Biobateria: uma usina para todos os rejeitos

Redação do Site Inovação Tecnológica 

[Imagem: Fraunhofer Institute]

Biobateria

Em seu esforço para se livrar definitivamente das usinas nucleares, a Alemanha já possui 8.000 usinas de biogás em operação, produzindo 3,75 gigawatts de eletricidade, o equivalente a cerca de três centrais nucleares.

Ainda assim, essas biousinas têm algumas desvantagens: cada uma só processa uma gama limitada de substâncias orgânicas e, no conjunto, acabam concorrendo com o cultivo de alimentos.

Para superar essas deficiências, pesquisadores alemães desenvolveram agora um novo conceito que eles chamam de "biobateria".

Não se trata de um dispositivo único, mas de um conceito que une diversas tecnologias para produzir eletricidade, calor, gás, petróleo, carvão vegetal e matérias-primas que podem ser utilizadas pela indústria química ou para fazer combustível para aviação, por exemplo.

Termorreforma catalítica

A biobateria é modular, incluindo instalações de biogás, armazenamento térmico, carburetadores e motores acoplados a geradores para produzir eletricidade.

O coração do conceito é um processo chamado termorreforma catalítica, que converte materiais orgânicos, como resíduos de fermentação de unidades de biogás e produção de bioetanol, resíduos de biomassa industrial, lodo de esgoto, palha, resíduos de madeira e excrementos, animais e humanos.

O produto final inclui petróleo, gás e coques de biomassa e diversos outros compostos.

"A grande vantagem da biobateria é que podemos utilizar uma série de matérias-primas que, de outra forma, teriam que ser descartadas, muitas vezes a um custo elevado," explica o professor Andreas Hornung, do Instituto Branch em Sulzbach-Rosenberg, na Alemanha.

O processo já funciona em uma planta piloto, na qual as matérias-primas passam inicialmente por um parafuso rotativo contínuo em ambiente sem oxigênio. Lá, o material é aquecido e decomposto em biocarvão e vapores voláteis. Depois de resfriado, o material se condensa, contendo bio-óleo, gás, que é purificado e recolhido, e água.

A água contém numerosos compostos biodegradáveis de carbono, que realimentam a unidade de biogás para aumentar a produção de metano. O biocarvão é ideal como condicionador do solo.

Eficiência

Mas será que a biobateria é eficiente?

"A planta converte mais de 75% da energia das fontes em energia de alta qualidade em um processo contínuo robusto. A eficácia pode ser melhorada ainda mais se forem usados acumuladores de calor latente móveis," responde o professor Hornung.

Uma vantagem particular da biobateria é que, sendo modular, o sistema pode ser expandido gradualmente, reduzindo os investimentos iniciais.

Construção de um Hotel subterrâneo em Songjiang

Extraído do site Portal Energia

Há uns anos atrás, uma empresa de engenharia britânica Atkins propôs um projeto completamente extravagante para um hotel de cinco estrelas localizado num precipício com 100 metros, perto da base da montanha Tianmashan no distrito de Songjiang de Xangai.

A construção da história do Hotel Shimao Intercontinental de 380 quartos, finalmente, já está em andamento. Inicialmente o hotel estava previsto para ser concluído em maio de 2009, mas a construção começou em Março de 2013.

O design inovador do hotel resort de luxo fica dois níveis mais elevados do que a face da rocha da pedreira de 100 metros de profundidade e inclui algumas áreas públicas e quartos submersos.

Em vez de drenar a água que existe na pedreira, ele será inundado para se tornar um lago artificial. Dois dos pisos destinados aos quartos e um restaurante estarão completamente submersos.

Uma cascata artificial vai mergulhar percorrendo a frente da fachada do hotel, pelo menos, de acordo com as imagens do conceito.

As curvas do corpo principal dos quartos irão incluir um átrio de luz natural interna, que utiliza a rocha existente com as suas cascatas e vegetação verde.

Haverá também instalações desportivas e um aquário de dez metros de profundidade.

Entre outras coisas, o hotel contará com um centro de desportos radicais para atividades como escalada e bungee jumping onde os praticantes irão fazer queda livre diretamente sobre o lago artificial.

O conceito do artista do Hotel Songjiang

Todo o hotel está a ser coberto por um telhado verde, enquanto o edifício irá utilizar a energia geotérmica para a produção de energia elétrica e para o sistema de aquecimento. A pedreira também irá fornecer uma boa fonte de controle de calor e abrigo contra o meio ambiente.

“Nós tiramos a nossa inspiração da pedreira colocando-se, imaginamos a imagem de uma colina verde com uma cascata e a face da rocha natural, como uma série de terraços ajardinados jardins suspensos.”, afirmou Martin Jochman.

O Shanghai Shimao Property Group já investiu EUA 555 milhões dólares em todo o resort, e o custo por noite nos quartos do hotel será de aproximadamente US $ 320 por noite.

O hotel está programado para abrir durante 2015.

