Físicos conseguiram gerar uma corrente elétrica a partir do movimento natural dos átomos de carbono do grafeno, descobrindo o que eles dizem ser "uma nova fonte de energia limpa e ilimitada".
"Um circuito de coleta de energia baseado no grafeno poderia ser incorporado a um chip para fornecer energia limpa, ilimitada e de baixa tensão para pequenos dispositivos ou sensores," disse o professor Paul Thibado, da Universidade do Arkansas, nos EUA.
A equipe construiu um circuito capaz de capturar o movimento térmico do grafeno e convertê-lo em corrente elétrica. É uma corrente minúscula, mas que questiona uma série de paradigmas na física.
Já existiam teorias de que uma folha de grafeno apoiada apenas pelas bordas sofreria ondulações que poderiam ser exploradas para a colheita de energia, mas a ideia permanecia controversa porque contesta a conhecida afirmação do físico Richard Feynman de que o movimento térmico dos átomos - conhecido como movimento browniano - não pode gerar trabalho.
Contudo, a equipe do professor Thibado demonstrou que, à temperatura ambiente, o movimento térmico do grafeno de fato induz uma corrente alternada em um circuito, algo considerado impossível.
Esquema do circuito que extrai eletricidade do grafeno. [Imagem: P. M. Thibado et al. - ]
Trabalho extraído do movimento browniano
Na década de 1950, o físico Léon Brillouin publicou um artigo de referência nessa área contestando a ideia de que adicionar um único diodo - um portão unidirecional para os elétrons -, a um circuito seria a solução para coletar energia do movimento browniano.
Sabendo disso, o grupo de Thibado construiu seu circuito com dois diodos para converter a corrente alternada em corrente contínua. Com os diodos em oposição, permitindo que a corrente flua para os dois lados, eles fornecem caminhos separados através do circuito, produzindo uma corrente contínua pulsante que realiza trabalho em um resistor de carga.
"Nós também descobrimos que o comportamento liga/desliga dos diodos, semelhante a um interruptor, na verdade amplifica a potência fornecida, em vez de reduzi-la, como se pensava anteriormente. A taxa de mudança na resistência fornecida pelos diodos adiciona um fator extra de potência.
"As pessoas podem pensar que a corrente fluindo em um resistor faria com que ele aquecesse, mas a corrente browniana não. Na verdade, se nenhuma corrente estivesse fluindo, o resistor esfriaria. O que fizemos foi redirecionar a corrente do circuito e transformá-la em algo útil," detalhou Thibado.
O objetivo agora é colocar todo o circuito dentro de um chip, incluindo um sistema para coletar a energia. [Imagem: Russell Cothren/University of Arkansas]
Coletar a energia do grafeno
Parece que a folha de grafeno e o circuito entram uma "relação simbiótica": Embora o ambiente termal esteja realizando trabalho no resistor de carga, o grafeno e o circuito continuam na mesma temperatura, ou seja, o calor não flui entre os dois.
Essa é uma distinção importante, disse Thibado, porque uma diferença de temperatura entre o grafeno e o circuito - em um circuito que produz energia - entraria em contradição com a segunda lei da termodinâmica. "Isso significa que a segunda lei da termodinâmica não é violada, nem há necessidade de argumentar que o 'Demônio de Maxwell' está separando elétrons quentes e frios," disse Thibado.
O próximo objetivo da equipe é determinar se a corrente contínua pode ser armazenada em um capacitor para uso posterior, uma meta que irá exigir a miniaturização do circuito e sua construção em uma pastilha de silício - dentro de um chip.
Se milhões desses minúsculos circuitos pudessem ser construídos em um chip de 1 por 1 milímetro, eles poderiam servir como substituição de uma bateria de baixa potência.
Bibliografia:
Artigo: Fluctuation-induced current from freestanding graphene Autores: P. M. Thibado, P. Kumar, Surendra Singh, M. Ruiz-Garcia, A. Lasanta, L. L. Bonilla Revista: Physical Review E Vol.: 102, 042101 DOI: 10.1103/PhysRevE.102.042101
Você sabia que há maneiras de resfriar os edifícios sem recorrer ao ar-condicionado?
À primeira vista, pode parecer com as casas dos Hobbits, famosos personagens criados pelo escritor britânico J. R. R. Tolkien, sobretudo pelas portas perfeitamente circulares que se abrem para as montanhas.
