Nanotecnologia, Sustentabilidade, Construção Civil e Energia Renovável

Marisa Fonseca Diniz

Nanotecnologia, sustentabilidade, construção e energia renovável se misturam e fazem a força para se ter um mundo suportável com qualidade de vida e desenvolvimento por igual.

Para um melhor entendimento do que significa este parâmetro colocamos aqui um exemplo explicativo comparativo, um fio de cabelo humano tem a espessura de 80.000nm e uma dupla hélice de DNA de aproximadamente 2nm de diâmetro, o que a primeira vista pode parecer insignificante, mas a sua composição possui uma grande potencial molecular.

O físico americano Richard P. Feynmam, que auxiliou no desenvolvimento da bomba atômica durante a Segunda Guerra Mundial, é o precursor do conceito da nanotecnologia. O assunto foi introduzido durante uma palestra no Instituto de Tecnologia da Califórnia Cal-Tech no ano 1959, no qual citava sobre as nanotecnologias tipo top-down, sendo o tema principal o There’s Plenty of Room in the Bottom.

A nanotecnologia é utilizada no desenvolvimento de materiais associados a diversos segmentos, tais como a medicina, a física, química, biologia, eletrônica, computação e também na engenharia de materiais. Desde a década de 1960, a nanotecnologia vem sendo o foco principal das atividades de pesquisa dos países industrializados.

A nanotecnologia é uma das tecnologias mais proeminentes, sendo a ciência que irá revolucionar a indústria em todo mundo, pois contribuirá para a prosperidade econômica e para o desenvolvimento sustentável no qual no futuro próximo reunirá decisões políticas, cientistas e empresários num só propósito. Algumas organizações ao redor do mundo tem sido resistentes a sua aplicação por acreditarem ser algo nocivo, quando na verdade desconhecem a necessidade da sua verdadeira aplicação.

É importante ter uma visão geral do desenvolvimento tecnológico que esta ciência pode proporcionar ao planeta, bem como a inovação e o desenvolvimento sustentável. Dentro da construção, a nanotecnologia tem papel fundamental no desenvolvimento de produtos sustentáveis, bem como na energia renovável.

A nanotecnologia é tão importante no desenvolvimento de materiais para a construção sustentável e energia renovável, que seus investimentos superam mais de dois bilhões de dólares anuais sendo apontada atualmente como uma grande inovação tecnológica, acelerando o crescimento estratégico das economias emergentes, e promovendo a competição tecnológica mundial. A maioria dos domínios da nanotecnologia se encontra em fase inicial de desenvolvimento, porém há muitas pesquisas e investigações bem sucedidas que já estão sendo aplicadas no mercado principalmente aquelas desenvolvidas nos Estados Unidos e na União Européia.

A tecnologia é uma grande aliada ao desenvolvimento sustentável, pois em grande parte ela determina a demanda por matérias-primas, energia, logística, infraestrutura, a utilização dos materiais, a composição, a emissão e o desperdício. A tecnologia pode ser assim considerada como a chave do sistema de inovação e influência dos padrões de consumo, estilo de vida, relações sociais e até mesmo no desenvolvimento cultural.

Nesse conceito as pesquisas de materiais mais eficientes, sustentáveis e rentáveis são de extrema importância para o seu desenvolvimento, a produção e o uso de produtos e sistemas com menor impacto ecológico. Várias são as pesquisas que vem sendo desenvolvidas ao redor do mundo, onde se faz presente o uso da tecnologia, potencialmente a nanotecnologia devido os benefícios evidentes não somente em curto prazo como também a médio e longo prazo.

A equipe de engenheiros pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego, a Jacobs School of Engineering, liderada pelos professores Zhaowei Liu e Donald Sirbuly desenvolveram um novo design fino, flexível e ajustado aos revestimentos transparentes das janelas que mantêm os edifícios e carros frescos em dias ensolarados, e isso só foi possível porque o estudo foi baseado em nanopartículas.

A vantagem desse novo design é que os dispositivos podem triplicar a eficiência das células solares, pois protetores finos e leves tendem a bloquear de maneira mais eficiente a detecção térmica absorvendo mais luz, sendo que o material é capaz de absorver luz de todos os ângulos.

