Biobateria: uma usina para todos os rejeitos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/04/2015

[Imagem: Fraunhofer Institute]

Biobateria

Em seu esforço para se livrar definitivamente das usinas nucleares, a Alemanha já possui 8.000 usinas de biogás em operação, produzindo 3,75 gigawatts de eletricidade, o equivalente a cerca de três centrais nucleares.

Ainda assim, essas biousinas têm algumas desvantagens: cada uma só processa uma gama limitada de substâncias orgânicas e, no conjunto, acabam concorrendo com o cultivo de alimentos.

Para superar essas deficiências, pesquisadores alemães desenvolveram agora um novo conceito que eles chamam de "biobateria".

Não se trata de um dispositivo único, mas de um conceito que une diversas tecnologias para produzir eletricidade, calor, gás, petróleo, carvão vegetal e matérias-primas que podem ser utilizadas pela indústria química ou para fazer combustível para aviação, por exemplo.

Termorreforma catalítica

A biobateria é modular, incluindo instalações de biogás, armazenamento térmico, carburetadores e motores acoplados a geradores para produzir eletricidade.

O coração do conceito é um processo chamado termorreforma catalítica, que converte materiais orgânicos, como resíduos de fermentação de unidades de biogás e produção de bioetanol, resíduos de biomassa industrial, lodo de esgoto, palha, resíduos de madeira e excrementos, animais e humanos.

O produto final inclui petróleo, gás e coques de biomassa e diversos outros compostos.

"A grande vantagem da biobateria é que podemos utilizar uma série de matérias-primas que, de outra forma, teriam que ser descartadas, muitas vezes a um custo elevado," explica o professor Andreas Hornung, do Instituto Branch em Sulzbach-Rosenberg, na Alemanha.

O processo já funciona em uma planta piloto, na qual as matérias-primas passam inicialmente por um parafuso rotativo contínuo em ambiente sem oxigênio. Lá, o material é aquecido e decomposto em biocarvão e vapores voláteis. Depois de resfriado, o material se condensa, contendo bio-óleo, gás, que é purificado e recolhido, e água.

A água contém numerosos compostos biodegradáveis de carbono, que realimentam a unidade de biogás para aumentar a produção de metano. O biocarvão é ideal como condicionador do solo.

Eficiência

Mas será que a biobateria é eficiente?

"A planta converte mais de 75% da energia das fontes em energia de alta qualidade em um processo contínuo robusto. A eficácia pode ser melhorada ainda mais se forem usados acumuladores de calor latente móveis," responde o professor Hornung.

Uma vantagem particular da biobateria é que, sendo modular, o sistema pode ser expandido gradualmente, reduzindo os investimentos iniciais.

Brasileira cria app que poupa água e ganha bolsa em universidade na Nasa

Mineira de 23 anos criou aplicativo para tornar plantações 'inteligentes'.
Tecnologia reduz em até 60% consumo de água na irrigação.

Um aplicativo que conecta o agricultor à sua plantação, reduzindo o consumo de água na irrigação, rendeu a uma brasileira de 23 anos uma bolsa para estudar em uma universidade na Califórnia ligada à Nasa (a agência espacial americana).

A administradora Mariana Vasconcelos, que mora em Itajubá (MG), foi selecionada entre mais de 500 pessoas para representar o Brasil como bolsista na Singularity University. A instituição, que funciona em um centro de pesquisa da Nasa no Vale do Silício, na Califórnia, selecionou empreendedores de 19 países para seu programa de imersão “Call to Innovation”.

Criada na fazenda do pai, Mariana desenvolveu em 2014 o Agrosmart, um aplicativo que promete tornar as plantações “mais inteligentes”.

A tecnologia utiliza sensores espalhados pelo campo, que avaliam a umidade do solo e a presença de pragas, entre outros parâmetros. Esses dados são interpretados pelo aplicativo, que indica ao agricultor os intervalos de irrigação e outras variáveis em tempo real.

Segundo Mariana, a tecnologia proporciona uma economia de água de até 60%. “A gente entende exatamente a necessidade hídrica da planta e calcula todo dia quanto deve irrigar. Às vezes, por desconhecimento, o agricultor utiliza uma quantidade de água muito acima do necessário”, explica.