Mas as portas são feitas de vidro e, dentro delas, não há a decoração aconchegante da “toca” dos Hobbits – você encontra apenas uma série de braços e alavancas mecânicas de aço, que mantêm algumas portas entreabertas.
Essas colinas fazem parte da cobertura do prédio da Academia de Ciências da Califórnia, em São Francisco, nos EUA. E o telhado verde ondulado é um exemplo de uma série de recursos de engenharia e design que fazem deste edifício um dos maiores espaços passivamente ventilados do país.
Isso quer dizer que, mesmo no auge do verão, a maior parte deste prédio conta com a manipulação inteligente destes elementos para se manter fresco, quase sem nenhuma necessidade de ar-condicionado.
Arquitetos, engenheiros e designers de todo o mundo estão repensando os edifícios na tentativa de encontrar soluções para mantê-los frescos sem ar-condicionado – e telhados como esse são uma alternativa.
Este é um desafio cada vez mais urgente. O verão do ano passado foi mais uma vez escaldante, com ondas de calor registradas na Austrália, no sul da Ásia, na América do Norte e na Europa.
Para enfrentar as ondas de calor, mais frequentes por causa das mudanças climáticas, o número de unidades de ar-condicionado deve triplicar no mundo todo até 2050.
Além de consumir uma grande quantidade de eletricidade, esses aparelhos contêm fluidos refrigerantes (que passam do estado físico para o gasoso) que são potentes gases de efeito estufa. Na verdade, esses fluidos são a fonte de emissão de gases de efeito estufa que mais cresce em todos os países.
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O design intrigante da Academia de Ciências da Califórnia foi desenvolvido para promover a ventilação do edifício
Mas o que não falta são alternativas – de projetos de arquitetura testados há 7 mil anos à tecnologia de ponta usada na construção da Academia de Ciências da Califórnia – para criar prédios que permaneçam frescos sem praticamente nenhuma necessidade de energia.
Na Academia de Ciências da Califórnia, as redomas gramadas do telhado desviam o fluxo natural de ar para dentro do edifício. À medida que o vento sopra, um dos lados da colina está sob pressão negativa, o que ajuda a sugar o ar para o interior do prédio, por meio de janelas controladas automaticamente do telhado.
O fato de o telhado estar coberto de vegetação também ajuda a diminuir a temperatura no espaço abaixo dele, além de fornecer um habitat para diferentes espécies de plantas e animais.
"Começamos pensando em quão longe poderíamos ir para projetar o prédio, supondo que não teríamos ar-condicionado", diz Alisdair McGregor, líder global de engenharia mecânica da Arup, que participou do projeto de construção do prédio.
Ele acrescenta, no entanto, que é raro conseguir controlar totalmente o clima dentro de um edifício por meio desta abordagem.
Pode haver restrições impostas por uma rodovia barulhenta que passa ao lado, por exemplo, tornando inviável a abertura de janelas. Pode ser também que o prédio tenha muitos equipamentos que esquentam ou residentes com necessidades específicas, como no caso de um hospital.
Mas pelo menos isso significa que o ar-condicionado, assim como seus custos e emissões, são reduzidos ao mínimo.
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O ar-condicionado convencional libera gases de efeito estufa na atmosfera, contribuindo para o aquecimento global
A Academia de Ciências da Califórnia é a expressão máxima do design sustentável. No entanto, também é um projeto de quase meio bilhão de dólares, assinado por alguns dos melhores engenheiros e arquitetos em desenvolvimento sustentável.
E quanto aos edifícios mais banais em que passamos a maior parte do tempo – será que técnicas sustentáveis de resfriamento natural e passivo também podem deixá-los à prova das ondas de calor?
Água
Uma das formas mais simples de resfriamento passivo utiliza a mudança de temperatura no ar quando a água evapora. A água precisa de energia para passar do estado líquido para gasoso – e retira essa energia do calor do ambiente.
"O resfriamento evaporativo é um fenômeno natural", diz a engenheira Ana Tejero González, da Universidade Valladolid, no norte da Espanha.
"Podemos ver muitos exemplos na natureza onde isso acontece."
Ele pode resfriar tanto uma superfície, quanto uma massa de ar, assim como a pele quando você transpira ou a língua de um cachorro quando ele está ofegante.