Materiais com a capacidade de absorver luz já existem no mercado, mas são volumosos e podem quebrar quando dobrados. Agora imagine um revestimento de janela utilizado para o arrefecimento que bloqueia a radiação infravermelha e também a luz normal, e capta as ondas de rádio e transmite programas de televisão e rádio? É exatamente isso que este invento faz, ele oferece banda larga com absorção seletiva que pode sintonizar com partes distintas do espectro eletromagnético.

A primeira vista este tipo de material pode ser considerado insignificante, porém a vantagem da nanotecnologia é justamente essa, pesquisar materiais mais eficientes, sustentáveis e inovadores. Agora é só aguardar que investimentos financeiros possam colocar em produção esta novidade eficiente no mercado global.

O desenvolvimento sustentável exige padrões de produção e consumo para serem moldados de forma que as necessidades das gerações atuais possam ser satisfeitos de maneira que não limitam ou ameaçam oportunidades das gerações futuras a fim de satisfazer suas necessidades, pensando dentro deste conceito, uma outra pesquisa desenvolvida por pesquisadores da University of Central Florida liderada pelo professor de química Fernando Uribe-Romo foi capaz de encontrar uma maneira eficiente de desencadear o processo de fotossíntese em um material sintético chamado estruturas metal-orgânicas (MOF), que possui a função de quebrar o dióxido de carbono em materiais orgânicos inofensivos, ou seja, transforma gases do efeito estufa em ar limpo e energia.

O processo de fotossíntese artificial é semelhante ao das plantas, mas invés de produzir o alimento necessário produz combustível solar através do método Uribe-Romo. Há anos os cientistas de todo o mundo vem tentando encontrar uma maneira de a luz visível desencadear a transformação química. Raios ultravioletas têm energia suficiente para permitir a reação em materiais comuns como é o caso do dióxido de titânio, porém os UVs representam apenas cerca de 4% da luz que a Terra recebe do sol, enquanto que a faixa visível representa a maioria dos raios solares.

Pesquisadores têm testado uma série de materiais a fim de descobrir quais possuem a capacidade de absorver a luz visível, uma vez que, a maioria deles são raros e onerosos, tais como a platina, o rênio e o irídio. O processo Uribe-Romo utilizou o titânio, que é um material comum e não tóxico e adicionou moléculas orgânicas que agem como antenas na coleta da luz. As moléculas que colhem a luz são chamadas de N-alquil-aminotereftalatos e são projetas para absorver cores específicas de luz quando incorporadas ao MOF, que no caso desta pesquisa coletou a cor azul.

A equipe de Fernando Uribe-Romo montou um fotoreator LED de cor azul para testar o processo, onde quantidades medidas de dióxido de carbono foram lentamente alimentadas pelo fotoreator, um cilindro azul de incandescência para saber qual seria a reação. A luz azul brilhante veio por meio das tiras de luzes LED dentro da câmara do cilindro e imitaram o comprimento de onda azul do sol, ou seja, o experimento funcionou fazendo com que a reação química transformasse o CO₂ em dois tipos de combustível solar, o formiato e a formanidas, que ajudam na limpeza do ar.

Esta nova tecnologia no futuro próximo poderá ser acoplada as telhas residenciais, onde ajudará a limpar o ar enquanto produz energia. Outra possibilidade seria a montagem de estações próximas as usinas de energia, onde capturariam grandes quantidades de CO₂ que passariam pelo processo, reciclando os gases do efeito estufa ao mesmo tempo em que estiverem produzindo energia limpa em grande quantidade.

Que o futuro esteja mais perto do que imaginamos, pois há uma necessidade infinita de novas formas de produção de energia limpa, melhor ainda quando o processo auxilia na limpeza do ar, que anda saturado por gases tóxicos. Na construção a aplicação deste processo será ideal, pois colaborará muito na infraestrutura das cidades.

A tecnologia também tem fortalecido as indústrias ao redor do planeta, que tem reinventado seus processos produtivos, reutilizando matérias que antes seriam descartados na natureza tendo um grande impacto no meio ambiente. 

A construção civil sustentável tem sido muito beneficiada por estas ações, apesar de ainda serem muito tímidas, não podemos deixar de citar produtos que já estão disponíveis no mercado e que colaboram na qualidade e vida das pessoas, além de preservar o meio ambiente.

