Material aumenta em eficiência elétrica LEDs

Material aumenta em até 40 vezes eficiência elétrica LEDs



Os LEDs (light- emitting diodes – diodos emissores de luz) tornaram-se componentes onipresentes do mundo contemporâneo, utilizados em telas de TV e monitores de computador, letreiros luminosos e luzes de sinalização, luminárias de automóveis e dispositivos de controle remoto, ao lado de muitas outras aplicações. Consistem, basicamente, de semicondutores que, ligados a uma fonte de energia elétrica, emitem luz, quando os elétrons da corrente se recombinam com lacunas existentes na rede atômica do material, liberando energia na forma de fótons.

Os chamados quantum-dots (pontos quânticos), constituídos por partículas nanométricas semicondutoras, são ótimos materiais para a fabricação de LEDs, pois produzem brilho intenso; emitem luz em uma faixa bem estreita de comprimentos de onda, o que possibilita alta resolução de cor; e são relativamente baratos para produção em larga escala. No entanto, sua utilização esbarra em um poderoso fator limitante: a baixa eficiência elétrica, da ordem de apenas 0,1% a 0,2%.

Isso decorre de um fenômeno quântico denominado “efeito Auger”, assim chamado em homenagem a um de seus descobridores, o físico francês Pierre Victor Auger (1899- 1993).

No átomo, quando um elétron próximo do núcleo é removido, deixando uma vaga na camada eletrônica que ocupava, outro elétron, mais distante (portanto, dotado de um nível maior de energia cinética), vem preencher o seu lugar.

O efeito esperado é que a energia excedente desse segundo elétron seja liberada para o meio com a emissão de um fóton (a partícula associada à interação eletromagnética). Porém, pode ocorrer que a energia seja transmitida a um terceiro elétron, que, excitado, supera a atração eletromagnética do núcleo, sendo ejetado pelo átomo. Foi esse outro desfecho possível que recebeu o nome de “efeito Auger”.

Fenômeno análogo (neste caso, denominado “recombinação Auger”) pode ocorrer em um material semicondutor, quando, ao ocupar lacuna na rede atômica, em vez de liberar fóton, o elétron transmite sua energia a outro elétron, que é ejetado pela rede. Transformando energia elétrica em energia cinética, em vez de energia luminosa, a “recombinação Auger” faz com que a eficiência dos LEDs seja extremamente baixa.

Mas um experimento recente, realizado na Divisão de Química do Los Alamos National Laboratory, dos Estados Unidos, conseguiu controlar a influência da “recombinação Auger”. O time de pesquisadores, do qual participou o brasileiro Lázaro Padilha, professor doutor no Instituto de Física Gleb Wataghin da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), publicou seu trabalho na Nature Communications, jornal eletrônico do grupo Nature – o artigo pode ser acessado em: www.nature.com/ncomms/2013/131025/ncomms3661/full/ncomms3661.html.

“Produzimos novos materiais que possibilitaram minimizar o ‘efeito Auger’. Com eles, foi possível obter LEDs até 10 vezes mais eficientes, com uma taxa de conversão de energia elétrica em energia luminosa da ordem de 2%”, disse Padilha à Agência FAPESP.

“Mais do que isso: conseguimos limitar o processo de ionização do material. Essa ionização, que decorre da injeção de elétrons, acentua o ‘efeito Auger’. Quanto mais carga injetada, maior o ‘efeito Auger’. Criando uma barreira para controlar a injeção, chegamos a uma eficiência da ordem de 8%. Ou seja, aumentamos a eficiência em até 40 vezes, de 0,1% a 0,2% para 8%”, acrescentou o pesquisador.

Para isso, os pesquisadores utilizaram, como ponto de partida, quantum-dots de seleneto de cádmio (CdSe). Esse material semicondutor confere ao LED a eficiência de 0,1% a 0,2%. Revestindo o núcleo de seleneto de cádmio de cada partícula com uma camada de sulfeto de cádmio (CdS) e introduzindo, entre o núcleo de CdSe e a camada externa de CdS, uma película bem fina de uma liga dos dois materiais (CdSeS), foi possível aumentar a eficiência para cerca de 2%.

Por fim, acima da camada de CdS, foi acrescentada outra camada, composta de uma liga de zinco, cádmio e enxofre (ZnCdS). Essa liga funcionou como barreira, limitando e controlando a entrada de elétrons na nanopartícula e, dessa forma, reduzindo ainda mais o “efeito Auger”. Assim, foi possível elevar a eficiência para 8%.

“O grande mérito desse trabalho foi a engenharia do material, que possibilitou controlar a interação dos elétrons da corrente com as lacunas (isto é, as ausências de elétrons) da rede atômica do semicondutor”, comentou Padilha.

“As nanopartículas, com diâmetro total de 7 nanômetros cada, foram obtidas por meio de síntese química, com um controle muito rigoroso de cada etapa das reações”, explicou.

Com a utilização dessas nanopartículas modificadas será possível, por exemplo, produzir aparelhos de televisão capazes de gerar mais luz com menor consumo de eletricidade. Outra vantagem – esta relacionada com o uso de quantum-dots em geral – é que a estreita banda de emissão luminosa de cada nanopartícula permitirá melhorar muito a resolução de cor. (ambienteenergia)

 

Bicicletas que geram energia já estão à venda no Brasil

Pedalada sustentável: Bicicletas que geram energia já estão à venda no Brasil

A geração de energia a partir do movimento efetuado durante pedaladas não é mais uma novidade. A boa notícia é que a inovação tecnológica já está sendo comercializada no Brasil. Há aproximadamente um mês, um conjunto composto por um gerador de energia acoplado a um suporte para bicicleta, que funciona como uma bike estática é vendido no portal Mercado Livre por cerca de R$ 1,8 mil.

O produto, batizado de Pedal Sustentável, foi idealizado pelo professor José Carlos Armelin, que é engenheiro, músico e cicloativista. Para unir suas paixões, o baterista da banda CO₂ Zero desenvolveu a tecnologia para atender às necessidades energéticas durante os shows do grupo.

A banda de pop rock possui músicas que falam sobre o meio ambiente e a importância de pequenos gestos sustentáveis. Além disso, eles incentivam o público a pedalar durante os shows para gerar a energia consumida nas apresentações. "Toda a energia do nosso som é gerada por bicicletas. As pessoas vão pedalando para fornecer energia para os instrumentos. Se eles param de pedalar, acontece um black out na banda, mas isso faz parte do charme da apresentação", explica o professor ao portal MPE Estadão.

O Pedal Sustentável também é utilizado para praticar atividades físicas e pode fornecer energia a notebooks, TV e som. (msn)

Casas inteligentes – elemento chave do setor elétrico

Em postagens anteriores foram discutidos o futuro do setor elétrico, e como o surgimento das redes inteligentes e a introdução da micro-geração distribuída mudam o papel de agentes do setor e suas transações. São particularmente afetadas as empresas de distribuição e os consumidores.

As residências conectadas por redes inteligentes são na realidade o componente final da própria rede. O modo como a energia é consumida, gerada e estocada (ou reinjetada na rede) pelo consumidor final influencia a gestão da rede e é determinante nos problemas de sustentabilidade e segurança energética com os quais a sociedade tem se deparado. Desse modo, cabe a pergunta: o que são as casas inteligentes e quais são suas funções?

O conceito de casa inteligente surgiu há diversas décadas e é anterior ao de redes inteligentes. A visão da casa do futuro era a de uma residência dotada de serviços para facilitar a vida de seus residentes. Atos quotidianos eram automatizados e uma série de novos aparelhos foi introduzida. A incorporação de novos eletrodomésticos, sensores, e aplicativos de automação de diversos aparelhos aumentou a participação do consumo residencial de eletricidade (Faruqui, Hledik, Sergici, 2009).

Em países onde as casas já incorporam o uso de mais eletrodomésticos e de processos automatizados, o consumo de eletricidade avançou rapidamente. Soma-se a esse fenômeno de modernização, o envelhecimento populacional, que faz com as pessoas passem mais tempo em casa, e portanto, contribui para o aumento do consumo de energia. Nesse processo de modernização e automação de diversas ações quotidianas o setor residencial passa a ter um peso maior na demanda global por eletricidade.

Diante das atuais preocupações de segurança de abastecimento há uma mudança de paradigma. Para os estudiosos do setor energético a casa inteligente passa a ser aquela que promove maior eficiência na produção e no consumo de energia, enquanto preserva os ganhos de conforto promovidos pela automação de diversos serviços. Para tanto, são incorporados equipamentos que permitem o monitoramento e controle, assim como a reorganização, da utilização de eletrodomésticos.