Casa geodésica auto-suficiente DOM(E) pode ser instalada em qualquer lugar

Extraído do site Portal Energia

Imagine se você pudesse levar sua própria cúpula geodésica, instalar a casa em qualquer lugar do mundo e sentir-se seguro, protegido e com uma sensação familiar e acolhedora?

Bem, esse sonho pode-se tornar realidade se o projeto de NRJA para uma pré-fabricada, off-grid DOM(E) chegar ao mercado. A casa de 120 metros quadrados dispõe de uma estrutura auto-sustentável bem isolada que garante as melhores condições de vida, e que também possui um pequeno coletor de água da chuva e de um sistema solar térmico.

O DOM(E) é uma casa adequada para regime off-grid para locais tão distantes como o deserto da Namíbia e a região da Sibéria pois a construção original aliada ao sistema de isolamento proporcionam um clima interior confortável, independentemente da temperatura exterior.

Esta casa DOM(E) é totalmente auto-suficiente, possui no topo da cúpula um pequeno sistema de energia solar que aquece a água e um sistema de captação de água da chuva.

É uma casa eco-amigável oferecendo ótimas condições de vida, possui também um sistema de ventilação natural, a cúpula geodésica é uma casa auto-suficiente para os mais aventureiros.

O edifício tem uma estrutura interna auto-sustentável feita de madeira laminada com suportes de metal, 200 milímetros de isolamento e uma película de fibra de 9 milímetros coberta com borracha líquida como acabamento exterior.

A cúpula utiliza a sua forma para proporcionar ventilação natural. O ar fresco diário é fornecido através de quatro pontos existentes na estrutura, conectados a um sistema de condutas internas que fornece aquecimento durante o Inverno e arrefecimento no Verão. O ar usado é canalizado para o exterior através duma conduta de comunicação vertical ajustável localizado na parte superior da cúpula.

Audi anuncia E-benzin a gasolina sintética sem uso de petróleo

Extraído do site Portal Energia

A Audi anunciou ter já produzido, em parceria com a Global Bioenergies, o primeiro lote de gasolina sintética (E-benzin), um combustível neutro que não conta com a adição de petróleo ou dos seus derivados.

Com um índice de 100 octanas, este é um produto de elevada qualidade que, segundo o fabricante germânico, pode ser utilizado em motores com altas taxas de compressão, melhorando a sua eficiência.

A Audi revela que este é um produto totalmente sustentável, já que é produzido apenas à base de água, hidrogênio, CO2 e energia solar.

Reiner Mangold, chefe de produto e desenvolvimento sustentável da Audi, garante que o processo é um grande passo na estratégia de combustível.

“A Audi já está produzindo quantidades maiores de E-gas (metano sintético) em escala industrial para os clientes e temos outros projetos de investigação como o e-etanol, o e-diesel e o e-benzin”, revelou Reiner Mangold.

O futuro da indústria automotiva

A empresa alemã Audi quer ir mais longe e pretende melhorar a gasolina sintética, ao eliminar toda a sua biomassa. Para isso, a marca trabalha para utilizar apenas água, hidrogênio, dióxido de carbono e luz solar em seu novo combustível.

Em tempos nos quais precisamos pensar cada vez mais em alternativas que causem menos impactos no meio ambiente, esta tecnologia representa um avanço para o futuro dos automóveis.

GravityLight a lâmpada que funciona com energia da gravidade promete revolução

Extraído do site Portal Energia

Num mundo em que cerca de 1 bilhão de pessoas vivem sem energia elétrica, milhares de famílias ainda dependem do obsoleto candeeiro de querosene sempre que o sol se põe. Ao pensar nisso, a empresa independente GravityLight pensou numa força que jamais “dorme”: a gravidade.

Foi então que nasceu uma lâmpada que se propõe ser uma solução paliativa, mas ao mesmo tempo muito útil. A GravityLight é acionada com um peso de 25 libras (pouco mais de 11 quilogramas), o que tanto pode ser um saco de areia como um aglomerado de pedras ou qualquer outro objeto.

O objeto é então levantado por meio de uma corda com contas e, uma vez que o topo é atingido, basta soltar para ter iluminação por um período de 20 ou 30 minutos por ciclo. Uma vez terminado o período, basta puxar a corda novamente.

O projeto tem foco inicial nos países em desenvolvimento, mas pretende atingir mais de 30 países em sua segunda fase. Segundo os fabricantes, a GravityLight 2 tem maior autonomia, é mais brilhante e também pode permanecer acesa entre os ciclos (momentos em que é necessário suspender novamente o peso).

A nova versão da GravityLight também serão fabricadas diretamente nos locais em que são mais necessárias, o que deve diminuir os custos e gerar empregos nesses países — em especial o Quénia.

Custo Versus benefício da GravityLight

As tradicionais lâmpadas de querosene, por sua vez, são consideradas um risco, tanto para os utilizadores quanto para o meio ambiente de forma geral. Além do óbvio perigo de incêndios (dada a natureza altamente inflamável do combustível), esses lampiões ainda liberam no ar gases potencialmente cancerígenos.