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A moringa ajuda no resfriamento evaporativo, permitindo que a água penetre por meio da superfície porosa do barro
Na região em que González mora, na Espanha, a moringa utiliza o mesmo princípio.
Feita de barro, ela é usada pelos trabalhadores rurais para transportar água potável ou vinho para os campos. Uma pequena quantidade da bebida evapora por meio da superfície porosa do barro, mantendo o líquido fresco mesmo sob o calor do sol.
Na arquitetura, o uso do resfriamento evaporativo remonta ao Egito antigo e aos romanos.
Mas alguns dos exemplos mais elaborados são da arquitetura árabe, sobretudo de uma estrutura chamada mashrabiya. A mashrabiya é uma treliça de madeira ornamentada, esculpida com desenhos, encontrada na parte interna ou externa de um edifício.
Além de proporcionar sombra, a mashrabiya serve no verão para armazenar potes de barro – como moringas – cheios de água. Isso ajuda a esfriar o ambiente, uma vez que a ventilação passa pelo design vazado da mashrabiya e pela superfície porosa dos portes.
Mas existem maneiras ainda mais simples de aproveitar o resfriamento evaporativo dentro de um prédio ou espaço externo. Um corpo de água em um pátio – seja um lago, uma fonte ou pequenos canais – desempenha a mesma função.
E, no interior das construções, colocar um pote de barro com água perto da janela ou de um local em que haja corrente de ar também pode ajudar a resfriar o ambiente.
Terra
Se as regiões temperadas do hemisfério norte querem se preparar para enfrentar o calor extremo, há muito a aprender com as construções tanto antigas quanto modernas do hemisfério sul, diz Manit Rastogi, sócio fundador do escritório de arquitetura Morphogenesis, com sede na Índia.
"Esta parte do mundo sempre foi quente", explica.
Os sistemas de refrigeração passiva são uma necessidade nessa região há milhares de anos.
"A maior parte da arquitetura que tradicionalmente fazemos aqui são exemplos fenomenais de como resfriar o ambiente sem meios mecânicos", diz Rastogi.
Mesmo em climas quentes e áridos, as temperaturas mais baixas podem estar mais perto do que você imagina.
Em Jaipur, capital do Estado de Rajasthan, no norte da Índia, as temperaturas diurnas atingem regularmente mais de 40°C no verão. Mas apenas a alguns metros abaixo do solo, a temperatura permanece mais branda, a 25°C, mesmo com o calor mais intenso do verão.
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Na cidade de Jaipur, na Índia, as temperaturas chegam a mais de 40°C no verão
A solução é cavar, diz Rastogi, que projetou a Pearl Academy of Fashion, em Jaipur, usando esse princípio. Ele e os colegas fizeram um poço indiano tradicional, conhecido como baoli, dentro de um dos pátios internos da academia.
Essas estruturas escavadas no solo possuem uma série de degraus – e são desenhadas para coletar tanto a água da chuva, quanto a água residual tratada do edifício. O reservatório de água, resfriado pelas temperaturas subterrâneas, absorve uma quantidade substancial de calor do pátio, mantendo o ar fresco.
"Cavar a terra é muito, muito eficaz", afirma Rastogi.
Embora seja uma solução atraente, não é necessário cavar um poço enorme em sua propriedade para se beneficiar do mesmo fenômeno.
Os sistemas comerciais de aquecimento e refrigeração geotérmicos também fazem uso da temperatura mais ou menos estável do solo ao longo do ano bombeando água por meio de uma tubulação que passa por baixo da terra.
No verão, a temperatura da água resfria dentro do solo, e é bombeada de volta, sendo distribuída por dutos que vão ajudar a refrescar a casa. No inverno, o mesmo sistema pode ser usado para esquentar a residência.
Embora ainda seja pouco usado para aquecimento, o sistema geotérmico está se tornando cada vez mais popular para refrigeração, principalmente em cidades do norte da China no verão.
Além do baoli, a Pearl Academy of Fashion, em Jaipur, usa outros truques para manter a temperatura amena.
A começar pela simples forma retangular do prédio, que pode não parecer muito elegante, mas oferece a vantagem de maximizar o espaço interno em relação à área de superfície externa, uma vez que cada metro quadrado exposto ao sol absorve calor.
O edifício é coberto por um jali, tela de pedra perfurada, que fica a cerca de 1,2 metros das paredes externas, o que ajuda fazer sombra no edifício e atenuar a temperatura.