Existem softwares que ligam e desligam automaticamente luzes e aparelhos eletrodomésticos, incluindo ar condicionados, de acordo com o horário e os hábitos de seus ocupantes. Ao incorporar tais facilidades, as casas inteligentes deixaram de ser fonte de aumento de demanda de energia para se tornarem fonte de economia de energia (Rokach, 2012:93). Desse modo, se aproveita ao máximo a geração produzida localmente e nos horários onde precisa consumir eletricidade via a distribuidora, se evita o consumo no horário de ponta com suas tarifas mais elevadas.

Figura 1: Integração otimizada de geração e consumo de energia no seio da casa inteligente

Entretanto, a maximização dos benefícios da casa inteligente só é possível se a casa é bem utilizada. Não adianta a casa ter sistemas de ventilação passiva e termostatos automáticos se seus ocupantes deixam janelas abertas, ou programam seus equipamentos para funcionarem em horários de ponta. A participação do usuário é fundamental para o sucesso da integração. Com esse objetivo, além de investir em educação para que as pessoas consumam energia de modo mais eficiente, foram desenvolvidos instrumentos econômicos que induzem a mudança de comportamento dos indivíduos para colaborar com o equilíbrio do sistema.

Faruqui, Hledik et Sergici (2009) mostram que diversos projetos piloto utilizando o sistema de diferenciação de tarifas residenciais que penalizam o consumo nos horários de ponta levaram à uma redução da demanda da ordem de 13 a 20%. Quando associados à tecnologias mais modernas, a redução chegou a atingir reduções de consumo de 27 a 44%. Desse modo, tarifas diferenciadas bem concebidas geram reduções significativas de pico de consumo ao mesmo tempo que gozam de elevados níveis de aceitação social.

Os autores chamam atenção para a importância de se estabelecer curtos períodos de ponta, de até 4 horas, por exemplo, pois isso facilitaria a mudança de hábitos de consumo dos usuários. Períodos longos são menos efetivos na indução de mudança de hábito dos consumidores porque implicam mudanças mais radicais de seus hábitos de consumo. Além disso, deve se associar aos horários de ponta e fora de ponta, fortes sinais de preço. O consumidor deve perceber que há uma grande diferença de preços nesses dois momentos.

É através de uma boa integração com as redes inteligente que se torna possível maximizar os benefícios das casa do futuro. Através dela, é possível ter sucesso com a integração da geração de energia oriunda de novas fontes renováveis produzida nas residências e promover a redução do consumo de energia nos horários de ponta.

Uma integração bem sucedida é facilitada através de projetos piloto para que as redes como as casas inteligentes sejam concebidas levando em conta as características de geração e de consumo de eletricidade de seus ocupantes e do sistema energético no qual ele se insere (Faruqui, Hledik et Sergici, 2009). Através de projetos piloto as distribuidoras podem mapear e quantificar o impacto dos hábitos de consumo de energia de seus consumidores e oferecer tarifas dinâmicas diferenciadas que orientem o consumo de energia de seus consumidores de acordo com a capacidade de geração e transporte/distribuição de seu sistema elétrico.

Por serem componentes integrantes das redes inteligentes, o bom uso das casas inteligentes é vital para contornar problemas de sustentabilidade e segurança energética com os quais a sociedade tem se deparado. Ghaffarian Hoseini et al (2013) afirmam que as casas inteligentes, como ambientes de vida integrados equipados com tecnologias inteligentes para a automação de diversas funções são apontadas para serem um paradigma comum. A penetração de tecnologias de Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC) no dia a dia não poderá ser evitada. Desse modo, é essencial que em sua concepção sejam integradas as restrições ambientais e de dotações de recursos naturais nos ambientes nas quais elas se inserem. Somente assim ela será sustentável e elemento de equilíbrio do sistema elétrico no qual está inserida. (ambienteenergia)



Eletrodomésticos no caminho certo

O Inmetro realizou, entre os dias 4 e 8 de novembro/13, em todo o país, por meios de seus órgãos delegados, a operação ‘Eficiência Energética’, que verificou no comércio se produtos que compõem a lista de eletrodomésticos da chamada ‘linha branca’ e lâmpadas ostentavam a Etiqueta de Eficiência Energética do Inmetro, com faixas coloridas de “A” (mais eficiente) até “E” (menos eficiente). Foram realizadas 2.830 ações, verificando-se 138.146 produtos. O índice de irregularidade foi de apenas 0,2% (280 produtos). Em 2011, esse número chegava a 1,25%.

Foram contemplados na verificação: fogão a gás; refrigerador; máquina de lavar; TV tipo plasma, LCD e projeção; lâmpada incandescente de uso doméstico; e lâmpada fluorescente compacta com reator integrado.

Empresas irregulares foram notificadas e serão penalizadas, com multas que variam de R$ 100 (cem reais) a R$ 1.500.000,00 (um milhão e quinhentos mil reais), de acordo com o artigo 9º, estabelecido na Lei n.º 9.933/99. Os produtos irregulares foram apreendidos e serão encaminhados à destruição, após esgotadas as possibilidades de recurso. (ambienteenergia)

Como é possível reduzir custos de energia em casa

Fazer escolhas inteligentes na compra de novos aparelhos pode ser um longo caminho para reduzir os custos de energia em casa.

Parece complicado, mas é relativamente simples promover mudanças que reduzam os custos de energia em casa. Através de uma combinação de compra e uso cuidadoso de eletrodomésticos inteligentes, geralmente é possível economizar significativamente nas contas elétricas, de gás e contas de aquecimento doméstico.

Muitas vezes, pequenas mudanças podem reduzir substancialmente os custos de energia em casa. Algumas ações tomam pouco esforço, como desligar as luzes ao sair de um ambiente ou deixar os pratos secarem naturalmente, sem o uso da máquina de lavar louça. Outras atitudes exigem correções simples, como o uso de lâmpadas eficientes. Consertar pequenas fendas em torno das janelas vai auxiliar a economizar nas contas com sistema de aquecimento no inverno e com ar condicionado no verão.

Fazer escolhas inteligentes na compra de novos aparelhos pode ser um longo caminho para reduzir os custos de energia em casa. Por exemplo, alguns frigoríficos, máquinas de lavar e secadores utilizam a energia, substancialmente, em menor quantidade do que outros equipamentos. Ao longo dos anos, com o aparelho sendo usado, a economia pode ser significativa. A verificação de rótulos em aparelhos e checagem das recomendações sobre eficiência energética são duas maneiras fáceis de encontrar modelos que irão ajudar a diminuir os custos de energia.

Empresas de serviços públicos utilizam vários recursos úteis para reduzir os custos de energia. Alguns oferecem incentivos financeiros para encorajar a compra de aparelhos de alta eficiência energética, ou promovem treinamentos e palestras sobre sustentabilidade e medidas que são mais eficientes em termos energéticos.

A redução de consumo de energia também ajuda na sustentabilidade

Um consultor pode auxiliar as pessoas com dicas simples e muito úteis. Há luzes desnecessárias ou aparelhos que não estão sendo utilizados? Existe um projeto de uma janela que pode ser ampliada ou luz solar que pode ser aproveitada para iluminar a casa e ainda ser coletada por painéis fotovoltaicos? Com aparelhos maiores, há configurações que podem ser alteradas para torná-los mais eficientes em termos energéticos? Realizar algumas mudanças simples pode resultar em economias visíveis para uma casa ou empresa. (manutencaoesuprimentos)

 

Setor hoteleiro precisa buscar eficiência energética

“Apague a luz, não sou sócio da companhia de eletricidade.” A frase, que em muitas casas passa de geração em geração, continua sendo verdade. Mas fazer isto é pouco ante o mundo de opções para economizar no final do mês. Em um hotel, há um sem-número de possibilidades, e isto vale tanto para pequenas pousadas quanto para grandes redes. As iniciativas podem abranger desde ações simples, como a escolha certa das lâmpadas, até projetos mais complexos, em edificações novas ou prédios que passam por reformas ou processos de retrofit.

Tecnologias e soluções foram abordadas no Fórum de Cogeração e Alternativas Energéticas para o Setor Hoteleiro (Focae), realizado em 05/12/13 no Rio de Janeiro pela Associação Fluminense de Cogeração (Cogen-Rio) e o Portal Ambiente Energia. A questão das linhas de financiamento para tais iniciativas também foi debatida no Fórum, estruturado em quatro painéis, com 16 palestras.

Estima-se que o segmento hoteleiro possa obter uma economia energética de 30% a 80% com o emprego de sistemas para gerenciar o consumo de energia e de água. Segundo Gilberto de Mello, pesquisador da Unicamp, a experiência mostra que o segredo da eficiência energética está na automação, gerenciamento com inteligência e monitoramento.

