Infraestrutura natural reduz efeitos de mudanças climáticas nas cidades

Pelo Site CicloVivo

Parques urbanos, jardins de chuva e telhados verdes, reduzem impactos de chuvas, altas temperaturas e eventos climáticos

Foto: Cesar Brustolin | SMCS | Fotos Públicas

O crescimento e adensamento populacional tem se mostrado um fenômeno irreversível no mundo todo. O último relatório das Organizações das Nações Unidas (ONU) sobre a população global projetou que, em 2100, a quantidade de pessoas no planeta pode chegar a 10,9 bilhões, levantando preocupações quanto à pressão sobre as cidades, em especial em áreas sensíveis como o acesso à água.

Uma das alternativas que têm avançado nos últimos anos para ajudar a enfrentar o problema é a chamada infraestrutura natural, que consiste na incorporação de Soluções Baseadas na Natureza (SBN) para resolver questões relacionadas à segurança hídrica e à resiliência. 

Por meio da implantação de áreas verdes em pontos estratégicos das cidades, cria-se um sistema natural capaz de absorver a água da chuva, filtrar sedimentos do solo e reduzir custos com saneamento e saúde pública.

O projeto de telhado verde mais conhecido de Blumenau está situado na sede da Cia. Hering e foi idealizado por Burle Marx, um dos principais paisagistas que já atuaram no país. | Foto: Divulgação | Prefeitura de Blumenau

“Muitas cidades estão pensando em seus sistemas de drenagem porque as tubulações que existem hoje, feitas décadas atrás, não dão conta de escoar o volume atual de água durante grandes tempestades, que acaba provocando enchentes e invadindo edificações. Isso é especialmente importante num cenário de crise climática, em que as chuvas estão cada vez mais intensas e concentradas em curtos períodos, criando uma sobrecarga sobre esses sistemas”, explica o gerente de Economia da Biodiversidade da Fundação Grupo Boticário de Proteção à Natureza, André Ferretti.

“ADOTAR ESTRATÉGIAS QUE USAM A PROTEÇÃO DA NATUREZA COMO SOLUÇÃO ELEVA OS MUNICÍPIOS AO QUE CHAMAMOS DE CIDADES BASEADAS NA NATUREZA.”

A aplicação prática da infraestrutura natural acontece por meio de soluções como jardins de infiltração, parques e telhados verdes, que juntos podem reduzir a quantidade de água que chega aos sistemas de drenagem, gerando ao mesmo tempo benefícios socioeconômicos.

Saúde e economia

Foto: iStock

“Ao absorverem a água da chuva e diminuírem sua velocidade de escoamento até chegarem às tubulações, essas áreas verdes, com solo altamente permeável, ajudam a prevenir a ocorrência de enchentes e alagamentos, o que evita muitos prejuízos. Esses espaços também servem como áreas de lazer e bem-estar para a população.”

Um estudo do World Resources Institute (WRI Brasil), publicado em 2018 em parceria com diversas entidades, mostrou que o aumento da cobertura florestal em 8% no Sistema Cantareira, na capital paulista, poderia reduzir em 36% a sedimentação.

"Ao impedir que mais sedimentos cheguem aos rios e, consequentemente, às estações de tratamento, a infraestrutura verde também alivia os cofres públicos, reduzindo o custo de tratamento da água que abastece as cidades”, completa André.

Para se ter uma ideia do impacto que isso pode gerar, a Estação de Tratamento de Água do Guandu, a maior do mundo, que fica no Rio de Janeiro, gasta 140 toneladas de sulfato de alumínio, 30 toneladas de cloreto férrico e mais 25 toneladas de cal diariamente para retirar impurezas da água que abastece a Região Metropolitana do Rio.

Ferretti cita ainda o exemplo do movimento Viva Água, que reúne diversos atores para proteger e recuperar ecossistemas naturais e incentivar o empreendedorismo com impacto socioambiental positivo na Bacia do Rio Miringuava, em São José dos Pinhais (PR), minimizando a sedimentação do rio e contribuindo com a segurança hídrica da região.

Foto: @novasarvoresporai

Design urbano sustentável

Entre as principais ações de urbanismo que as grandes cidades estão colocando em prática estão os jardins de infiltração. Também conhecidos como jardins de chuva, são espaços ao longo do território urbano que servem como esponjas, ajudando na absorção da água.

