sustentabilidade

Uma equipe do Laboratório de Materiais Poliméricos e Biossorventes da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) produziu e está testando materiais à base de celulose com o objetivo de melhorar a disponibilidade de nutrientes para o cultivo agrícola, evitando a produção de resíduos não biodegradáveis no campo.

Os resultados dos estudos, orientados pela professora Roselena Faez e financiados pela FAPESP, foram publicados recentemente em dois artigos.

O trabalho publicado na revista Carbohydrate Polymers tem como primeira autora a química Débora França. Nele, o grupo usou nanocelulose modificada para tentar desacelerar a liberação, no solo, dos nutrientes contidos nos fertilizantes. Isso porque os sais que contêm os principais macronutrientes (nitrogênio, fósforo e potássio) são muito solúveis e têm muita mobilidade.

“O potássio é um íon rapidamente lixiviado pela chuva. Ele tem muita mobilidade iônica, é o pior deles no sentido de se tentar uma liberação controlada. Já o nitrogênio pode ser obtido de várias fontes: nitratos, amônia, ureia. Mas o nitrato é a fonte de onde a planta obtém mais facilmente o nitrogênio de que precisa. E, a exemplo do potássio, também pode ser carregado facilmente pela água, não permanecendo muito tempo no solo. Já o fósforo [uma forma de fosfato] é um íon muito grande, que não tem tanta mobilidade como os outros macronutrientes”, explica Faez, que coordena o Grupo de Pesquisa em Materiais Poliméricos e Biossorventes no campus da UFSCar sediado em Araras.

Segundo a pesquisadora, existem no mercado produtos com a função de desacelerar a liberação desses nutrientes, mas são, em sua maioria, compostos por polímeros sintéticos, não biodegradáveis. “O grão do fertilizante é do tamanho de uma pedrinha de sal grosso. Para que os nutrientes sejam liberados mais lentamente, ele é recoberto por camadas de polímeros. Uma camada, dependendo do tipo de material, dura mais ou menos dois meses. Então, recobre-se com duas, três ou quatro camadas, conforme o tempo em que se quer liberar o nutriente”, explica Faez, ressaltando que os plásticos usados para envolver as partículas ficam no solo e representam um problema a médio e longo prazo, como geração de microplásticos.

A equipe da UFSCar desenvolveu um produto bem diferente, com base na interação química entre a nanocelulose modificada e os sais, para mantê-los no solo. “Neste trabalho, focamos nos problemas piores: o nitrato e o potássio. E desenvolvemos um material totalmente biodegradável com uma taxa de liberação desses nutrientes muito próxima dos materiais sintéticos disponíveis.”

França usou nanocelulose obtida a partir de celulose pura doada por uma indústria de papel e modificou sua superfície de modo a ter cargas positivas e negativas. “Sendo os sais também compostos de partículas carregadas positiva ou negativamente e muito solúveis, a hipótese foi de que a nanocelulose com carga negativa reagiria com os íons positivos dos sais e a nanocelulose positiva interagiria com os íons de carga negativa, o que reduziria a solubilidade desses sais. Ela foi confirmada e o grupo conseguiu modular a liberação dos nutrientes, dependendo do tipo de partícula que havia no material.”

Avaliação em solo

Além de confeccionar o produto, em forma de tabletes, o grupo avaliou sua performance na liberação dos nutrientes em solo (geralmente, determina-se a taxa de liberação do material colocando-o em água, um sistema bem diferente do solo). O trabalho foi feito em parceria com Claudinei Fonseca Souza, professor do Departamento de Recursos Naturais e Proteção Ambiental da UFSCar-Araras.

“Avaliamos a liberação dos nutrientes no solo e a biodegradação do material no local durante cem dias. Mas estamos, propositalmente, usando um solo muito pobre, com baixa matéria orgânica, pois assim conseguimos ver os efeitos físicos da liberação com mais facilidade”, conta Faez.

Os cientistas utilizaram duas técnicas para obter os tabletes. Primeiro, secagem e atomização por spraydryer (equipamento que remove a umidade e transforma o material em pó), por meio da qual a nanocelulose encapsulou os nutrientes. Depois, o pó obtido foi submetido a processamento térmico e prensado em um molde. O trabalho foi realizado com auxílio de colegas do Laboratório de Materiais de Celulose e Madeira da Empa (Laboratórios Federais Suíços para Ciência e Tecnologia de Materiais) e do Grupo de Pesquisa em Engenharia de Água, Solo e Ambiente, liderado por Souza. França realizou as modificações na celulose no laboratório na Suíça, durante estágio realizado com bolsa da FAPESP. A pesquisadora também foi apoiada por Bolsa de Doutorado no Brasil.