O governo federal tem uma série de políticas públicas, entre elas o Programa Nacional de Eficiência Energética, instituído em 2011. Parte de suas diretrizes está retratada no documento Requisitos Técnicos da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ-C), que estabelece uma série de critérios para a parte externa dos prédios (envoltória), iluminação e condicionamento de ar. Fernando Perrone, da Eletrobras, explica que o RTQ-C inclui os meios de hospedagem, quer dizer, pousadas e hotéis de todos os tamanhos.

A iniciativa governamental de maior visibilidade é certamente o sistema de etiquetagem do Procel. Todo mundo conhece as etiquetas, que avaliam com letras de A a G os equipamentos de maior ou menor eficiência energética e os selos, que premiam os mais bem classificados. O que pouca gente sabe é que existe um sistema similar voltado para prédios, o Procel Edifica, lançado em 2003. Embora ainda desconhecido do grande público, ele vem sendo levado em conta por grandes empresas na hora de alugar um prédio, e, de acordo com Fernando Milanez, do Instituto Nacional de Eficiência Energética (INEE), é um símbolo de confiança principalmente em casos de retrofit.

Faltam conhecimento e cultura empresarial

O que falta para impulsionar a eficiência energética? Osório de Brito, da Associação Fluminense de Cogeração de Energia (Cogen-Rio), diz que ninguém é contra o conceito, mas poucos têm o mesmo entusiasmo na hora de fazer o que precisa ser feito. Ricardo Bezamat, consultor de energia da Federação Brasileira de Hospedagem e Alimentação (FBHA), considera que o desafio é disseminar conhecimento, pois a imensa maioria dos hotéis, não importa o tamanho ou onde se localizem, é ineficiente em termos de consumo de energia.

Milanez aponta que além de uma iluminação otimizada o caminho para a eficiência energética implica adotar fontes alternativas. Isto significa gerar energia em qualquer horário, mesmo fora dos momentos de pico (ou de ponta), quando ela é mais cara. Isto pode ser feito, por exemplo, com o emprego de pequenas centrais elétricas ou por cogeração, isto é, o uso combinado de duas fontes de energia, tais como eletricidade e gás natural. Outra opção é a redução do consumo, com o emprego de painéis solares e partículas redutoras de transmissão de calor externo.

A compra de energia no mercado livre, ou seja, sem ser diretamente das concessionárias, é mais uma possibilidade em termos de eficiência energética. Alexandre Lopes, da Associação Brasileira dos Comercializadores de Energia (Abraceel), explica que a negociação direta com produtores que vendem sua energia excedente pode otimizar os custos de quem adquire, e enquadram-se nessa categoria empresas com consumo médio mensal entre 500 kW e 3000 kW, caso de um grande número de hotéis.

Para realizar um trabalho de eficiência energética – ou, pelo menos, começar –, as pousadas e hotéis de menor porte contam com o apoio do Sebrae. Marcio Américo, do Sebrae-RJ, explica que entre as iniciativas estão manuais específicos para o segmento, ferramentas virtuais, treinamento e consultoria, com especialistas que fazem o diagnóstico das instalações e recomendam ações.

Tendências

Uma forte tendência dos últimos anos no Brasil é a contratação de escos (sigla em inglês para companhias de serviços de energia). São empresas especializadas em promover eficiência energética nas instalações dos clientes, que fazem desde o diagnóstico inicial, o projeto, recomendação e instalação de aparelhos e sistemas, até a operação. É prática das escos a remuneração via contratos de performance, ou seja, o cliente paga um percentual sobre o desempenho do novo ambiente, e também a oferta de financiamento. Atuam nesse segmento a Ligth Esco e a Gás Natural Serviços.

Também tem crescido no mercado mundial, embora ainda de forma tímida no Brasil, a certificação das edificações no que se refere a práticas sustentáveis. Uma das certificações mais conhecidas é a Leed (sigla de Leadership, Energy and Environmental Design). Até o início de dezembro, segundo informa Maria Fujihara, do Green Building Council Brasil, ONG especializada nessa área, sete hotéis no país estavam em processo de certificação e um deles já havia obtido o selo.

Para apoiar os hotéis que querem se modernizar e obter mais eficiência energética, a Pró Hotéis tem duas vertentes de atuação, conforme explica Rodrigo Aguiar. Uma das vertentes é de consultoria técnica e a outra é de aconselhamento financeiro, visando ajudar na seleção e obtenção da modalidade de financiamento mais adequada. Em ambos os casos, a Pró-Hotéis conta com parcerias e convênios.

O Fórum abriu espaço igualmente para palestras de cunho mais técnico, apresentadas por fornecedores. Edson Tito Guimarães, da Datum, discorreu sobre diferentes tipos projetos de condicionamento de ar, inclusive com o uso de cogeração. Antonio Moreira, da Somatec, falou sobre os benefícios dos retentores eletromagnéticos para otimizar o uso da energia e reduzir os gastos. Péricles Pinheiro, da CHP Brasil, apresentou equipamentos de cogeração a gás, que podem ser utilizados de forma modular para um aproveitamento melhor dependendo dos níveis de ocupação do hotel. Rubens Agullo, da Effitech, defendeu o uso de energia fotovoltaica (conversão de energia eletromagnética de luz em energia elétrica) na área hoteleira e Carlos Faria, da Equinócio Solar, mostrou as várias aplicações da energia solar.

A 2ª edição do Fórum de Cogeração e Alternativas Energéticas para o Setor Hoteleiro (Focae) teve o patrocínio de Gás Natural Serviços e Light Esco e o apoio do INEE, Secretaria de Turismo do Rio de Janeiro, Rio Capital da Energia, ABIH RJ, FBHA, Fórum de Desenvolvimento do Estado do Rio de Janeiro e Sind Rio. (ambienteenergia)

Hotéis buscam reduzir custos com energia

Hotéis buscam caminhos para reduzir custos com energia

Soluções como geração virtual, cogeração, microgeração e novas tecnologias para eficiência energética estão em foco na 2ª edição do Fórum de Cogeração e Alternativas Energéticas para o Setor Hoteleiro (Focae), que acontecerá no Rio de Janeiro em 05/12/13. O evento é promovido pelo Portal Ambiente Energia e a Associação Fluminense de Cogeração (Cogen-Rio).

O objetivo do evento é apontar soluções para um setor que reúne mais de 13 mil hotéis no país, além de mostrar os caminhos para a obtenção de financiamento para projetos de eficiência energética.

Estima-se que o segmento hoteleiro tenha potencial de economia energética de 30% a 80% com o emprego de sistemas para gerenciar o consumo de energia e de água.

O uso da cogeração a gás natural; a adoção de fontes com a energia solar térmica e fotovoltaica; soluções de eficiência energética, como a iluminação a LED; e do conceito de “geração virtual” são apontados como caminho para chegar lá.

O programa do 2º Focae abrirá espaço para debates sobre temas como a necessidade e barreiras para eficientização; os benefícios das principais soluções; iluminação e uso de fontes alternativas; condicionamento de ar e o emprego da cogeração; microgeração; acesso ao mercado livre; programas de certifação; e financiamento. (ambienteenergia)

Economia de US$ 240 bilhões com motores eficientes

A melhoria no uso da energia elétrica por parte dos sistemas motrizes industriais acarretaria uma economia total de US$ 240 bilhões e uma redução na demanda global de energia elétrica de 10%, pois 45% de toda a eletricidade consumida no mundo é utilizada por motores. Os cálculos foram divulgados pelo representante da Parceria Internacional pela Cooperação para Eficiência Energética (IPEEC, sigla em inglês), Amit Bando, durante o 8º EEMODS, maior conferência internacional sobre eficiência energética de motores elétricos e sistemas motrizes, que está sendo realizada no Eletrobras Cepel, na Ilha do Fundão, no Rio de Janeiro.

A importância dos sistemas motrizes também é enorme no Brasil. Segundo o coordenador geral de Eficiência Energética do Ministério de Minas e Energia, Carlos Alexandre Pires, atualmente 41% do consumo de energia elétrica no Brasil é industrial e, desse total, 62% vêm de sistemas motrizes. “A Eletrobras, por meio do Procel, e a Confederação Nacional da Indústria fizeram um estudo minucioso no qual identificaram um enorme potencial de redução de gastos”, disse Pires, destacando o papel do Procel Indústria, que já treinou cerca de sete mil profissionais, em 700 indústrias de todo o país.

Pires fez ainda um panorama geral das políticas públicas de eficiência energética no país nos últimos 30 anos. Ele lembrou o Programa Brasileiro de Etiquetagem, criado em 1984 e uma referência mundial, o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (Procel) e o Programa Nacional da Racionalização do Uso dos Derivados de Petróleo e do Gás Natural (Conpet), passando pela Lei de Eficiência Energética, de 2001, que adotou índices mínimos de eficiência para máquinas e equipamentos que consomem energia elétrica.

