Fibras mais fortes que aço e Kevlar são produzidas por bactérias

Redação do Site Inovação Tecnológica

Derivadas da seda de aranha, essas fibras superam alguns dos produtos mais resistentes feitos pelo homem.
[Imagem: Washington University in St. Louis/Jingyao Li]

Fibras amiloides úteis

As fibras amiloides, feitas de proteínas, não têm boa fama devido à sua vinculação com a neurodegeneração cerebral, como na Doença de Alzheimer, mas elas também podem se tornar um biomaterial de grande interesse industrial.

Foi o que demonstraram Jingyao Li e Fuzhong Zhang, da Universidade de Washington, nos EUA.

Eles criaram uma nova fibra, produzida por bactérias geneticamente engenheiradas, que é tão forte quanto o aço e com uma tenacidade superior à do conhecido Kevlar, o material mais usado em coletes à prova de balas.

E o material supera também as mais bem faladas fibras de seda de aranha, que várias equipes estão tentando reproduzir de maneira artificial usando técnicas da biologia sintética.

E este foi justamente o ponto de partida da equipe, que modificou a sequência de aminoácidos das proteínas da seda de aranha para introduzir novas propriedades nas fibras, sem perder seus atrativos.

Biologia sintética

Um problema associado à fibra da seda de aranha recombinante - sem modificação significativa da sequência da seda de aranha natural - é a necessidade de criar cristais em escala micro ou nano, um componente essencial da seda de aranha natural, que contribui para sua força.

"As aranhas descobriram como girar as fibras com uma quantidade desejável de nanocristais," detalhou Zhang. "Mas, quando os humanos usam processos de fiação artificiais, a quantidade de nanocristais em uma fibra de seda sintética costuma ser menor do que sua equivalente natural."

Para resolver este problema, a equipe redesenhou a sequência da seda introduzindo sequências amiloides - amiloides são essencialmente aglomerados de proteínas - que têm alta tendência a formar micro/nano-cristais.

As proteínas resultantes têm menos sequências de aminoácidos repetitivas do que a seda de aranha natural, tornando-as mais fáceis de serem produzidas por bactérias geneticamente modificadas. Por fim, as bactérias produziram uma proteína amiloide polimérica híbrida com 128 unidades repetidas.

Micrografia da fibra polimérica amiloide feita por bactérias geneticamente modificadas.
[Imagem: Jingyao Li]

Supera aço e Kevlar

Quanto mais longa for a proteína, mais forte e resistente será a fibra resultante. As proteínas de 128 repetições resultaram em uma fibra com força na faixa dos gigapascal - uma medida de quanta força é necessária para quebrar uma fibra de diâmetro fixo - o que é mais forte do que o aço comum.

A resistência das fibras - uma medida de quanta energia é necessária para quebrar uma fibra - é maior que a do Kevlar e do que todas as fibras de seda recombinantes anteriores. Sua força e resistência são ainda maiores do que algumas fibras naturais de seda de aranha.

"Parece haver possibilidades ilimitadas na engenharia de materiais de alto desempenho usando nossa plataforma," disse Li. "É provável que você possa usar outras sequências, colocá-las em nosso projeto e também obter uma fibra de desempenho aprimorado."

Bibliografia:

Artigo: Microbially Synthesized Polymeric Amyloid Fiber Promotes B-Nanocrystal Formation and Displays Gigapascal Tensile Strength
Autores: Jingyao Li, Yaguang Zhu, Han Yu, Bin Dai, Young-Shin Jun, Fuzhong Zhang
Revista: ACS Nano
DOI: 10.1021/acsnano.1c02944

Processador para inteligência artificial funciona com energia solar

Redação do Site Inovação Tecnológica

O sistema de inteligência artificial completo e totalmente funcional é alimentado por algumas poucas células solares (lado esquerdo do circuito).
[Imagem: CSEM]

Inteligência artificial portátil

Engenheiros suíços criaram um hardware para inteligência artificial que pode ser alimentado por células solares ou mesmo por uma bateria tipo botão.

É um feito impressionante porque uma das grandes desvantagens das tecnologias baseadas em inteligência artificial é que elas requerem muita energia, na maioria dos casos ligadas permanentemente à nuvem, na base da qual estão centrais de dados que consomem tanta eletricidade quanto cidades inteiras.