No Brasil, cerca de 70% da água é utilizada na agricultura, segunda a Agência Nacional de Águas (ANA).

Economia de energia
Mariana com os sócios Raphael Pizzi e Thales Nicoleti (Foto: Divulgação/Agrosmart)

Mariana afirma que, além da economia de água, o app também gera economia de energia elétrica e aumento da produtividade. Diz ainda que seu uso é simples. “Queria algo que falasse a linguagem do agricultor. Tenho contato constante com eles, sei de suas dificuldades diárias”, afirma ela, que tem mais três sócios no empreendimento e outros cinco funcionários.

Por enquanto, o Agrosmart está sendo usado em duas fazendas de Minas Gerais, como teste. Em maio deve começar sua comercialização, afirma Mariana. Sua meta é atingir outras dez fazendas até julho e 35 até o fim do ano.

Mariana vai para os EUA em junho. A bolsa custeia suas despesas com passagem, hospedagem e alimentação. Na volta, ela terá direito a fazer um MBA na faculdade de tecnologia Fiap, que representa o programa da Singularity no Brasil.

Projeto de geração de energia solar flutuante será testado no Amazonas (Floating solar power generation project will be tested in the Amazon)!

A tecnologia usa flutuadores com placas fotovoltaicas, o que tem sido usado em outros países.
[The technology uses photovoltaic on floats, which has been used in other countries].
Imagem: Divulgação.

Em pouco mais de três meses, o Ministério de Minas e Energia pretende dar início aos testes do projeto-piloto de geração de energia solar em reservatórios de hidrelétricas. Em entrevista coletiva recente, o ministro Eduardo Braga disse que a ideia é ter uma política pública de financiamento para esses projetos na região Sudeste no segundo semestre deste ano.

A nova tecnologia usa flutuadores com placas solares e está sendo adotada na Europa e Estados Unidos. O ministro ressaltou, entretanto, que a Europa não dispõe de grandes hidrelétricas. “Estão fazendo isso em pequenos reservatórios de água para usos múltiplos.”

No Brasil, a idéia é testar a tecnologia nos grandes reservatórios. O primeiro deles será o da Usina Hidrelétrica de Balbina, no Amazonas. Pois, segundo Braga, este reservatório é mais favorável por ter grande área alagada com reduzida geração de energia. “Temos uma ociosidade de subestação e de linhas de transmissão com circuito duplo. Nós vamos fazer lá os primeiros 350 megawatts (MW) testados.”

Para isso, o ministério está em conversação com a Eletronorte, subsidiária da Eletrobras, que é proprietária da usina, tratando da questão da licença ambiental. A iniciativa requer também a constituição de uma sociedade de propósito específico com os detentores da tecnologia para dar início à experiência piloto.

A barragem da Usina Mauá, ao fundo se vê seu imenso reservatório!

[The dam Power Plant Maua, on the background could see its immense water reservoir]!

Imagem: Divulgação.

Braga disse que o custo nos leilões de energia fotovoltaica tem ficado entre R$ 190 e R$ 210 o megawatt. A expectativa do ministro é que o custo da energia solar com os flutuadores fique um pouco mais alto, entre R$ 220 a R$250 o megawatt, em função do custo adicional dos flutuadores. “Esse é um projeto pioneiro, que nós precisamos testar.”

A vantagem, destacou o ministro, é que a energia será captada dentro dos reservatórios, usando subestações e linhas que já existem. "Portanto, teremos uma resposta de geração muito rápida”. Ele aposta que haverá ganho de eficiência e salientou que, só nos reservatórios da Região Sudeste, o potencial de produção de energia solar atinge 15 mil MW, dentro das hidrelétricas. "É mais que uma [Usina de] Itaipu para o Brasil”, disse. A capacidade de geração em Balbina alcança três mil MW. O projeto-piloto será 350 MW.

Fonte: Agência Brasil.

Bateria de alumínio recarrega em 1 minuto (Aluminum battery charges in 1 minute).

O protótipo da bateria de alumínio é rápido, flexível e muito durável.

[The aluminum battery prototype is fast, flexible and very durable].

Imagem: Mark Shwartz/Stanford University.

