Na Amazônia, pesquisador da Ufam desenvolve microgeradores sustentáveis para alimentar sistemas de sensoriamento remoto

O professor de Física da Universidade Federal do Amazonas (Ufam) Yurimiler Leyet Ruiz, é o responsável por um invento que atualiza o conceito de microgeração energética ao aliar tecnologia e sustentabilidade em equipamentos mais baratos e mais eficientes para alimentação dos sistemas de sensoriamento remoto adaptados à realidade da região amazônica.

“Microgeradores piezoelétricos são dispositivos capazes de transformar movimentos ou vibrações mecânicas em energia elétrica. Eles funcionam a partir de materiais especiais, chamados piezoelétricos, que geram eletricidade quando são pressionados, dobrados ou vibrados”, explica

Até hoje, os sensores de monitoramento ambiental em áreas remotas da Amazônia têm sido alimentados por dois meios tradicionais: as baterias convencionais e os painéis solares. A dificuldade de acesso e a baixa incidência de luz nas áreas cobertas pela floresta limitam a eficiência de ambas as fontes. Esse é o problema que a equipe de pesquisadores busca solucionar ao propor o uso de tecnologias de conversão de energia adaptadas ao ambiente amazônico, capazes de aproveitar fontes locais, como as vibrações mecânicas naturais.

Além de sustentável, o protótipo criado sob a liderança do professor Yurimiler Ruiz – construído com materiais livres de chumbo – suporta a umidade da floresta tropical. Segundo o coordenador do projeto, a equipe desenvolveu sínteses químicas específicas para o contexto desta região. “Combinando cerâmicas de titanato de bário e polímeros flexíveis (PVDF), criamos microgeradores adequados às condições de alta umidade, à difícil manutenção e à operação contínua”, detalha o pesquisador ao citar o emprego da sonoquímica, uma técnica que consiste em aplicar ondas de ultrassom para induzir, acelerar ou modificar reações químicas e processos físicos em materiais líquidos.

Os “protótipos flexíveis” resultam da combinação entre cerâmica e polímeros e foram idealizados para aproveitar vibrações naturais do ambiente amazônico, como o vento, a chuva e os pequenos movimentos estruturais. A energia produzida por eles é usada para alimentar os sensores ambientais, dispositivos pequenos e de baixo consumo, o que acaba eliminando a necessidade da troca frequente de baterias nos locais de difícil acesso da região.

Sustentabilidade e baixo custo

“A pesquisa concentrou-se em criar e aprimorar protótipos de microgeradores piezoelétricos, responsáveis pela conversão de energia mecânica do ambiente em energia elétrica. Eles foram pensados para ser acoplados a sensores de monitoramento remoto já existentes, funcionando como uma fonte de alimentação alternativa e sustentável”, esclarece o coordenador do projeto. Nesse sentido, o invento apresenta um conjunto de vantagens em relação às clássicas tecnologias de alimentação utilizadas para energizar esses sistemas.

Em primeiro lugar está a adaptação ao ambiente amazônico. Isso porque, diferentemente dos produtos comerciais projetados para atuar em locais controlados ou urbanos, o equipamento foi desenvolvido para operar em condições extremas de umidade e acessibilidade, características típicas da Amazônia. Outro avanço está nos materiais usados para construir o aparelho, que não apresenta chumbo em sua constituição e elimina a toxicidade ainda presente nos geradores comercializados hoje. “Componentes poliméricos e cerâmicos sem chumbo reduzem os riscos ambientais e tornam essa tecnologia segura para uso em áreas de floresta ou em reservas naturais”, preservando a biodiversidade nesses locais, conforme assegurado pelo pesquisador Yurimiler Ruiz.

Ainda segundo ele, outros dois diferenciais envolvem a resistência do produto e o baixo custo de produção. “Ao combinar cerâmicas piezoelétricas com polímeros flexíveis, temos um dispositivo menos quebradiço e mais resistente a vibrações contínuas e deformações, diferente de microgeradores cerâmicos tradicionais – que são rígidos e frágeis”, aponta o coordenador do projeto, ao sustentar que, de um lado, essa fragilidade reduz a vida útil do aparelho, de outro, requer mais manutenção.