Autofertilização

O segundo artigo recente do grupo foi publicado no periódico Industrial Crops and Products e tem como primeiro autor o químico Lucas Luiz Messa. O objetivo do estudo foi retirar a celulose do bagaço da cana-de-açúcar e modificá-la com uma carga negativa na superfície por meio da incorporação de porções de fósforo (fosforilação), o que permitiria a entrega controlada de nutrição vegetal. A ideia era que cátions de macro e micronutrientes se ligassem aos ânions de fósforo da superfície celulósica modificada, o que retardaria o processo de entrega dos nutrientes.

O grupo preparou três tipos de estruturas com a celulose fosforilada: filmes semelhantes a papel; um pó, com o uso de spraydryer; e uma estrutura muito leve, parecida com um pedacinho de isopor, por meio de freezdryer (técnica em que o material é congelado com água e, quando esta é retirada, sobram buraquinhos em seu lugar; neste caso, os cientistas observaram que, ao retirar a água, por liofilização, os nutrientes ficaram nesses buracos).

“Mas, tecnologicamente, a estrutura semelhante a um papel foi o melhor material que produzimos para entregar nutrientes de maneira controlada. Com esse papel pode-se criar vários produtos”, comenta Faez.

Os resultados obtidos no trabalho de Messa permitiram desenvolver vasos (potes de propagação) pequeninos para o cultivo de mudas. Esse material, quando se degrada, já libera o fósforo que está em sua composição. De acordo com Faez, o processo de obtenção da celulose fosforilada é barato, o que faz com que o produto final seja obtido sem muito custo. “São mais ou menos R$ 0,27 por grama de papel produzido. O vasinho deve ter mais ou menos 1 grama. Sai, portanto, cerca de R$ 0,30 a unidade, pensando no preço de laboratório.”

A professora da UFSCar lembra que já existem potes de propagação biodegradáveis no mercado. “Mas nosso produto já tem o fertilizante no próprio material, o que é um grande diferencial. Tanto que fizemos um pedido de propriedade intelectual.”

O vaso está prestes a ser testado por um produtor de flores de Holambra, para quem já foram enviadas algumas remessas, feitas em laboratório. Na bancada, o teste de liberação de nutrientes foi feito somente na água. “Chamamos esse método de avaliação acelerada da liberação dos íons, porque na água ela é mais rápida. Mas, mesmo na água, comparando o comportamento do íon no material e sem o material, tivemos uma redução da liberação entre 40% e 50%. Então, mesmo em água, conseguimos reter esses íons. Imaginamos que em substrato seja ainda mais lenta a entrega.”

O trabalho também foi apoiado pela FAPESP por meio de uma Bolsa de Doutorado no Brasil e uma Bolsa no Exterior – Estágio de Pesquisa concedidas a Messa – além de um Auxílio à Pesquisa Regular concedido a Faez.

Messa contou com a ajuda de um colega da Universidade da Califórnia (Estados Unidos), onde realizou estágio de pesquisa.

Fonte: FAPESP

Um grupo de pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) organizou o livro Microplásticos nos ecossistemas: impactos e soluções que apresenta os males da presença de material plástico em rios, mares e mangues. Os autores pretendem fomentar a discussão sobre essa temática ambiental, porque os plásticos já são um dos mais importantes poluentes mundiais.

Marcelo Pompêo, professor do Instituto de Biociências (IB) da USP, Teresa Cristina Brazil de Paiva, professora da Escola de Engenharia de Lorena da USP, e Bárbara Rani-Borges, doutoranda no IB-USP, pretenderam suprir uma lacuna na literatura nacional, porque há poucas pesquisas sobre o tema no Brasil, em particular sobre os ecossistemas de água doce.

O livro, em formato PDF, tem 14 capítulos e pode ser acessado gratuitamente, e sem cadastro, no endereço http://ecologia.ib.usp.br/portal/microplastico/.

Cada um dos capítulos reflete as experiências de pesquisadores da USP, reportando experimentos sobre a presença de plásticos nos cursos e reservatórios de água doce ou salgada em estudos em laboratório ou no ambiente natural.

Pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) têm estudado estratégias para a detecção de gases motivados principalmente pelo crescimento dos casos de intoxicação acidental por monóxido de carbono causados (CO), sobretudo, pelo uso de aquecedores domésticos. A mais recente solução descrita pelo grupo é uma partícula sensora à base de óxido de cério e cobalto capaz de detectar a presença de CO em apenas três segundos.