O chip funciona por meio de uma arquitetura de processamento inteiramente nova, projetada para minimizar a quantidade de energia necessária.

Ele consiste em um chip ASIC com processador RISC-V e dois aceleradores de aprendizado de máquina fortemente acoplados: Um para detecção facial ou de voz, por exemplo, e outro para classificação. É justamente nesses dois aceleradores que está o segredo para que o sistema gaste pouca energia.

Aceleradores

O primeiro acelerador é um mecanismo de árvore de decisão binária, capaz de realizar tarefas simples, mas incapaz de fazer operações de reconhecimento. É a parte que mais trabalha, mas com um consumo mínimo de energia.

"Quando nosso sistema é usado em aplicativos de reconhecimento facial, por exemplo, o primeiro acelerador responderá a perguntas preliminares como: Há pessoas nas imagens? E, se houver, seus rostos estão visíveis?" detalha o professor Stéphane Emery, do Centro Suíço para Eletrônica e Microtecnologia (CSEM). "Se nosso sistema for usado em reconhecimento de voz, o primeiro acelerador determinará se há ruído e se esse ruído corresponde a vozes humanas. Mas ele não consegue distinguir vozes ou palavras específicas - é aí que entra o segundo acelerador."

O segundo acelerador é um mecanismo de rede neural convolucional (CNN) que pode realizar essas tarefas mais complicadas, como reconhecer rostos individuais e detectar palavras específicas. Este segundo acelerador consome mais energia do que o primeiro, mas é muito menos usado.

Demonstração do sistema em uma tarefa de reconhecimento facial, aqui alimentado por uma bateria de relógio.
[Imagem: CSEM]

IA com segurança

No balanço geral, a abordagem de processamento de dados em duas camadas reduziu drasticamente a necessidade de energia do sistema, já que, na maioria das vezes, apenas o primeiro acelerador está trabalhando.

Além de esse sistema permitir todo o processamento local, com ganhos de segurança, ele é totalmente modular, podendo ser adaptado para qualquer aplicação em que seja necessário tratar e processar sinais em tempo real, especialmente quando dados confidenciais estão envolvidos.

"Nosso sistema funciona basicamente da mesma maneira, independentemente do aplicativo," disse Emery." Só temos que reconfigurar as várias camadas de nosso motor neural convolucional."

Bibliografia:

Artigo: A Sub-mW Dual-Engine ML Inference System-on-Chip for Complete End-to-End Face-Analysis at the Edge
Autores: Erfan Azarkhish, Regis Cattenoz, Engin Türetken, Luca Benini, Stephane Emery
Revista: Proceedings of the 2021 Symposium on VLSI Circuits
DOI: 10.23919/VLSICircuits52068.2021.9492401.

Zerar emissões até 2050 é “tarde demais” para evitar desastre climático global

Pelo site CicloVivo

Alcançar emissões zero até 2050 não é mais suficiente para garantir um futuro seguro para a humanidade”

Imagem: Reprodução | Nasa

Em novo relatório divulgado nesta quarta-feira, 25 de agosto de 2021, o Conselho Consultivo de Crise Climática (em inglês, Climate Crisis Advisory Group) adverte que chegar a zero emissões de gases de efeito estufa até 2050 agora é “tarde demais” e não atingirá as metas de temperatura de longo prazo identificadas no Acordo de Paris para limitar o aquecimento global a 1,5 ° C até o final do século.

Com base nas descobertas publicadas recentemente pelo Sexto Relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), os cientistas afirmam que as metas de emissões globais atuais são inadequadas e que estratégias de emissões negativas são necessárias.

O relatório sugere que mesmo que os países atinjam zero emissões de gases de efeito estufa em meados do século, isso não traz impactos para os gases de efeito estufa que já estão na atmosfera, com concentrações de gás carbônico que podem chegar até 540 partes por milhão.

Isso significa que há pouco ou nenhum espaço de manobra, com apenas 50% de chance de manter a linha de 1,5 ° C.