De acordo com a GravityLight, atualmente 780 milhões de mulheres e crianças inalam uma quantidade de querosene equivalente ao fumo de 40 cigarros por dia.

Além disso, estima-se que, coletivamente, a queima do combustível por aproximadamente 3% das emissões de CO2 (gás carbônico) no planeta, com a produção do chamado “carbono negro” tornando o quadro ainda mais preocupante nas localidades que dependem dessa fonte.

Por fim, a utilização do querosene ainda representa um rombo econômico considerável entre as populações mais pobres. De acordo com a companhia, o combustível consome cerca de 30% dos gastos mensais dessas famílias, enquanto que a GravityLight pode ser comprada por US$ 10 (cerca de R$ 30).

Confirmada teoria sobre geração de energia no Sol

Redação do Site Inovação Tecnológica 

Cintiladores, detectores e a esfera do Borexino, antes de ela ser preenchida com água e iniciar as observações.[Imagem: A. Brigatti/INFN/Borexino Collaboration]

Neutrinos solares

Físicos afirmam ter conseguido a primeira evidência direta da forma como a energia do Sol é gerada.

A teoria longamente aceita estabelece que a energia do Sol é gerada pela fusão de átomos de hidrogênio para formar hélio - provar isto, contudo, é um desafio cósmico.

Um desafio que foi vencido pela equipe internacional do detector Borexino, um sensor de neutrinos instalado no laboratório subterrâneo Gran Sasso, na Itália.

A equipe conseguiu detectar os neutrinos especificamente produzidos pela reação da fusão do hidrogênio em hélio, comprovando que as teorias estavam corretas - de resto um alívio para os grupos que estão tentando construir reatores de fusão aqui na Terra.

Embora vários neutrinos solares já tenham sido detectados, esses são especiais. Quando os núcleos de hidrogênio (prótons) fundem-se em um núcleo de deutério, a reação gera um pósitron e um neutrino de baixa energia, chamado neutrino pp, ou neutrino do elétron.

Como interagem muito fracamente com a matéria, assim que os neutrinos pp são gerados eles viajam através do plasma solar, chegando à Terra cerca de oito minutos depois.

Isto significa que o detector Borexino consegue monitorar a fusão no interior do Sol em tempo real.

O detector Borexino é formado por sensores mergulhados em um tanque esférico de aço de 13,7 metros de diâmetro, contendo 2.100 toneladas de água ultrapura - tudo instalado nas profundezas de uma mina, protegido por 1.400 metros de rocha para evitar qualquer interferência externa. [Imagem: Borexino Collaboration]

Potência do Sol

Enquanto os neutrinos saem direto do núcleo da estrela, os fótons que são gerados na reação levam cerca de 100.000 anos para viajar através de todo o Sol, chegar à sua superfície, e finalmente serem disparados em direção à Terra.

Comparando a energia gerada pela reação que dá origem aos neutrinos do elétron com a energia emitida diretamente pelo Sol, os físicos concluíram que o Sol tem sido uma estrela extremamente estável durante esses 100 mil anos, uma vez que a energia "antiga", vinda na forma de luz e calor, é muito similar à energia gerada em seu núcleo hoje, agora monitorada em tempo real pelo Borexino.

Durante as observações, foi medido um fluxo de neutrinos de 6,6 x 10¹⁰ por cm2 por segundo. Isto significa que o Sol tem uma potência de 3,98 x 10²⁶Watts, um valor muito semelhante ao obtido pela medição da energia da radiação solar que ilumina e aquece a Terra, que é de 3,84 x 10²⁶ Watts.

Segundo os físicos, isto demonstra que o Sol está em completo equilíbrio termodinâmico, e nos dá a tranquilidade de que a atividade solar dificilmente sofrerá qualquer alteração nos 100 mil anos que virão.

Bibliografia:

Neutrinos from the primary proton-proton fusion process in the Sun
G. Bellini et al. - Borexino Collaboration
Nature
Vol.: 512, 383-386
DOI: 10.1038/nature13702

Reatores usam luz solar para despoluir água com resíduos tóxicos

Agência USP 

Um sistema desenvolvido na Escola Politécnica (Poli) da USP, pela engenheira Isabella Bellot de Souza Will, permite que indústrias de qualquer porte possam tratar inúmeros tipos de efluentes. O método, que trata compostos orgânicos utilizando foto-reatores e energia solar, pode ser implementado em pequenos espaços, com o uso de tanques, tubos de PVC e uma estrutura metálica. Os foto-reatores são equipamentos que realizam reações químicas acionados por um combustível, no caso a luz do sol.

O aparelho trata efluentes que contêm compostos orgânicos que não podem ser removidos por processos convencionais. Num tubo de vidro de 1,20 metros de comprimento e 1,2 centímetros de largura, passa o efluente a ser tratado. Abaixo existe um espelho parabólico (curvo) de alumínio, pois este formato direciona a luz solar para os reatores aumentando a absorção. Dentro dos tubos ocorrem reações químicas conhecidas como reações de oxidação.

