quinta-feira, 22 de agosto de 2013

A piezoeletricidade no cotidiano!

Por Rafael Gama Vieira

Em nosso cotidiano utilizamos diversos equipamentos eletrônicos, tais como televisão, carregador de celular, computador, lâmpadas elétricas, entre outros. Para que eles funcionem, precisamos de energia elétrica, que pode ser “gerada” nas hidroelétricas. Porém, a construção destas estruturas gera impactos consideráveis, não apenas ambientais, mas também sociais. Devido a estes problemas, surgiu a necessidade de encontrar outras formas de gerar energia elétrica, dentre as quais podemos citar as termoelétricas, a energia nuclear, eólica, solar, entre outras.

Porém, cada uma destas modalidades apresentam problemas, seja referente a poluição, aos impactos ambientais e sociais (termoelétrica, hidroelétrica, nuclear) ou por não funcionarem em qualquer ocasião (solar e eólica).

Neste texto mostramos uma alternativa para a geração de energia elétrica de forma “limpa”, a chamada Piezoeletricidade.

A palavra piezo é de origem grega e significa pressionar, torcer. Logo, Piezoeletricidade é uma forma de gerar energia elétrica através de uma pressão exercia sobre alguns materiais, chamados de piezoelétricos.

No final do século 19, Charles Coulomb e Henri Becquerel descobriram que alguns materiais demonstravam comportamento elétrico ao serem aquecidos, sendo este efeito denominado Piroeletricidade. Os dois cientistas sugeriram então, a possibilidade de gerar energia elétrica em outros materiais e métodos e, dentre eles, através de deformações mecânicas. 

Em 1880, os irmãos Pierre e Jacques Currie descobrem que, ao pressionar alguns materiais fazendo-os deformar, estes geram uma tensão elétrica, comprovando assim a piezoeletricidade. Na natureza encontramos alguns cristais que possuem este comportamento, tais como a Turmalina, o Sal de Rochelle e o Quartzo (figura abaixo, da esquerda para a direita).


Apesar de encontrarmos estes elementos na natureza, é possível também, produzir materiais que terão o mesmo comportamento: as cerâmicas piezoelétricas. Uma das vantagens na fabricação destas cerâmicas é a variedade de formas e tamanhos possíveis, conforme visto na figura a seguir:


Para conseguir o efeito piezoelétrico, elas devem ser feitas com uma estrutura cúbica denominada Perovskita, que possui uma configuração genérica ABO3, onde A corresponde a cátions divalentes (Pb2+, Ba2+, Ca2+...), B a cátions divalentes, trivalentes, tetravalentes ou pentavalentes (Nb5+, Mg2+, Ti4+, Zr4+, La3+...) e O é o oxigênio. Esta estrutura pode ser vista na figura a seguir:


Podemos citar como exemplos destes materiais o Titanato de Bário (BaTiO3) e o Titanato Zirconato de Chumbo (Pb(Zr,Ti)O3- PZT). 

A energia elétrica é gerada ao pressionar a cerâmica, fazendo a estrutura cúbica adquirir diferentes formas:


Esta deformação faz surgir uma polarização no material, gerando assim uma diferença de potencial:


Este efeito é utilizado em diversos equipamentos como o microfone, o acendedor de fogão (tipo magiclick), balanças eletrônicas, guitarras elétricas, entre outros. Em todos estes casos, a energia mecânica é convertida em energia elétrica através do efeito piezoelétrico.

Ele também pode ser usado na geração de energia elétrica em maior escala. Um exemplo disto é uma casa noturna em Londres que utiliza a piezoeletricidade para alimentar os equipamentos eletrônicos durante as noites. Para isso, cerâmicas piezoelétricas são colocadas nas pistas de dança, assim, quando as pessoas estão dançando estes materiais são pressionados pelos seus pés, gerando então a energia elétrica necessária. 

Fonte: Planeta Sustentável.

Futuras aplicações


Acredita-se que, futuramente, esta tecnologia poderá ter outras aplicações, como, por exemplo: 

  • Carregador de celular por toque: Não será mais necessário encontrar uma tomada assim que a bateria do seu celular acabar. Com cerâmicas piezoelétricas instaladas em celulares, bastará pressionar a tela do aparelho para que sua bateria seja recarregada;
  • Vestuário carregador de bateria: Instalando estas cerâmicas em roupas ou em solas de calçados, ao se movimentar podemos gerar a energia elétrica necessária para carregar aparelhos de celular ou mp3;
  • Marca-passo alimentado pela respiração: Algumas pessoas utilizam este equipamento para regular os batimentos cardíacos. Neste caso, o movimento dos pulmões causados pela respiração do paciente poderá fornecer a energia elétrica necessária para a alimentação do aparelho.

No próximo texto veremos o efeito contrário ao descrito acima mostrando, também, suas aplicações.


REFERÊNCIAS

http://www.ppgme.ufpa.br/doc/diss/pedropaulosantos.PDF

http://revistagalileu.globo.com/Revista/Common/0,,EMI270836-17770,00-APARELHO+USA+RESPIRACAO+HUMANA+PARA+GERAR+ENERGIA.html
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