O CDMF é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

Em artigo “publicado no periódico Open Ceramics, os pesquisadores descrevem o processo de obtenção de partículas de óxido de cério (IV) – CeO2 – dopadas com cobalto (Co) pelo método conhecido como síntese hidrotermal assistida por micro-ondas, que, por meio de alta radiação eletromagnética, converte energias rotacionais e vibracionais em energia térmica. A finalidade do estudo foi investigar o comportamento estrutural, morfológico, espectroscópico e elétrico desses sistemas quando expostos ao monóxido de carbono, em função da modificação com cobalto.

O processo de dopagem é a introdução de elementos extrínsecos à rede cristalina, a fim de gerar alterações nas propriedades do material. Quando, durante a dopagem, foi realizada a substituição de certos átomos de cério pelo dopante, o cobalto entrou na estrutura cristalina original sem gerar um outro óxido, ou seja, sem formar a chamada fase secundária.

Para que o processo de condução elétrica se inicie, o sistema demanda uma determinada energia de ativação, que é modificada por meio das alterações nas configurações ao longo da rede cristalina, originadas pela dopagem. No estudo, os pesquisadores verificaram a presença de duas energias de ativação distintas no processo de condução elétrica.

Esse resultado confirma o mecanismo de transferência de cargas localizadas ao longo da rede cristalina, que no cério se dá por meio dos saltos quânticos dos elétrons, dos átomos originais ou dos chamados clusters (aglomerados) de defeitos (ou CCCT, do inglês cluster-to-cluster charge transfer), presentes em função da dopagem.

O mecanismo, portanto, resulta em um tempo de resposta ao monóxido de carbono de apenas três segundos.

“A investigação por espectroscopia de aniquilação de pósitrons [PALS] permitiu analisar o tamanho e a concentração dos clusters de defeitos presentes na estrutura, demonstrando que as vacâncias de oxigênio – a ausência de átomos de oxigênio em uma estrutura – são formadas preferencialmente próximas aos íons de cobalto, gerando uma redução e levando à formação de clusters complexos de carga neutra”, explicou Leandro Silva Rosa Rocha , pesquisador do CDMF e coautor do estudo.

“Tínhamos um material com tempo de resposta ao monóxido de carbono de 98 segundos, para o sistema puro [sem a dopagem]. Ou seja, uma vez exposto ao gás, o material puro demorava 98 segundos para apresentar uma resposta sensora. Quando modificado com 4% de cobalto, o tempo de resposta melhorou consideravelmente, levando apenas três segundos para detectar a presença do gás”, conta o pesquisador.

O estudo contou com financiamento da FAPESP por meio de outros dois projetos (20/02352-5 e 18/20590-0). Também assinam o artigo pesquisadores da Universidade Federal de Itajubá (Unifei), do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP), da Escola de Engenharia da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em Guaratinguetá, da Universidade Nacional de Mar del Plata (UNMdP) e do Instituto de Física de Materiais da Universidade Nacional do Centro da Província de Buenos Aires (UNCPBA) – os dois últimos da Argentina.

Etapas futuras da pesquisa incluem experimentos mais detalhados para comprovar a capacidade sensora do material de forma reversível e duradoura, visando sua aplicação em dispositivos sensores, como aqueles encontrados em detectores de fumaça de uso doméstico.

A Comissão da União Europeia (UE) propôs um plano que atrairia € 142 bilhões em lucros inesperados obtidos por empresas de energia e combustíveis fósseis e redistribuiria para consumidores pressionados que viram seus custos de energia se multiplicarem nos últimos meses. Ao mesmo tempo, a União Europeia pretende reduzir o uso de energia por meio de uma redução obrigatória de 5% na demanda no horário de pico. A meta geral é uma redução de 10% na demanda total de eletricidade até 31 de março de 2023. De acordo com uma análise feita pela Rystad Energy, essas medidas temporárias devem ajudar bastante a população da União Europeia durante o inverno. Mesmo assim, muitos detalhes precisam ser trabalhados para que o plano – se aprovado – seja efetivo.

“Esta é a maior intervenção da UE nos seus mercados de energia desde a sua criação”, apontou o analista de energia sênior da Rystad Energy, Fabian Rønningen. “A redistribuição de receitas e cortes na demanda de energia exigirão fiscalização, mas com este plano, a UE está dando um passo decisivo para ajudar sua população e indústria durante os meses de inverno. Apesar do tamanho e escala sem precedentes da intervenção, ela foi projetada para ser de curto prazo e não aborda questões de fornecimento de longo prazo. O cenário está montado para intervenções maiores e potencialmente mais vigorosas, à medida que a Europa continua a dissociar seu suprimento de energia da Rússia”, acrescentou.