"Muitas dessas estratégias se referem a estar em contato com a natureza e entender como ela funciona", diz Rastogi
O resultado é que a temperatura no interior da academia é razoavelmente morna, em torno de 29°C, mesmo nos meses mais quentes, quando as temperaturas externas são frequentemente superiores a 40°C.
Isso permite que o ar-condicionado seja usado de maneira moderada quando é necessário.
Vento
Yazd, no Irã, é conhecida como a "cidade das torres de vento".
As torres de vento são um elemento tradicional na arquitetura persa e funcionam como uma espécie de ar-condicionado natural. Elas possuem diversas aberturas em forma de arco e são erguidas no topo de edifícios de telhado plano, de acordo com a direção do vento. Há séculos, capturam o vento que sopra sobre os telhados e canalizam para o interior das moradias.
Sua estrutura arquitetônica também ajuda a estimular a circulação de ar, mesmo quando não há uma brisa forte soprando. Às vezes, o ar flui sobre uma bacia ou tanque com água, para refrescar ainda mais o ambiente.
As torres de vento de Yazd estão entre as mais variadas e criativas do Oriente Médio, de acordo com uma pesquisa realizada pela professora de arquitetura Mahnaz Mahmoudi Zarandi, da Qazvin Islamic Azad University, em Teerã.
Uma análise das torres de vento da cidade mostrou que os modelos mais eficazes são capazes de reduzir de 40°C para 29,3°C a temperatura do ar em ambientes fechados.
No caso de prédios que não têm a sorte de ter uma torre de vento acoplada, há outras alternativas, diz McGregor, da Arup. Por exemplo, manter as janelas abertas em diferentes lados de um edifício, em alturas variadas, pode ajudar a canalizar o ar para dentro.
"Às vezes, o efeito pode ser um vendaval de ventos uivantes", acrescenta.
“Por exemplo, um átrio alto com uma abertura na parte superior e uma porta embaixo. Com várias aberturas, você pode controlar o fluxo de ar pelo edifício.”
Selva de concreto
Por mais inteligente que o design de um edifício seja, ele só consegue diminuir o termostato até certo ponto. Mas entender como os prédios interagem com o restante da paisagem urbana pode ajudar a reduzir ainda mais a temperatura.
O arranha-céu espelhado de Londres conhecido como "walkie-talkie" é uma lição de como não fazer isso. O prédio tem uma face côncava gigante. Embora possa parecer sofisticado, há uma razão para que edifícios com reentrâncias não sejam muito comuns.
Antes da conclusão do edifício, descobriu-se que a vasta superfície côncava e brilhante agia como uma lupa, concentrando os raios do sol em uma pequena área. Mais precisamente, em um pequeno trecho da calçada – em frente a um salão de beleza e um restaurante vietnamita.
O resultado foi uma temperatura tão alta que derreteu pinturas, entortou peças de carro, estilhaçou azulejos e botou fogo no capacho de uma loja.
O problema foi resolvido graças à instalação na última hora de um brise soleil – uma espécie de guarda-sol gigante de lâminas de alumínio. Mas isso mostra como uma mudança no design pode alterar profundamente a temperatura da paisagem urbana.
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A vegetação ajuda a manter cidades como Chengdu, na China, frescas durante o verão
Mesmo que não haja arranha-céus fritando as calçadas, existe o fenômeno urbano da ilha de calor – em que o concreto absorve o calor do Sol e o irradia de volta para os pedestres.
Podemos pensar no efeito das ilhas de calor como um mal necessário nas grandes cidades no verão. Mas é possível adaptar os espaços urbanos a fim de reduzir o mesmo.
Uma das maneiras mais eficazes é por meio da vegetação. Todo mundo sabe disso intuitivamente – é a diferença entre o frescor das alamedas arborizadas de cidades como Palma, na ilha de Maiorca, e o calor das calçadas descampadas de Nova York.
Em Medellín, na Colômbia, as autoridades implantaram 30 "corredores verdes" em partes outrora cinzentas da cidade, usando as margens de 18 estradas e 12 vias fluviais. Esses espaços cobertos de vegetação reduziram as temperaturas em 2°C.
Mas um estudo realizado pela ecologista Monica Turner, da Universidade de Wisconsin-Madison, nos EUA, mostrou que uma cobertura de árvores ainda mais ampla pode reduzir a temperatura urbana em até 5°C.