Essas reações acontecem quando os produtos tóxicos encontrados na água reagem com radicais hidroxila (·OH) - os chamados radicais livres. Esses radicais, popularmente conhecidos por serem os causadores do envelhecimento precoce, nesse caso atuam de forma benéfica por terem a propriedade de oxidar substâncias não-biodegradáveis.

Eficiência

Ainda que dissolvidos em concentrações pequenas - da ordem de partes por milhão (ppm) - alguns desses produtos, como fenóis, polímeros, pesticidas e metais pesados, são tóxicos e, em muitos casos, cancerígenos. "Somente através de reações fotoquímicas é possível tratar esses compostos", explica o orientador da pesquisa, professor Roberto Guardani, da Escola Politécnica (Poli) da USP.

É justamente essa característica de total eficiência na despoluição da água que explica a sua atratividade para o desenvolvimento de aplicações industriais. "O processo é caro, mas esse custo é compensado por duas outras vantagens: a possibilidade de eliminar inúmeros compostos tóxicos e a utilização de energia solar, uma vez que esse fator - energia - corresponde a 60% do custo do tratamento de efluentes industriais", complementa ele.

Outro fator relevante é a possibilidade de utilização do método por pequenas indústrias. O equipamento não possui grandes dimensões e é implementado usando pequenos tanques, tubos de PVC, espelhos refletores e tubos de vidro. "Muitas indústrias de pequeno porte se ressentem da falta de um modo prático de tratar seus resíduos. A técnica usando foto-reatores preenche essa lacuna de modo bastante satisfatório", finaliza o professor.

Histórico

O projeto é descrito na tese de doutorado de Isabela, intitulada Estudo da Utilização de Reatores Fotoquímicos Solares para a Degradação de Efluentes Industriais Contendo Compostos Orgânicos Tóxicos, defendida na Poli, e será premiado no Concurso Nacional de Pós-Graduação da Associação Brasileira de Engenharia Química (ABEQ), que será realizado neste mês de agosto em São Paulo.

O Centro de Engenharia de Sistemas Químicos - Laboratório de Simulação e Controle de Processos (CESQ-LSCP), da Escola Politécnica da USP - grupo de estudos ao qual Isabela está vinculada - completa 20 anos em 2006. Coordenado pelos professores da Poli, Cláudio Oller do Nascimento, Roberto Guardani e Antonio Carlos Teixeira, há seis anos o grupo trabalha no desenvolvimento de processos para tratamentos de efluentes.Com uma equipe de mais de 30 pessoas, o CESQ-LSCP desenvolve aplicações, reatores, e estuda processos químicos relacionados ao tratamento de efluentes industriais, além de controle, modelagem e simulação de processos químicos.

US$10 milhões para quem inventar um tricorder

Com informações da BBC

O primeiro tricorder antecipava, em 1966, os então ultramodernos gravadores de fita cassete. [Imagem: Cortesia CBS Studios Inc.]

Métricas da saúde

Um prêmio de US$ 10 milhões (R$ 18 milhões) está à espera de quem consiga criar um "tricorder" médico, um aparelho de diagnóstico similar ao usado pelo Dr. McCoy, da série Jornada nas Estrelas.

O Qualcomm Tricorder X Prize está desafiando cientistas e engenheiros a construir uma ferramenta capaz de capturar "as métricas-chave da saúde e diagnosticar um conjunto de 15 doenças".

Ele precisa ser leve o suficiente para que os candidatos a Dr. McCoy possam levá-lo a tiracolo - um peso máximo de 2,2 kg.

De acordo com o manual técnico oficial de Jornada nas Estrelas, um tricorder é um "aparelho portátil de sensoriamento, computação e comunicações de dados".

O aparelho capturou a imaginação de milhões de espectadores do filme quando foi usado pela primeira vez na primeira transmissão da série, em 1966.

No episódio, que ocorria no século 23, o médico da equipe usou o tricorder para diagnosticar uma doença simplesmente fazendo uma varredura do corpo de uma pessoa.

Fato científico

Os organizadores do prêmio esperam que o enorme quantia em dinheiro possa inspirar os engenheiros de hoje a descobrir o segredo do gadget sci-fi, e "fazer a ficção científica do século 23 virar uma realidade para os médicos do século 21".

"Eu provavelmente sou o primeiro cara que que ficaria feliz em perder US$ 10 milhões", brincou o presidente da X Prize Foundation, Peter Diamandis.

Enquanto o tricorder ainda é coisa de ficção científica, outros prêmios X Prizesjá se tornaram fato científico.

Em 2004, o Ansari X Prize para uma espaçonave reutilizável privada foi concedido à equipe que construiu a nave SpaceShipOne.

Grande parte da tecnologia desenvolvida para ganhar o prêmio foi posteriormente utilizado pela Virgin Galactic, uma das parceiras da NASA na nova era de exploração espacial privada.

