Todos os dias, o Sol derrama sua energia sobre a superfície da Terra, transformando vastas extensões de águas abertas em vapor. Uma nova pesquisa mostra o nível surpreendente em que esse processo limpo e renovável poderia ser usado para produzir eletricidade — suficiente para, por exemplo, talvez atender a 70% das necessidades energéticas dos Estados Unidos. Mas antes que essa solução energética chegue ao público, precisaremos saber muito mais sobre seus potenciais efeitos no meio ambiente.
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Corpos abertos de água nos Estados Unidos continentais — exceto pelos Grandes Lagos —têm o potencial para produzir 325 gigawatts de energia a cada ano por meio de evaporação natural, de acordo com uma nova pesquisa publicada nesta terça-feira (26) na Nature Communications. Isso é cerca de 87% da energia elétrica produzida por todas as usinas nucleares do mundo combinadas.
Ao mesmo tempo, a nova pesquisa também sugere que “fazendas” de evaporação de água, embora ainda hipotéticas, poderiam oferecer densidades de energia três vezes maiores que a energia eólica, reduzindo significativamente a quantidade de água desperdiçada devido à evaporação. O autor principal do novo estudo, Ozgur Sahin, da Universidade Columbia, diz que a evaporação natural poderia servir como uma fonte de energia renovável confiável e que chegou a hora de desenvolver os materiais e tecnologias necessários para fazer isso acontecer. O estudo marca uma “primeira facada” nessa potencial nova fonte de energia, mas muitas questões persistem, incluindo quais os efeitos negativos que essa tecnologia poderia ter.
Cerca de metade da energia do Sol que atinge a superfície da Terra conduz a evaporação, influenciando ecossistemas, recursos hídricos e o clima. Estudos recentes consideraram as diversas maneiras como podemos conseguir aproveitar a energia da evaporação, um excelente exemplo sendo um mecanismo de pistão flutuante que pode gerar eletricidade suficiente para fazer com que uma luz pisque e abasteça o motor de um carro em miniatura.
Imagem: Xi Chen
No futuro, uma versão escalada disso poderia produzir eletricidade a partir de gigantes geradores de energia flutuantes instalados ao longo de baías ou reservatórios, ou a partir de enormes máquinas rotativas similares às turbinas eólicas que ficam acima d’água. A ideia básica é que os materiais sejam feitos de modo a realizarem um trabalho por meio de um ciclo de absorção e expulsão da água por meio da evaporação.
Embora um progresso lento esteja sendo feito para desenvolver os materiais e dispositivos necessários para conseguir isso, sabe-se ainda menos sobre a disponibilidade, a confiabilidade e o potencial desse novo recurso não explorado. Sahin e seus colegas são os primeiros a estimarem o potencial completo de energia disponível a partir da evaporação natural nos lagos e reservatórios dos Estados Unidos, ao mesmo tempo em que oferecem um modelo para prever como esses sistemas de colheita de energia poderiam de fato funcionar no ambiente natural e como eles poderiam impactar os recursos hídricos e a confiabilidade da energia.
O modelo dos pesquisadores mostra que os 325 gigawatts de energia estão potencialmente disponíveis a partir da evaporação por meio de lagos e reservatórios existentes maiores do que 0,1 quilômetro quadrado (sem incluir os Grandes Lagos). Isso é cerca de 70% da taxa de geração de eletricidade dos Estados Unidos em 2015. Os estados com maior potencial de energia de evaporação incluem o Utah (potencial para 47.200 megawatts), Califórnia (27.550 megawatts), Minnesota (19.251 megawatts) e Louisiana (14.353 megawatts). No total, os Estados Unidos contam com 95 mil quilômetros quadrados de corpos d’água potencialmente disponíveis para a tarefa.
Imagem: Ahmet-Hamdi Cavusoglu
Pegue o Reservatório E. V. Spence, no Texas, como exemplo. De acordo com o modelo, se essa reserva fosse transformada em uma usina de energia de evaporação, sua área de superfície de 38 quilômetros quadrados poderia, em teoria, gerar uma média de energia anual de 178 megawatts. Para efeito de comparação, isso é 62 megawatts, ou 53%, maior do que a fazenda de energia eólica Sweetwater Phase IV Wind Farm, próxima do local.
