<h2>O futuro é reciclável e renovável</h2>
<p><em>Pesquisas desenvolvidas na UFMG apontam para a utilização de fontes alternativas de energia e para o reaproveitamento de resíduos do processo industria<br />Ricardo Bandeira</em></p>
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<p>Transformação é a palavra-chave que une quatro diferentes núcleos de pesquisa da UFMG em torno das chamadas tecnologias ambientais. Dois deles dedicam-se a desenvolver soluções para a geração de energia limpa; outros dois ao reaproveitamento de resíduos e sua posterior transformação em novos produtos com aplicação científica ou industrial. <br /><br />O Laboratório de Conversão e Controle de Energia, coordenado pelo professor Selênio Rocha Silva, do Departamento de Engenharia Elétrica da Escola de Engenharia, estuda a transformação da energia do vento e da luz solar em eletricidade. No Departamento de Química do Instituto de Ciências Exatas (ICEx), a professora Rosana Zacarias Domingues pesquisa a produção de energia elétrica a partir de pilhas a combustível, abastecidas com hidrogênio.<br /><br />Ainda no Departamento de Química, outras frentes de pesquisa são voltadas para a reutilização de materiais que costumam ter como destino o lixo doméstico ou os aterros industriais. O professor Rochel Montero Lago, responsável pelo Grupo de Tecnologias Ambientais, desenvolveu um verniz impermeabilizante e um superabsorvente que têm como matéria-prima o isopor. Maria Irene Yoshida, coordenadora do Laboratório de Análise Térmica, descobriu novas aplicações para o pó do filtro eletrostático, rejeito da fabricação de alumínio.<br /><br />Num ponto diferente dessa cadeia, mas não menos importante, situa-se outra frente de pesquisas da Universidade, também no Departamento de Química: seu palco é o Laboratório de Ensaios de Combustíveis (LEC), coordenado pela professora Vânya Márcia Duarte Pasa. Com atuação reconhecida no monitoramento da gasolina, do óleo diesel e do álcool vendidos em Minas Gerais, o LEC é referência agora nos estudos sobre o biodiesel no país.<br /><br />Muitas dessas pesquisas, detalhadas a seguir, encontram-se em estágio de testes e podem demorar a ser aplicadas. Todas, no entanto, têm como ponto de partida o uso sustentável de recursos naturais e matérias-primas industriais e a preocupação de aliar desenvolvimento econômico e cuidado com o meio ambiente.</p>
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<h2>Vento, sol e energia</h2>
<p>Vento e sol o Brasil tem em abundância. Por isso, as duas fontes alternativas de energia pesquisadas pelo professor Selênio Rocha Silva, do Departamento de Engenharia Elétrica da UFMG, podem ter, no futuro, importante participação na geração de eletricidade no país. O professor participa de diversos projetos relacionados à energia eólica (produzida a partir do vento) e de um estudo sobre as células fotovoltaicas (placas que sob a luz do sol geram energia elétrica). São áreas incipientes no Brasil, apesar dos privilégios naturais. A matriz energética brasileira é dominada pela hidreletricidade.<br /><br />Selênio mantém trabalhos com o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), com concessionárias de energia e com a Universidade Técnica de Dresden (Alemanha), para o desenvolvimento de tecnologias que tornem as turbinas eólicas resistentes a distúrbios como as descargas atmosféricas. As usinas eólicas utilizam muitos equipamentos eletrônicos, fato que as deixa mais sensíveis a oscilações do que as centrais elétricas convencionais. A busca de soluções para essa fragilidade é importante para permitir uma interligação segura das centrais eólicas com o sistema de geração de eletricidade. <br /><br />O interesse da Alemanha pelas pesquisas do professor tem motivo. O país é líder mundial na utilização de energia eólica, com cerca de 20 gigawatts de capacidade instalada. Outros países que se destacam nesse cenário são Espanha, Portugal e Estados Unidos.<br /><br />O professor Selênio também pesquisa o uso da energia eólica para gerar eletricidade em comunidades isoladas, preocupação que começou há 24 anos, desde que cursava o doutorado.</p>
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<h2>Turbina</h2>