Além do aspecto funcional, contribuem para a valorização do espaço público e das propriedades em seu entorno. O ideal é que sejam instalados em partes mais baixas do terreno, que tendem a ser mais impactados por fortes chuvas.

Opção já bastante conhecida, mas com aplicação ainda pouco disseminada, é o telhado verde. Esse tipo de recurso auxilia na regulação microclimática das edificações e ajuda a acumular a água da chuva, sobretudo quando usado em conjunto com cisternas.

“Essa água pode ser usada para a limpeza das áreas comuns, reduzindo o consumo de água potável. Isso é ainda mais importante nos períodos de seca”, diz Ferretti.

Foto: Panoramic Studio | LANDPROCESS

Outra aplicação da infraestrutura natural acontece por meio dos parques e áreas verdes em geral, que além dos benefícios similares de filtragem de sedimentos e retenção de água, geram impacto positivo sobre a saúde e o bem-estar das pessoas, à medida que se tornam espaços de lazer e relaxamento para a população e atuam na redução da poluição sonora e atmosférica.

Além disso, as árvores também reduzem a velocidade de escoamento da água, impedindo que o sistema de drenagem se sobrecarregue rapidamente.

Políticas públicas

“Evitar alagamentos é igual reduzir grandes despesas, desde o tratamento da água até o sistema de saúde. Em um cenário de mudanças climáticas, com chuvas intensas seguidas por longos períodos de estiagem, ter controle sobre a disponibilidade da água é uma questão de sobrevivência”, afirma o gerente da Fundação Grupo Boticário.

Foto: Pixabay

De acordo com o DataSUS, em 2018, foram registradas mais de 230 mil internações por doença de veiculação hídrica, provocadas principalmente por falta de saneamento básico ou pelo contato com água suja em enchentes. Entre as doenças estão diarreia, leptospirose e hepatite A. Os gastos com internações com estas enfermidades no Sistema Único de Saúde (SUS) chegou a R$ 90 milhões no mesmo ano, segundo o Painel Saneamento Brasil, do Instituto Trata Brasil.

Célula a combustível sem membrana é nova promessa de energia limpa

Redação do Site Inovação Tecnológica 

O projeto é mais simples do que as células convencionais - e não entope a membrana, porque não tem membrana.
[Imagem: Alonso Moreno Zuria et al. - 10.1016/j.rser.2020.110045]

Membranas

Embora esteja em andamento um esforço concentrado para inaugurar a "Economia do Hidrogênio", as células a combustível têm sido a grande decepção dessa migração para uma matriz energética limpa.

As células a combustível podem transformar o hidrogênio ou outros combustíveis diretamente em eletricidade, liberando apenas água como resíduo. Mas a tecnologia não avançou o quanto se esperava, com equipamentos grandes e pesados e que funcionam em temperaturas altíssimas.

Mas uma nova esperança acaba de ser anunciada por uma equipe do Instituto Nacional de Pesquisas Científicas do Canadá.

Alonso Zuria e seus colegas criaram uma célula a combustível sem membrana, que captura o oxigênio diretamente do ar. A membrana de separação é um dos maiores gargalos da tecnologia, com uma predisposição crônica para entupir, fazendo a célula a combustível parar de funcionar.

"As células de combustível convencionais são como sanduíches, com a membrana no meio. Em vez disso, optamos por trabalhar em um projeto de camada única. Tivemos que determinar como organizar e espaçar os eletrodos para maximizar o uso do combustível, mantendo em mente a concentração de oxigênio no ar ambiente," explicou o professor Mohamed Mohamedi, coordenador da equipe.

Célula a combustível sem membrana

A equipe está trabalhando especificamente com células a combustível que transformam etanol ou metanol em eletricidade.

Essas células perdem tensão ao longo do tempo - e, eventualmente, param de funcionar - porque as moléculas de álcool (metanol ou etanol) no compartimento anódico da célula a combustível cruzam a membrana que as separa do compartimento catódico. E, quando isso acontece, as moléculas de oxigênio no compartimento catódico reagem com o álcool, causando uma queda na voltagem.

"Quando se tira a membrana, o metanol ou etanol reage com o oxigênio, assim como nas células a combustível convencionais. Para evitar quedas de tensão, tivemos que desenvolver eletrodos seletivos no compartimento catódico. Esses eletrodos permanecem inativos na presença de moléculas de álcool, mas são sensíveis ao oxigênio que gera eletricidade," explicou Mohamedi.