Muitas cidades estão adotando medidas semelhantes. As autoridades municipais de Milão, na Itália, planejam plantar três milhões de árvores na cidade até 2030. Melbourne, na Austrália, também iniciou um programa de plantio de árvores para manter a cidade habitável durante futuras ondas de calor.
E cidades recém-construídas, como Liuzhou, a “cidade florestal” da China, podem ser concebidas com uma ampla cobertura de plantas e árvores desde o início.
Saída estratégica
É claro que, mesmo em um edifício passivamente refrigerado de uma cidade bem projetada, às vezes esses recursos de design não serão suficientes.
Em um hospital repleto de equipamentos que geram calor e pessoas vulneráveis, haverá requisitos de refrigeração que vão além do que os sistemas passivos são capazes de oferecer.
"Neste caso, não nos preocupamos tanto com a energia – precisamos apenas alcançar as condições térmicas adequadas no interior", diz González.
Mas o ponto principal é que o ar-condicionado convencional deve ser o último recurso, não uma muleta.
Talvez o aspecto mais promissor a respeito do resfriamento passivo, acrescenta McGregor, seja o fato de oferecer uma saída do ciclo vicioso que estamos vivendo atualmente com o ar-condicionado.
Um buraco gigante foi avistado pela primeira vez por uma equipe de TV, de acordo com o The Siberian Times, quando os cientistas foram investigar, eles encontraram pedaços de gelo e rocha lançados a centenas de metros do epicentro.
Não está claro quando o buraco se formou ou se as mudanças climáticas tiveram um papel, mas em 2014, algo estranhamente semelhante também foi visto na península de Yamal, no noroeste da Rússia, após uma série de verões excepcionalmente quentes.
Na verdade, este é pelo menos o 17º tal ‘funil’ descoberto até hoje na região e o maior do tipo nos últimos anos.
Acredita-se que os buracos gigantes resultem do colapso repentino de colinas, ou inchaços da tundra, que se formam quando o derretimento do permafrost causa um acúmulo de metano abaixo da superfície.
Graças à mudança climática antropogênica, o Ártico está passando por um rápido colapso de seu permafrost e, embora o fenômeno do funil seja provavelmente influenciado por essas mudanças, ainda existem poucos estudos investigando como a mudança climática especificamente induz seu colapso.
O metano é 84 vezes mais potente como gás do efeito estufa do que o dióxido de carbono, então a liberação de vastos estoques desse gás poderá dar início a um ciclo vicioso de feedback que tornará a atual crise climática global ainda mais assustadora, vamos dizer assim.
Analisando imagens históricas que remontam à década de 1970, um estudo de 2017 descobriu que os funis siberianos se expandiram nos últimos anos, e isso sugere que o derretimento do permafrost está, pelo menos em parte, causando esses tipos de colapsos e levando à liberação de estoques de metano do Ártico.
No mesmo ano, outro estudo encontrou 7.000 bolsões de gás sob a península de Yamal, bem onde o funil recém-descoberto foi encontrado.
Ainda assim, não sabemos se essas bolsas de gás são novas ou não. O permafrost ocupa cerca de dois terços do território russo em algumas das partes mais remotas e inacessíveis do mundo, e simplesmente não temos olhos suficientes para essas áreas.
“A formação de gelo que precede uma cratera geralmente acontece muito rapidamente, ao longo de um a dois anos, e esse crescimento repentino é difícil de observar, então quase todas as crateras foram descobertas depois que tudo já havia acontecido”, o pesquisador Evgeny Chuvilin, que estuda o derretimento do permafrost no Instituto de Ciência e Tecnologia Skolkovo.
“Temos apenas evidências fragmentadas de moradores locais que dizem que ouviram um barulho ou viram fumaça e chamas. Além disso, uma cratera se transforma em um lago em um ou dois anos, o que é difícil de distinguir dos lagos termokarst comuns no Ártico.”
Além da incrível quantidade de metano que esta região do mundo pode um dia liberar, os cientistas também estão preocupados com o que acontecerá se o derretimento do permafrost desencadear doenças antigas sobre as quais nada sabemos.
Na verdade, isso já pode estar acontecendo. Em 2016, um surto de antraz, que matou um menino de 12 anos, remonta ao degelo do permafrost, que vazou a velha bactéria para a água e o solo da região.