Imagem: Pixabay

Com 67 dias até a COP26, Conferência sobre Mudanças Climáticas da ONU, o CCAG está pedindo aos líderes globais que mudem a ênfase para as metas de emissões negativas, única maneira viável de garantir que os níveis de gases de efeito estufa possam retornar aos níveis pré-industriais, em linha com o Acordo de Paris. Do contrário, é provável que as temperaturas globais ultrapassem 1,5 ° C já em 2030, levando o mundo a uma zona de perigosas mudanças climáticas.

“ALCANÇAR EMISSÕES ZERO ATÉ 2050 NÃO É MAIS SUFICIENTE PARA GARANTIR UM FUTURO SEGURO PARA A HUMANIDADE; DEVEMOS REVISAR AS METAS GLOBAIS E NOS COMPROMETERMOS COM ESTRATÉGIAS NEGATIVAS DE EMISSÃO DE GASES DE EFEITO ESTUFA URGENTEMENTE.”

David King, ex-conselheiro de ciência do Reino Unido que encabeça o CCAG.

Para Mercedes Bustamante, UnB, membro do CCAG, a ampliação das metas para incluir emissões negativas ressalta a importância do setor de mudanças de uso e cobertura da terra. A pesquisadora destaca o papel do Brasil como ator relevante neste cenário, se a governança ambiental for reconstruída com responsabilidade.

Foto: Unsplash

“A CONSERVAÇÃO E RESTAURAÇÃO DOS ECOSSISTEMAS NATURAIS, EM PARTICULAR NA REGIÃO TROPICAL, E O MANEJO ADEQUADO DOS SISTEMAS AGROPECUÁRIOS OFERECEM OPORTUNIDADES SIGNIFICATIVAS PARA CONTRIBUIR COM O ESFORÇO GLOBAL DE LIMITAR OS IMPACTOS DAS MUDANÇAS DO CLIMA.”

Startup cria sistema que transforma colinas em grandes baterias

Pelo site CicloVivo

Colinas do Reino Unido podem ser usadas para gerar e armazenar energia hidrelétrica de forma sustentável

Gráfico: RheEnergise

Segundo a Bloomberg New Energy Finance, o mercado global de armazenamento de energia precisa crescer 100 vezes o seu tamanho atual. Isso porque para apoiar o crescente sistema de geração de energia renovável, será necessário muito mais armazenamento de energia.

Uma equipe de engenheiros britânicos da startup RheEnergise chegou a uma solução de armazenamento de energia de baixo custo, eficiente em termos de energia e com baixo impacto ambiental. Chamada High-Density Hydro, ela utiliza a gravidade das colinas e encostas para gerar energia. 

O sistema utiliza uma das formas mais antigas de armazenamento de energia, como em uma usina hidrelétrica que bombeia água colina acima quando a energia é barata e a libera quando necessário para girar turbinas e gerar mais eletricidade. A diferença é que em vez de usar água, a RheEnergise criou um fluido 2,5 vezes mais denso do que a água. Desta forma, ele pode fornecer proporcionalmente 2,5 vezes mais energia, sendo muito mais eficiente quando comparado a um sistema convencional de energia hidrelétrica de baixa densidade, como os que já operam em diversas partes da Europa.

O líquido chamado High-Density Fluid R-19 (patenteado pela empresa) é bombeado através de tubos subterrâneos morro acima e, quando é necessário gerar energia, ele é liberado novamente por tubos subterrâneos em declive, produzindo energia por meio de turbinas hidráulicas. O líquido segue para tanques de armazenamento enterrados no subsolo, criando um ciclo fechado e contínuo.

Gráfico: RheEnergise

Uma grande vantagem da tecnologia é que ela pode operar em pequenas colinas, sem a necessidade de montanhas íngremes, já que requer menor inclinação para funcionar de forma sustentável e rentável.

Segundo uma análise da empresa, existem cerca de 9,5 mil colinas somente no Reino Unido onde poderiam ser feitas instalações. Já na Europa, a estimativa é que existam 80 mil locais que poderiam receber a estrutura, e mais de 160 mil na África.

Os idealizadores garantem que o sistema HD Hydro será mais rápido de construir e mais fácil de manter e, portanto, terá menor custo. “O armazenamento de energia, como nosso sistema HD Hydro, permitirá o aumento da implantação de geração eólica e solar para alcançar a transição de energia; as renováveis, por serem intermitentes, requerem soluções de armazenamento flexíveis, eficientes e de baixo custo”, disse Stephen Crosher, CEO da empresa.

