“Piso gera eletricidade pela passagem de veículos e pedestres”

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Por Guilherme Rozante Haddad e

Ricardo de Paula Rocha

Resumo Crítico“Energia Piezoelétrica- A Energia do Futuro”

A energia elétrica é a base do desenvolvimento dos países, cada vez

mais necessitamo-la para bens de produção, serviço, consumo e lazer,

promovendo o desenvolvimento econômico, social e cultural. Mas em função

da crise energética atual, temos necessidade de novas fontes de energia. Com

isso as fontes alternativas vêm ganhando espaço em desenvolvimento e

aplicação, na tentativa de minimizar os problemas atuais.

O artigo “Piso gera eletricidade pela passagem de veículos e pedestres”,

divulgada por Fábio Reynol pela FAPESP em abril de 2010, apresenta uma

“nova” alternativa para produzir energia elétrica de maneira limpa e renovável.

A energia conhecida como “energia da pressão” ou piezoeletricidade, está

sendo estudada a fim de obterem-se melhorias no seu processo de produção e

utilização. Ela também está sendo utilizada em pequena escala e/ou em fase

de teste em alguns países.

Fig. 1 Power Harvesting: aproveitamento da energia que está disponível e é desperdiçada.

Essa nova forma de obter energia elétrica limpa e renovável ocorre por

meio de materiais piezoelétricos, os quais produzem energia elétrica a partir da

energia cinética desperdiçada. Esta energia está constantemente disponível e

é desperdiçada! Por exemplo, a deformação que ocorre no solo devido ao

movimento dos veículos e das pessoas (como observamos na fig. 1), a qual

pode ser capaz de suprir gastos com eletricidades de semáforos, aeroportos e

shoppings, é conhecida como “Power Harvesting”, tradução literal, colheita de

potência.

Os materiais piezoelétricos possuem estrutura cristalina tetraédrica,

romboédrica ou cúbica que apresentam simetria e se polarizam quando

deformados, gerando uma diferença de potencial elétrico entre suas

extremidades (como mostra a fig.2 abaixo). Esse processo pode ser executado

de duas maneiras: por meio direto ou inverso, ou seja, caso um material

piezoeletrico seja pressionado ele se polariza gerando tensão e corrente

elétrica, ou da maneira inversa, se cedermos corrente elétrica a esse material,

ele produzirá oscilações mecânicas (vide fig. 3).

Fig. 2: A piezoeletricidade é a capacidade de alguns cristais gerarem corrente elétrica por

resposta a uma pressão mecânica.

Fig.3: Pode-se produzir piezoeletricidade por meio de dois processos: o direto (2) ou o inverso (1). Assim, se pressionarmos um material piezo elétrico ele se

polarizará gerando tensão e corrente elétrica, ou, por meio do movimento inverso, chamado de eletrostrição, se cedermos corrente a esse material, ele

produzirá oscilações mecânicas.

Apesar de ser pouco difundida entre a população, a piezoeletricidade

não é uma energia nova. Ela foi descoberta há 130 anos pelos irmãos

franceses Pierre e Jacques Curie (fig. 4). Desde então, é usada em sensores

acústicos, câmeras fotográficas, ultrassons, microscópios e acendedores de

fogão, por exemplo. As pesquisas, no entanto, se intensificaram na medida em

que cresce a demanda por novas fontes energéticas.

Fig. 4 Os irmãos Curie são considerados descobridores do fenômeno.

Para que a piezoeletricidade seja utilizada nas ruas, por exemplo, é

necessário a produção de um filme piezoelétrico, formado por uma mistura de

chumbo, titânio, zircônio e cerâmica nanométrica.

Na pesquisa elaborada por dois professores da Universidade Estadual

Paulista (Unesp), o físico Walter Katsumi Sakamoto, do Departamento de

Física e Química da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira (Feis), e a

química Maria Aparecida Zaghete Bertochi, do Departamento de Bioquímica e

Tecnologia Química, do Instituto de Química (IQ) do campus de Araraquara,

com apoio financeiro da FAPESP, mostra-se criação de um material capaz de

aproveitar a força mecânica gerada pelo tráfego de veículos em uma rua, por

exemplo, para obter eletricidade, chegou-se a um filme, chamado tecnicamente

de compósito.

Este filme piezoelétrico é feito da mistura de um polímero com partículas

nanométricas de cerâmica e pode ser colocado sob o asfalto e, ao sofrer uma

pressão, se deforma gerando corrente elétrica.

Fig. 5. Formatos diferentes para a disposição do filme.

No entanto, as pesquisas mostraram que essa cerâmica, apesar de ser

capaz de gerar energia isoladamente, é frágil, cara e tem pouca flexibilidade.