Além de Pires e Bando, participaram dos debates Peter Zwanziger, representante da Associação Europeia de Fabricantes de Motores (CEMEP, sigla em inglês), e Jean Mollet, da Associação Internacional do Cobre, que destacou a importância da participação nos esforços para o aumento da eficiência energética em motores de bancos de fomento, como o Banco Mundial, e de programas da Organização das Nações Unidas, como o Sustainable Energy for All, além da Organização do Desenvolvimento Industrial da ONU, que incentiva a adoção da norma ISO 50001, de gestão eficiente da energia.

Longe da ISO-50.001 - O número de indústrias que receberam a norma ISO 50.001 de eficiência energética, em todo o mundo, já ultrapassou 4 mil, mas, no Brasil, as certificadas não passam de sete, de acordo com George Alves Soares, chefe da Assessoria Corporativa e de Novos Negócios em Eficiência Energética da Eletrobras. Segundo ele, mais da metade das certificações foi obtida na Alemanha. George Soares divulgou os dados durante o encerramento da oitava edição do EEMODS, a maior conferência internacional sobre eficiência energética de motores elétricos e sistemas motrizes, que terminou ontem (30), no Rio.

Para o especialista da Eletrobras, o Brasil é uma referência na área de etiquetagem e no estabelecimento de critérios mínimos para a certificação de sistemas motrizes eficientes, mas precisa evoluir mais. “Deveríamos seguir o exemplo de países que estão buscando acordos voluntários com a indústria para a redução do desperdício no setor. Acredito que este seja o caminho. A quantidade superior de certificações ISO 50.001 na Alemanha é um exemplo para todos os outros países de como é importante atrelar políticas públicas às boas práticas no setor”, destacou George. Segundo ele, 2.177 indústrias alemãs já obtiveram a ISO 50.001, de um total de 4.048 em todo o mundo.

O EEMODS, realizado na sede do Eletrobras Cepel, na Ilha do Fundão, foi o primeiro a ser programado para a América Latina e reuniu 218 pesquisadores de 113 instituições, representando mais de 20 países. O próximo encontro acontece no ano que vem na Finlândia. (ambienteenergia)

Energia Retomada sobre Energia Investida

A erosão da EROEI: Energia Retomada sobre Energia Investida

O “pico do petróleo” e a consequente crise econômica global é motivo de muita discussão. O declínio da produção dos combustíveis fósseis foi previsto pelo geofísico americano M. King Hubbert que, em 1956, publicou um artigo mostrando que o pico (máximo da produção) do petróleo, no mundo, deveria ser atingido em torno de 50 anos. Depois deste pico, a produção cairia rapidamente, podendo criar um grande desequilíbrio entre a demanda e a oferta. Isto provocaria um grande aumento do preço dos hidrocarbonetos, afetando a economia internacional.

Porém, existem visões mais “otimistas” do ponto de vista da continuidade do atual modelo de desenvolvimento. A Agência Internacional de Energia (IEA) acredita que a capacidade de aumento da produção dos combustíveis fósseis vai continuar nas próximas décadas. Alguns autores, por outro lado, dizem que o “pico”, se houver, não seria da produção, mas sim da demanda por petróleo, sendo que o avanço das energias renováveis poderá ser uma solução para a crescente necessidade energética mundial.

Todavia, a grande questão a ser debatida é o custo da produção de energia e o retorno que se obtém dos investimentos realizados. Para tanto, é preciso considerar ao conceito EROEI, que é a sigla em inglês para “Energy return on Energy invested” (Energia Retornada sobre Energia Investida). Ou Eroi (Energy return on invested). O EROEI pode ser apresentado pela fórmula “K para 1”, sendo K a quantidade de energia retornada por 1 unidade investida. Quanto mais alto for o EROEI mais eficiente é o combustível. Se K é próximo de 1, a fonte energética não é viável, pois utilizará tanto ou quanto na produção do que no seu retorno.

Indubitavelmente, é necessário energia para extrair energia. Quando teve início a produção de petróleo, o seu EROEI situava-se em torno de 100 para 1. Em meados do século XX o EROEI ainda estava na casa de 50 para 1. Nos dias atuais, se utiliza um barril de petróleo para produzir o equivalente a nove barris. Para o gás de xisto e as areias betuminosas (tar sands) o EROEI situa-se perto de quatro para um. Estudos mostram que para haver desenvolvimento econômico o EROEI deve ficar entre cinco e nove vezes.

Se a relação entre a energia investida e a energia obtida ficar baixa seriam necessários mais recursos para manter uma produção adequada de petróleo e gás, sobrando cada vez menos dinheiro e recursos para outras atividades econômicas e sociais. A erosão da EROEI reduz a lucratividade das empresas, reduzindo os salários e aumentando o custo de produção de bens e serviços, reduzindo a produtividade geral da economia. Cada pessoa a mais é um retorno a menos em termos econômicos.

O século XXI está assistindo à diminuição do EROEI do petróleo, pois houve, ao longo do tempo, um aumento na demanda, fazendo com que o petróleo fácil de ser extraído fosse acabando. A produção de petróleo em águas profundas (como no exemplo do pré-sal), por ser menos acessível, exige mais energia no processo de produção, diminuindo o EROEI.

Portanto, pode-se dizer que o fim da energia fóssil abundante e barata chegou ao fim. Por isto, é praticamente impossível manter os altos índices de crescimento do PIB do período de ouro da economia internacional, que foi de 1950 a 1973 (antes da crise do petróleo). A produção energética chegou a uma espiral de complexidade. A demanda por mais energia leva à necessidade de mais complexidade para obter esta energia adicional. Com a complexidade crescente, há um risco maior de acidentes devido à natureza complexa do sistema e um aumento geral de custos. O grande desafio das energias renováveis é, exatamente, reduzir os custos de produção para que a energia retornada seja várias vezes maior do que a energia investida, viabilizando a transição para uma economia de baixo carbono e sustentável ambientalmente.

Em síntese: se a EROEI dos combustíveis fósseis apresenta uma tendência persistente de declínio, o mesmo acontece com a produtividade geral da economia. Neste quadro, é impossível manter altas taxas de crescimento econômico, assim como a mobilidade social ascendente fica comprometida. Energia mais cara significa preço dos alimentos mais elevados. Implica, também, na possibilidade de maiores protestos populares, especialmente nos países que se encontram na fase da pirâmide populacional conhecida como a “bolha de jovens”. (ecodebate)

Energia renovável: o otimismo exponencial

Energia renovável: o otimismo exponencial de Ray Kurzweil

Desde a Idade da Pedra (paleolítico) nossos ancestrais aprenderam a controlar a energia do fogo. Todavia, foi em 1768, quando James Watt inventou a máquina a vapor, que teve início o predomínio da produção industrial e o uso generalizado dos combustíveis fósseis (primeiro o carvão mineral e depois o petróleo e o gás).

A Revolução Industrial e Energética, que teve início no final do século XVIII, possibilitou o maior crescimento da história da população (passou de 1 bilhão de habitantes em 1800 para 7 bilhões em 2011) e da economia. Entre o ano 1 da Era Cristã e o ano de 1800 a economia mundial cresceu 5,8 vezes, porém o crescimento entre 1800 e 2011 foi de 90 vezes, segundo dados de Angus Maddison. O crescimento da renda per capita foi de apenas 1,3 vez, ou 30%, em 1800 anos. Mas deu um salto de 13 vezes em 211 anos.

Ou seja, aproximadamente em dois séculos o poder de compra médio dos habitantes da Terra foi dez vezes maior do que nos dois milênios anteriores. O PIB mundial cresceu 15 vezes mais na comparação dos dois períodos. De 1800 a 2011 a esperança de vida ao nascer passou de cerca de 30 anos para 70 anos e as crianças foram deixando para trás as terríveis taxas de mortalidade infantil.

Porém, todas as conquistas do progresso humano podem ir por água abaixo devido ao encarecimento dos combustíveis fósseis – que deve atingir o seu pico de produção e/ou demanda brevemente – e às mudanças climáticas decorrentes do aquecimento global provocado pela emissão do CO² liberado pela queima exatamente da energia que impulsionou o avanço das condições materiais de vida da população mundial.

Mas pode haver alternativas, pois na evolução da economia houve avanços que foram realizados por escassez e pressão das condições ambientais e outros em razão dos conhecimentos científicos e tecnológicos. Nesta segunda perspectiva, é preciso lembrar que a Idade da Pedra não acabou por falta de pedras.