Rápida e durável

Pesquisadores das universidades de Stanford e Taiwan criaram uma bateria de alumínio que recarrega rapidamente, é muito segura e poderia ser fabricada a baixo custo.

O protótipo recarrega completamente em apenas um minuto e suportou 7.500 ciclos de carga e recarga sem degradação - para comparação, uma bateria de lítio tem durabilidade prevista de 1.000 ciclos.

"Nós desenvolvemos uma bateria recarregável de alumínio que pode substituir os atuais dispositivos de armazenamento, tanto as baterias alcalinas, que são ruins para o meio ambiente, quanto as baterias de íons de lítio, que ocasionalmente explodem em chamas," disse o professor Hongjie Dai.

Para demonstrar a segurança da nova bateria, Dai furou o protótipo enquanto ele era usado, e ele não pegou fogo.

Bateria de alumínio

O alumínio é um material interessante para baterias porque é relativamente barato - é mais barato do que o lítio - e tem potencial para armazenar uma grande quantidade de carga.

Mas ninguém até hoje conseguiu viabilizar uma bateria de alumínio que produzisse uma tensão suficiente e fosse durável.

A solução encontrada pela equipe integra um eletrodo negativo de alumínio com um eletrodo positivo de um tipo especial de grafite. Os dois são mergulhados em um eletrólito de líquido iônico no interior de um invólucro recoberto por polímero.

"O eletrólito é basicamente um sal que é líquido a temperatura ambiente, de forma que ele é muito seguro," disse Ming Gong, principal criador da bateria ao lado do seu colega Meng-Chang Lin.

O alumínio se dissolve no eletrodo negativo, enquanto íons contendo alumínio migram para os espaços entre as camadas de grafite no eletrodo positivo. No recarregamento, dá-se o inverso, depositando-se o alumínio metálico de volta no eletrodo negativo.

[Aluminum dissolves in the negative electrode. Ions containing aluminum migrates into the spaces between the layers of graphite in the positive electrode. Reloading, gives the inverse, depositing metallic aluminum back at the negative electrode].

Imagem: Meng-Chang Lin et al. (2015).

REFERÊNCIA

An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery
Meng-Chang Lin, Ming Gong, Bingan Lu, Yingpeng Wu, Di-Yan Wang, Mingyun Guan, Michael Angell, Changxin Chen, Jiang Yang, Bing-Joe Hwang, Hongjie Dai
Nature Physics Vol.: Published online - DOI: 10.1038/nature14340

Fonte: Inovação Tecnológica.

Compensação ambiental em SP poderá ser feita com jardins verticais e telhados verdes (Environmental compensation in SP may be made through vertical gardens and green roofs)!

Representação de como poderia ficar trecho de área central de São Paulo, SP.
[Representation showing how central area would stretch of São Paulo, SP in a near future].
Imagem: Divulgação.

As empresas e pessoas físicas que intervirem em áreas de vegetação na capital paulista, para a construção de edificações, poderão agora instalar jardins verticais e coberturas verdes como medidas de compensação ambiental. A nova regulamentação foi publicada no Diário Oficial da cidade no último mês e integra o Termo de Compromisso Ambiental, instituído pelo Plano Diretor Estratégico de 2002.

A iniciativa poderá trazer benefícios não só paisagísticos, mas principalmente ambientais, já que com as plantas, a poluição do entorno é também reduzida. Os jardins e os telhados verdes, como são conhecidas as coberturas de vegetação, servem ainda como isolantes térmicos.

A ideia de adotar tais recursos como possibilidades de compensação ambiental é fruto de uma reunião ocorrida em novembro de 2014, quando o prefeito Fernando Haddad encontrou-se com arquitetos e paisagistas para conhecer o projeto de um grupo urbano, o Movimento 90°, que previa a instalação de 20 jardins verticais em prédios do entorno do Elevado Costa e Silva, o Minhocão, na região central da cidade. Na ocasião, a Prefeitura comprometeu-se a estudar os instrumentos existentes para também contribuir na viabilização do projeto. 

