um orientador acadêmico muito bom que disse: 'Escute, a química é difícil para algumas pessoas. Algumas pessoas entendem imediatamente, para algumas pessoas demora um pouco para entender '”, diz ele. Por volta de seu primeiro ano, os conceitos começaram a se encaixar, ele lembra. “Em vez de olhar para os cursos como unidades independentes, as unidades começaram a se unir e a fluir para um corpo de conhecimento. Pude ver as interconexões entre os cursos. ”

Enquanto ele estava originalmente mais interessado em biotecnologia molecular - o campo de proteínas de engenharia e outras moléculas biológicas - ele acabou trabalhando em um laboratório de engenharia de reação com seu orientador acadêmico, John Vohs. Lá, ele estudou como as superfícies catalíticas influenciam as reações químicas. Por recomendação de Vohs, ele se inscreveu na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign para a pós-graduação, onde trabalhou em projetos de eletroquímica. Com seu orientador de PhD, Paul Kenis, ele desenvolveu células de combustível microfluídicas que podiam funcionar com uma variedade de combustíveis diferentes como fontes de energia portáteis.

Durante seu terceiro ano de pós-graduação, ele começou a se candidatar a cargos no corpo docente e recebeu uma oferta de emprego no MIT, que ele aceitou, mas adiou por dois anos para que pudesse fazer um pós-doutorado no Argonne National Laboratory. Lá, ele trabalhou com cientistas e engenheiros fazendo uma ampla gama de pesquisas sobre armazenamento de energia eletroquímica e se interessou por baterias de fluxo, que agora é uma das principais áreas de foco de seu laboratório no MIT.

Modelagem de nova tecnologia

Ao contrário das baterias recarregáveis ​​de íon de lítio que alimentam nossos telefones celulares e laptops, as baterias de fluxo usam grandes tanques de líquido para armazenar energia. Essas baterias têm sido tradicionalmente proibitivamente caras porque dependem de caros sais de metal eletroativos. Brushett está trabalhando em abordagens alternativas que usam materiais eletroativos mais baratos derivados de compostos orgânicos.

Essas baterias podem ser usadas para armazenar a energia produzida intermitentemente por turbinas eólicas e painéis solares, tornando-os uma fonte de energia mais confiável, eficiente e econômica. Seu laboratório também trabalha em novos processos para converter dióxido de carbono, um produto residual e gás de efeito estufa, em combustíveis úteis.

Em uma área de pesquisa relacionada, o laboratório de Brushett realiza modelagem "técnico-econômica" de novas tecnologias em potencial, para ajudá-los a avaliar quais aspectos da tecnologia precisam de mais melhorias para torná-los economicamente viáveis.

“Com a modelagem técnico-econômica, podemos traçar metas para a ciência básica”, diz ele. “Estamos sempre buscando a etapa de limitação de taxa. O que é que nos impede de seguir em frente? Em alguns casos, pode ser um catalisador, em outros casos, pode ser uma membrana. Em outros casos, pode ser a arquitetura do dispositivo. ”

Uma vez que esses alvos são identificados, os pesquisadores que trabalham nessas áreas têm uma ideia melhor do que precisam se concentrar para fazer uma determinada tecnologia funcionar, diz Brushett.

“Isso é o que mais tenho orgulho de nossa pesquisa - espero abrir ou desmistificar o campo e permitir que um conjunto mais diverso de pesquisadores entre e agregue valor, o que eu acho importante em termos de crescimento da ciência e desenvolvimento novas ideias ”, diz ele.

 

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