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Top 10 Tecnologias para 2011

Autor: Seth M. Fisher, Roy Bigham e Udo Fiorini

Empresa: Pollution Engineering

Site: www.pollutionengineering.com

Fonte: Pollution Engineering – Edição 2011/03

Por mais que a nossa indústria reaja às regulamentações, o progresso real da engenharia ambiental acontece com o desenvolvimento das tecnologias de controle de poluição. Quando a agência ambiental decidir que é hora de acrescentar o abatimento de emissões de gases do efeito estufa aos critérios de obtenção ou renovação de licenças ambientais, o limite efetivo de controle de emissões será definido pela “melhor tecnologia de controle disponível”. Avanços em métodos de remediação mudaram o mercado de valorização de áreas contaminadas. Essa mudança tem sido tão dinâmica que em 2009 a PE lançou uma nova conferência técnica, a RemTec – que ocorrerá novamente em maio desse ano, Wheeling, EUA (www.remtecsummit.com) – discute a evolução das técnicas de remediação pois, o que antes era feito com um meticuloso trabalho de amostragem e análises laboratoriais, atualmente pode ser feito através de um equipamento portátil e monitorado através do telefone celular.

Há um número muito elevado de novas tecnologias que irão revolucionar o nosso mercado nesse ano. Contudo, fizemos uma seleção de dez tecnologias, sem nenhuma ordem particular, nas quais os profissionais de meio ambiente devem observar em 2011. Essas tecnologias foram selecionadas pela equipe editorial da PE, com a ajuda de profissionais selecionados a dedo de indústrias líderes de mercado.

10. Fotossíntese sintética

Imagine um processo de produção de energia extremamente eficiente que utiliza radiação solar e CO2, as emissões são somente oxigênio e água, no qual a energia é armazenada em um espaço microscópico por milhares de anos e com perda mínima. Inacreditável? Nem tanto: a mais fina grama tem feito isso por bilhões de anos. Em 2010, a montadora chinesa Shangay Automotive Industry Corp. e a General Motors revelaram o projeto de um carro movido à fotossíntese. O carro, que representaria o passo inicial em direção a energia biológica sintética, utiliza uma estrutura orgânica de metal para absorver CO2 e água, então armazena a energia em uma simples bateria de íon de lítio. Enquanto isso, pesquisadores de várias universidades estão tentando desvendar os segredos escondidos nos organismos biológicos e sua energia metabólica. Aplicações práticas estão longe de acontecer, mas vislumbrar fábricas que funcionam com água, luz do sol, ar, e ainda poder armazenar energia em forma de carboidratos é excitante.

9. Os bioplásticos

Os plásticos são responsáveis por um grande problema ambiental. Com a percepção de que os plásticos não se degradam muito bem e o fato de que há cada vez menos espaço para lixo na Terra, pesquisadores estão procurando novas maneiras para deixar o relacionamento entre plásticos e ambiente mais amigável. A Cereplast Inc. dos EUA, desenvolveu um plástico orgânico, uma resina celulósica, que pode se transformar em sacolas de compras compostáveis. Plásticos biodegradáveis estão mudando a indústria de embalagens, o que pode ser uma boa notícia para empresas preocupadas com seu fluxo de resíduos. Principalmente quando esses resíduos vão para lixões ao invés de irem para aterros regulamentados. Enquanto isso, a Novover Corp. está trabalhando em uma linha de plásticos e polímeros – incluindo tintas e revestimentos, fraldas e até garrafas – utilizando CO e CO2 – coletado de usinas de energia.

No Brasil, a ciência ambiental já está em um estágio mais avançado: a BASF produz embalagens plásticas que se degradam em 180 dias e a Braskem produz materiais como o PEAD (polietileno de alta densidade) utilizando o etanol da cana-de-açúcar como matéria prima.