"O projeto do Movimento 90º traz uma reivindicação que uma urgência da cidade de São Paulo, que é a instalação de jardins verticais nas empenas cegas, já que a gente vive em uma cidade cinza, com ausência de verde", afirmou na época Guil Blanche, diretor-executivo do grupo. Empenas cegas são paredes lisas e externas a edifícios, sem abertura à iluminação, à ventilação e à insolação. Segundo Blanche, a cidade de São Paulo tem empenas cegas que, se utilizadas como jardins, dariam à cidade um novo Parque Ibirapuera.

Implementando jardim vertical, em parceria do movimento 90º com a Absolut.

[Implementing vertical garden in 90 Motion partnership with Absolut.].

Imagem: Divulgação.

Fonte: CicloVivo.

Paraná terá pagamento de serviços ambientais em três bacias (Paraná State will get payment to environmental services in three river basins)!

Reunião estratégica realizada no último dia 8 de abril, em Curitiba, PR.

[Strategic meeting held on April 8, in Curitiba, PR]. 

Imagem: Secretaria do Meio Ambiente e Recursos Hídricos – PR.

Os esforços de preservação ambiental dos produtores rurais das bacias hidrográficas dos rios Miringuava, Piraquara e Iapó vão render remuneração. As três bacias, nos municípios de São José dos Pinhais, Piraquara e Castro, fazem parte do projeto-piloto de Pagamento por Serviços Ambientais (PSA) da Secretaria de Estado do Meio Ambiente e Recursos Hídricos.

O tema foi debatido nesta quarta-feira (8), em Curitiba, com mais de 10 instituições públicas e organizações não governamentais parceiras dos projetos de PSA do Governo do Estado.

O diagnóstico que indicará as potenciais propriedades para PSA, principalmente o mapeamento da situação ambiental e de uso e ocupação de cada propriedade, começará a ser feito ainda neste semestre com recursos da Agência Nacional de Águas (ANA). O recurso, R$ 1,4 milhão, já está disponível e os editais para contratação das empresas responsáveis pelos diagnósticos serão lançados no fim de maio.

Neste mês de abril o Governo do Estado também lançará um decreto de regulamentação do PSA no estado, que está sendo debatido com os parceiros dos projetos. “O PSA é um instrumento moderno e eficiente para beneficiar diretamente pessoas que preservam suas áreas e desta forma prestam um serviço para todos. No entanto, a articulação institucional e os mecanismos financeiros devem estar muito bem amarrados para que os projetos caminhem bem e possam se perpetuar ao longo das gestões públicas”, destacou o secretário estadual do Meio Ambiente, Ricardo Soavinski.

Trecho de mata ciliar pertencente a bacia de Piraquara, PR.

[Riparian stretch belonging to basin Piraquara, Paraná State]. 

Imagem: Diário do Campos.

Cada bacia terá uma unidade gestora do projeto para executar as ações. Em Piraquara, o município será o responsável e já articulou parceria com a Sociedade de Pesquisa em Vida Selvagem e Educação Ambiental (SPVS), que está mobilizando os proprietários das áreas do entorno da bacia. Das três bacias do projeto-piloto, Piraquara é a que está mais adiantada.

Pioneirismo - De acordo com o especialista em Recursos Hídricos da ANA, Ewandro Andrade Moreira, a Agência não tem como chegar a cada município e a parceria com os estados, por meio do projeto Produtor de Águas, é uma maneira de fazer acontecer os PSAs. “Neste cenário o Paraná é pioneiro no Brasil, e está à frente de outros estados”, destacou Moreira.

Outro agente importante para o sucesso dos projetos de PSA são os municípios. “É no município que as ações irão acontecer, portanto, a participação deles é fundamental, mesmo porque cada município deve ter lei de PSA e fundo próprio para aporte de recursos”, lembrou a coordenadora de Biodiversidade e Florestas da Secretaria estadual do Meio Ambiete, Sueli Ota. A técnica lembrou ainda que o Estado dará suporte para os municípios participarem dos projetos.

A participação dos proprietários é voluntária nos projetos de PSA. Eles serão convidados por meio de chamada pública nas regiões. As chamadas devem acontecer no fim do ano, após o diagnóstico das áreas e os arranjos institucionais de cada região serem definidos. O valor de remuneração será diferente para cada propriedade e dependerá da quantidade e da qualidade de conservação ambiental da área.