A RheEnergise pretende ter seu primeiro sistema comercial operando em 2024 e mais de 100 sistemas na próxima década.

Como capturar água do ambiente dia e noite, sem gastar energia

Redação do Site Inovação Tecnológica

O protótipo é pequeno, mas a ideia é construir dezenas deles lado a lado, como se fossem painéis solares.
[Imagem: ETH Zurich / Iwan Hächler]

Água dia e noite, sem gastar energia

Pesquisadores suíços construíram a primeira solução de energia zero para coletar água da atmosfera ao longo do ciclo diário de 24 horas.

O sistema se baseia em uma superfície de resfriamento automático e um escudo especial de irradiação térmica.

Tem havido um grande esforço de desenvolvimento no campo do resfriamento radiativo, da refrigeração passiva e da coleta de água do ambiente, todas opções com consumo zero de energia ou baseados em energias renováveis.

Na maior parte das regiões que mais precisam de água, a única opção é condensar a umidade atmosférica por meio do resfriamento, seja por meio dos processos tradicionais, intensivos em energia, seja pelo uso destas novas tecnologias passivas, que exploram a variação de temperatura entre o dia e a noite.

No entanto, com as tecnologias passivas atuais, a água pode ser extraída apenas à noite porque o Sol aquece as películas durante o dia, impossibilitando a condensação.

Esquema de funcionamento do coletor de água passivo.
[Imagem: Iwan Haechler et al. - 10.1126/sciadv.abf3978]

Tecnologia passiva

Os pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia (ETH) de Zurique desenvolveram agora uma tecnologia que, pela primeira vez, permite coletar água 24 horas por dia, sem entrada de energia, mesmo sob Sol escaldante.

O novo dispositivo consiste essencialmente em um painel de vidro especialmente revestido, que reflete a radiação solar e também irradia seu próprio calor através da atmosfera para o espaço sideral. Assim, ele se resfria até 15º C abaixo da temperatura ambiente. Enquanto isso, na parte inferior deste painel, o vapor de água do ar se condensa em água pelo mesmo processo que faz os vidros fechados de um carro embaçarem.

O vidro é revestido com camadas de polímero e de prata com espessuras bem definidas. Este revestimento faz com que a vidraça transmita a radiação infravermelha diretamente para o espaço ao usar uma faixa de comprimento de onda para o qual a atmosfera é transparente.

Outro elemento-chave do dispositivo é um novo escudo de radiação em forma de cone, que desvia a radiação de calor da atmosfera e protege a vidraça da radiação solar que entra, ao mesmo tempo permitindo que o dispositivo irradie o calor para fora e, assim, resfrie a si mesmo de forma totalmente passiva.

A água condensa na janela 24 horas por dia.
[Imagem: Iwan Haechler et al. - 10.1126/sciadv.abf3978]

Colheita de água da atmosfera

Os testes do novo coletor de água em condições reais - no telhado de um prédio da Universidade - mostraram que a nova tecnologia pode produzir pelo menos o dobro de água por área por dia do que as melhores tecnologias passivas atuais baseadas em folhas. O pequeno protótipo, com 10 centímetros de diâmetro, coletou 4,6 mililitros de água por dia.

Sob condições atmosféricas ideais, seria possível colher até 0,53 decilitro de água por metro quadrado de superfície do painel por hora. "Isto está próximo do valor máximo teórico, de 0,6 decilitro por hora, que é fisicamente impossível de exceder," disse o pesquisador Iwan Haechler.

De modo semelhante ao que ocorre com a energia solar, onde vários painéis são instalados lado a lado, vários condensadores de água também poderão ser posicionados lado a lado para montar um sistema em grande escala.

A equipe espera que outros pesquisadores possam integrar a tecnologia com seus próprios métodos, permitindo atender também outras necessidades, como a dessalinização de água, por exemplo.