Com isso, após testes realizados, foi observado que, ao substituir a cerâmica,

tradicionalmente utilizada, por um polímero feito com óleo de mamona,

juntamente com o titanato zirconato de chumbo (PZT) (fig. 5, ao lado), o filme

piezoelétrico tornava-se mais resistente, maleável e mais barato.

Atualmente, essa tecnologia já é empregada de maneira mais avançada

em alguns países. Pisos piezoelétricos foram instalados nas pistas de dança de

em duas casas noturnas, a Club Watt em Roterdã, Holanda e a Club Surya, em

Londres, Inglaterra (como mostra a fig. 6). Assim, enquanto os clientes

dançam, pressionam os pisos gerando energia para iluminar as pistas e o

ambiente.

Fig. 6: Duas primeiras casas noturnas que instalaram pisos com placas piezoelétricas em suas pistas de dança.

No Japão, também foram instalados pisos piezoelétricos em duas

estações de trem, onde circulam cerca de 2,4 milhões de pessoas por semana

(fig. 7). Além disso, já estão sendo elaborados projetos para a futura utilização

dessa energia (ver fig. 8), a qual pode ser bem eficaz quando utilizada na

iluminação de placas, semáforos, da própria rua ou estrada, nos pisos de

shopping centers para a iluminação dos corredores, dentro do próprio

automóvel, instalando geradores piezoelétricos que se alimentariam dos

movimentos dos amortecedores, dos giros dos pneus, podendo até poupar o

motor do carro como fonte de energia e até em solas de sapatos, onde será

capaz de gerar energia suficiente para alimentar aparelhos celulares e outros

eletrônicos portáteis enquanto seus usuários caminham (Observe Infográfico

ao final).

Fig. 7: No Japão, a empresa Soundpower instalou sistemas piezoelétricos no piso de duas estações de trem de Tóquio.

No entanto, apesar de ser uma energia de fonte inesgotável, não ser

poluente, dispensar instalações especiais e manutenção, não prejudicar o

desempenho dos carros ao transitar pelo asfalto, operar em todas as condições

de clima e ser economicamente competitiva frente a fontes de energia como a

petrolífera, os pesquisadores encontra-se diante a um grande impasse: a

dificuldade no seu armazenamento.

Devido a essa dificuldade, essa energia deve ser utilizada

imediatamente ou partes insatisfatórias são armazenadas em grandes

capacitores (equipamentos que armazenam energia), que ainda são caros e

ocupam muito espaço.

Entretanto, Sakamoto aponta que a resposta para esse obstáculo

estará mais uma vez na nanotecnologia, através da construção dos

supercapacitores, outro nanomaterial com a propriedade primordial de

acumular grande quantidade de energia em um tamanho reduzido.

Fig. 8: Fonte da energia piezoelétrica nas grandes metrópoles, o que é considerado um problema, agora pode ser o gerador de energia limpa e

renovável.

As pesquisas ainda enfrentam outro grande problema, um problema

interno, nacional e governamental. Apesar do Brasil (instituições de pesquisa

e ensino) ter entrado na briga mundial pela energia piezoelétrica, através do

desenvolvimento de novos processos eficiente de produção do material

piezoelétrico e da utilização dessa energia, a falta de incentivo, estímulo e

interesse governamental é uma questão que atrasa, quando não limita, as

pesquisas e o desenvolvimento tecnológico nacional. Para exemplificar este

processo, o atual governo brasileiro, ao definir o Orçamento da União para

2011, reduziu em R$1,7 bilhão os investimentos somente para o setor de

Pesquisa, Ciência e Tecnologia.

Uma energia limpa, renovável e acessível como a piezoeletricidade não

pode ser descartada e tratada com descaso pelos políticos e órgãos

governamentais, pelo contrário, é necessário que se invistam mais nessas

tecnologias, as quais representam grandes avanços no presente, trazendo

benefícios para a economia nacional, por ser uma energia “barata” e muito

eficaz, para a saúde pública e para o desenvolvimento científico-tecnológico e

social, além de ser sinônimo de segurança no futuro. O Brasil tem tudo para ser

auto-suficiente energeticamente, menos a vontade para superar o comodismo

e a corrupção em prol do desenvolvimento e bem de todos.

Infográfico – Resumo Energia Piezoelétrica.

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Maio de 2011

Resumo Crítico

“Piso gera eletricidade pela passagem de veículos e pedestres”

Guilherme Rozante Haddad e

Ricardo de Paula Rocha

Turma: 3º B E.M.

Física – Professora Cristiane Tavolaro

Projeto Ciência na Mídia

São Paulo

Maio, 2011