Essa não é a única consequência perigosa. Apenas neste ano, o derretimento do permafrost causou o pior derramamento de combustível na história do Ártico, e os cientistas estão preocupados com a localização de muitos mais tubos e estruturas de combustível, com a península Yamal particularmente em risco.
Mesmo que não libere um vírus ou cause um derramamento de óleo, um abismo que aparece de repente no solo geralmente não é um bom sinal.
Os pesquisadores que investigaram o buraco recém-surgido na península disseram à mídia local que esse buraco em particular é único, embora a equipe não divulgue mais informações sobre ele ainda.
Um projeto pioneiro quer trocar a produção de plástico a partir de derivados de combustíveis fósseis por plantas. O plano foi idealizado pela companhia de produtos químicos renováveis Avantium tem o apoio de empresas como Coca-Cola, Carlsberg e Danone.
A iniciativa ganha relevância diante do fato de que são produzidas 300 milhões de toneladas de plástico a cada ano no mundo e o descarte desse material contribui para a crise climática e poluição dos oceanos.
O novo material traz semelhança ao plástico e é feito a partir de açucares de milho, trigo e beterraba. Os testes mostram que o produto pode se decompor por completo em um ano em composteira e em alguns anos se deixados em condições externas naturais. Mas o ideal é que seja reciclado. Do ponto de vista da sustentabilidade, esse plástico não usa combustíveis fósseis e, além de poder ser reciclado, degrada bem mais rápido do que o usado hoje quando na natureza.
O plano da empresa é que o plástico à base de planta esteja nas prateleiras de supermercados até 2023. O projeto inicial produzirá 5 mil toneladas do material por ano. A Avantium espera que a produção aumente conforme a demanda por plástico sustentável. Também planeja usar açúcares vegetais provenientes de resíduos biológicos de origem sustentável, para não afetar a cadeia de fornecimento de alimento.
O plástico que usamos hoje permanece muito tempo no ambiente, uma garrafa de água feita de plástico leva 450 anos para se decompor e canudos levam 200 anos.
OBrasil precisa aumentar o fornecimento de água potável em 4,337 bilhões de metros cúbicos (m³) até 2040. A projeção, a partir da expectativa de crescimento econômico, do aumento da população e do aquecimento global, indica que o crescimento da demanda por água potável nas cidades será de 43,5% até o final da quarta década do século 21 – uma média de incremento de 1,6% ao ano.
O volume é próximo da demanda efetiva de consumo somada nos estados de São Paulo e Minas Gerais em 2017, e equivale ao volume que seria fornecido por 4,4 sistemas do porte do Sistema Cantareira, formado por seis reservatórios que abastecem quase 9 milhões de habitantes da Grande São Paulo.
Os números são do estudo Demanda Futura por Água Tratada nas Cidades Brasileiras – 2019 a 2040, elaborado pelo Instituto Trata Brasil e pela The Nature Conservancy (TNC). O Trata Brasil é uma organização da sociedade civil de interesse público (oscip) formada por empresas da área saneamento básico, e a TNC é uma organização não governamental (ONG) ambiental que tem sede nos Estados Unidos e desenvolve atividades em diversos países, inclusive o Brasil.
A eventual diminuição do desperdício de água tratada nas redes de abastecimento e o uso racional dos recursos hídricos podem ajudar no atendimento da demanda projetada, diz o estudo. O volume de água desperdiçada no ano de 2017 foi calculado em 3,815 bilhões de m³ – 88% do volume que, segundo o estudo, deve ser acrescido até 2040.
A perda de água causa prejuízo de R$ 12 bilhões.
Um indicador do desperdício assinalado no estudo é que a média de consumo de água por habitante no Brasil é de 151,23 litros por pessoa, mais de 41 litros (38%) acima do que estabelece a Organização das Nações Unidas (ONU) como volume necessário para viver confortavelmente (110 litros). O dado sobre a média de consumo inclui o uso residencial e também o gasto de água em diversas atividades econômicas como agricultura (irrigação) e indústria (transformação de produtos).
Para o presidente do Instituto Trata Brasil, Édison Carlos, a demanda por mais água exigirá “altos investimentos em reservação [reservatórios de água], tratamento de esgotos e na redução das perdas, com troca de redes e eficiência na distribuição de água potável.”