Saúde wireless

Ao comentar o prêmio, o professor Jeremy Nicholson, chefe do departamento de cirurgia e câncer no Imperial College de Londres, afirma não acreditar que alguém possa ganhar os US$10 milhões em um futuro próximo.

"Os desafios são: o que você vai detectar, quais são as amostras que você pode colher e como juntar tudo em um único aparelho?", afirmou.

Mesmo se o aparelho puder ser construído, continuou ele, os testes e a obtenção da aprovação para uso médico podem levar muito mais tempo.

Mas o Sr. Diamandis, aquele que ficaria feliz em pagar o prêmio, afirma que o simples fato de o prêmio existir poderia transformar o setor de saúde.

"Não é uma solução pontual. O que estamos procurando é o lançamento de uma nova indústria", disse ele.

"O tricorder que foi usada por Spock e Bones inspira uma visão de como a saúde será no futuro. Ela será sem fio, móvel e minimamente ou não-invasiva," prevê Diamandis.

Se serve como consolo para aqueles que pensam em ganhar o prêmio, pelo menos uma característica do tricorder de Jornada nas Estrelas não precisará estar presente.

"Nós não temos uma exigência de que o aparelhinho faça um zumbido," brincou Diamandis.

Fusão nuclear fica um pouco mais próxima da realidade

Com informações da Nature e New Scientist 

A cápsula de combustível é resfriada a 18 kelvin antes de ser atingida pelo disparo dos 192 lasers. [Imagem: Eduard Dewald/LLNL]

Fusão e ignição

O sonho de uma energia totalmente limpa, inspirada nas estrelas, continua brilhando - ainda que com um brilho oscilante como o de uma estrela distante.

Dentro do núcleo de uma estrela, o calor e a pressão descomunais fundem átomos de hidrogênio, criando núcleos de hélio e liberando grandes quantidades de energia.

No laboratório NIF (National Ignition Facility), nos Estados Unidos, os cientistas estão tentando obter um efeito similar disparando 192 feixes de laser em uma minúscula cápsula de ouro contendo deutério e trício, ambos isótopos de hidrogênio.

A cápsula, chamada hohlraum, implode, eventualmente gerando a fusão nuclear.

Agora, pela primeira vez o experimento alcançou um ganho líquido de energia, produzindo mais energia do que aquela absorvida pelo combustível para iniciar a reação.

Mas isso ainda está longe da ignição, a reação de fusão autossustentável, que terá um ganho global de energia.

O experimento disparou cerca de 10 quilojoules de energia na cápsula de combustível, que reemitiu cerca de 15 quilojoules. No entanto, a entrada total de energia para o sistema pelos lasers ficou perto de 2 megajoules - ou seja, a energia gerada é cerca de 0,5% da energia consumida.

"Este é um passo significativo na pesquisa da fusão nuclear. Mas ainda há um longo caminho pela frente para dispormos da fusão nuclear como fonte de energia," reconheceu Omar Hurricane, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, que opera o NIF.

Ao que tudo indica, a implosão da cápsula ocorre de forma irregular, impedindo a ignição da fusão autossustentada. [Imagem: O. A. Hurricane et al./Nature]

Coisa de filme

O NIF, que custou US$3,5 bilhões, entrou em operação em 2009, mas com poucos progressos - o laboratório perdeu o prazo para a ignição, estabelecido pelo Congresso dos EUA para setembro de 2012.

Então, em 2013, os cientistas rearranjaram os lasers de modo que três pulsos de laser atingissem a câmara hohlraum ao mesmo tempo, aquecendo o combustível mais rapidamente, e anunciaram estar a um passo de criar uma "miniestrela".

Mas nem tudo saiu como esperado. Ao que tudo indica, a implosão da cápsula ocorre de forma irregular, impedindo a ignição da fusão autossustentada, um problema que ainda terá que ser resolvido.

Recentemente o NIF ficou bem conhecido do público ao servir de local de filmagem para o longa-metragem Jornada nas Estrelas - o laboratório aparece como a "Engenharia" da nave Enterprise.

A fusão nuclear a laser é uma abordagem diferente da adotada pelo reator internacional ITER ou pelo alemão Wendelstein 7-X, mas é similar ao adotado pelos europeus Hiper e JET.

Bibliografia:

Fuel gain exceeding unity in an inertially confined fusion implosion
O. A. Hurricane, D. A. Callahan, D. T. Casey, P. M. Celliers, C. Cerjan, E. L. Dewald, T. R. Dittrich, T. Döppner, D. E. Hinkel, L. F. Berzak Hopkins, J. L. Kline, S. Le Pape, T. Ma, A. G. MacPhee, J. L. Milovich, A. Pak, H.-S. Park, P. K. Patel, B. A. Remington, J. D. Salmonson, P. T. Springer, R. Tommasini
Nature
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature13008

Membrana dessaliniza água do mar e purifica gás natural

Com informações da Agência USP 

O nanofiltro e, embaixo, esquema dos cavitandos, que deixam passar as moléculas pequenas e retêm as impurezas.[Imagem: Agência USP/MMIL]

Nanofiltro

Um filtro capaz de separar o sal da água do mar foi desenvolvido por pesquisadores do Departamento de Química da USP de Ribeirão Preto (SP).