A aplicação das medidas de demanda será um verdadeiro teste da determinação da Europa – até agora, apesar dos altos custos de energia, a demanda global de energia na Europa caiu apenas 2% e no mês de maior preço, agosto, a demanda foi apenas 1% menor do que o ano anterior. A escala da redução proposta de 5-10% não deve, portanto, ser subestimada – será uma tarefa monumental para famílias, empresas e a economia em geral conseguir cortes de demanda dessa escala – mas, em última análise, a recompensa seria um efeito perceptível nos preços da energia, uma vez que a pressão geral sobre a oferta será aliviada.

A segunda medida de um valor de mercado temporário para tecnologias inframarginais também é uma iniciativa extraordinária nunca vista no mercado europeu liberalizado. As tecnologias de geração de energia com custos de geração mais baixos do que o gás natural – incluindo renováveis, nuclear e linhita – teriam suas receitas limitadas. Algumas empresas que geram energia a partir dessas fontes tiveram a possibilidade de gerar receitas excepcionais nos últimos meses, pois seus custos de geração de energia permaneceram relativamente estáveis, enquanto os preços de energia no atacado aumentaram. A comissão quer fixar este limite em 180 euros por megawatt-hora (MWh), e o excedente torna-se “receita pública”, que ao abrigo desta medida seria distribuído aos consumidores de eletricidade.

Considerando a crise atual, essas propostas parecem uma escolha sensata, pois buscam equilibrar as forças do mercado e, ao mesmo tempo, cuidar dos consumidores. Muitos consumidores lutariam para sobreviver sem qualquer forma de compensação durante o inverno, e a UE está abordando isso de frente com essas novas medidas. Ao destacar que todas as medidas são temporárias, a UE também espera e enfatiza que isso não se tornará um “novo normal” e que o mercado poderá retornar à sua dinâmica habitual quando a Europa passar pelo inverno.

O objetivo das medidas é garantir que a Europa passe o inverno com fornecimento de energia garantido o tempo todo (principalmente abordada pela medida de corte de demanda) e tornar a eletricidade mais acessível para os consumidores.

Outra possível intervenção no mercado que tem sido discutida nas últimas semanas é a limitação direta dos preços de eletricidade e/ou gás. Isso interromperia fundamentalmente o equilíbrio entre oferta e demanda e não resolveria o déficit fundamental de oferta de gás no mercado. De fato, um teto de preço direto poderia piorar a situação, pois não forneceria nenhum incentivo para economizar gás ou energia e, portanto, não ajudaria a reduzir a demanda de eletricidade. Com isso em mente, o teto de preço inframarginal proposto cumpriria melhor a meta da UE, pois não altera o equilíbrio fundamental de oferta e demanda e, ao mesmo tempo, garante que os consumidores finais obtenham algum alívio dos altos preços.

Outra questão fundamental é se o teto de preço inframarginal é melhor ou pior do que não intervir, pois ainda criaria distorções no mercado ao limitar a rentabilidade das geradoras de baixo custo. A opinião da UE é que atualmente é mais importante garantir que os consumidores possam pagar suas contas durante o inverno do que permitir “super lucros” para geradores de energia.

Enquanto houver mais detalhes que precisam ser apurados, haverá um reconhecimento de que esta intervenção, apesar de sua magnitude, é projetada para ser temporária. € 142 bilhões para uma medida paliativa é uma conta pesada. Se o dinheiro fosse investido diretamente na geração de energia renovável, por exemplo, energia solar, criaria uma adição de capacidade total estimada de 121 gigawatts (GW), suficiente para cobrir o consumo anual da Polônia que queima carvão. A capacidade solar atual de toda a UE é de 160 GW. Uma coisa, portanto, é certa: embora este pacote seja considerável em termos monetários e estabeleça um novo precedente para a intervenção, pode vir a ser apenas o começo tanto para o gasto quanto para a intervenção da UE e dos governos na Europa nos próximos anos.

A partir de uma técnica usada em exames laboratoriais de seres humanos, um grupo de pesquisadores da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da Universidade de São Paulo (Esalq-USP) pretende melhorar o processo de fermentação da biomassa da cana-de-açúcar que gera o etanol.