Da mesma forma, a idade dos combustíveis fósseis pode acabar antes do “Pico de Hubbert”. O fim do “mundo do petróleo” não precisa ocorrer de maneira trágica, pois pode se dar de maneira positiva por meio do avanço das energias renováveis (especialmente aquelas baseadas na utilização do sol e dos ventos) e pela transição administrada para uma economia de baixo carbono. Atualmente, a maior fonte de energia renovável vem das hidrelétricas. Porém, mesmo liberando baixa quantidade de CO² as hidrelétricas, com seus enormes lagos, possuem outros impactos ambientais e são fonte de “prisão” das águas e de redução da mobilidade dos peixes. O sol e o vento são fontes com menores impactos negativos.

Tomemos o caso da energia solar. O Sol irradia durante o ano o equivalente a 10 mil vezes a energia consumida anualmente pela economia mundial. Assim, basta utilizar uma fração da energia solar disponível. O nosso astro maior pode ser a grande fonte de energia renovável do planeta, tornando-se uma fonte energética que seja abundante, permanente, limpa e ecológica.

Existem diversas pesquisas e alternativas sobre o uso da energia solar sendo desenvolvidas. Uma delas, a tecnologia termossolar, chamada Energia Solar Concentrada (Solar CSP – Concentrated Solar Power – na sigla em inglês), em vez de produzir eletricidade diretamente, como nas células solares fotovoltaicas, utiliza espelhos para concentrar a luz do sol sobre encanamentos para produzir vapor em seu interior, que por sua vez movimenta turbinas que produzem eletricidade. Para manter a usina em funcionamento durante a noite ou em dias nublados, utiliza-se o calor excedente produzido durante o dia por meio do armazenado de um líquido especial em tanques apropriados.

Mas a produção que mais tem crescido é a da energia fotovoltaica (Solar PV). O cientista Ray Kurzweil é um entusiasma do potencial da energia solar. Ele argumenta que o crescimento da energia solar tem se dado de forma exponencial, partindo de quase zero em 2000 para 16 gigawatts (GW) em 2008 e cerca de 100 GW em 2012. Extrapolando estas tendências, Kurzweil considera que é possível manter a tendência de dobrar a capacidade produtiva fotovoltaica a cada dois anos, o que significa multiplicar por mil vezes, em 20 anos. Em palestra na Universidade de Berkeley, Ray Kurzweil (que trabalha atualmente na Google) disse: “Nesse ritmo vamos atender 100% das nossas necessidades de energia em 20 anos”.

Contudo, este otimismo de Kurzweil não é compartilhado por outros especialistas. Os dados da Agencia Internacional de Energia (IEA – International Energy Agency‌) mostram que realmente a produção de energia fotovoltaica mundial cresceu de forma exponencial até 2013. Porém, as projeções mostram que o ritmo vai se desacelerar nos próximos anos e deve chegar a 308 GW em 2018, o que é um grande crescimento, mas não deve manter o ritmo de dobrar a cada dois anos. Em termos absolutos a produção continua aumentando, mas em termos relativos o ritmo se reduz.

Dados da Administração de Informação de Energia dos Estados Unidos (EIA – U.S. Energy Information Administration) em seu International Energy Outlook 2013 projeta que o consumo mundial do conjunto das energias renováveis, em 2040, será de 15% da matriz energética, que, infelizmente, continuará sendo dominada pelos combustíveis fósseis.

Portanto, o otimismo de Kurzweil não é compartilhado pelas agências de energia. Segundo a IEA, a capacidade de energia renovável mundial deverá passar de 1.465 GW (sendo 1.071 de hidreletricidade), em 2011, para 2.351 GW (sendo 1.330 de hidreletricidade) em 2018. Considerando apenas as energias eólica, solar, geotérmica e ondas a produção deve passar de 319 GW em 2011 para 896 GW em 2018.

Tem sido grande o crescimento das fontes renováveis, mas insuficiente para mudar significativamente a matriz energética e para reduzir a emissão de gases de efeito estufa. Outra questão é que a maior parte da produção de panéis fotovoltaicos e de turbinas eólicas tem se concentrado na China o que provoca uma dependência dos demais países do mundo ao lobby chinês. Um relatório da Bloomberg mostra que a China está planejando dobrar sua capacidade de produção de energia solar para 10 gigawatts este ano e multiplicar por 5 até 2015. No resto do mundo, até 2014, o preço da energia solar pode se tornar sustentável, isto é, ser competitivo sem subsídios.

Não resta dúvidas de que a economia internacional precisa reduzir significativamente sua dependência dos combustíveis fósseis e aumentar o peso das energias renováveis no conjunto da produção energética. Para tanto é preciso que as diversas nações criem políticas públicas para incentivar a utilização das energias renováveis e que haja incentivo para que o mercado, as famílias e as comunidades invistam na mudança da matriz energética. Também é preciso construir redes de transmissão inteligentes para controlar a sazonalidade da produção de energia eólica e solar, aumentar a eficiência energética e adaptar a produção à demanda.

Com otimismo ou sem otimismo, o futuro da humanidade depende da superação da dependência dos combustíveis fósseis e da redução da pegada ecológica (fortemente influenciada pela emissão de CO²). Para mitigar a atual crise ambiental e o aquecimento global o caminho não é voltar para a Idade da Pedra, mas sim promover um novo salto científico e tecnológico. Mas para não cair no “Paradoxo de Jevons”, o mundo precisa mudar o padrão de consumo, caminhar para o “estado estacionário” e adotar um estilo de vida que coloque o ser humano em harmonia com a natureza. (ecodebate)



Mais renováveis na matriz

Ao longo dos próximos 10 anos, a participação de fontes renováveis na capacidade instalada de geração elétrica no Sistema Interligado Nacional (SIN) crescerá de 83,8% em 2012 para 85,8% em 2022. A projeção consta do novo ciclo do Plano Decenal de Expansão de Energia – PDE, com horizonte de 2022. O estudo, produzido pela Empresa de Pesquisa Energética – EPE, ficará em Consulta Pública no  Ministério de Minas e Energia (MME) até o próximo dia 10 de novembro.

Tal aumento ocorrerá principalmente devido ao expressivo  crescimento da participação do parque eólico, que sairá de 1,5% no final de 2012 para  9,5% em 2022. O aumento reflete a manutenção da competitividade desta fonte no  horizonte decenal. Assim, estimasse uma capacidade instalada de usinas eólicas de 17,4 mil MW em 2022, frente a uma capacidade instalada em torno de 1,8 mil MW verificada ao final de 2012.

Investimentos – O volume de investimentos associados à expansão projetada no PDE 2022, de acordo com os estudos da EPE, monta a R$ 1,15 trilhão ao longo dos próximos 10 anos. Os investimentos associados à exploração e produção de petróleo e gás natural representarão 54% dos investimentos esperados, cabendo ao setor elétrico aproximadamente 23%, mesmo percentual da soma dos investimentos totais nas áreas de derivados de petróleo e de biocombustíveis. (ambienteenergia)

Rio terá geração de energia pelas ondas do mar

A Coppe/UFRJ, em parceria com Furnas e a empresa Seahorse Wave Energy, deu início aos estudos para geração de energia elétrica a partir da movimentação das ondas do mar na cidade do Rio de Janeiro. O projeto prevê a instalação de uma usina, denominada conversor offshore, a cerca de 14 quilômetros da praia de Copacabana, próximo da Ilha Rasa, com capacidade instalada de 100 kW. A usina ficará a uma profundidade de 20 metros e, em sua capacidade máxima, a eletricidade gerada pode abastecer o equivalente a 200 casas residenciais.

A conclusão do projeto, que conta com investimento de R$ 9 milhões de Furnas, está prevista para 2015. No momento, os pesquisadores do Laboratório de Tecnologia Submarina (LTS) da Coppe estão trabalhando no desenvolvimento e construção de um protótipo, em escala reduzida, em conjunto com os engenheiros da Seahorse Wave Energy, da Incubadora de Empresas da Coppe.

O professor do Programa de Engenharia Oceânica da Coppe, Segen Estefen, coordenador do LTS, diz que o projeto faz parte da estratégia de tornar a geração de energia por meio das ondas do mar economicamente viável e comercial. O professor explica que o primeiro passo foi dado com a instalação de uma usina no Porto de Pecém, a 60 quilômetros de Fortaleza (CE), que se encontra em fase final de testes e é fruto de uma parceria entre a Coppe, a Tractebel Energia e o Governo do Ceará.

“Estamos colocando o Brasil entre os países que buscam o domínio das tecnologias de aproveitamento da energia das ondas para gerar eletricidade em grande escala. É fundamental que consigamos nos manter competitivos para que no futuro não tenhamos que importar tais tecnologias”, afirma Segen.