O protótipo de célula de combustível sem membrana alimentou um LED por quatro horas usando 234 microlitros de metanol.

Os pesquisadores agora pretendem otimizar a célula de combustível para que ela possa usar etanol, um combustível mais verde, que pode ser produzido a partir de biomassa e de resíduos agrícolas. O etanol também fornece mais energia por unidade equivalente de volume.

Bibliografia:

Artigo: Prospects of membraneless mixed-reactant microfluidic fuel cells: Evolution through numerical simulation
Autores: Alonso Moreno Zuria, Juan Carlos Abrego-Martinez, Shuhui Sun, Mohamed Mohamedi
Revista: Renewable and Sustainable Energy Reviews
Vol.: 134, 110045
DOI: 10.1016/j.rser.2020.110045

Maior salto tecnológico na indústria do aço em 1.000 anos

Redação do Site Inovação Tecnológica 

A queima do hidrogênio produz apenas água como resíduo.
[Imagem: Vattenfall/Divulgação]

Hidrogênio na indústria do aço

Começaram na Suécia os primeiros testes para usar hidrogênio como combustível para a fabricação de aço em larga escala.

O piloto de demonstração do Projeto Hybrit, financiado pela Agência Sueca de Energia, é um marco na tentativa de "limpar" as indústrias metalúrgica e siderúrgica de seu passado poluidor, tipicamente ligado à queima do carvão e outros combustíveis fósseis.

O hidrogênio será produzido na planta-piloto eletrolizando água com eletricidade derivada de fontes renováveis, como solar e eólica, substituindo o óleo e o bio-óleo utilizados para aquecer os fornos e fundir o minério de ferro.

Se implantada em toda a indústria, a tecnologia Hybrit tem potencial para reduzir as emissões de dióxido de carbono em 10% na Suécia - hoje, a indústria do aço gera 7% do total das emissões globais de dióxido de carbono.

Para isso, o projeto está trabalhando para criar uma cadeia de valor completamente livre dos combustíveis fósseis, da mina de ferro ao aço acabado. Recentemente, uma siderúrgica sueca já havia começado a testar o uso do hidrogênio na laminação do aço.

Ao introduzir uma tecnologia usando hidrogênio livre de combustíveis fósseis - a maior parte do hidrogênio comercializado hoje ainda é produzido a partir do metano - em vez de carvão e coque para reduzir o oxigênio no minério de ferro, o processo industrial emitirá água, em vez de dióxido de carbono.

A intenção é usar hidrogênio da mina de ferro ao aço acabado.
[Imagem: Vattenfall/Divulgação]

Transição climática

Os testes serão realizados entre 2020 e 2024, primeiro usando gás natural e depois hidrogênio, para poder comparar os resultados da produção e da poluição.

O projeto Hybrit é uma associação formada pela fabricante de aço SSAB, pela empresa de mineração LKAB e pela empresa de energia Vattenfall, tudo com suporte de financiamento estatal.

"Neste momento, temos uma oportunidade histórica de fazer coisas que geram empregos aqui e agora - mas também apressam a transição climática que todos percebem ser necessária. Hoje, estamos lançando as bases que permitirão que a indústria siderúrgica sueca seja inteiramente livre de combustíveis fósseis e de dióxido de carbono em 20 anos. Juntos, podemos reconstruir a Suécia como a primeira nação de bem-estar do mundo livre de fósseis," disse o primeiro-ministro sueco Stefan Löfven durante inauguração da planta-piloto.

Foi o próprio Löfven que finalizou seu discurso dizendo que a transição dos combustíveis fósseis para o hidrogênio é o "maior salto tecnológico na indústria do aço em 1.000 anos".

Ar-condicionado com água do fundo do mar gasta menos energia

Redação do Site Inovação Tecnológica

Se dutos instalados por escavação forem utilizados para trazer a água oceânica, os custos de operação do sistema podem ser ainda mais baixos.
[Imagem: Julian David Hunt et al. - 10.1007/s12053-020-09905-0]

Ar-condicionado com água do mar

Engenheiros de várias universidades brasileiras estão propondo uma nova forma de atender às necessidades de ar-condicionado das quentes regiões litorâneas.

A equipe liderada pelo professor Dorel Soares Ramos, da USP (Universidade de São Paulo), acredita que a solução para gastar menos energia com ar-condicionado está em buscar água fria no fundo do mar.