Bibliografia:

Artigo: xploiting radiative cooling for uninterrupted 24-hour water harvesting from the atmosphere
Autores: Iwan Haechler, Hyunchul Park, Gabriel Schnoering, Tobias Gulich, Mathieu Rohner, Abinash Tripathy, Athanasios Milionis, Thomas M. Schutzius, Dimos Poulikakos
Revista: Science Advances
Vol.: 7, no. 26, eabf3978
DOI: 10.1126/sciadv.abf3978

Quais produtos já podem ser fabricados a partir do CO2?

Com informações do RCGI

A conversão química do CO2 é complicada, mas pode valer a pena.
[Imagem: Kelvin A. Pacheco et al. - 10.1016/j.jcou.2020.101391]

Usar, e não armazenar o CO2

Com as emissões de CO2 da nossa sociedade se tornando um dos principais motores do aquecimento do planeta, tem havido um grande esforço no sentido de transformar esse gás carbônico em combustível ou em outros compostos químicos de interesse industrial.

Isso pode não apenas capturar o CO2 da atmosfera, reduzindo seu efeito estufa, como também evitar a queima de combustíveis fósseis adicionais, que lançam mais dele no ar, o que é mais interessante do que a tradicional captura, sequestro e armazenamento de carbono.

Como essa nova química não é simples, um dos primeiros desafios é identificar quais compostos podem ser produzidos a partir do CO2 e quais deles apresentam as maiores vantagens em termos de viabilidade técnica, potencial de mercado e sustentabilidade.

Este foi o trabalho a que se propuseram químicos da Escola Politécnica da USP. "Tentamos desenvolver a nossa própria metodologia para fazer uma seleção um pouco mais rigorosa do que encontrávamos na literatura," contou o pesquisador Kelvin Pacheco.

Conversão química do CO2

Os pesquisadores partiram de um universo inicial de 122 possíveis produtos, que foram submetidos a três etapas de seleção. Após a definição de critérios e das melhores ferramentas de análise multicritérios, passaram por uma avaliação na qual foram verificados itens como maturidade tecnológica do produto, taxa de utilização das moléculas do CO2 , projeção de crescimento e preço.

Do grupo inicial de 122, uma primeira triagem selecionou 23, que foram reduzidos para apenas 8 mais viáveis. Dentre esses oito, os pesquisadores definiram os três mais promissores técnica e comercialmente.

A análise mostrou que o dimetilcarbonato (DMC), o ácido acético e o dimetil éter (DME) são os três produtos derivados do dióxido de carbono com maior potencial para desenvolvimento e mais promissores para novos estudos.

Uma abordagem ainda mais promissora consiste em usar energia solar para transformar CO2 em combustível.
[Imagem: University of Cambridge]

"A conversão química do CO2 em outro composto químico é uma reação desfavorável, sob o ponto de vista energético. É difícil de ser realizada," esclarece Antônio Bresciani, membro da equipe. "Outro aspecto importante é que a conversão, além de eliminar a emissão de CO2, precisa ser viável comercialmente. Não adianta viabilizar uma reação para um produto que não tenha mercado ou que tenha um valor menor."

As metodologias que a equipe analisou procuraram justamente encontrar produtos que atendessem aos diferentes critérios, levando-se em conta a dificuldade de promover a reação, o mercado para o produto e a sua sustentabilidade.

Aplicações dos produtos

Os três produtos derivados do CO2 selecionados pelos pesquisadores apresentam grande vantagem ambiental. O dimetilcarbonato (DMC), por exemplo, é atualmente produzido principalmente por rota convencional a partir de metanol e fosgênio, a qual apresenta diversos problemas, sendo o principal o uso do fosgênio. Trata-se de um gás extremamente tóxico e que gera como subproduto o ácido clorídrico, altamente corrosivo. Portanto, a produção de DMC a partir de CO2, em substituição ao fosgênio, é um método ambientalmente mais apropriado.

Entre as possíveis aplicações do DMC (dimetilcarbonato) está a fabricação de policarbonato, um tipo de plástico capaz de substituir o vidro, normalmente gerado a partir da indústria petroquímica. O processo possibilitaria diminuir 1.730 toneladas de CO2 para cada 10.000 toneladas de policarbonato produzidas. Caso toda a produção mundial de policarbonato utilizasse esse processo, haveria uma diminuição em torno de 450.000 toneladas de CO2 por ano. O DMC também pode ser usado como solvente e aditivo de combustível.

