Cientistas da Universidade Estadual de Iowa modelaram suas folhas artificiais baseados nas folhas de uma árvore nativa americanaCiência Tecnologia 

As arvores artificiais seriam o futuro da energia renovável?

Enquanto um dispositivo agita as folhas podem gerar muita energia, extrair isso está bem longe de uma brisa.

Cientistas da Universidade Estadual de Iowa modelaram suas folhas artificiais baseados nas folhas de uma árvore nativa americana
Cientistas da Universidade Estadual de Iowa modelaram suas folhas artificiais baseados nas folhas de uma árvore nativa americana

Em 2007, Eric Henderson observou as folhas em forma de coração reagirem ao vento do lado de fora de sua casa em Iowa. Uma rajada veio, chicoteando os ramos da árvore, fazendo com que as folhas oscilassem na corrente turbulenta do ar.

“E isso me fez pensar”, diz ele.

Henderson, um biólogo molecular da Universidade Estadual de Iowa, começou a brincar com a ideia de colher essas rajadas aleatórias. “Não é o vento que vai entrar em uma turbina, porque ele passa perto do chão e está gerando pequenos turbilhões e redemoinhos”, diz ele. Mas ainda há energia lá.

Isto tudo começou em uma obsessão com o estudo no formato das folhas, aerodinâmica, oscilações na mais ligeira provocação. Ele recrutou dois outros pesquisadores da universidade, Curtis Mosher e Michael McCloskey, para ajudá-lo, e juntos, o conceito da floresta falsa floresceu. A ideia era que, criando folhas de certos materiais, eles poderiam colher a energia das folhas dobradas.

Tudo dependia de um método conhecido como piezoelétrico, que existe há mais de um século. Descobertos por Jacques e Pierre Curie em 1880, eles foram usados em uma variedade de aparelhos, desde fonógrafos primitivos (onde os piezoelétricos transformaram as vibrações da agulha em corrente elétrica) para faíscas.

O conceito é baseado na manipulação de materiais que têm um conjunto regular de ligações covalentes, uma ligação química em que dois átomos compartilham elétrons. “Em um cristal, todos essas [ligações] estão em um estado muito ordenado”, diz Henderson. “Se você apertar, ou empurrá-lo, ou ajustá-lo, ele muda.” E se manipulado corretamente, esta viagem para trás e para a frente de elétrons pode gerar eletricidade.

Os conceitos básicos da ideia dos pesquisadores foram simples: construir um gerador de eletricidade em forma de árvore com folhas de plástico que tenham talos feitos de fluoreto de polivinilideno (PVDF), um tipo de plástico piezoelétrico. Plantar a árvore em qualquer região com uma brisa e colher a energia com o balanço das folhas falsas.

Mas, como eles publicaram recentemente no Journal PLOS ONE, a situação é muito mais complicada. “Tudo parece ótimo até você tentar recriar a física”, diz Henderson.

As folhas biomiméticas da árvore, modeladas a partir das folhas da árvore real, passam pelo processo piezoelétrico para produzir eletricidade
As folhas biomiméticas da árvore, modeladas a partir das folhas da árvore real, passam pelo processo piezoelétrico para produzir eletricidade,(Christopher Gannon)

Primeiro problema são as condições necessárias para realmente gerar eletricidade, explica McCloskey, que também é autor do estudo. Embora as folhas se movem com o vento, supostamente gerando eletricidade, a única maneira de obter energia útil é de alta freqüência, com a curvatura regularmente espaçada dos talos – uma condição raramente encontrada na natureza.

Acontece também que a quantidade de energia produzida pode estar relacionada com a rapidez com que os talos são dobrados. Quando eles definirem um ventilador para que suas lâminas realmente poderia bater conforme a folha gira, eles conseguiram acender um LED. Mas, novamente, esta não é uma situação comum na natureza.

Há também algo conhecido como capacitância parasita, ele explica. Como seu homônimo, este fenômeno é semelhante a uma sanguessuga chupando a força vital de uma criatura infeliz. Embora o vento possa supostamente gerar muita energia à medida que as folhas oscilam, vários efeitos parasitas, como a folha movendo-se em múltiplas direções, roubam goles dessa energia, efetivamente cancelando as cargas elétricas. E no final, resta quase nada.

Para acabar com isso, coletar aquele resto de energia está longe de ser uma brisa. Devido à natureza dos materiais, a energia é perdida durante a transferência para uma bateria. E embora eles pudessem carregar uma bateria pequena, McCloskey diz que levaria “uma idade glacial”.

protótipo de árvore biomimética que produz eletricidade. A tecnologia poderia criar um nicho de mercado no futuro
Curtis Mosher (esquerda), Eric Henderson (meio) e Mike McCloskey (direita) montaram um protótipo de árvore biomimética que produz eletricidade. A tecnologia poderia criar um nicho de mercado no futuro, de acordo com os pesquisadores.(Chistopher Gannon)

Como a equipe trabalhou incansavelmente para compensar esses problemas, eles começaram a ver outros perseguindo a mesma ideia. E embora algumas tentativas sejam melhores do que outras, parece haver muito ar quente em termos do que as pessoas afirmam ser capazes de fazer com essa tecnologia, de acordo com Henderson e McCloskey.

Há mesmo empresas que afirmam ser capaz de realmente aproveitar esta energia. Um, chamado SolarBotanic, espera casar uma ambiciosa combinação de tecnologias de energia em cada folha de sua árvore falsa: energia solar (fotovoltaica), energia térmica (termoelétrica) e piezoelétricos. O problema, explica McCloskey, é que em comparação à energia solar, os piezoelétricos produzem uma minúscula quantidade de energia. A empresa foi fundada em 2008. Nove anos mais tarde, a floresta falsa ainda não se materializou.

No ano passado, Maanasa Mendu ganhou o Desafio de Jovens Cientistas de 2016 com uma iteração semelhante de uma árvore falsa, que produz energia. Mas ela também reconheceu as limitações dos piezoelétricos, incorporando células solares flexíveis no dispositivo.

“Eu não acho que seja um conceito ruim ter uma fábrica [falsa] ou até mesmo uma planta real que seja modificada”, diz McCloskey. “É apenas esse esquema particular de piezoeletricidade – eu não acho que vai funcionar com materiais atuais.”

A equipe, no entanto, também está trabalhando em outro ângulo: sintetizar um material que imita uma proteína encontrada no ouvido humano que é crucial para a amplificação do som. Embora os detalhes que eles poderiam dar sobre o projeto são limitados devido à divulgação pendente da invenção, McCloskey pode dizer que o material tem uma eficiência piezoelétrica 100.000 vezes maior do que seu sistema atual.

Ao descartar os métodos atuais de piezoelétricos, a equipe está um passo no caminho para descobrir a melhor maneira de atacar as árvores. Como Edison supostamente disse enquanto se esforçava para desenvolver uma bateria de armazenamento: “Eu não falhei. Acabei de encontrar 10.000 maneiras que não funcionam.”

McCloskey acrescenta: “Este modelo é um daqueles 10.000”.

Fonte: SmithSonianMag

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2 Thoughts to “As arvores artificiais seriam o futuro da energia renovável?”

  1. Interessante, ainda não tinha lindo nada sobre isso… Obrigada!

    1. Obrigado pela visita, sinta-se a vontade em sugerir assuntos!

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