O filtro é uma membrana semipermeável feita de folhas poliméricas com poros minúsculos, da ordem de angstroms (10^-10 metros), medida equivalente ao tamanho das moléculas de água e gás carbônico.

Apesar dessas dimensões serem 10 vezes menores do que o nanômetro, o material é classificado como um nanofiltro.

São esses minúsculos poros os responsáveis por reter o sal no processo de filtragem que realiza a dessalinização da água do mar.

"Para fazer os poros, incluímos uma classe de moléculas conhecida como 'cavitandos' na matriz do polímero. Esses cavitandos são estruturas com uma cavidade central que permite o trânsito de moléculas pequenas, como a água, por seus lúmens. Na filtragem da água do mar, o sal fica retido nessas estruturas," explicou o professor Gregóire Jean-François Demets.

De acordo com o pesquisador, a membrana pode ser feita com três tipos de polímeros: o poliuretano (PU), policloreto de vinila (PVC) ou fluoreto de polivinilideo (PVDF), plásticos com características mais flexíveis.

A filtragem da água do mar com a membrana semipermeável é simples e barata, não exigindo uma troca de fase para remover a água, nem obrigando o processo a ter uma fonte de fluxo ou equipamento auxiliar como aquecedores, evaporadores ou condensadores.

Múltiplas aplicações

Além da dessalinização, o nanofiltro tem outras aplicações, como separadores para baterias, purificação de gases ou curativos para queimaduras, permitindo que a pele respire.

"Ela garante a troca gasosa no processo de regeneração, impede a entrada de bactérias e fungos e a perda de grandes quantidades de água, comum em pessoas com grandes queimaduras," disse o pesquisador.

A membrana semipermeável também pode ser utilizada para a purificação de gases, como o gás natural. Na extração em poços de alta pressão, o gás natural é retirado junto com o gás carbônico e outras impurezas. A membrana semipermeável pode filtrar essas impurezas.

"Podemos separar o gás natural do gás carbônico, por exemplo. Isso ocorre porque eles têm permeabilidades diferentes pela membrana. É um jeito simples e com custo baixo de filtrar e enriquecer o gás natural," acrescentou o pesquisador.

Outras vantagens da nova membrana, apontadas por Demets, incluem o baixo custo de fabricação, o fato de ela ser lavável e, portanto, reciclável, apresentar resistência a produtos químicos e ser flexível.

A tecnologia já teve o seu processo de patente realizado pela Agência USP de Inovação e está disponível para licenciamento.

Sistema dessaliniza água do mar usando energia renovável

Agência USP 

A membrana é o filtro do sistema, que compõe o método conhecido como "osmose reversa". Assim, a água, antes salgada, passa pela coluna, é filtrada e transformada em água potável. [Imagem: Juvenal Rocha Dias/Ag.USP]

Dessalinização alternativa

Um sistema mecânico capaz de transformar a água do mar em água potável utilizando energia renovável acaba de ser desenvolvido na Escola Politécnica (Poli) da USP.

O equipamento poderá atender a necessidade de países como Cabo Verde, na África, onde a água potável não é um recurso tão abundante.

O projeto é de autoria do engenheiro Juvenal Rocha Dias, cidadão cabo-verdiano, que efetuou os cálculos e medições para o trabalho durante suas pesquisas de mestrado e doutorado na Poli. A ideia surgiu justamente pela observação das necessidades de seu país de origem.

Segundo Dias, já é possível que os governos de países menos desenvolvidos pensem numa alternativa menos custosa que a técnica mais comum de dessalinização, que funciona com energia elétrica obtida a partir da queima de combustível fóssil, como o diesel.

A nova alternativa propõe ser menos nociva ao meio ambiente e pode custar menos ao poder público, no que diz respeito aos gastos com a compra de combustíveis derivados do petróleo.

Coluna de dessalinização

O sistema denominado "coluna de dessalinização" funciona basicamente como um filtro, utilizando energia eólica - fornecida pelos ventos - provinda de cata-ventos ou turbinas eólicas, e energia potencial gravitacional, que existe por conta da força da gravidade, relacionada à massa dos corpos e à altura da qual se encontram.

Dias explica que o processo de dessalinização se inicia com o bombeamento de água salgada para a parte superior de uma coluna, em formato cilíndrico, onde há um reservatório.

O peso dessa água impulsiona um êmbolo que pressiona o ar contido em uma câmara inferior do sistema. Esse ar exerce uma força sobre outro reservatório. A água contida nele é pressionada e passa por uma espécie de membrana.

A membrana é o filtro do sistema, que compõe o método conhecido como "osmose reversa". Assim, a água, antes salgada, passa pela coluna, é filtrada e transformada em água potável.