<p>O professor participa de outra pesquisa desenvolvida na UFMG que tem como foco a energia eólica. O projeto é do Centro de Estudos Aeronáuticos (CEA), do Departamento de Engenharia Mecânica, em parceria com o Departamento de Engenharia Elétrica, e tem financiamento da Cemig. O objetivo é construir um protótipo de turbina eólica com tecnologia nacional. Hoje, as turbinas usadas no país são importadas ou apenas montadas por aqui. “Será uma turbina de pequeno porte, capaz de gerar 10 kilowatts, mas adaptada ao regime de ventos do Brasil e, sobretudo, de Minas Gerais”, afirma Selênio. O projeto é coordenado pelo professor João Antônio de Vasconcelos, da Engenharia Elétrica, e o protótipo é do professor do CEA Rogério Pinto Ribeiro.<br /><br />“A conversão de energia eólica em eletricidade é realidade no mundo todo. Parcela significativa disso vem do apelo ambiental”, lembra o professor Selênio. Segundo ele, a energia eólica é limpa e renovável, com impacto ambiental menor que o da hidreletricidade – também renovável, mas que exige alagamento de grandes áreas.<br /><br />O professor dá alguns exemplos de como a energia eólica pode representar uma alternativa para a matriz elétrica brasileira: no Nordeste do país o volume de ventos é inferior ao da Europa, mas tem maior regularidade; na bacia do Rio São Francisco, as energias hidrelétrica e eólica poderiam se complementar, já que em época de seca os ventos são fortes e o inverso ocorre no período de cheia – ventos fracos, mas grande capacidade de funcionamento das hidrelétricas.<br /><br />O passo mais significativo para a adoção da energia eólica no Brasil foi dado com a implantação pelo governo federal, em 2002, do Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa). O programa tem ênfase em três tipos de energia: a eólica, a gerada a partir da biomassa e a produzida em pequenas centrais hidrelétricas. A energia do vento responde pela maior parte dos projetos aprovados no Proinfa e representa 1,4 gigawatt do total de 3,3 gigawatts previstos pela iniciativa do governo. Algumas centrais eólicas oriundas do Proinfa já começaram a funcionar no Sul e Nordeste do país. Com o programa, a capacidade instalada de energia gerada pelo vento saltou, no Brasil, de 28 para 300 megawatts.<br /><br />São números muito distantes dos cerca de 100 gigawatts gerados pelas hidrelétricas no país. Mas as perspectivas de crescimento econômico nos próximos anos e a alteração do regime de chuvas acenderam o alerta do governo federal para a possibilidade de novos apagões. Daí, a pressa em tornar realidade a construção de hidrelétricas na região Norte, o que vai dobrar a capacidade instalada do país, a despeito do impacto ambiental das usinas e das linhas de transmissão ao longo da Floresta Amazônica – um enorme desafio, segundo o professor, para a engenharia nacional, com torres fincadas em terrenos alagados e linhas passando por sobre as copas das árvores.</p>
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<h2>Células</h2>
<p>Um outro projeto do professor Selênio Rocha Silva é voltado para a geração de eletricidade a partir de células fotovoltaicas. Os experimentos usam placas com material semicondutor que, sob a radiação do Sol, produzem energia elétrica. Rocha coordena o Laboratório de Conversão e Controle de Energia, que funciona no Centro de Pesquisas Hidráulicas da UFMG. Lá, ele mantém pesquisa sobre a geração de eletricidade via células fotovoltaicas em pequenas comunidades, principalmente para permitir o bombeamento de água em áreas castigadas pela seca. <br /><br />O uso das células fotovoltaicas em grande escala ainda é inviável economicamente, mas o avanço de pesquisas na área pode torná-lo realidade num futuro próximo, sobretudo combinado a fontes convencionais de geração elétrica. As células produzem energia limpa e com alto grau de estabilidade.<br /><br />A energia gerada pelas células fotovoltaicas é diferente da energia solar utilizada em prédios e casas. As células, por causa dos semicondutores, transformam energia do Sol em energia elétrica. Nas placas de energia solar, a radiação do Sol transforma-se em calor. Por isso, para o simples aquecimento da água de um chuveiro, a energia solar é mais adequada. As células fotovoltaicas podem ser úteis em tarefas mais complexas.</p>
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<h2>Um combustível chamado hidrogênio</h2>