O conceito do ar-condicionado com água do mar (ACAM) envolve o bombeamento de água de profundidades entre 700 e 1.200 metros, água esta que está a temperaturas de 3 ºC a 5 ºC, e levá-la até usinas na costa, onde a água troca calor com um sistema de resfriamento regional, retornando a água mais quente para o oceano.

De acordo com os cálculos da equipe, apenas 1 m3 dessa água gelada do fundo do mar que for trazida para uma usina de ar-condicionado pode fornecer a mesma energia de resfriamento gerada por 21 turbinas eólicas ou uma usina solar do tamanho de 68 campos de futebol.

E eles foram mais longe, desenvolvendo um modelo computacional para estimar o custo de resfriamento desse sistema de ACAM ao redor do mundo, além de avaliar a possibilidade de utilizá-lo como alternativa para armazenamento de energia a partir de fontes renováveis variáveis, como eólica e solar.

As simulações mostram que, enquanto os sistemas de ar-condicionado convencionais requerem um baixo custo de investimento inicial, mas custos de energia altos para operá-los ao longo de sua vida útil, para os sistemas ACAM ocorre o oposto - embora tenha um custo de investimento inicial mais alto, os custos de energia para operar o sistema são mais baixos.

Esquema da usina de ar-condicionado com água gelada oceânica.
[Imagem: Julian David Hunt et al. - 10.1007/s12053-020-09905-0]

Vantagens e desvantangens

Como seria de se esperar, o sistema tem maior nível de atratividade para ilhas em regiões tropicais, onde faz mais calor e a distância da costa até as profundidades oceânicas é menor. Para regiões continentais, quando menor for a dimensão da plataforma continental, menor será o custo do sistema.

Outras vantagens do sistema ACAM incluem sua confiabilidade como fonte renovável não-intermitente de resfriamento, redução das emissões de gases de efeito estufa dos processos de refrigeração e redução do consumo de água em relação aos sistemas convencionais de ar-condicionado. O ACAM também poderia ser combinado com plantas de liquefação de hidrogênio, onde poderia ajudar a reduzir o consumo de energia no processo de liquefazer o hidrogênio em até 10%.

Os pesquisadores, no entanto, alertam que, apesar de seu potencial e muitas vantagens, essa tecnologia também apresenta seus desafios, entre eles o retorno da água do mar aquecida, o que deve ser tratado com extremo cuidado para minimizar seu impacto na vida selvagem costeira.

Bibliografia:

Artigo: High velocity seawater air-conditioning with thermal energy storage and its operation with intermittent renewable energies
Autores: Julian David Hunt, Behnam Zakeri, Andreas Nascimento, Bruno Garnier, Márcio Giannini Pereira, Rodrigo Augusto Bellezoni, Natália de Assis Brasil Weber, Paulo Smith Schneider, Pedro Paulo Bezerra Machado, Dorel Soares Ramos
Revista: Energy Efficiency

DOI: 10.1007/s12053-020-09905-0 

A Amazônia está para se transformar em cerrado, ao invés de uma floresta tropical

Pelo site hypescience 

Grande parte da Amazônia pode estar à beira de perder sua natureza distinta e mudar de uma floresta tropical fechada para uma savana (cerrado) aberta com muito menos árvores, alertaram pesquisadores.

As florestas tropicais são extremamente sensíveis a mudanças nos níveis de chuva, umidade, incêndios e secas prolongadas que podem levar em áreas com quantidade reduzida de árvores que mudaria para uma mistura de floresta e pastagem, semelhante a uma savana. Na Amazônia, essas mudanças eram possíveis, mas pensava-se que ainda demorariam muitas décadas.

Um novo estudo, no entanto, mostra que esse ponto de inflexão pode estar muito mais próximo do que se pensava. Até 40% da floresta amazônica existente está agora em um ponto onde poderia existir como uma savana ao invés de floresta tropical, de acordo com uma pesquisa publicada na revista Nature Communications.

Qualquer mudança de floresta tropical para savana ainda levaria décadas para ter efeito total, mas uma vez iniciado o processo é difícil de reverter. As florestas tropicais sustentam uma gama muito maior de espécies do que a savana e desempenham um papel muito maior na absorção de dióxido de carbono da atmosfera.

