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“Piso gera eletricidade pela passagem de veículos e pedestres” Publicado em: <http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php? artigo=energia-piezoeletrica&id=010115100409 > 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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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

Piso gera eletricidade pela passagem de veículos e pedestres  

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