O professor da Coppe diz que o próximo passo, que também faz parte da parceria com Furnas, é desenvolver usinas com estruturas flutuantes para que possam ser instaladas em locais afastados da costa. “E, no futuro, com estas usinas flutuantes poderemos, inclusive, abastecer as plataformas dos campos do pré-sal”, adianta.

O gerente da área de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação de Furnas, Renato Norbert, diz que o desenvolvimento da usina faz parte da estratégia da empresa de buscar novas oportunidades de negócios e vantagem competitiva. “A expectativa com este projeto é promover maior aproximação das atividades de P&D à fase de comercialização da tecnologia e, assim, introduzir na matriz energética brasileira uma nova fonte de energia limpa, renovável e abundante no território nacional”, destaca Norbert.

A ideia inicial de Furnas é atender o mercado livre, oferecendo o MWh com menor custo. “Como não requer uma grande obra, como as hidrelétricas e as nucleares, não consome combustível de nenhuma espécie, nem exige o transporte de grandes equipamentos, como as eólicas conhecidas, a energia gerada poderá ser mais barata”, acrescentou o gerente da área de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação de Furnas.

Sobre funcionamento da usina - O engenheiro Paulo Roberto, sócio proprietário da Seahorse Wave Energy, diz que a geração de energia se dará a partir da movimentação vertical de um flutuador de 11 metros de altura e 4,5 metros de diâmetro, impulsionado pelas ondas do mar. “O flutuador será guiado por uma coluna central, com fundação no leito marinho, e a sua movimentação será transformada em movimento rotativo no gerador, utilizando-se um sistema mecânico que integrará o flutuador e o gerador”, detalha Paulo.

Em geral, quanto mais altas forem as ondas, mais energia pode ser captada para transformação em eletricidade. Mas, de acordo com o professor Segen Estefen, é possível obter um melhor resultado se as ondas tiverem mais continuidade, como no mar de Copacabana, mesmo que sejam baixas, com cerca de 1,5 metros.

A eletricidade gerada será transmitida por cabo submarino, que descerá ao fundo do mar pelo interior da coluna e seguirá pelo leito marinho até a ilha para conexão à rede elétrica. Renato Nobert, de Furnas, diz que, desse modo, a geração será totalmente no mar, o que torna esta usina a primeira no país a ter esta característica. (ambienteenergia)



Biocombustíveis: vantagens e desvantagens

Os biocombustíveis são fontes de energia renováveis, o que significa dizer que permitem a ciclagem da matéria na natureza. São obtidos a partir da cana-de-açúcar, do milho, de oleaginosas, resíduos agropecuários, dentre outras fontes.



Os biocombustíveis, como o biodiesel e o etanol (álcool etílico), têm aparecido com frequência na mídia como alternativas para contenção do aquecimento global. Isso acontece porque os biocombustíveis permitem uma ciclagem do gás carbônico (CO₂), apontado como um dos vilões do aquecimento global.

Veja no quadro acima o que ocorre quando se usa um biocombustível.

Como se pode ver na figura ao lado, o CO₂ eliminado pelo veículo é reutilizado pelas plantas para a produção de mais biomassa, através da fotossíntese.

Parte dessa matéria orgânica produzida é usada para a produção de mais biocombustível, com devolução de CO₂ para a atmosfera. Dessa forma, o equilíbrio consumo-liberação de CO₂ pode ser estabelecido e a concentração do CO₂ pode estabilizar.

Com os combustíveis fósseis (gasolina, óleo diesel, carvão, gás natural) esse equilíbrio não acontece.

Entenda o porquê:

O petróleo foi formado há milhões de anos (período Carbonífero), provavelmente de restos de vida aquática animal acumulados no fundo de oceanos primitivos e cobertos por sedimentos. Com ação da alta pressão e temperatura, o material depositado sofreu uma grande quantidade reações químicas, originando massas viscosas, de coloração negra – as jazidas de petróleo. Quando queimado ocorre, então, liberação de CO₂  que foi retirado da atmosfera do planeta há milhões de anos. Como não há nenhum mecanismo atual para capturar esse CO₂ para produção de mais petróleo (que é considerado um recurso não renovável), o uso desses combustíveis acaba promovendo um aumento na concentração de CO₂ na atmosfera. Como curiosidade, para cada 3,8 litros de gasolina queimados, 10 kg de CO₂ são liberados para a atmosfera.

1.    Vantagens de uso dos biocombustíveis

- Possibilita o fechamento do ciclo do carbono (CO₂), contribuindo para a estabilização da concentração desse gás na atmosfera (isso contribui para frear o aquecimento global);

- No caso específico do Brasil, há grande área para cultivo de plantas que podem ser usadas para a produção de biocombustíveis;

- Geração de emprego e renda no campo (isso evita o inchaço das cidades);

- Menor investimento financeiro em pesquisas (as pesquisas de prospecção de petróleo são muito dispendiosas);

- O biodiesel substitui bem o óleo diesel sem necessidade de ajustes no motor;

- Redução do lixo no planeta (pode ser usado para produção de biocombustível);

- Manuseio e armazenamento mais seguros que os combustíveis fósseis.

2. Desvantagens do uso dos biocombustíveis

- Consome grande quantidade de energia para a produção;

- Aumento do consumo de água (para irrigação das culturas);

- Redução da biodiversidade;

- As culturas para produção de biocombustíveis consomem muitos fertilizantes nitrogenados, com liberação de óxidos de nitrogênio, que também são gases estufa;

- Devastação de áreas florestais (grandes consumidoras de CO₂) para plantio das culturas envolvidas na produção dos biocombustíveis;

- Possibilidade de redução da produção de alimentos em detrimento do aumento da produção de biocombustíveis, o que pode contribuir para aumento da fome no mundo e o encarecimento dos alimentos;

- Contaminação de lençóis freáticos por nitritos e nitratos, provenientes de fertilizantes. A ingestão desses produtos causa problemas respiratórios, devido à produção de meta-hemoglobina (hemoglobina oxidada);

- A queima da cana libera grandes quantidades de gases nitrogenados, que retornam ao ambiente na forma de “chuva seca” de fertilizantes, segundo pesquisa do químico ambiental Arnaldo Cardoso e publicada na revista “Unesp Ciência, edição de fevereiro de 2010.  Nos ambientes aquáticos, o efeito é muito rápido: proliferação de algas, com liberação de toxinas e consumo de quase todo oxigênio da água, o que provoca a morte de um grande número de espécies.

Como se vê, os biocombustíveis não são a grande solução para o problema energético do mundo. É necessário repensar sobre o uso de outras formas alternativas de energia, como a eólica e a atômica (que vem ganhando força no mundo científico). (vestibulandoweb)



Conversão de biomassa em etanol celulósico

As primeiras plantas industriais de produção de etanol de segunda geração devem entrar em operação no Brasil a partir de 2014, em escala comercial ou de demonstração de tecnologia. A expectativa é que produzam de 3 a 82 milhões de litros de combustível por ano, colocando à prova os esforços dos cientistas de todo o globo para desenvolver um processo eficiente de quebra da biomassa em açúcares capazes de serem fermentados em etanol.

Os principais desafios científicos e tecnológicos da produção em escala do etanol celulósico foram tema de workshop promovido pelo Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), em Campinas.

O Second Generation Bioethanol 2013: Enzymatic Hydrolysis, apoiado pela FAPESP, reuniu mais de 130 profissionais para debater temas como hidrólise enzimática, relações entre estrutura e função de enzimas, aspectos relacionados a bioprocessos, metagenômica aplicada a biocombustíveis, produção de proteínas, transdução de sinal em fungos filamentosos, fermentação de pentoses por leveduras, evolução molecular de enzimas e novas fontes de energia.

Os grandes gargalos do setor continuam sendo o alto custo e a baixa eficiência dos coquetéis enzimáticos, este último causado por diversos inibidores da reação. Os próprios componentes da biomassa interferem na reação de hidrólise.

“O bagaço de cana é um material muito heterogêneo, contempla celulose, hemicelulose e lignina, um composto que transpassa a fibra e inibe a atividade enzimática”, disse André Ferraz, pesquisador da Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo (USP).

Apesar da complexidade do processo, avanços significativos foram obtidos nos últimos anos. Neil Brown, pesquisador da USP de Ribeirão Preto, destacou o aumento considerável de dados genômicos ligados a microrganismos que secretam enzimas com potencial para degradar a biomassa, assim como a ampliação do conhecimento sobre sistemas de ação relacionados à produção dessas enzimas e o uso em larga escala de abordagens “ômicas”, como metagenômica e proteômica.

“Para continuar a avançar nas pesquisas, precisamos de sistemas de biologia computacional que combinem dados dessas diversas abordagens em modelos que contribuam para a criação de sistemas enzimáticos mais eficazes. No Reino Unido, quem trabalha com bioinformática atualmente possui uma longa lista de cientistas desejando a sua atenção”, comentou Brown.