<p>Imagine uma energia tão limpa que deixa como resíduo apenas água. Ela existe e é objeto de estudos do Laboratório de Materiais e Pilhas a Combustível (LaMPaC), ligado ao Departamento de Química da UFMG. É lá que uma equipe coordenada pela professora Rosana Zacarias Domingues pesquisa as pilhas a combustível, dispositivos abastecidos com hidrogênio e capazes de gerar energia elétrica.<br /><br />Esses dispositivos apresentam vantagens em relação a fontes semelhantes de energia. Uma delas é a vida útil longa. Nas pilhas e baterias comuns, a reação química que gera eletricidade é produzida pelos próprios materiais do equipamento, o que desgasta os eletrodos. Nas pilhas a combustível, quem produz energia é o hidrogênio, que pode ser substituído quando chega ao fim.<br /><br />Outro ponto favorável diz respeito ao impacto ambiental. O resíduo do processo químico gerado na pilha é apenas água. E não é uma água qualquer. Ela é extremamente pura e pode ser reutilizada para outros fins. <br /><br />A principal desvantagem está no custo, mas esse obstáculo tende a ser removido à medida que as pesquisas avançarem. A pilha a combustível requer, também, uma atenção especial à questão da segurança, pelo fato de usar hidrogênio, um gás volátil, inflamável, sem cheiro e cujas chamas não têm cor. Por isso, qualquer equipamento que usa hidrogênio deve conter sensor para indicar possíveis vazamentos.<br /><br />Módulos  As pilhas a combustível não se assemelham, em seu aspecto físico, às pilhas comuns. Elas podem ter tamanhos variados e são formadas por camadas finas de cerâmica. Sua potência também varia de acordo com o tamanho. Podem ser dispostas em série, na forma de módulos capazes de produzir grande quantidade de energia.<br /><br />As primeiras aplicações vislumbradas seriam em hospitais, centrais de processamento de dados e outros estabelecimentos que precisam de energia constante e estável. Um conjunto de pilhas pode manter um hospital inteiro funcionando, por determinado período de tempo, na ocorrência de um apagão. Seu uso é visto como alternativa aos geradores tradicionais. <br /><br />As pesquisas sobre as pilhas a combustível começaram há cerca de 20 anos e estão mais avançadas nos Estados Unidos, Alemanha, Austrália, Finlândia e Suíça. No Brasil, a Cemig é uma das pioneiras na busca da viabilidade desse tipo de energia. A empresa mineira financia o LaMPaC, junto com a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel).</p>
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<h2>Destino para um resíduo espaçoso</h2>
<p>Qualquer pessoa que já tenha cuidado do lixo de casa sabe do espaço ocupado pelo isopor. Leve, porém volumoso, se ele não for corretamente descartado pode transformar-se em problema ambiental. Uma pesquisa coordenada desde o início da década pelo professor Rochel Montero Lago, do Departamento de Química da UFMG, descobriu pelo menos duas destinações para esse enorme volume de lixo. <br /><br />Submetido a reações químicas, o isopor torna-se um verniz impermeabilizante. Pode também converter-se em um superabsorvente, pó com alta capacidade de retenção de líquidos usado no interior de fraldas infantis ou de absorventes femininos. O ineditismo do trabalho rendeu duas patentes e reconhecimento ao Grupo de Tecnologias Ambientais, responsável pela realização das pesquisas.<br /><br />As fórmulas das soluções químicas que transformam o isopor em verniz ou superabsorvente integram o segredo das patentes obtidas pelo professor. Misturadas ao isopor, elas fazem com que todo aquele volume desapareça e seja reduzido ao poliestireno, base dos dois produtos desenvolvidos pelo Grupo de Tecnologias Ambientais. O isopor é composto de 2% de poliestireno e nada menos que 98% de ar, daí a leveza do material e o espaço que ele ocupa.</p>
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<h2>Pesquisas reabilitam “rejeitados” da indústria e da mineração</h2>
<p>A professora Maria Irene Yoshida, coordenadora do Laboratório de Análise Térmica do Departamento de Química da UFMG, descobriu, ao longo de mais de dez anos de pesquisas, uma série de aplicações para rejeitos da atividade industrial, inclusive a mineração. Alguns desses resíduos, mesmo depositados em aterros, podem causar impactos ao meio ambiente. Os estudos mais bem-sucedidos têm como objeto o pó do filtro eletrostático, um rejeito da produção de alumínio.<br /><br />Nas indústrias do setor, a transformação da bauxita em alumínio envolve dois momentos principais. O primeiro é a conversão de bauxita em alumina. Em seguida, a alumina é reduzida a alumínio. Uma das etapas do primeiro processo é a calcinação, realizada dentro de um filtro eletrostático, onde é gerado, como resíduo, um pó preto descartado pela maioria das indústrias do setor. Um fabricante de alumínio de grande porte produz, por ano, cerca de 2 mil toneladas do pó, que tem os aterros das empresas como destino.