Sueli Ota lembra ainda que o PSA não vai interromper a produção das áreas. “Ninguém vai pedir para os produtores pararem com suas atividades. Eles poderão continuar produzindo, talvez com alguma adequação para melhorar as condições ambientais”, disse Sueli.

Instituições envolvidas 

Agência Nacional de Águas, Secretarias estaduais do Meio Ambiente e Recursos Hídricos, Planejamento, Emater, Sanepar, Instituto Águas Paraná, Instituto de Terras, Cartografia e Geociências do Paraná (ITCG), Tribunal de Contas do Paraná, Instituto Ambiental do Paraná, Federação das Indústrias do Estado do Paraná, Municípios de Piraquara e de São José dos Pinhais, Copel, Fundação Grupo Boticário, Sociedade de Pesquisa em Vida Selvagem e Educação Ambiental (SPVS), The Nature Conservancy.

Fonte: Envolverde/Secretaria do Meio Ambiente e Recursos Hídricos – PR.

Biobateria: uma usina para todos os rejeitos (Biobateria: a plant for all waste)!

Esquema representando o modo de funcionamento da Biobateria.
[Diagram representing the Biobateria operation mode].
Imagem: Fraunhofer Institute (Divulgação).

Em seu esforço para se livrar definitivamente das usinas nucleares, a Alemanha já possui 8.000 usinas de biogás em operação, produzindo 3,75 gigawatts de eletricidade, o equivalente a cerca de três centrais nucleares.

Ainda assim, essas biousinas têm algumas desvantagens: cada uma só processa uma gama limitada de substâncias orgânicas e, no conjunto, acabam concorrendo com o cultivo de alimentos.

Para superar essas deficiências, pesquisadores alemães desenvolveram agora um novo conceito que eles chamam de "biobateria".

[In an attempt to permanently get rid of nuclear plants, Germany's efforts resulted in 8,000 biogas plants in operation, producing 3.75 gigawatts of electricity, equivalent to about three nuclear power plants.

Still, these biousinas have some disadvantages: each one processes a limited range of organic substances and, on the whole, just competing with food crops.

To overcome these problems, German researchers have now developed a new concept they call "biobateria"].

Não se trata de um dispositivo único, mas de um conceito que une diversas tecnologias para produzir eletricidade, calor, gás, petróleo, carvão vegetal e matérias-primas que podem ser utilizadas pela indústria química ou para fazer combustível para aviação, por exemplo.

Termorreforma catalítica

A biobateria é modular, incluindo instalações de biogás, armazenamento térmico, carburetadores e motores acoplados a geradores para produzir eletricidade.

O coração do conceito é um processo chamado termorreforma catalítica, que converte materiais orgânicos, como resíduos de fermentação de unidades de biogás e produção de bioetanol, resíduos de biomassa industrial, lodo de esgoto, palha, resíduos de madeira e excrementos, animais e humanos.

O produto final inclui petróleo, gás e coques de biomassa e diversos outros compostos.

"A grande vantagem da biobateria é que podemos utilizar uma série de matérias-primas que, de outra forma, teriam que ser descartadas, muitas vezes a um custo elevado," explica o professor Andreas Hornung, do Instituto Branch em Sulzbach-Rosenberg, na Alemanha.

O processo já funciona em uma planta piloto, na qual as matérias-primas passam inicialmente por um parafuso rotativo contínuo em ambiente sem oxigênio. Lá, o material é aquecido e decomposto em biocarvão e vapores voláteis. Depois de resfriado, o material se condensa, contendo bio-óleo, gás, que é purificado e recolhido, e água.

A água contém numerosos compostos biodegradáveis de carbono, que realimentam a unidade de biogás para aumentar a produção de metano. O biocarvão é ideal como condicionador do solo.

Eficiência

Mas será que a biobateria é eficiente?

"A planta converte mais de 75% da energia das fontes em energia de alta qualidade em um processo contínuo robusto. A eficácia pode ser melhorada ainda mais se forem usados acumuladores de calor latente móveis," responde o professor Hornung.

Uma vantagem particular da biobateria é que, sendo modular, o sistema pode ser expandido gradualmente, reduzindo os investimentos iniciais.

Fonte: Inovação Tecnológica.