8. Nano-aprimoramentos para precipitadores eletrostáticos

Precipitadores eletrostáticos normalmente utilizam eletrodos de metal que são relativamente complexos e caros se comparados com materiais termoplásticos. A Applied Sciences Inc. e a Universidade de Ohio, estão desenvolvendo uma nanofibra de carbono para fabricar compostos termoplásticos condutores de eletricidade para reduzir a complexidade e o custo de fabricação e instalação, e ainda reduzir o consumo de energia de eletrodos usados para gerar partículas carregadas em precipitadores eletrostáticos. Os novos eletrodos seriam baratos e fáceis de trocar, o que deve ocorrer menos frequentemente. Em testes conduzidos com um fluxo de cinzas, o desempenho dos eletrodos de nanocompostos foi semelhante aos eletrodos usuais? Em condições normais, os eletrodos de nanocompostos foram de 10 a 20 por cento mais eficientes em comparação com os eletrodos de metal. O custo da mudança para os novos eletrodos é de aproximadamente 100$/unidade e estima-se uma economia de $15.000 devido à maior vida útil dos novos materiais

7. Microorganismos metabolizadores de metais

A indústria de remediação sofreu uma revolução há algumas décadas quando cientistas começaram a aproveitar microorganismos para degradarem contaminantes in e ex-situ. O próximo grande avanço nessa área pode vir de uma pesquisa do instituto de tecnologia da Georgia, da universidade estadual de Michigan e do laboratório nacional do pacífico norte. Eles estão estudando uma bactéria que é capaz de degradar metais e compostos radioativos em substratos como a água doce, água do mar, solos e rochas. Recentemente, os pesquisadores realizaram uma avaliação da diversidade de população da bactéria Shewanella. Os resultados desse estudo devem fornecer o conhecimento crítico para atribuir aplicações apropriadas às diversas cepas da bactéria. Por exemplo, uma variação desse microorganismo pode ser introduzido na fonte de uma contaminação subterrânea, onde ela poderia transformar o Urânio em um composto insolúvel que é fixado no solo e, portanto, não mais transportável.

6. Membranas para gases

A filtração por membrana é uma tecnologia bem conhecida para separar líquidos, mas podem as membranas separarem gases também? Pesquisadores há muito sabem que algumas membranas de metais orgânicos podem ser efetivas em separas gases. Contudo, há milhares de potenciais metais orgânicos, o que poderia levar décadas para encontrar a membrana correta para separar o gás desejado. Ou talvez poderia levar menos tempo se fosse usado uma simulação computacional altamente avançada. David Sholl da escola técnica de engenharia química e biomolecular da Georgia está trabalhando no sistema de simulação computacional que reduziria de milhares para menos de 10, o número de potenciais metais específicos para determinados gases. Sholl explica que seus modelos computacionais poderiam desenvolver uma membrana que poderia ser rápida e, efetivamente, separar o CO2 de chaminés, separar o metano de gases contaminantes, ou selecionar gases de várias outras misturas.

5. Quando água e eletricidade se misturam

Imagine se todas as estações de tratamento de efluentes pudessem gerar a sua própria energia. Emefcy, uma empresa israelense, está tentando mudar a economia por trás de estações de tratamento através de uma célula de combustível que retira eletricidade dos efluentes. O processo foi nomeado de Megawatter. A empresa desenvolveu grandes módulos que são colocados dentro dos tanques, dentro desses módulos estão eletrodos que, ao entrarem em contato com determinados microorganismos, geram energia. Portanto, os efluentes ao invés de demandarem, eles geram a energia para o sistema de tratamento. A empresa está agora procurando formas de modificar certos processos de tratamento para tornar as células combustíveis mais eficientes.

4. Coleta de dados automática

Todas as áreas contaminadas em processos de remediação estão cobertas com poços de monitoramento. As licenças exigem que através desses poços, os contaminantes sejam amostrados e quantificados em intervalos regulares de tempo. Os dados são então utilizados para produzir mapas mostrando a direção e a velocidade do fluxo subterrâneo e o potencial movimento de qualquer contaminante que possa existir. Isso rendeu milhares de viagens de técnicos que fazem rondas para realizar todo esse procedimento de verificação. Mas em um mundo onde jovens podem mandar mensagens de qualquer lugar para qualquer um, porque os poços de monitoramento não podem mandar suas informações para os seus engenheiros? Bem, eles podem. Várias empresas nos últimos anos desenvolveram equipamentos que podem ser instalados nos poços de monitoramento para coletarem automaticamente informações como nível de água, condutividade, temperatura, etc. Esses dados podem ser armazenados em um equipamento específico e coletados pelos técnicos em suas visitas rotineiras, ou podem ser transmitidos por uma rede sem fio, em intervalos regulares para sistemas de computador que automaticamente processam os dados e providenciam relatórios precisos em tempo real.