<br /><br />O resíduo, no entanto, pode ter um fim bem diferente, como demonstram os estudos de Maria Irene. Ela encontrou pelo menos quatro aplicações para o pó do filtro eletrostático. Uma delas é o uso da alumina recuperada do pó preto, com excelentes resultados, na cromatografia em camada fina, técnica de separação largamente utilizada na química. Para isso, a professora desenvolveu uma técnica para limpar o pó preto e transformá-lo em alumina pura, material nobre e de elevado valor comercial. Normalmente, a cromatografia é realizada utilizando-se sílica ou celulose, materiais relativamente mais baratos.<br />Maria Irene também pesquisa o uso do pó do filtro eletrostático como aditivo para polímeros (espumas de colchões, por exemplo), a fim de melhorar as suas propriedades físicas e mecânicas. Em comparação com os aditivos utilizados atualmente na maioria das indústrias, o pó preto revelou-se superior. O trabalho, ainda em andamento, oferece boas perspectivas para aplicações em diversas áreas afins.</p>
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<h2>Torta</h2>
<p>Outras duas aplicações apontam para futuros benefícios ambientais. Submetido ao ácido sulfúrico, o pó preto transforma-se em sulfato de alumínio, produto empregado em várias áreas, inclusive no tratamento da água. Maria Irene estuda, também, a utilização desse resíduo para retirar corantes e solventes lançados em rios e lagos.<br /><br />A professora conseguiu, ainda, por meio de processos químicos, extrair fluoreto de cálcio de outro rejeito da produção de alumínio, a chamada “torta”. O fluoreto de cálcio é usado na obtenção do ácido fluorídrico e na fabricação de vidros, esmaltes e materiais cerâmicos. A “torta” tem alto teor tóxico e geralmente é descartada em aterros, podendo ser levada para rios e lagos pelas águas das chuvas, além de contaminar o solo.<br /><br />Maria Irene desenvolve pesquisas com resíduos de outras atividades de mineração. Ela obteve alguns resultados, ainda em escala de laboratório, na recuperação de ouro, ferro e cobre dos lagos de rejeitos de mineradoras de ouro. Na mineração de ferro, a pesquisadora conseguiu recuperar a amina, material caro descartado como rejeito do processo de flotação (separação de partículas sólidas). Esse estudo é realizado em parceria com o professor Cornélio de Freitas Carvalho, da Universidade Federal de Ouro Preto (Ufop).</p>
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<h2>Testes</h2>
<p>O verniz obtido a partir do isopor foi testado com sucesso em paredes, telhados e tanques e chegou a ser empregado em grande escala para impermeabilizar os 21 mil metros quadrados do teto de uma indústria no Rio Grande do Norte. A tarefa exigiu o uso de duas mil toneladas de isopor, que se converteram em cinco mil litros de verniz. Aí reside um dos obstáculos para a utilização do produto. A aplicação efetiva da tecnologia depende do estabelecimento de uma rede de coleta do isopor, que tem de ser recolhido em grande quantidade e limpo, antes de tornar-se verniz. Os catadores que trabalham nas ruas das cidades, no entanto, não se interessam pelo produto, mais leve e volumoso que o papel. <br /><br />Além da possibilidade de contribuir para reduzir a quantidade de isopor que tem o lixo como destino, o verniz desenvolvido pelo Grupo de Tecnologias Ambientais é alternativa ao produto convencional, de base petroquímica, mais poluente e sujeito a oscilações do preço do petróleo. <br /><br />O mesmo ocorre com o superabsorvente tradicional, também de base petroquímica. Nesse caso, o obstáculo à comercialização do pó obtido a partir do isopor é o recente anúncio, feito pela Petrobras, da implantação de pólo de produção de ácido acrílico em Ibirité (MG), que terá como carro-chefe a fabricação do superabsorvente derivado do petróleo.</p>
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<h2>Biodiesel mais viável</h2>