“[…] Os materiais desenvolvidos devem ser vistos como uma tecnologia habilitadora, com potencial de integração a diferentes sistemas de geração e de uso de energia. Outro ponto importante é o papel da formação de pessoas. O projeto permitiu capacitar estudantes e jovens pesquisadores em técnicas avançadas de síntese, caracterização e desenvolvimento de dispositivos […]”, enfatiza o pesquisador Yurimiler Ruiz. De fato, a equipe agrega cientistas de diversos níveis formativos, de graduandos a doutores, e alarga a fronteira da pesquisa aplicada nas áreas de engenharia e de ciência dos materiais.

Do ponto de vista financeiro, o novo dispositivo pode ser produzido a um custo menor.  Tanto os materiais quanto os processos empregados ajudam a reduzir os custos fabris e abrem a possibilidade de fabricação local ou nacional. Nesse contexto, é possível produzir em larga escala e, como ganho decorrente, reduzir a dependência de tecnologias importadas – que acabam sendo mais caras, pouco eficientes e não sustentáveis na comparação com o invento.

“Em relação ao custo do equipamento, a expectativa é que os microgeradores apresentem baixo custo unitário, pois utilizam materiais relativamente acessíveis, processos de fabricação simples e não dependem de componentes críticos importados. Esperamos que o preço seja significativamente inferior ao daquelas tecnologias comerciais atualmente utilizadas no sensoriamento remoto”, sintetiza o coordenador quanto ao aspecto econômico.

Para esta fase de execução experimental, o projeto recebeu financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas (Fapeam), além do auxílio indireto de outras entidades. “De forma indireta, o apoio de outras agências de fomento nacionais, especialmente a Capes [Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior] e o CNPq [Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico] permitiu o pagamento de bolsas para alguns dos pesquisadores e estudantes envolvidos”, menciona o coordenador.

Aplicações ambientais e sociais

A alternativa tem o objetivo mais amplo é melhorar as condições de vida de comunidades isoladas, especialmente em regiões da Amazônia, onde o acesso à energia elétrica é limitado ou inexistente. De modo específico, a equipe já prevê quatro áreas de aplicação para o sistema autônomo criado na Ufam: em estruturas de monitoramento ambiental e territorial; para energizar dispositivos pequenos e de baixa potência (iluminação de emergência, sistemas de alerta, equipamentos de comunicação básica e aparelhos de monitoramento comunitário); para apoiar soluções descentralizadas e complementares a fontes renováveis, como a solar ou a eólica, aumentando a autonomia energética local; e, ainda, em aplicações comunitárias, onde pequenas quantidades de energia podem gerar impacto social significativo, a exemplo das escolas rurais e dos postos de saúde isolados.

O protótipo já foi submetido a testes em ambiente controlado de laboratório, etapas nas quais o grupo conseguiu validar a capacidade de conversão de energia mecânica em energia elétrica. Testes em campo, diretamente em comunidades ou áreas remotas, estão no planejamento. O aprimoramento do microgerador inclui ensaios em condições reais de uso, momento em que serão avaliados outros aspectos, como o desempenho técnico, o impacto social e a contribuição efetiva para a melhoria da qualidade de vida de populações amazônicas isoladas. As próximas fases envolvem o aprimoramento dos protótipos, a realização de testes em campo, a transferência de tecnologia e uma eventual produção escalada.

“De forma simplificada, o avanço está em transformar a ideia de microgeradores já conhecida em uma tecnologia mais sustentável, flexível, ambientalmente segura e adequada à realidade amazônica, com potencial para tornar sistemas de sensoriamento remoto mais autossuficientes e confiáveis em regiões onde as soluções tradicionais falham”, resume o professor Yurimiler Ruiz. “Este projeto vai além do desenvolvimento de um protótipo específico. Ele representa a construção de uma base científica e tecnológica local, pensada a partir da realidade amazônica e voltada para soluções sustentáveis, seguras e socialmente responsáveis”, arremata ele.