“Bactérias e outros microrganismos costumam interromper o processo de fermentação. Isso implica em perdas enormes de etanol, que pode chegar a 5% dos cerca de 30 bilhões de litros produzidos por ano no Brasil”, diz o engenheiro agrônomo Carlos Alberto Labate, professor da Esalq-USP.

O projeto será desenvolvido ao longo de três anos no âmbito do Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI), um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído por FAPESP e Shell na Escola Politécnica da USP.

No estudo, os pesquisadores vão utilizar o Maldi-TOF MS, sigla em inglês para Matrix-assisted laser desorption ionization Time-of-Light Mass Spectrometry, aparelho que avalia as estruturas de proteínas encontradas em membranas de células.

“É uma tecnologia descoberta na década de 1990, mas há cerca de 15 anos passou a ser utilizada em exames laboratoriais de pacientes internados em Unidades de Terapia Intensiva [UTI] com infecções graves e risco de vida. São pessoas que não podem esperar pelo resultado do exame comum de cultura de bactérias, que são demorados”, conta Labate. “Com o Maldi-TOF MS, o resultado da análise de uma pequena amostra de sangue do paciente sai em cerca de 15 minutos”.

Segundo o especialista, a técnica consiste no uso de um feixe de laser com potência para fragmentar em pedaços menores as proteínas presentes nas membranas de bactérias e fungos e assim rastrear seus aminoácidos.

“Na área médica, os espectros de massas dos peptídeos são imediatamente comparados a mais de 8 mil tipos de espécies de bactérias reunidas em um banco de dados criado pelo fabricante do aparelho”, explica o professor.

Há cerca de cinco anos, o pesquisador começou a utilizar esse equipamento no Laboratório de Genética de Plantas, que chefia na Esalq-USP, com o objetivo de analisar a fermentação industrial de cana-de-açúcar. Desde então, a equipe do laboratório vem desenvolvendo um banco de dados a partir de amostras coletadas em usinas da empresa Raízen. “A ideia é identificar os microrganismos que estão nas dornas de fermentação e fazer um levantamento daquele conteúdo”, comenta.

Ao longo do projeto, os pesquisadores pretendem ampliar esse banco de dados. As coletas serão realizadas em duas usinas da Raízen, localizadas em Piracicaba e Rafard, ambas no interior paulista. “A partir dos dados coletados em campo vamos treinar um programa de inteligência artificial para que possa identificar quais são os melhores marcadores metabólicos para a fermentação. Essas informações vão formar o repertório da máquina”, diz Labate, que completa: “No decorrer do projeto vamos acompanhar três safras de cana-de-açúcar. E isso é ótimo, pois quanto mais informação obtivermos, melhor será para o sistema computacional. ”

Com essas informações em mãos, os pesquisadores avançarão para outra etapa do projeto: desenvolver sensores, por meio de parceria com a iniciativa privada, que serão instalados em dornas de fermentação. “Esses sensores vão trabalhar on-line, de forma autônoma, enviando dados em tempo real para o software aprimorado por nossa equipe. Essa inteligência artificial vai então registrar todas as informações, como, por exemplo, um aumento anormal da quantidade de bactérias na fermentação, e assim gerar uma tomada de decisão para auxiliar os técnicos da usina”, explica o professor.

A geração termelétrica de energia pode ser obtida a partir dos mais diversos combustíveis, incluindo os renováveis e os não renováveis, como tem abordado a Série Energia. Na busca pela transição energética para o baixo carbono, os combustíveis renováveis surgem como uma alternativa aos derivados do petróleo. A indústria de celulose e papel é intensiva no uso energético, isso faz com que o setor busque sempre aumentar a eficiência dos seus processos, o que traz maior equilíbrio ambiental e competitividade. É o setor que produz a biomassa de origem florestal que gera energia através de um subproduto do rejeito do eucalipto, conhecido como “licor negro”.

O setor de celulose e papel tem sua base nas florestas de eucalipto, sendo o pinus também utilizado em alguns processos. Em muitos casos, o aproveitamento da própria matéria-prima, ou seja, do que é dispensado ou rejeito do processo se torna uma alternativa para a autoprodução de energia. De uma forma geral, o setor aproveita parte da sua biomassa para gerar vapor e eletricidade. Alguns processos utilizam cavacos de madeira, que são os pequenos pedaços de madeira resultantes de uma trituração e, mais recentemente, restos de raízes, folhagens e cascas.