Segundo o pesquisador, a dimensão da coluna a ser construída depende do consumo de água potável desejado. Por exemplo, para a produção de 5 mil metros cúbicos (m³) de água, o que equivale, em média, à água utilizada por 10 pessoas ao longo de um dia, o sistema deve possuir cerca de 25 metros (m) de altura.

De acordo com os cálculos realizados, o consumo específico de energia no processo equivale a 2,8 kWh/m³ de água potável produzida, bem abaixo do consumo específico de energia de sistemas convencionais, que apresentam valores em torno 10 kWh/m³ de água potável produzida a partir da dessalinização da água do mar.

Custo e usos alternativos

A professora Eliane Fadigas, orientadora do estudo, diz que os possíveis gastos com a construção e instalação do sistema podem ser caros. Porém, a longo prazo, o investimento pode valer a pena, principalmente para países na situação econômica como a de Cabo Verde.

"O governo vai poder redirecionar o dinheiro que era utilizado com a compra de Diesel para outras necessidades, ligadas também à população. É evidente que tudo isso depende da vontade política", explica Eliane.

"Além de servir para transformar a água do mar em água potável, a coluna também pode ser adaptada e reprojetada para outros fins. Por exemplo, a partir do uso de filtros apropriados, o sistema pode ser utilizado para a despoluição de riachos e lagos, ou mesmo como fonte de água para uso na agricultura ou produção de energia elétrica", acrescenta a professora Eliane. "Ao idealizar o sistema, pensamos não só na questão dos gases poluentes, mas também onde poderíamos depositar o sal retirado da água. Esse 'resto' pode ser, por exemplo, devolvido para o mar de uma forma controlada", completa o engenheiro.

Limitações do projeto

Durante o estudo na Poli, o pesquisador construiu um protótipo da coluna, utilizando materiais diversos para teste, como baldes, papelão e concreto, e obteve sucesso nos testes. Segundo a pesquisa, os modelos reais terão como principal material o aço. Ainda será testado um protótipo da coluna mais próximo do real, por meio do qual será possível medir, por exemplo, as perdas por atrito, o que pretende aprimorar o modelo.

Segundo o engenheiro, há algumas limitações no funcionamento do sistema. "Uma vez que é movido à energia eólica, ele depende das condições dos ventos, e até mesmo dos requisitos dos cata-ventos, que, por sua vez, devem ser instalados próximos ao mar ou a fontes de água. Isso não acontece caso a fonte de energia seja a turbina eólica, de mecanismo diferente do cata-vento. Há portanto a limitação de espaço, já que quanto mais cata-vento, mais potência", aponta Dias.

Mas já imaginando possibilidades de compensar essas limitações, a pesquisa também sugere utilização da chamada bomba clark, que serve como reaproveitadora das energias "perdidas" durante os processos do sistema.

Drones e VANTs: O que é permitido e proibido no Brasil

Com informações da EBC e DECEA 

Se o seu drone tem uma câmera já é necessário preocupar-se com a legislação. [Imagem: Dkroetsch / Wikmedia Commons]

Legislação sobre drones e VANTs no Brasil

Cada dia mais presentes nos ares brasileiros, os drones disseminaram-se como uma modalidade de recreação para pessoas interessadas em novas tecnologias. Esses objetos voadores não tripulados também começaram a ser usados para fazer imagens aéreas e até mesmo para fazer entregas.

Como há muitas dúvidas e controvérsias sobre o uso desses equipamentos, o Departamento de Controle do Espaço Aéreo (Decea) da Aeronáutica divulgou o ponto de vista oficial sobre essas tecnologias e sobre quando e onde é permitido usá-las.

Antes de mais nada, é necessário esclarecer os diversos tipos desses equipamentos de voo atualmente no mercado.

Drone

O termo "drone" é apenas um nome genérico. Drone (em português: zangão, zumbido) é um apelido informal, originado nos EUA, que vem se difundindo mundo afora, para caracterizar todo e qualquer objeto voador não tripulado, seja ele de qualquer origem, característica ou propósito (profissional, recreativo, militar, comercial etc.). Ou seja, é um termo genérico, sem amparo técnico ou definição na legislação.

VANT

VANT (Veículo Aéreo Não Tripulado), por outro lado, é a terminologia oficial prevista pelos órgãos reguladores brasileiros do transporte aéreo para definir este tipo de veículo.

Há, no entanto, algumas diferenças importantes. A legislação brasileira caracteriza como VANT toda aeronave projetada para operar sem piloto a bordo, mas de caráter não-recreativo e com carga útil embarcada.

Ou seja, nem todo drone pode ser considerado um VANT, já que um Veículo Aéreo Não Tripulado utilizado como hobby ou esporte enquadra-se, por definição legal, na legislação pertinente aos aeromodelos, e não na de um VANT.

ARP

Do mesmo modo, há dois tipos diferentes de VANT. O primeiro e mais conhecido é o ARP - Aeronave Remotamente Pilotada, ou RPA na sigla em inglês (Remotely-Piloted Aircraft). Nesta subcategoria, o piloto não está a bordo, mas controla a aeronave remotamente de uma interface qualquer (computador, simulador, dispositivo digital, controle remoto etc.).