Interessantemente, muitas das áreas com maior potencial estão localizadas onde a água tende a ser escassa.
“Esses são lugares em que, tipicamente, o ar é seco e tem muita incidência do Sol”, Sahin contou ao Gizmodo. “Essa combinação aumenta a potência energética de uma determinada área de superfície de água. Note que o processo de colheita de energia por meio da evaporação vai reduzir as taxas de evaporação e, portanto, contribuir com a economia de água nessas regiões.”
De fato, essas fazendas de evaporação poderiam, em teoria, evitar que quase metade da água escapasse de volta para a atmosfera, o que seria um benefício para áreas como a Califórnia, em que o estresse hídrico é um problema.
“Essas são questões muito importantes, mas não sabemos o bastante sobre a tecnologia para fazer esses julgamentos. O estudo presente é apenas uma peça do quebra-cabeças.”
Mas com toda essa água voltando para sua fonte, é razoável perguntar o que essas tais fazendas de evaporação poderiam causar ao clima e quais outros efeitos ambientais adversos poderiam se desenrolar.
“A menos que as reservas e os lagos estejam a 500 quilômetros, o efeito no clima seria insignificante”, disse Sahin. “As condições da atmosfera são dominadas pelos oceanos.” Como escrevem os autores no estudo:
Nossas estimativas de taxas de evaporação no estado estacionário e energia atualmente não consideram potenciais mudanças nas condições atmosféricas devido à redução das taxas de evaporação. Isso pode ser visto como uma interação de feedback entre o mecanismo e a atmosfera. Tais mecanismos de feedback impõem limites à geração máxima de energia das turbinas eólicas. Portanto, é importante considerar potenciais efeitos de feedback em nosso modelo. […]
Localmente, os efeitos de feedback também serão pequenos se as dimensões cobertas pelo mecanismo estiverem abaixo de 500 km. Isso acontece devido ao papel importante do transporte horizontal de calor e umidade na atmosfera que se junta com regiões vizinhas. Portanto, estamos negligenciando potenciais efeitos de feedback, já que eles não afetariam drasticamente nossas estimativas.
O efeito geral pode ser pequeno ou significativo, dependendo da localização geográfica. Poderia afetar as chuvas (altamente improvável) ou, como os próprios pesquisadores admitem, afetar o clima de modo que as turbinas eólicas próximas perderiam parte de sua eficácia.
Fazendas de evaporação poderiam também afetar atividades recreacionais, como natação e pesca, ao mesmo tempo em que poderia transformar lugares pitorescos em completas aberrações visuais. O estudo não considerou problemas como viabilidade econômica, conectividade de rede de corpos d’água e impactos na qualidade da água e do ambiente (incluindo na vida selvagem e nos ecossistemas).
“Essas são questões muito importantes, mas não sabemos o bastante sobre a tecnologia para fazer esses julgamentos. O estudo presente é apenas uma peça do quebra-cabeças”, disse Sahin. “A tecnologia não está desenvolvida suficientemente para que avaliemos como ela pode afetar o ambiente local.”
Entretanto, acrescentou o pesquisador, “em lugares em que a superfície da água é usada para a recreação, pode valer a pena fazer um sacrifício. Apenas uma pequena fração da superfície da água é o suficiente para gerar grandes quantidades de energia”.
De fato, se ao menos 2% do potencial total for explorado, isso ainda seriam impressionantes 6,5 gigawatts de energia, o que seria suficiente para abastecer aproximadamente dois milhões de lares norte-americanos por um ano inteiro.
Claramente, existe um monte de energia “gratuita” por aí que poderia potencialmente ser explorada. Mas, na melhor das hipóteses, é provável que essa forma de energia limpa seja usada para complementar fontes de energia renováveis já existentes, mais especificamente as energias eólica e solar. E até que saibamos mais sobre os efeitos ambientais e socioeconômicos — sem falar nas tecnologias necessárias para fazer isso funcionar —, isso ainda é algo a se considerar na teoria, e não na prática.
Imagem do topo: Central Arizona Project