Falta de chuva = Amazônia se transformando em savana

Partes da Amazônia estão recebendo muito menos chuva do que antes devido às mudanças climáticas. A precipitação em cerca de 40% da floresta está agora em níveis em que a floresta tropical deveria se transformar em cerrado, de acordo com o estudo, coordenado pelo Centro de Resiliência de Estocolmo, baseado em modelos computacionais e análise de dados.

No passado o presidente Jair Bolsonaro foi avisado que a destruição contínua da Amazônia por incêndios e madeireiros levaria a região mais perto de um ponto crítico em que a floresta tropical poderia se transformar em cerrado. Os incêndios deste ano na Amazônia são os piores dos últimos dez anos, com um aumento de 60% nos focos em comparação com o ano passado.

Arie Staal, principal autor da pesquisa, afirmou que a ecologia das florestas tropicais significa que, embora produzam efetivamente suas próprias chuvas autossustentáveis ​​no clima certo, também estão propensas a secar nas condições erradas.

“À medida que as florestas crescem e se espalham por uma região, isso afeta as chuvas”, disse ele. “As florestas criam sua própria chuva porque as folhas emitem vapor d’água e este cai como chuva a favor do vento. A chuva significa menos incêndios, levando a ainda mais florestas.”

Mas se grandes áreas de floresta tropical desaparecem, os níveis de chuva na região diminuem na mesma proporção. Este nível baixo de “reciclagem de umidade atmosférica” foi tema da simulação nos modelos computacionais usados da pesquisa.

“Condições mais secas tornam mais difícil para a floresta se recuperar e aumentam a inflamabilidade do ecossistema”, disse Staal ao Guardian. Depois que a floresta tropical cruza o ponto e se converteu em uma mistura de madeira seca e pastagem do tipo savana aberta, é improvável que ela retorne naturalmente ao seu estado anterior.

“É mais difícil voltar da ‘armadilha’ causada pelo mecanismo de feedback [já] que o ecossistema aberto e a gramínea é mais inflamável e os incêndios, por sua vez, mantêm o ecossistema aberto”, disse ele.

Praticamente irreversível

A equipe de pesquisadores criou simulações de computador de onde se espera que existam florestas nas regiões tropicais da Terra, de acordo com certas condições climáticas, e analisou as probabilidades de áreas mínimas e máximas cobertura florestal.

Eles também analisaram o que provavelmente aconteceria se as emissões de gases do efeito estufa continuassem aumentando e descobriram que a capacidade das florestas de retornarem a crescer depois que as árvores forem perdidas seria muito reduzida.

Ingo Fetzer, do Centro de Resiliência de Estocolmo e coautor do artigo, afirmou: “Entendemos agora que as florestas tropicais em todos os continentes são muito sensíveis às mudanças globais e podem perder rapidamente sua capacidade de adaptação. Uma vez desaparecidas, sua recuperação levará muitas décadas para retornar ao seu estado original. E dado que as florestas tropicais hospedam a maioria de todas as espécies globais, tudo isso estará perdido para sempre.”

Cidade-esponja: a natureza é a solução para inundações

Pelo site CicloVivo

Um sistema adequado seria capaz de coletar, armazenar e tratar toda água que cai do céu.

Cidades que absorvem a água da chuva e permitem que a água siga seu fluxo natural. Deveria ser fácil, mas inventamos de canalizar nossas águas, aplicar pavimentos impermeáveis e não deixamos a própria natureza fazer a parte dela: absorver e purificar. Para o arquiteto chinês Kongjian Yu, essa é a questão central para solucionar um dos maiores problemas da atualidade em grandes centros urbanos: as inundações. 

Aliás, Kongjian Yu defende que as inundações “não são inimigas” e que até podemos fazer “amizade” com ela. Ele é chamado de “o arquiteto das cidades-esponja”.

Numa gestão ideal da água pluvial, o líquido que cai de graça do céu seria melhor utilizado. Que sentido faz termos inundações durante parte do ano e escassez hídrica em outros períodos? Um sistema adequado seria capaz de coletar, armazenar e tratar esta água – o que poderia ser feito criando zonas úmidas, solos permeáveis e margens de rios restauradas. 