<p>O Laboratório de Ensaios de Combustíveis (LEC), ligado ao Departamento de Química da UFMG, atua em diversas frentes de pesquisa e monitoramento da qualidade de combustíveis. Entre elas, estão os estudos de catalisadores alternativos para a produção de biodiesel e da síntese do produto sem a necessidade de um catalisador. Essas pesquisas apontam para a obtenção de um biodiesel de melhor qualidade e a ampliação do uso de combustíveis alternativos no mercado.<br /><br />Os catalisadores são utilizados na reação química responsável pela transformação do óleo de origem vegetal em biodiesel. O método mais comum é a catálise básica, com o uso de hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio, mas ambos têm uma desvantagem: geram impurezas solúveis, semelhantes ao sabão e difíceis de remover do produto final. O LEC estuda três métodos alternativos para promover a síntese do biodiesel. Um deles, em fase inicial de investigação, é chamado de catálise heterogênea e consiste no uso de catalisadores nanoestruturados, o que simplifica o processo de purificação, já que os resíduos gerados são sólidos. Para retirá-los do biodiesel, basta filtrar o produto da reação. Outro desses métodos é a utilização da catálise enzimática, ou seja, com enzimas liberadas por microorganismos, que atuam como agentes da reação. A terceira vertente busca a síntese do biodiesel por um caminho que prescinde do uso de catalisadores, trabalho realizado em cooperação com a Universidade de Bahía Blanca, na Argentina.<br /><br />O LEC também promove estudos sobre a estabilidade do biodiesel. Como qualquer óleo – entre eles, a gasolina –, os biocombustíveis tendem a oxidar. A oxidação é seguida pela polimerização, ou seja, a formação de uma camada plástica que pode, por exemplo, danificar o tanque de um automóvel e até entupir o motor. Esse processo ocorre mais rapidamente com o biodiesel do que com combustíveis derivados do petróleo. Por isso, o laboratório pesquisa a obtenção de aditivos que, acrescentados ao biodiesel, retardam e minimizam a oxidação.<br /><br />Todo esse trabalho vem no rastro de uma atuação já reconhecida no monitoramento da qualidade de combustíveis, iniciada em 2000, quando o LEC foi criado para fazer parte de uma rede nacional de laboratórios coordenada pela Agência Nacional do Petróleo (ANP). O LEC representa a UFMG na rede. Atualmente, o laboratório monitora a qualidade da gasolina, do álcool e do óleo diesel vendidos em 50% dos postos de Minas Gerais (cerca de 550 estabelecimentos). O trabalho recebe recursos dos governos federal e estadual.<br /><br />Para cumprir essa tarefa, o LEC realizou pesquisas que resultaram no desenvolvimento de marcadores químicos. O marcador é uma substância que permite saber se há algum tipo de impureza misturada ao combustível. O laboratório estuda, ainda, novas metodologias para identificar com precisão a quantidade de biodiesel adicionada ao óleo diesel. A pesquisa está a cargo dos professores Paulo Barbeira, Isabel Fortes e Valmir Fascio, todos do LEC. <br /> <br />A excelência do trabalho rendeu ao laboratório a conquista da norma ISO 17.025. Trata-se de certificado de acreditação concedido pelo Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Inmetro), com base em critérios internacionais de avaliação. “Quem tem a ISO 17.025 pauta sua rotina de trabalho por parâmetros de qualidade e está apto a fornecer resultados com credibilidade internacional”, afirma a coordenadora geral do LEC e professora do Departamento de Química, Vânya Márcia Duarte Pasa. <br /><br />Agora, o LEC trabalha para ampliar o escopo dessa certificação e incluir o biodiesel, o que deve ocorrer em breve. “Seremos um dos laboratórios da rede brasileira aptos a fornecer laudos para colocar o produto nos mercados brasileiro e estrangeiro”, diz Vânya Pasa. A meta do governo federal é contar com 32 laboratórios no país capazes de emitir laudos sobre a qualidade dos biocombustíveis, o que vai facilitar a exportação do produto. Os estudos são financiados pelos governos estadual e federal.</p>
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<h2>Bagaço e gasolina de avião</h2>
<p>Ainda no campo dos biocombustíveis, o LEC está se preparando para dar suporte a um novo projeto da Petrobras em Minas Gerais. Trata-se de planta-piloto, a ser instalada na Refinaria Gabriel Passos (Regap), em Betim, para a transformação de biomassa, como bagaço de cana-de-açúcar, em óleo lubrificante e em combustível. Nesse projeto, o LEC atuará em conjunto com o professor Eduardo Nicolau dos Santos, também do Departamento de Química da UFMG.</p>
<p>Bem longe dos combustíveis “terrenos”, o LEC estuda, ainda, o desenvolvimento de um aditivo para a gasolina de aviação, utilizada por aeronaves de pequeno porte. O objetivo é substituir o chumbo tetraetila, aditivo de alto teor tóxico já banido da gasolina comum, mas que continua a ser usado pelos pequenos aviões. O projeto recebe recursos da rede de combustíveis limpos da Petrobras.</p>