Mas também existe o aproveitamento energético através da recuperação química do “licor negro”, que é um subproduto do processo denominado Kraft. Nessa tecnologia, o ganho é multiplicado pois os químicos inorgânicos são restaurados e podem ser novamente incorporados ao processo, evitando o descarte, e ainda liberar calor para cogeração de vapor e eletricidade.

O processo Kraft é o mais utilizado na indústria de celulose e papel, inclusive no Brasil. No processo, a madeira é “cozida” em um digestor para separação da fibra e da lignina, utilizando-se o “licor branco”, que é uma solução de soda e sulfeto de sódio. Após o processo, tem-se como subproduto lignina agregada na forma do “licor negro” com parte dos reagentes, soda e sulfeto de sódio, que podem ser recuperados aumentando a eficiência do processo, diminuindo o impacto ambiental e ainda liberando energia.

O licor negro possui alto teor energético, sendo classificado como uma biomassa de origem florestal. Ao ser queimado libera calor que pode produzir vapor para o processo ou ainda gerar eletricidade. O excesso de eletricidade é injetado nas linhas de transmissão do (SIN).

Segundo dados do Sistema de Informações de Geração (Siga) da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), atualização de 1º de setembro, o Brasil conta com 21 empreendimentos de celulose e papel em operação somando 3.285.441 kW e um empreendimento outorgado em construção, na cidade de Ribas do Rio Pardo (MS) com capacidade de 384.000 kW.

A Série Energia tem apresentação do professor Fernando de Lima Caneppele (FZEA), que produziu este episódio com Murilo Miceno Frigo, discente de doutorado e professor do Instituto Federal do Mato Grosso do Sul. A coprodução é de Ferraz Junior e edição da Rádio USP Ribeirão. Você pode sintonizar a Rádio USP Ribeirão Preto em FM 107,9, pela internet em www.jornal.usp.br ou pelo aplicativo no celular para Android e iOS.

Sustentabilidade e responsabilidade ambiental – ainda bem – tornaram-se palavras da moda no Brasil nos anos recentes. Seguindo a tendência global, gradualmente vamos compreendendo o valor de práticas voltadas à preservação do meio ambiente e à gestão inteligente de recursos naturais. Aos poucos, vamos compreendendo também que essa transformação passa pelo comportamento dos cidadãos, pela ética dos empresários e detentores de meios de produção, e também por políticas públicas que estimulem novos e positivos hábitos.

A questão do descarte de resíduos é um problema que faz parte desse escopo, e que encontra desafios de proporções continentais em um país com o vasto tamanho e a complexa realidade socioeconômica do Brasil. Nosso país gera mais de 82 milhões de toneladas de resíduos sólidos urbanos ao ano, o que representa cerca de 390 kg por habitante, segundo o Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil[1], relatório produzido pela Abrelpe (Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Público e Resíduos Especiais).

O relatório indica ainda que somente 4% desse volume é reciclado, o que nos dá uma dimensão preocupante do que esse problema representa para gestores públicos atualmente. Curiosamente, a pesquisa indica que 74% dos municípios no país relataram apresentar alguma iniciativa de coleta seletiva. Faltam então esforços no sentido de otimizar o destino final dessa coleta, tratando os resíduos de forma efetiva, além da promoção de políticas que incluam as camadas mais vulneráveis da população no processo de coleta seletiva, indo além de iniciativas pontuais que atinjam apenas os nichos mais bem assistidos da sociedade.

Avanços gradativos têm sido feitos para combater esse cenário no campo da legislação. Em 2010, foi publicada a Política Nacional de Resíduos Sólidos (Lei Federal nº 12.305/2010[2]). Dez anos depois, foi publicado o Novo Marco Regulatório do Saneamento (Lei Federal 14.026/2020[3]), instituindo novos padrões de qualidade e eficiência na prestação, na manutenção e na operação dos sistemas de saneamento básico, além da regulação tarifária e operacional dos serviços públicos voltados ao tema.

Desde então, alguns municípios têm avançado com a instituição de políticas locais voltadas à arrecadação de recursos próprios para a gestão inteligente do lixo urbano – parte importante da problemática do saneamento básico. Segundo levantamento feito pela ANA (Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico) no início de 2022, mais de 1.600 municípios já iniciaram a implementar cobranças pelo serviço de coleta de lixo[4].

Esse número ainda é baixo, visto que o Brasil possui atualmente cerca de 5.568 municípios, mas já representa um avanço em um país com cerca de 3 mil lixões, que geram juntos cerca de 30 milhões de toneladas de CO2 na atmosfera ao ano, segundo estudos recentes[5].