Já o gás dimetil éter (DME) tem como uma de suas possíveis aplicações a substituição do diesel como combustível, o que abriria um grande mercado. A questão do preço em comparação com os produtos do petróleo, no entanto, ainda precisa ser resolvida.

E o terceiro produto, o ácido acético, é amplamente usado na indústria química como reagente. É o precursor do acetato de vinila, usado para fazer o PVA, outro tipo de plástico com numerosas aplicações, como em adesivos.

Bibliografia:

Artigo: Multi criteria decision analysis for screening carbon dioxide conversion products
Autores: Kelvin A. Pacheco, Antonio E. Bresciani, Rita M.B. Alves
Revista: Journal of CO2 Utilization
Vol.: 43, 101391

DOI: 10.1016/j.jcou.2020.101391 

IPCC publica relatório sobre clima depois de oito anos

Redação do Site Inovação Tecnológica

Eliminação dos combustíveis fósseis

Depois de quase oito anos, o IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas), organismo da ONU responsável por estudos sobre o clima, divulgou um novo relatório.

Segundo a entidade, este relatório é um "alerta vermelho", que deve fazer soar os alarmes sobre as energias fósseis que "destroem o planeta".

O documento é uma compilação dos estudos feitos nos últimos sete anos e "deve significar o fim do uso do carvão e dos combustíveis fósseis, antes que destruam o planeta," afirmou António Guterres, secretário-geral da ONU.

Guterres pediu que nenhuma central elétrica alimentada a carvão seja construída depois de 2021: "Os países também devem acabar com novas explorações e produção de combustíveis fósseis, transferindo os recursos desses combustíveis para a energia renovável."

Limiar de aquecimento

O relatório estima que o limiar do aquecimento global (1,5 °C), em comparação com o da era pré-industrial, será atingido em 2030, dez anos antes do que tinha sido projetado anteriormente pela entidade.

O secretário-geral pediu aos dirigentes mundiais, que vão se reunir na Conferência do Clima (COP26) em Glasgow, na Escócia, no próximo mês de novembro, que alcancem sucessos na redução das emissões de gases de efeito estufa: "Se unirmos forças agora, podemos evitar a catástrofe climática. Mas, como o relatório de hoje indica claramente, não há tempo e não há lugar para desculpas."

Os climatologistas reconhecem que a redução de emissões não terá efeitos visíveis na temperatura global até que se passem duas décadas, ainda que os benefícios para a contaminação atmosférica possam ser notados em poucos anos.

Relatório do IPCC e Acordo da Paris

De acordo com o novo relatório do IPCC, a temperatura global subirá 2,7 graus em 2100 se se mantiver o atual ritmo de emissões de gases de efeito estufa.

Foram considerados vários cenários, dependendo do nível de emissões que se alcance. Manter a atual situação, em que a temperatura global é, em média, 1,1 ºC mais alta do que no período pré-industrial (1850-1900), não seria suficiente: os cientistas preveem que, dessa forma, se alcançaria um aumento de 1,5 ºC em 2040, de 2 ºC em 2060 e de 2,7 ºC em 2100.

Esse aumento está longe do objetivo de manter esse aumento em menos de 2 ºC, fixado no Acordo de Paris - esse tratado, assinado em 22 de abril de 2016, fixa a redução de emissão de gases de efeito estufa a partir de 2020, com vistas a limitar o aumento da temperatura a 1,5 ºC.

Relatório do IPCC: Veja os efeitos do aquecimento global para o Brasil

Com informações da Agência Fapesp

Impactos do aquecimento global no Brasil

Cientistas e climatologistas fizeram uma conferência virtual para debater quais são os impactos para o Brasil dos dados revelados nesta semana pelo novo relatório do IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas Globais)

"A temperatura média global é distribuída geograficamente. Por isso, não é sentida da mesma forma em diferentes regiões do planeta," justificou Paulo Artaxo, da USP (Universidade de São Paulo).

Em um cenário de aquecimento de 2 ºC, a temperatura no Brasil pode aumentar entre 3 ºC e 3,5 ºC. Já se a média global aumentar em 4 ºC, a do país pode subir entre 5 ºC e 5,5 ºC, principalmente na porção central.