O material de divulgação do estudo ainda assinala a necessidade de preservação ambiental. “O fortalecimento da infraestrutura verde traz benefícios ambientais extremamente valiosos, como a preservação de rios, a conservação da biodiversidade e a absorção de carbono, o que ajuda a combater as mudanças climáticas”, diz o documento.
Alguns micróbios do solo, adeptos de usinas de reciclagem, desenvolveram um gosto peculiar pelo plástico. Alguns anos atrás, enquanto brincavam com um desses organismos altamente adaptados, os cientistas criaram acidentalmente uma enzima mutante, capaz de devorar 20% mais plástico do que sua decomposição natural.
Apenas dois anos depois, a mesma equipe mais uma vez se superou. Combinando uma enzima recém-descoberta com a versão antiga, eles criaram uma nova enzima super mutante que decompõe o PET com eficiência.
O enorme aumento na eficiência pode representar um possível caminho para a reciclagem de plásticos no futuro, embora, no momento, evitar produtos de plástico ainda seja a forma mais eficaz de gerenciar nossa poluição.
Hoje, o lixo plástico feito pelo homem virtualmente invadiu todas as fendas do nosso planeta, e o PET (também conhecido como tereftalato de polietileno) é o termoplástico mais comum de todos, geralmente usado em garrafas de água e roupas.
No mundo natural, leva séculos para esse plástico se decompor totalmente, mas mesmo no curto período de tempo em que esses produtos existem em nosso planeta, alguns micróbios descobriram como mastigá-los em poucos dias.
Em 2016, o primeiro desses organismos foi descoberto em uma usina de reciclagem no Japão – o Ideonella sakaiensis. Ao longo dos anos, pesquisas mostraram que ele secreta uma enzima degradadora de plástico chamada PETase para quebrar garrafas PET de água.
Agora, descobrimos um segundo e o rotulamos como MHETase. Juntas, as duas enzimas criam a parceria perfeita para a destruição do plástico.
Enquanto a PETase decompõe a superfície dos plásticos, os pesquisadores dizem que a nova enzima retalha as coisas ainda mais, até que tudo o que resta são os blocos de construção básicos, oferecendo a promessa de essencialmente reciclar o plástico por completo.
“Pareceu natural ver se poderíamos usá-los juntos, imitando o que acontece na natureza”, explica o biólogo estrutural John McGeehan, que faz parte da pesquisa na Universidade de Portsmouth desde o início.
A simples mistura da PETase com a nova enzima MHETase foi suficiente para dobrar a degradação do PET. Mas quando os cientistas os ligaram fisicamente “como dois Pac-men unidos por um pedaço de barbante”, eles funcionaram ainda melhor.
Usando o poderoso síncrotron Diamond Light Source no Reino Unido como uma fonte de intensos feixes de raios-X, McGeehan e seus colegas revelaram a estrutura da nova enzima por meio de cristalografia de raios-X, que então lhes permitiu anexar meticulosamente os dois, criando uma estrutura inseparável duo.
“Foi preciso muito trabalho dos dois lados do Atlântico, mas valeu a pena o esforço”, diz McGeehan.
“Ficamos muito satisfeitos em ver que nossa nova enzima quimérica é até três vezes mais rápida do que as enzimas separadas que evoluíram naturalmente, abrindo novos caminhos para melhorias futuras.”
Na natureza, não é incomum que enzimas secretadas por micróbios trabalhem lado a lado, quebrando a celulose, a quitina e outras estruturas celulares resistentes.
“Dado que os sistemas microbianos naturais evoluíram ao longo de milhões de anos para degradar de forma otimizada os polímeros recalcitrantes, talvez não seja surpreendente, em retrospecto, que uma bactéria do solo desenvolveu a capacidade de utilizar [..] um sistema de duas enzimas,” escrevem os autores.
Ao tentar projetar maneiras mais rápidas e eficientes de decompor o lixo plástico, os pesquisadores acreditam que um coquetel de enzimas demolidoras de plástico é provavelmente melhor do que simplesmente um indivíduo – e esse destruidor super mutante certamente poderia ser uma peça nesse quebra-cabeça.
“No futuro, o projeto de sistemas multienzimáticos para despolimerização de resíduos de polímeros mistos é uma área promissora e frutífera para investigação contínua”, conclui a equipe em seu artigo.
