A nova era geológica e a ciência dos materiais

Você sabe o nome dado a era geológica que estamos vivendo atualmente? Ela se chama antropoceno e é o termo dado para à nova era em que a atuação do homem impactou de forma significativa o planeta e teve início lá na revolução industrial.

Dentre muitos impactos podemos citar os impactos da emissão de CO2 , o qual muitos estudos de projeções relacionam o efeito da temperatura média global nas superfícies terrestres e oceânicas com o aumento da concentração de CO2 na atmosfera. O crescimento de CO2 na atmosfera resultaria em um aumento de 2°C até 2100 e acima desse valor especialistas preveem consequências graves para o clima da Terra.

Cerca de metade da energia em escala global está associada aos processos de produção de commodities, como a extração de petróleo, gás e carvão e suas transformações em eletricidade. A outra metade está relacionada às atividades de consumo, como em eletrodomésticos e iluminação. Nesse contexto, foram criadas as ODS (Objetivos de Desenvolvimento Sustentável) que estão muito relacionados aos desafios climáticos e energéticos provenientes da nova era global. A partir disso existem quatro opções para atender a demanda mundial atual:

● Captura e armazenamento de carbono (CCS)

● Energia nuclear

● Eficiência energética

● Energia renovável.

A área de P&D (pesquisa e desenvolvimento) se mostra cada vez mais necessária para resolver esses problemas de transição energética global. Como exemplo, podemos apontar a aplicação dessas pesquisas em tecnologias solares fotovoltaicas que permitem cada vez mais que seu uso seja mais convencional, ajudando a reduzir custos. Portanto, é nessa vertente que a ciência dos materiais pode entrar ao ser aplicada às tecnologias para equipamentos de energia renovável e também às diferentes inovações relacionadas aos commodities.

Como a ciência dos materiais pode atuar para buscar soluções climáticas e energéticas?

Produtos químicos e polímeros de base biológica: a biomassa é uma alternativa renovável para substituir o uso de combustíveis fósseis que representa mais de 5% da demanda de energia global. Materiais de biomassa de rápido crescimento, como bambu, e técnicas aprimoradas de produção de algas são soluções a serem estudadas. Além disso, alguns produtos de base biológica, por exemplo, a base de celulose e amido, podem ser usados para substituir alguns polímeros que são produzidos em larga escala.

Materiais para transmissão de energia de longo alcance de baixo custo. Os supercondutores permitem que a corrente elétrica seja conduzida sem que haja dispersão de energia. É um desafio para melhorar equipamentos eletrônicos e elétricos que funcionem com a maior eficiência possível em condições mais acessíveis como em relação a temperatura.

Novos materiais de cimentação: Tem-se buscado novas alternativas com as mesmas propriedades do cimento, pois sua produção é responsável por cerca de 10% das emissões globais de CO2 . Existem saídas para esse problema, como o uso de fibras vegetais e materiais reciclados, mas sempre com aplicações limitadas.

Baterias de baixo custo e alta densidade de energia: Esse desafio emerge devido ao aumento de vendas de veículos elétricos, o que preocupa a disponibilidade de baterias de lítio em grande escala. As pesquisas envolvidas nesse assunto tratam questões como a estabilidade dos materiais e a vida útil da bateria .

Referência:

Gielen, D., Boshell, F. & Saygin, D. Climate and energy challenges for materials science. Nature Mater 15, 117–120 (2016).