"Isso desencadearia impactos importantes, inclusive para a economia brasileira, baseada no agronegócio," afirmou o pesquisador, que é um dos autores do relatório.

Aquecimento e contra-aquecimento

Segundo o relatório do IPCC, em razão do aumento das emissões de gases de efeito estufa nos últimos 50 anos, a temperatura da superfície global se elevou a uma taxa sem precedentes e é muito provável que a década mais recente tenha sido a mais quente desde o pico do último período interglacial, há 125 mil anos.

A temperatura da superfície global foi 1,1 ºC mais alta entre 2011 e 2020 do que entre 1850 e 1900, com aquecimento mais forte sobre a terra do que sobre os oceanos.

A temperatura média nos continentes, contudo, já aumentou 1,6 ºC, uma vez que eles aquecem muito mais do que o planeta como um todo porque os oceanos absorvem gigantescas quantidades de calor. "Nos continentes, já ultrapassamos o limiar de aquecimento de 1,5 ºC," afirmou Artaxo.

De acordo com o relatório, é provável que as emissões de gases de efeito estufa - principalmente gás carbônico (CO2) e metano - tenham contribuído para esse aquecimento de 1,1 ºC da temperatura da superfície global. Em contrapartida, as partículas de aerossóis atmosféricos gerados pela poluição podem estar contribuindo com um resfriamento de 0,5 ºC da temperatura do planeta. "Os aerossóis estão mascarando cerca de um terço do aquecimento atual," afirmou Artaxo.

Se essas partículas, que refletem a radiação do Sol de volta para o espaço, ajudando a resfriar o planeta, forem retiradas da atmosfera por meio da interrupção da queima de carvão para geração de energia pelas usinas termelétricas e da eletrificação do setor de transporte, esse mascaramento deixará de existir, indicou o pesquisador.

"Só com isso a temperatura do planeta vai aquecer meio grau nas próximas décadas," disse Artaxo.

Padrões de chuva

Os cenários regionais indicam que acontecerão no Brasil alterações no padrão das chuvas, essenciais para a agricultura e para geração de energia hidrelétrica - a chuva nos continentes aumentou globalmente desde 1950.

"Todos os cenários indicam que principalmente a região central do Brasil e a parte leste da Amazônia se tornarão mais secas, com queda de 10% a 20% na precipitação. Isso acontecerá tanto em um cenário de aquecimento global de 2 ºC como de 4 ºC," disse Artaxo.

Outras regiões do país, como a Sul, podem registrar maior intensidade de chuvas.

"Na região mais ao sul do Brasil já tem se observado um aumento das precipitações e se projeta que elas se elevarão em diferentes cenários de emissões de gases de efeito estufa," afirmou Lincoln Alves, pesquisador do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) e também coautor do relatório.

Cada meio grau adicional de aquecimento global também causará aumentos estatisticamente significativos nos extremos de temperatura, na intensidade de chuvas fortes e na gravidade de secas em algumas regiões, como no Nordeste do Brasil e no leste da Amazônia.

Em um cenário de aquecimento global de 2 ºC, as ondas de calor e secas devem ocorrer com maior frequência e simultaneamente, causando graves prejuízos à saúde, aos ecossistemas e à produção agrícola, estimam os cientistas.

"Não é só o clima médio que está mudando, mas também as características dos extremos climáticos, como ondas de calor, de frio, enchentes, secas e ciclones. O número desses eventos está aumentando e se projeta uma elevação significativa em sua ocorrência em todas as regiões do globo, incluindo o Brasil," afirmou Alves. "Teremos cada vez mais eventos climáticos extremos simultâneos que tendem a intensificar os impactos, como ondas de calor combinadas com secas que, em regiões propícias a queimadas, os efeitos são exacerbados."

Hidrogênio é limpo - mas processo de produzi-lo nem sempre é

Redação do Site Inovação Tecnológica 

A pegada ambiental do hidrogênio azul, produzido a partir do metano, é pior do que a do carvão ou do óleo diesel (CO2: dióxido de carbono; CH4: metano).
[Imagem: Robert W. Howarth et al. - 10.1002/ese3.956]

Combustível limpo, processo sujo

O hidrogênio é considerado o combustível limpo por excelência porque, ao ser queimado, ele produz apenas água como subproduto.