O conceito de cidades-esponja já foi implantado em Hong Kong onde, por exemplo, abriga um reservatório de água da chuva dentro de um estádio de futebol. O sistema é capaz de armazenar 60 mil m3 de água. Já na Europa, é a descolada Berlim, na Alemanha, que vem testando soluções neste sentido. Em cidades nos Estados Unidos, Rússia e Indonésia também é possível encontrar exemplos da aplicação do conceito. Mas é na China que a ideia foi abraçada pelo governo. Por lá, já são 16 cidades-esponja em andamento com previsão de término para 2020. 

Nas cidades chinesas, o objetivo é que 20% das áreas urbanas possam absorver e armazenar 70% da água pluvial. O objetivo é menos asfalto, menos concreto e mais lagos, mais parques. 

Outros benefícios

Tal medida ainda fornece mais espaços verdes dentro de áreas urbanas das quais os próprios moradores se beneficiam. Além de contribuir para a redução de esgotos nas cidades. 

“Há evidências de que as zonas úmidas sozinhas podem remover de 20% a 60% dos metais na água e reter de 80% a 90% dos sedimentos de escoamento. Alguns países chegaram a criar zonas úmidas para tratar as águas residuais industriais”, afirma a Unesco.

Telhados verdes, jardins verticais e jardins de chuva também entram nas estratégias para absorver a água da chuva. Com a expectativa de que eventos climáticos extremos sejam cada vez mais comuns é preciso se preparar. De qualquer forma, não é preciso esperar que o pior aconteça – quebrar o concreto e ceder mais espaço para a natureza é trazer a reconexão com a terra para que finalmente entendamos que somos parte dela.

Confira abaixo o vídeo, em inglês, em que Kongjian Yu aborda a cidade-esponja:

https://youtu.be/U37gst79pGc

Como as florestas garantem água para as cidades?

Pelo site CicloVivo

Foto: Florian Wehde | Unsplash

Florestas urbanas, no entorno da cidade e distantes garantem a quantidade e qualidade da água necessária para nossa vida

A água é um recurso essencial à vida humana. Garantir saneamento básico e água potável para as pessoas é um dos maiores desafios da humanidade, nas áreas urbanas e rurais, o acesso à água é determinante para a saúde e bem estar das comunidades e para o sucesso das mais diversas atividades humanas.  

Por isso a crise hídrica é uma ameaça tão alarmante. O aumento das temperaturas no mundo e os desastres naturais associados às mudanças climáticas contribuem para este cenário. Estudos sugerem que em 2025, cerca de 1,8 bilhão de pessoas não terão água suficiente.

Foto: Ed Leszczynskl | Unsplash

A situação é grave. Mas a boa notícia é que uma solução está ao nosso alcance agora: proteger e restaurar nossas florestas.

Dentro das áreas urbanas, ao longo de bacias hidrográficas ou mesmo quando estão há muitos quilômetros de distância, as florestas alteram o ciclo, a qualidade e a disponibilidade de água. É fundamental que líderes e sociedade tenham consciência do papel das florestas para a segurança hídrica do mundo.

A relação entre as cidades, a água e as florestas acontece em três níveis: florestas internas, florestas próximas e florestas distantes.

Entenda porque precisamos conservar e restaurar as florestas, onde quer que elas estejam.

Florestas urbanas ajudam a controlar águas pluviais

Os problemas com a água nas cidades não se limitam à falta deste recurso. Um novo estudo sugere que as inundações no mundo causaram um prejuízo de mais de US$ 1 trilhão desde 1980 e as cidades, especialmente as localizadas na costa ou próximas de grandes rios, são os locais mais vulneráveis a enchentes e alagamentos.

Foto: Kelly Sikkema | Unsplash

Uma solução natural para este problema são as florestas urbanas – que incluem áreas verdes nas cidades, as árvores plantadas em vias públicas, gramados e jardins e todo o solo permeável onde a vegetação está plantada. Toda esta área ajuda a gerenciar a água das chuvas e reduzir consideravelmente o risco de inundações ao mesmo tempo que gera uma série de outros benefícios e serviços ambientais.

As árvores amortecem as gotas de chuva, e desacelerando a velocidade do seu fluxo em suas folhas e troncos e no contato da água com o solo. O volume de água correndo pelo solo também diminui ajudando a evitar erosões e aumentando a sua absorção. O resultado é que as florestas urbanas reduzem os impactos negativos de chuvas e alagamentos – sem a necessidade de se construir dutos e piscinões de concreto para receber a água.  