3. Purificadores das profundezas

Muito abaixo da superfície do oceano, em muitos lugares ao redor do mundo, ecossistemas inteiros encontraram uma maneira de crescer ao redor de fissuras geotérmicas próximas à zonas vulcânicas. Toda a vida é mantida por bactérias que convertem calor e compostos tóxicos como enxofre, metano ou H2S em energia através da quimiossíntese. Vamos reescrever isso de uma maneira diferente: as bactérias vivem em um ambiente completamente desprovido de energia do sol ou de vegetais, e ainda crescem se “alimentando” de poluentes típicos da combustão. Se isso parece uma coisa bacana de se ter em sua chaminé, você está pensando como pesquisadores de diversas universidades do mundo inteiro. Fissuras hidrotermais são ainda um mistério relativo, muitas pesquisas simplesmente focaram em como direcionar essa energia. Esse ano promete algumas pesquisas que desenvolvam uma maneira de utilizar as propriedades desses organismos como sistemas purificadores anaeróbios naturais.

2. Remediação In-situ de HPAs

Contaminantes como os Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPA) atualmente são difíceis de tratar de uma maneira eficiente. O desempenho geralmente fraco dos métodos de tratamento de HPAs atuais, como lavagem do solo ou biorremediação, incentivaram pesquisas por métodos inovadores de remediação. A Enchem Engineering Inc., uma empresa americana, está testando uma abordagem baseada na simultânea dessorção do solo ou sedimento, e oxidação através da formação de radicais. Um agente de propriedade reativa desenvolvido pela empresa combina a dessorção de HPA facilitada pela ciclodestrina, com a combinação de oxidantes fortes (ozônio, persulfato de sódio tamponado e peróxido de hidrogênio) na zona de tratamento. O método ainda está na fase de testes, mas a abordagem dupla é promissora para o tratamento de áreas em refinarias, e talvez até para tratamento de DNAPLs.

1. Controle de Poluição Portátil

Meu irmão recentemente me mostrou seu carro novo. Assim que entramos no veículo, seu smartphone automaticamente se conectou ao sistema de rádio por Bluetooth. Utilizando o comando “ler e-mails” o som automaticamente começou a ler relatórios através dos alto-falantes. Dispositivos portáteis estão mudando a estrutura de como nós acessamos e processamos dados, como o modelo de computador pessoal é substituído por uma estrutura centralizada ou baseada em nuvem acessível por múltiplos equipamentos. Isso teve um efeito cascata nos usuários de computador. Mitch Beard, CEO da empresa de gestão de dados ambientais EarthSoft Inc., descreveu essa mudança: “Muitos consultores, indústrias e governos substituíram os papeis, para planilhas, bancos de dados em desktops e agora com a web, banco de dados de empresas. Grupos querem cada vez mais gerenciar dados ambientais através de suas organizações, e não apenas em em sites individuais. Uma explosão de amostras/testes/resultados coletados todos os anos aumenta a necessidade de melhor gerenciamento de dados. Consultores, laboratórios, indústrias, governo e empresas de software estão mudando a forma como eles usam esses dados. O casamento de bancos de dados relacionais e SIG coloca os dados em mapas, que qualquer pessoa pode entender. Divulgação pública de dados ambientais dos governos estaduais e de outros está crescendo rapidamente. Pela primeira vez, uma cadeia de laboratórios entrou no mercado de gerenciamento de dados genéricos. (Na verdade, vários fizeram). Soluções baseadas em “Cloud-computing” expandiram sua capacidade de armazenamento e ficaram mais baratas. (EarthSoft passou de sete para 27 servidores nos últimos dois anos). Painéis eletrônicos proporcionam acesso fácil a uma variedade de gráficos e relatórios em qualquer lugar a qualquer momento”. PE

Por Seth M. Fisher, Publisher, e Roy Bigham, Editor, Pollution Engineering EUA.

Complemento de Fabrício Braga, Engenheiro de Vendas, Pollution Engineering Brasil.