Acontece que há diferentes formas de produzir hidrogênio, e esses processos de produção não são necessariamente limpos.

Hoje, a quase totalidade do hidrogênio é fabricada pela reforma do metano presente no gás natural, ou seja, nada muito diferente da queima de qualquer combustível fóssil: O próprio hidrogênio continua não produzindo poluentes novos, mas seu processo de fabricação deixou um rastro bem sujo.

E esse rastro pode ser até maior do que se imaginava, segundo cálculos feitos agora por Robert Howarth e Mark Jacobson, da Universidade Cornell, nos EUA.

Segundo os dois pesquisadores, a pegada de carbono para criar hidrogênio a partir do gás natural é mais de 20% maior do que usar gás natural ou carvão em processos que envolvem queima (termoeletricidade, por exemplo), ou cerca de 60% maior do que usar óleo diesel para o mesmo fim.

Hidrogênio derivado do metano

Mas como pode ser um combustível cuja queima não produz subprodutos ser mais "sujo" do que o tão mal-falado carvão?

Acontece que o metano (CH4) é um gás de efeito estufa muito poderoso, mais de 100 vezes mais forte como agente de aquecimento atmosférico do que o dióxido de carbono (CO2) quando emitido pela primeira vez. O relatório do IPCC divulgado na semana passada mostra que o metano contribuiu para o aquecimento global desde o século passado em uma magnitude que equivale a dois terços do efeito do dióxido de carbono, mesmo sendo emitido em quantidade muito menor.

Já existem reatores capazes de produzir hidrogênio verde.
[Imagem: Metcalfe et al. - 10.1038/s41557-019-0273-2]

"Agora a indústria está promovendo o hidrogênio azul como solução, uma abordagem que ainda usa o metano do gás natural, enquanto tenta capturar o subproduto dióxido de carbono. Infelizmente, as emissões permanecem muito grandes.

"As forças políticas podem não ter captado essa ciência ainda. Mesmo os políticos progressistas podem não entender no que estão votando. 'Hidrogênio azul' soa bem, soa moderno e soa como um caminho para o nosso futuro energético. Não é," disse Howarth.

Hidrogênio de muitas cores

Como os interesses econômicos nem sempre equivalem às preocupações ambientais, o hidrogênio como combustível começou a receber diferentes apelidos, na forma de cores.

O hidrogênio limpo é agora chamado "hidrogênio verde", sendo produzido a partir da eletrólise e, num cenário ideal, usando eletricidade produzida a partir de fontes renováveis, sobretudo a solar. Já existe um mercado ofertando hidrogênio verde, mas ainda de pequenas proporções.

No cenário ideal, a tecnologia que desponta é a chamada fotossíntese artificial, em que a energia solar é usada diretamente para extrair o hidrogênio da água, sem qualquer poluente. Infelizmente, esta é uma tecnologia ainda em escala de laboratório, mesmo já tendo apresentado quase 20% de eficiência.

Enquanto isso, o hidrogênio continua sendo fabricado a partir dos combustíveis fósseis.

Esse processo, que agora se demonstrou ser mais poluente do que se calculava, começa com a conversão do metano em hidrogênio e dióxido de carbono usando calor, vapor e pressão. Nesse ponto, o gás é conhecido como "hidrogênio cinza".

O hidrogênio cinza se torna o "hidrogênio azul" quando são incorporados processos adicionais para capturar impurezas e pelo menos parte do dióxido de carbono gerado como subproduto.

Mas esses esforços não dão o resultado que as empresas geralmente apregoam, uma vez que as emissões de hidrogênio azul são pouco menores do que as do hidrogênio cinza - cerca de 9% a 12% menores.

"O melhor hidrogênio, o hidrogênio verde, derivado da eletrólise - se usado com sabedoria e eficiência - pode ser o caminho para um futuro sustentável," destacou Howarth. "O hidrogênio azul é totalmente diferente."

Bibliografia:

Artigo: How green is blue hydrogen?
Autores: Robert W. Howarth, Mark Z. Jacobson
Revista: Energy Science & Engineering
DOI: 10.1002/ese3.956