É necessário, portanto, o compromisso conjunto das prefeituras, estados e união, mas também do setor privado, na tomada de ações voltadas à destinação correta dos resíduos, fazendo valer não apenas a nova lei, mas demonstrando na prática a adoção dos tão propagandeados valores de sustentabilidade e responsabilidade ambiental.

Além do fortalecimento de campanhas e centros destinados à reciclagem e educação ambiental da população, outra ação que pode ser tomada de imediato é o incentivo à geração e valorização de energia a partir de resíduos sólidos. Edições recentes do Relatório do Painel Climático da ONU[6] indicam que usinas que trabalham com esse tipo de geração de energia reduzem em oito vezes as emissões de gases de efeito estufa se comparados a aterros sanitários.

Trata-se de uma tecnologia consagrada e largamente utilizada no hemisfério norte, em particular na Europa, e que pode representar uma ferramenta valiosa nesse momento de transformação em que vivemos.

Já sabemos que a geração de resíduos sólidos domésticos é algo crescente, que acompanha o aumento da população mundial e da cultura de consumo desenfreado, e que representa um fator assombroso de poluição no meio ambiente.

O que precisamos assimilar, enquanto governos e sociedade, é que isso representa também um potencial inesgotável de geração de energia limpa, a partir do tratamento térmico de boa parte desses resíduos feito de forma correta, capaz de produção constante – diferentemente de outras fontes de energia verde como, a solar e a eólica, que ficam vários períodos sem produzir energia na falta do sol e de ventos, tornando necessária a ativação de usinas termoelétricas.

É necessário, portanto, que o incentivo e a implementação de usinas de transformação de resíduos sólidos em energia seja parte importante das novas políticas voltadas ao saneamento urbano em municípios de todo o Brasil, pois somente elas podem representar uma alternativa muito mais benéfica e inteligente aos aterros sanitários espalhados por todo o território nacional.

Como é sabido pelos especialistas em gestão de resíduos, os lixões estão longe de ser a destinação mais adequada. Ao contrário, apesar de baratos, têm sido cada vez mais condenados do ponto de vista ambiental em razão da emissão de gases de efeito estufa e das contaminações dos lençóis freáticos e da degradação dos solos, além do desperdício de recursos energéticos contidos na massa do resíduo. Portanto, devem ser considerados inimigos da conservação ambiental a serem eliminados e combatidos[7], e a transformação dos resíduos em energia é um aliado importante nessa jornada.

Pesquisadores das universidades de São Paulo (USP) e Federal do Ceará (UFC) investigam se é possível, por meio de sistemas de adsorção, capturar dióxido de carbono (CO2) de gases provenientes da combustão de biomassa da cana-de-açúcar.

A adsorção é o processo físico-químico em que as moléculas, átomos ou íons ficam retidos na superfície de uma substância, em geral, substâncias sólidas.

“Esse processo já é utilizado para outras finalidades na indústria nacional e internacional, como, por exemplo, para limpar uma corrente de ar contaminada por amônia ou purificar gás natural. Porém, ainda não foi aplicado para capturar CO2 a partir da biomassa que gera o etanol. Essa é uma das novidades da nossa pesquisa”, explica Marcelo Martins Seckler, professor da Escola Politécnica (Poli) da USP e coordenador do projeto “Otimização de sistemas de adsorção por modulação de temperatura – Temperature Swing Adsorption (TSA) – para captura de CO2”.

O projeto é desenvolvido no âmbito do Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI), um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído por FAPESP e Shell na Poli-USP.

“Atualmente, o processo de separação mais empregado pela indústria é o de absorção. No caso, o gás passa por um líquido, que então captura o CO2. Entretanto, esse processo consome bastante energia”, diz Seckler. “Já o processo de adsorção que utilizamos em nossa pesquisa é mais econômico em termos energéticos. O líquido é substituído por um material sólido altamente poroso. Um grama dessa partícula pode abrigar cerca de mil metros quadrados de poros. Com essa característica, o material tem grande capacidade de atrair o gás carbônico, tornando o processo de captura de CO2 mais rápido e eficaz”, explica.

Pequena e grande escala

O projeto está sendo conduzido em duas frentes. Em uma delas, pesquisadores do departamento de Engenharia Química da UFC estudam o processo de adsorção de forma experimental em pequena escala.

“É um grupo especializado nesse tipo de operação, com ótima infraestrutura laboratorial. Eles farão experimentos para compreender como os gases oriundos da biomassa se comportam durante a adsorção”, relata Seckler. “O motivo é simples: queremos entender de que forma podemos fazer a separação eficiente de CO2 na presença de impurezas típicas desse gás.”