A outra subcategoria de VANT é a chamada "Aeronave Autônoma" que, uma vez programada, não permite intervenção externa durante a realização do voo. No Brasil, as aeronaves autônomas têm o seu uso proibido.

Assim, o termo ARP é a terminologia correta para se referir a aeronaves remotamente pilotadas de caráter não-recreativo - um drone que deve se submeter à legislação vigente.

SARP

Há ainda a categoria SARP, ou Sistema de ARP. Assim, além da aeronave, um SARP inclui todos os recursos necessários para que ela voe: a estação de pilotagem remota, o link ou enlace de comando que possibilita o controle da aeronave, os equipamentos de apoio etc. É comum também o uso do termo em inglês RPAS (Remotely Piloted Aircraft Systems).

Drone em voo de teste para entrega de encomendas. [Imagem: DECEA/Getty Images]

Regras para aeromodelos e drones

No Brasil, os drones - o termo genérico - são classificados e regulamentados conforme seu propósito de uso. Se for para lazer, esporte, hobby ou competição, o equipamento é visto como um aeromodelo. Pode ser tanto um mini-helicóptero, uma réplica de um jato ou até mesmo um helicóptero de várias hélices - os mais comuns são os quadricópteros.

Contudo, se o uso do mesmo drone for para outras finalidades (pesquisa, experimentos, comércio ou serviços - de fotografia, por exemplo), o aparelho passa a ser entendido como um veículo aéreo não tripulado (VANT) desde que possua uma carga útil embarcada não necessária para o equipamento voar. Exemplos dessa carga útil são as câmeras acopladas para tomadas aéreas de filmes ou quando alguém embarca uma correspondência para entrega, seja uma carta ou uma pizza.

Da mesma forma que as demais aeronaves de aeromodelismo, não há impedimento para a compra, limitação de potência e tamanho do drone.

Mas há regras da Aeronáutica para o uso de aeromodelos, que então se aplicam automaticamente aos drones:

• aeromodelos não podem ficar em áreas densamente povoadas ou perto de multidões;
• somente pode existir público se houver segurança no voo. Se você for piloto de primeira viagem, nada de convidar plateia por uma questões de segurança;
• não pilotar em áreas próximas a aeródromos sem autorização; e
• não atingir altura superior a 121,92 metros (400 pés) da superfície terrestre.

VANT utilizado pela Força Aérea Brasileira. [Imagem: FAV/Divulgação]

Como obter autorização para uso de VANT/ARP?

Recapitulando, se o drone não for usado para recreação, ele é um VANT (Veículo Aéreo Não Tripulado) e, uma vez que é controlado remotamente durante o voo, passa a ser denominado ARP (Aeronave Remotamente Pilotada).

Então, se você for fazer a filmagem de um casamento, quiser entregar algum produto ou exibir uma faixa de protesto durante uma manifestação, é preciso fazer uma solicitação formal de uso específico para a ANAC (Agência Nacional de Aviação Civil).

Os ARPs são regulamentados por uma Circular de Informações Aeronáuticas (AIC) que determina que o interessado encaminhe uma solicitação de autorização de voo com 15 dias de antecedência, com uma série de informações (características da aeronave, trajeto do voo, capacidade de comunicação etc).

Normalmente os VANTs são utilizados em pesquisa. Existem universidades, por exemplo, que utilizam o equipamento para fazer mapeamento de terreno, pesquisa das condições atmosféricas, entre outros. Nesses casos, existe uma autorização própria chamada de Certificado de Autorização de Voo Experimental (CAVE).

Além da autorização de uso do equipamento junto à ANAC, os pilotos precisam pedir liberação de voo aos órgãos regionais do DECEA (Cindacta I, Cindacta II, Cindacta III, Cindacta IV, SRPV-SP), assim como é feito no caso de aeronaves tripuladas.

APOENA 1000: VANT desenvolvido na USP para monitoração de desmatamento. [Imagem: USP/Divulgação]

Uso comercial dos drones

Não há ainda uma regulamentação específica sobre o uso comercial de drones no Brasil. O tema será regulado pela ANAC após audiência pública e análises técnicas.

Mesmo assim, já é possível encontrar exemplos de usos comerciais no Brasil, como a gravação de minisséries ou de reportagens especiais. Contudo, o uso para fins comerciais depende de solicitações individuais que são analisadas caso a caso pela ANAC com cópia para o Departamento de Controle do Espaço Aéreo da Aeronáutica (DECEA).

Legislação brasileira para o uso de drones

Para veículos aéreos não tripulados e pilotados remotamente (Vant/ARP) que possuam carga útil (algum material além do drone) e para fins não-recreativos, confira a Circular da Aeronáutica AIC 21/10.

Para drones recreativos (brinquedos), de competição, por hobby ou lazer, acesse a Portaria DAC 207.