Na área de genômica, Igor Grigoriev, do DOE Joint Genome Institute, dos Estados Unidos, abordou o projeto 1000 Fungal Genome. A iniciativa agrega diversas instituições norte-americanas em torno do sequenciamento de 1000 espécies de fungos até 2016. Esses microrganismos são os principais secretores de enzimas que degradam a biomassa em açúcares que podem ser utilizados para a produção de biocombustíveis e outros produtos de alto valor agregado.

Química e biomassa

A edição deste ano do workshop Second Generation Bioethanol contemplou novas sessões sobre estudos com leveduras capazes de converter açúcares de cinco carbonos em etanol. As leveduras industriais atuais não conseguem fermentar tais compostos presentes na biomassa lignocelulolítica, como xilose ou galactose. Entretanto, estes representam mais de 30% dos açúcares presentes na biomassa de cana.

Yong-Su Jin, da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, mostrou resultados de estudos com modificações genéticas em espécies de Saccharomyces cerevisiae com o propósito de metabolizar pentoses. O grupo introduziu na levedura genes para a fermentação de celobiose e xilose.

Outra espécie foi modificada para cofermentar o aceto, um coproduto da reação anterior. As espécies modificadas obtiveram resultados expressivos na fermentação simultânea dos compostos. “Nossos resultados sugerem que a cofermentação simultânea de inúmeros açúcares é uma estratégia promissora para produzir combustíveis e substâncias químicas a partir de biomassa.”

Ao final do workshop, os coordenadores do evento e pesquisadores do CTBE Gustavo Goldman, Juliana Velasco de Oliveira e Fábio Squina destacaram que um dos maiores desafios do Brasil na área é também sua principal solução.

“O nosso país possui uma matéria-prima que produz grandes volumes de biomassa, assim como um complexo industrial de produção de etanol de primeira geração otimizado. Isso representa uma vantagem competitiva perante outros países, ao mesmo tempo em que obriga a futura tecnologia de segunda geração a ser mais eficiente do que a desenvolvida em nações concorrentes”, disse Goldman.

Os três pesquisadores coordenam linhas de pesquisa no CTBE que combinam abordagens “ômicas”, como genômica funcional, metagenômica, transcriptômica e proteômica. Tecnologias de alto desempenho são empregadas para a descoberta de enzimas com aplicação biotecnológica e a compreensão dos mecanismos moleculares envolvidos na conversão da biomassa vegetal por sistemas enzimáticos.

“Como consequência desses estudos, temos disponibilizado à comunidade científica uma coleção de enzimas recombinantes com amplas aplicações biotecnológicas, provenientes de diversas fontes, como microrganismos hipertermofílicos, cupins, metagenoma de solo, fungos filamentosos e genes sintéticos”, detalhou Squina. Além de publicações científicas, o grupo depositou algumas patentes nos últimos anos. (ambienteenergia)

Biocombustíveis enfrentam desafios para expanção

A necessidade de aumentar a produção e distribuição de energia no mundo somada à recente resolução de diversos países, como os Estados Unidos, de aumentar a utilização de combustíveis renováveis até 2021 deverão impulsionar globalmente a expansão da indústria de biocombustíveis nos próximos anos.

Para atender a uma maior demanda mundial por bioenergia, contudo, o setor terá de superar desafios de diversas ordens. Entre eles, aumentar o cultivo de culturas agrícolas utilizadas para obter biocombustíveis, sem afetar a produção de alimentos; adaptar-se aos impactos das mudanças climáticas globais na agricultura; e competir em condições desiguais com os combustíveis fósseis – que hoje são fortemente subsidiados em inúmeros países, incluindo no Brasil.

As observações foram feitas por pesquisadores participantes do “Workshop Bioenergia e Sustentabilidade: a perspectiva da indústria”, realizado no dia 18 de novembro, na FAPESP.

O encontro foi preparatório para o Processo Rápido de Avaliação (Rapid Assessment Process) sobre biocombustíveis e sustentabilidade que pesquisadores dos Programas FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN), em Caracterização, Conservação, Recuperação e Uso Sustentável da Biodiversidade do Estado de São Paulo (BIOTA) e sobre Mudanças Climáticas Globais (PFPMCG) realizarão, no início de dezembro, na sede da Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (Unesco), em Paris, na França.

A avaliação – realizada a convite da Secretaria do Comitê Científico para Problemas do Ambiente (Scope) da Unesco – deverá resultar em um “Resumo de políticas” contendo uma série de recomendações da academia, indústrias, instituições governamentais e não governamentais (ONGs) para apoiar a tomada de decisões relacionadas a biocombustíveis e sustentabilidade por parte de empresas, governos e instituições internacionais associados à Organização das Nações Unidas (ONU).

“O objetivo do trabalho de avaliação é, tendo em vista que a produção de bioenergia está se expandindo no mundo, contribuir com recomendações para políticas públicas que possam estimular a produção de biocombustíveis e eliminar algumas barreiras ao avanço dessa indústria globalmente”, disse Glaucia Mendes Souza, professora do Instituto de Química (IQ) da Universidade de São Paulo (USP) e membro da coordenação do BIOEN, na abertura do evento.

O estudo contará com a participação de 95 especialistas da área de biocombustíveis, provenientes de 56 instituições de pesquisa de 19 países, e deverá ser publicado na forma de um livro eletrônico (e-book) previsto para ser lançado em outubro de 2014.

Os principais resultados também serão publicados em uma edição especial do Journal Environmental Development e anunciados na abertura da 2nd BBEST – Conferência Brasileira de Ciência e Tecnologia em Bioenergia (Brazilian Bioenergy Science and Technology Conference), prevista para ocorrer em outubro de 2014 em Campos do Jordão.

“A síntese do conhecimento sobre biocombustíveis e sustentabilidade que produziremos não será simplesmente uma revisão da literatura científica ou um tutorial sobre o tema”, afirmou Souza.

“Pretendemos avançar na discussão por meio da abordagem de questões transversais relacionadas à produção de biocombustíveis, como segurança alimentar, energética, ambiental e climática e desenvolvimento sustentável e inovação”, contou.

Demanda de energia - De acordo com dados apresentados por pesquisadores participantes do encontro, obtidos da Agência Internacional de Energia (IEA, na sigla em inglês), a demanda por energia no mundo deverá dobrar nas próximas décadas, passando dos atuais 500 hexajoules (hj) para mil hexajoules em 2050.

A produção de óleo e gás, no entanto – que representam 60% da energia primária mundial –, deverá cair no mesmo período, tendo em vista que está diminuindo o número de reservas de petróleo e, em contrapartida, aumentam os custos para prospecção e extração de óleo e gás de novos campos petrolíferos, aponta o órgão.

Em razão desse cenário e com a finalidade de atender ao aumento da demanda mundial por energia, a IEA prevê que, em 2030, os biocombustíveis contribuirão com 4% a 10% – dependendo da introdução do etanol de segunda geração – no total da energia utilizada para transporte rodoviário no planeta.

Para isso, será necessário utilizar entre 3,8% e 4,5% da terra arável disponível mundialmente para o cultivo de culturas agrícolas destinadas à produção de biocombustíveis, contra 1% do total de terra usada hoje no mundo para essa finalidade.

Essa expansão da produção de biocombustíveis, no entanto, não deverá competir com a de alimentos, cuja demanda mundial também aumentará nos próximos 40 anos, estimam os pesquisadores.

“Esses números [referentes ao potencial de participação dos biocombustíveis na matriz energética mundial] ainda estão sendo discutidos, mas estamos caminhando para um consenso de que a disponibilidade de terra arável para cultivo de culturas agrícolas voltadas à produção de biocombustíveis não será um problema”, disse Souza.

Desde 2007, a produção de biocombustíveis no mundo aumentou 109%, apontaram pesquisadores participantes do evento.

As projeções da Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE) e da Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (FAO) também indicam que, nos próximos anos, a produção de bioetanol e biodiesel no mundo deverá aumentar 60%, saltando do atual patamar de 149 bilhões de litros para 222 bilhões de litros em 2021.

Uma das razões para esse aumento de produção, de acordo com especialistas na área, é a decisão de cerca de 41 países, anunciada nos últimos anos, de aumentar por meio de projetos de lei a utilização de etanol em suas frotas de veículos até 2021.

Os Estados Unidos, lembrou Goldemberg, estipularam que, em 2021 deverão consumir 79,8 bilhões de litros de etanol a mais do que o total de 67 bilhões de litros do combustível que obtêm do milho e utilizam hoje.