Na busca de minimizar estes impactos ambientais os desafios são diversos, pois consiste na redução e otimização do consumo de materiais e energia para reduzir os resíduos gerados, a preservação do ambiente natural e a melhoria da qualidade do ambiente. Entre tantas recomendações, podemos citar algumas:

Projetos arquitetônicos flexíveis com possibilidade de readequação atendendo as necessidades e reduzindo as demolições, no quesito projetos de construção civil sustentável podemos citar alguns projetos como é o caso do The Change Initiative Building - TCI localizado em Dubai, Emirados Árabes Unidos. O prédio é uma grande loja de 4.000 metros quadrados que fornece soluções sustentáveis e as aplica. A maioria dos materiais utilizados na construção do prédio é sustentável. O teto é equipado com painéis solares, há reaproveitamento da água, a pintura é reflexiva termicamente e fornece 40% de energia ao edifício, a estrutura externa tem isolamento três vezes maior do que os demais edifícios.

O TCI foi premiado com 107 pontos num total de 110 pontos da Certificação do LEED do Green Building Council dos Estados Unidos, que certifica como sendo o edifício mais sustentável do mundo. TCI recebeu a maior classificação mundial da Certificação LEED Platinum superando o recorde anterior de 105 pontos do edifício comercial Pixel, da Austrália.

O Pixel é um edifício comercial de escritório de porte menor que faz uso de vários processos sustentáveis, incluindo um sistema de pára-sol que permite que a luz natural ilumine os escritórios, mas reduza o calor, além de gerar sua própria eletricidade através de turbinas eólicas.

Soluções que potencializam o uso racional das energias renováveis como é o caso da empresa Amazon, que investiu 400 milhões de dólares na construção da Wind Farm no Texas uma extensa instalação de 20 mil hectares composta por 104 turbinas eólicas giratórias tão altas quanto um prédio de 50 andares, que possuem capacidade para produzir 253 MW de energia por ano suficiente para abastecer os seus centros de dados e operações em todo o mundo.

Amazon Wind Farm começou a operam em outubro de 2017, depois de diversas dificuldades para ter a aprovação dos legisladores americanos, que alegavam a necessidade de serem feitas grandes mudanças no projeto do parque eólico. Legisladores alegavam que a operação do parque eólico pudesse interferir no radar militar que controla a navegação das aeronaves a centenas de quilômetros do Oceano Atlântico e Caribe. 

Outros projetos ao redor do mundo foram desenvolvidos para gerar energia limpa, como por exemplo, a agência alemã Bundesnetzagentur selecionou por meio de leilão quatro projetos eólicos offshore da Dong Energy e da EnBW desenvolvidos no Mar do Norte com capacidade de 1.490MW, sendo 900MW da EnBW He Dreiht, Dork Borkum Riffgrund II Oeste, Gode Wind 3 e OWP West. As licitações foram elegíveis em rodadas de projetos em 2017 e 2018 para os Mares do Norte e Báltico compreendendo um volume total de cerca de 6.000 MW a 7.000MW respectivamente.

A previsão é que os parques eólicos sejam colocados em operação entre os anos de 2021 e 2025, além do que, todos os projetos bem sucedidos terão direito a financiamento ao abrigo da Lei das Fontes de Energia Renováveis e a possibilidade de explorar os parques eólicos durante 25 anos.

O grande entrave entre os consumidores finais são o custo elevado na compra dos materiais sustentáveis e a resistência, sendo este último o mais difícil de quebrar, uma vez que muitas pessoas desconhecem a eficiência dos materiais e o custo-benefício em longo prazo, que beneficiam o meio ambiente e as condições saudáveis para viver. As técnicas e processos sustentáveis deveriam ser melhores utilizadas na construção em todo mundo, a fim de que a qualidade de vida dos cidadãos seja mais valorizada e o meio ambiente mais bem preservado.

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O trabalho Nanotecnologia, Sustentabilidade, Construção Civil e Energia Renovável de Marisa Fonseca Diniz está licenciado com uma Licença Creative Commons - Atribuição-NãoComercial-SemDerivações 4.0 Internacional.
Baseado no trabalho disponível em https://marisadiniznetworking.blogspot.com/2017/09/nanotecnologia-sustentabilidade.html.