Em outra frente, pesquisadores da USP estudarão a viabilidade de aplicar a proposta em grande escala, como no caso de uma usina de cana-de-açúcar, por exemplo. “É um processo que envolve muitas etapas”, aponta o professor da Poli.

Como não existe ainda um equipamento industrial construído para esse fim, a equipe vai simular todo o processo em computador. “Precisamos pensar, por exemplo, nos detalhes construtivos do equipamento para evitar problemas como o da má distribuição de gás e de material sólido. Isso porque, quando esses dois elementos não se distribuem de maneira uniforme no interior do equipamento, não conseguem interagir de forma ideal, o que, consequentemente, prejudica o processo de separação.”

Por fim, os pesquisadores irão interligar os estudos experimentais e de modelagem para desenvolver métodos de projeto para a indústria. “Os conhecimentos gerados vão permitir, por exemplo, que se ofereçam subsídios para empresas interessadas em construir equipamentos capazes de capturar CO2 de gases provenientes da combustão de biomassa da cana-de-açúcar. No futuro próximo, esses equipamentos poderão ser instalados em indústrias do setor sucroalcooleiro e contribuir para a produção do etanol verde, sem emissão de CO2”, prevê Seckler.

O uso de nanomateriais no combate a doenças que afetam plantas foi tema de um estudo publicado na revista Nature Catalysis.

O artigo tem como foco o vírus mosaico do tabaco (TMV) que, além do próprio tabaco, infecta e causa perdas significativas nas lavouras de tomate, batata e outras integrantes da família das solanáceas. Mas também descreve como nanomateriais poderão ser usados para combater outros tipos de vírus, bactérias e fungos de forma específica e eficiente.

A pesquisa foi desenvolvida por André Farias de Moura, que integra a equipe do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

O pesquisador explica que, no cenário atual, existem várias substâncias à base de cobre empregadas no combate a fitopatógenos. Um exemplo é a calda bordalesa, aplicada no tratamento de infecções por fungos. Desse modo, a investigação teve início com a escolha de um material ativo: o sulfeto de cobre, substância encontrada na natureza e que apresenta baixo potencial de contaminação ambiental se usada em doses baixas.

Buscou-se descobrir como aumentar a eficiência do sulfeto de cobre para que ele funcione na menor concentração possível. O primeiro passo foi olhar para o vírus que se desejava combater.

“O vírus mosaico do tabaco tem formato de bastão, com uma cavidade central em todo o seu comprimento – cerca de 4 nanômetros de diâmetro. Isso define o tamanho máximo que uma nanopartícula pode ter para entrar no vírus e atacá-lo por dentro. Esse controle de tamanho não ocorre, por exemplo, na preparação da calda bordalesa, em que simplesmente se mistura um sal de cobre, cal e água, de modo que todas as partículas acabam sendo maiores do que esse tamanho que queremos obter”, explica o pesquisador.

A estratégia foi, a partir dessas observações, adicionar uma molécula que controlasse o tamanho das nanopartículas na medida em que elas fossem se formando, o que no caso foi conseguido com a adição do aminoácido penicilamina.

Moura conta que a técnica se mostrou muito eficaz e possibilitou chegar a um material que inativa o vírus com concentrações muito baixas de cobre, da ordem de 10 mil vezes menos do que em uma calda bordalesa. Tão baixa que pode ser comparável, por exemplo, à concentração de cobre na água que provém do aquecimento solar doméstico.

“A gente ouve falar bastante em medicina de precisão, em que cada pessoa terá no futuro um tratamento com remédios personalizados. Essa personalização significa encontrar o remédio mais efetivo para a doença específica que se quer tratar e com o mínimo de efeitos colaterais. O que demonstramos neste estudo é que essa mesma ideia pode ser aplicada à agricultura. Mostramos como é possível tratar uma doença com um defensivo químico praticamente inócuo para a planta e para o meio ambiente, mas muito eficiente. Essa mesma filosofia pode ser aplicada a qualquer doença causada por vírus, bactérias ou fungos – basta otimizar um nanomaterial para cada caso”, comenta o professor da UFSCar, que coordena um projeto financiado pela FAPESP.

O grupo de pesquisadores do qual Moura faz parte está finalizando a investigação de uma nova nanopartícula de sulfeto de cobre, também quiral, mas com forma e tamanho diferentes, e que se mostrou ativa contra o SARS-CoV-2. Isso mostra como é possível aproveitar o aprendizado de uma investigação para acelerar os avanços em temas correlatos.