A legislação norte-americana estabeleceu, porém, que essa cota excedente deverá ser de biocombustíveis de segunda geração, produzidos no próprio país, ele completou.

Mas especialistas na área acham que essa meta será difícil de ser atingida em razão das dificuldades industriais enfrentadas atualmente para produzir esse tipo de bioenergia obtida não apenas da sacarose presente no colmo da cana-de-açúcar – como a do bioetanol de primeira geração, por exemplo –, como também do açúcar presente nas paredes celulares do bagaço, das folhas e de outros resíduos da planta.

“Se essa legislação não for mudada, os Estados Unidos terão de importar esse etanol excedente de algum outro país produtor, proporcionando uma oportunidade interessante para o Brasil”, disse José Goldemberg, professor do Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da USP, durante o evento.

Segundo Goldemberg, no caso do Brasil, estima-se que o país também consumirá 24,2 bilhões de litros a mais de etanol obtido da cana-de-açúcar em 2021 do que o total de 37,4 bilhões de litros do biocombustível que utiliza hoje.

Outros países também estabeleceram a meta de que, até 2021, no mínimo 10% do total de combustíveis que usam deverá ser proveniente de combustíveis renováveis, o que corresponderá a uma produção adicional de mais 34,8 bilhões de litros de etanol.

Somadas, essas produções adicionais de etanol para abastecer os Estados Unidos, Brasil e outros países que definiram políticas para aumentar a utilização de biocombustíveis totalizarão 138 bilhões de litros de etanol em 2021, calculou Goldemberg.

Se esse volume de etanol fosse obtido da cana-de-açúcar, seriam necessários 25 milhões de hectares de terra para cultivar a cultura agrícola, estimou o pesquisador.

“Há vários estudos de autoria de pesquisadores brasileiros apontando que é possível encontrar dentro do Brasil essa quantidade de terra, sobretudo por conta da melhoria da eficiência da pecuária brasileira, que é extremamente ineficiente [em termos de uso da terra para pastagem]’, afirmou Goldemberg.

“O gado brasileiro é o que vive mais confortavelmente em todo o mundo, porque tem cerca de um hectare de área de pastagem”, avaliou.

Condições adversas - Algumas das principais ameaças à expansão da produção de biocombustíveis no mundo estão relacionadas a mudanças do clima e à falta de políticas públicas estáveis, que valorizem e diferenciem esses combustíveis renováveis e que promovam seu adequado desenvolvimento no mundo, apontaram pesquisadores participantes do evento.

No que se refere ao clima, o aumento lento e gradual da temperatura e as alterações no padrão de chuva, já observados em diferentes regiões do mundo, deverão afetar culturas agrícolas utilizadas para produção de biocombustíveis, como a própria cana-de-açúcar, além do milho, da soja, da colza, da beterraba e do girassol, alertam estudos publicados recentemente por pesquisadores de instituições como a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa).

“As áreas de cultivo dessas culturas agrícolas devem diminuir porque a rapidez com que as mudanças climáticas estão ocorrendo é maior do que o tempo que essas espécies e os sistemas socioeconômicos de produção precisariam para fazer uma transição para um padrão de clima diferente do que têm hoje”, disse Paulo Artaxo, professor do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP), também presente no workshop.

“Algumas dessas culturas agrícolas são mais sensíveis do que outras e o Brasil tem de estar atento para essa questão que representa uma grande contingência agropecuária”, afirmou.

Já a falta de transparência na formação de preços dos combustíveis no mercado mundial e de políticas públicas afetam a sustentabilidade financeira do setor mundial de biocombustíveis, apontaram especialistas.

Segundo dados apresentados por Luiz Augusto Horta Nogueira, professor da Universidade Federal de Itajubá (Unifei), os combustíveis fósseis recebem subsídios governamentais da ordem de US$ 440 bilhões por ano em todo o mundo.

Em contrapartida, os investimentos globais de suporte financeiro aos combustíveis de fonte renovável hoje são da ordem de US$ 100 milhões por ano.

“O etanol da cana-de-açúcar apresenta uma série de indicadores de sustentabilidade ambiental e se for comercializado em um mercado minimamente justo, com regras claras de formação de preços dos combustíveis, também apresenta sustentabilidade financeira”, disse Nogueira.

“Mas não dá para esperar que ele compita com um combustível fóssil, como a gasolina, que recebe subsídios dessa ordem de grandeza”, avaliou. (ambienteenergia)



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Projeto viabiliza a produção de biogás a partir de dejetos suínos

Dejetos suínos: podem produzir energia limpa em quantidade suficiente para o consumo de uma fazenda.

Você sabia que apenas um porco pode produzir de cinco a oito quilos de dejetos por dia? É o equivalente ao que produzem dez humanos. Imagine agora uma criação com bem mais de 100 suínos… O dado é preocupante, se analisarmos do ponto de vista ecológico: onde e como descartar tantas toneladas de detritos animais? Pensando na questão, o engenheiro agrônomo Hugo Marcos Alves Fernandes, sócio proprietário da granja Irapuã, instalada na fazenda Descanso, no município de São José de Ubá, construiu com o irmão, Raul José Alves Fernandes, um biodigestor em sua propriedade. Para isso contou com recursos da FAPERJ, obtidos por meio do edital de Apoio à Inovação Tecnológica. Agora, em vez de se preocupar com o descarte desses dejetos, ele os transforma em energia limpa. É quase como um toque de Midas. “A matéria orgânica que alimenta os biodigestores tanto pode ser de resíduos vegetais, como restos de cultura, quanto dejetos animais e até mesmo os restos da atividade humana, como lixo doméstico. Inicialmente, vamos usar dejetos suínos”, afirma Hugo Fernandes.

Nos cinco hectares da granja Irapuã, são criados cerca de 800 porcos das raças Large White, que vale ao porco a alcunha de suíno light, por produzir carne com menos gordura, e Landrace. No espaço reservado aos suínos, de 1.600 metros quadrados, há oito galpões: um para reprodutores e um de creche; um para o crescimento dos suínos; dois reservados para os animais em gestação; um de maternidade, para os recém-nascidos; um último para os suínos que já estão quase em ponto de corte; e uma fábrica de ração. Em todos eles há canaletas que levam os dejetos diretamente para o biodigestor. Com 15 metros de comprimento, três de largura e cinco de profundidade, ele é confeccionado com uma lona especial impermeável. Assim que os detritos chegam àquele ambiente completamente abafado e sem oxigênio, bactérias anaeróbicas começam seu trabalho de fermentação. É um trabalho ininterrupto, 24 horas por dia. Ao final dos primeiros 15 dias, já há um acúmulo de gás metano – ou biogás – suficiente para tornar o processo contínuo.

O biodigestor é diretamente ligado a um gerador, onde o gás metano é convertido em energia, que, por sua vez, impulsionará o gerador para distribuir energia elétrica para a granja, tornando-a autossustentável. “Dessa forma, é possível ainda atender ao consumo da fazenda durante a noite quando cessam as atividades agrícolas. Podemos até direcionar o gerador para a rede de energia da Ampla, o que resulta em economia significativa no final do mês”, entusiasma-se. Como na granja, são gerados por dia cerca de 1.600 quilos de dejetos suínos, uma vez encaminhados ao biodigestor, eles produzem cerca de 441 metros cúbicos de biogás. Convertido em energia, gera 272.68 kW de eletricidade diária, o que equivale a 8.189.84 kW a cada mês.

“Para se ter uma ideia, antes da implantação do projeto, consumíamos em média 1.600 kW ao mês. Ao custo de R$ 0.3376 centavos por kW, isso resultava em uma despesa mensal de R$ 540. Repare como se perdia dinheiro. Isso é mais do que o suficiente para alimentar toda a granja, que bombeia diariamente 20 mil litros de água para os suínos e fabrica cerca de 30 toneladas de ração por mês.” Pelos planos do empreendedor, a energia inicialmente será utilizada para alimentar as lâmpadas que aquecem os leitões e para a moagem dos grãos que vão servir de ração para os animais. A ração é produzida por um triturador de grãos, acoplado a um misturador de uma tonelada, ambos acionados por um motor de 10 cavalos. Mais tarde, Hugo poderá ampliar essa utilização.

A reciclagem e os benefícios ao meio ambiente não param por aí. Depois de gerar energia, os dejetos, agora transformados em chorume, serão utilizados para fertirrigação – em outras palavras, como adubo líquido – para irrigar o terreno em que se produz capim para alimentar o gado leiteiro. “Aqui nada se desperdiça, tudo se aproveita”, orgulha-se o engenheiro. “Com atitudes simples e a ajuda da FAPERJ, transformamos uma atividade com potencial poluidor em uma alternativa ecologicamente correta, socialmente justa e economicamente viável”, finaliza. (ecodebate)