As áreas verdes permeáveis também evitam que haja problemas de vazamentos da rede de esgoto, o que ameaça a saúde das pessoas e os ecossistemas aquáticos.

Florestas próximas protegem as reservas de água e tornam as cidades mais resilientes

Entre as 105 maiores cidades do mundo, 33 dependem de áreas de florestas protegidas em seus arredores como fator predominante para a garantia do fornecimento e da qualidade de água. Nos Estados Unidos, 5 grandes centros urbanos – Nova Iorque, Boston, São Francisco, Seattle e Portland – dependem das florestas próximas para filtrar a água que chega na cidade, ao invés de usarem métodos tradicionais de tratamento.

Foto: Ivan Bandura | Unsplash

Florestas localizadas em bacias hidrográficas e próximas às cidades afetam diretamente a qualidade da água e ajudam a regular o ciclo de precipitação, evaporação e fluxo de água, o que interfere na disponibilidade do recurso.

Árvores e outras formas de vegetação melhoram a qualidade da água ao diminuírem os índices de erosão do solo, filtrarem poluentes e fornecerem sombra. As florestas e seus solos absorvem a água quando ela é abundante e liberam quando ela está escassa, garantindo a absorção da água pelo solo, o que alimenta os lençóis freáticos.

Estudos do World Resources Institute mostram que proteger as florestas no entorno das cidades pode ser especialmente benéfico para países como o Brasil. Restaurar florestas próximas à cidade do Rio de Janeiro, ajudaria a proteger a qualidade da água, evitar deslizamentos e inundações e traria uma economia de cerca de US$ 79 milhões para a cidade em tratamento de água com o uso de produtos químicos.

No entanto, é preciso ter cuidado com o plantio de árvores não nativas. Plantações de uma espécie exótica de eucalipto prejudicaram as reservar naturais de água em algumas regiões da África do Sul, por exemplo. O ideal é preservar a vegetação e as florestas nativas. Proteger as áreas verdes que já existem é o ideal.

Florestas são parte dos ciclos de chuva regionais e globais

Florestas há centenas de quilômetros influenciam as chuvas que caem nas cidades e áreas rurais e são fundamentais para a saúde e agricultura. Uma série de pesquisas apontam para a existência de “rios voadores”: as árvores funcionam como canudos gigantes, que levam a água do solo para o ar por meio da transpiração, produzindo o vapor necessário para que a chuva caia, mesmo em locais distantes.

As grandes florestas do mundo, na Bacia Amazônica, na Bacia do Congo e no Sudeste Asiático tem uma função especialmente importante na regulação das chuvas em suas regiões. E, no entanto, esta capacidade de levar a chuva a vários locais está ameaçada.

Foto: Vinícius Mendonça | Ibama

O mundo perdeu 11,9 milhões de hectares de florestas em 2019, incluindo 3,8 milhões de hectares de florestas tropicais. Entre as consequências deste desmatamento está a seca em áreas urbanas e rurais.

Estudos mostram que parte do continente africano vai ficar mais seco e que as temperaturas vão subir ainda mais com o desmatamento na região do Congo. Na América do Sul, o desmatamento da Amazônia vai levar a longos períodos de seca em cidades do Brasil, Paraguai, Uruguai e Argentina e à prejuízos para a agricultura local.

Melhorando a qualidade da água e da vida nas cidades

Com a maioria da população mundial vivendo em centros urbanos, as decisões que acontecem nas cidades afetam as florestas tropicais.

A produção de commodities de carne, soja e óleo de palma levou à cerca de 30% do desmatamento mundial nas últimas décadas. As cidades são responsáveis pelo consumo de 40 bilhões de toneladas de diferentes materiais todos os anos e a tendência é que este número dobre até 2050.

Foto: iStock

Como centros de comércio e cultura, as cidades podem ajudar a frear o desmatamento com políticas ambientais municipais que valorizem a preservação de florestas e reconheçam o valor dos serviços ambientais e sociais que estes ecossistemas garantem. Ao mesmo tempo, a iniciativa privada, por meio das empresas, pode optar por cadeias produtivas mais sustentáveis.

Cidadãos e consumidores podem contribuir com a escolha de representantes que estejam alinhados com estas escolhas e com a opção por produtos e serviços de empresas que sejam ambientalmente responsáveis. 

Circuito de grafeno gera energia limpa e ilimitada

Redação do Site Inovação Tecnológica

Energia do grafeno

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