WEBVTT 00:00:01.571 --> 00:00:03.696 Todos os verões, quando estava a crescer, 00:00:03.730 --> 00:00:07.122 viajava da minha casa, no Canadá, para visitar os meus avós 00:00:07.146 --> 00:00:09.046 que viviam em Mumbai, na Índia. 00:00:09.997 --> 00:00:12.291 Os verões canadianos são amenos 00:00:12.315 --> 00:00:16.082 — cerca de 22 graus Celsius ou 72 graus Fahrenheit 00:00:16.136 --> 00:00:19.026 é um dia de verão normal, não é muito quente. 00:00:19.276 --> 00:00:22.485 Contudo Mumbai é um lugar quente e húmido 00:00:22.499 --> 00:00:25.727 entre os 30 graus Celsius ou 90 graus Fahrenheit. 00:00:26.364 --> 00:00:28.160 Quando lá cheguei. perguntei: 00:00:28.204 --> 00:00:32.634 "Como alguém pode viver, trabalhar ou dormir com este clima?" 00:00:33.539 --> 00:00:37.425 Para piorar as coisas, os meus avós não tinham ar condicionado. 00:00:37.768 --> 00:00:40.693 E embora tentasse o meu melhor 00:00:40.747 --> 00:00:43.701 nunca os consegui persuadir a comprarem um. 00:00:44.220 --> 00:00:47.165 Mas isto está a mudar rapidamente. NOTE Paragraph 00:00:47.974 --> 00:00:52.255 Hoje os sistemas de arrefecimento fazem parte de cerca de 17% 00:00:52.279 --> 00:00:54.652 de toda a eletricidade que usamos a nível mundial. 00:00:54.676 --> 00:00:56.920 Isto incluí tudo, desde o ar condicionado 00:00:56.954 --> 00:00:59.841 que tanto queria nas minhas férias de verão, 00:00:59.895 --> 00:01:03.425 até aos sistemas frigoríficos que mantêm a comida fresca e segura 00:01:03.449 --> 00:01:04.970 nos supermercados, 00:01:05.004 --> 00:01:07.054 até aos sistemas à escala industrial 00:01:07.074 --> 00:01:09.714 que mantêm operacionais os centros de dados. 00:01:09.714 --> 00:01:12.479 Coletivamente, estes sistemas são responsáveis 00:01:12.503 --> 00:01:15.523 por 8% da emissão global de gases de efeito de estufa. NOTE Paragraph 00:01:15.823 --> 00:01:17.694 Mas o que não me deixa dormir 00:01:17.728 --> 00:01:22.409 é que a energia usada para o arrefecimento pode aumentar seis vezes mais até 2050, 00:01:22.463 --> 00:01:26.904 principalmente devido ao aumento do consumo na Ásia e em países africanos. 00:01:27.284 --> 00:01:29.142 Eu vi isto diretamente. 00:01:29.166 --> 00:01:32.284 Quase todos os apartamentos nos arredores da casa da minha avó 00:01:32.298 --> 00:01:34.302 têm hoje ar condicionado. 00:01:34.362 --> 00:01:37.283 Isso é uma coisa boa para a saúde, 00:01:37.307 --> 00:01:40.176 para o bem-estar e para a produtividade 00:01:40.230 --> 00:01:43.215 das pessoas que vivem em climas mais quentes. 00:01:43.991 --> 00:01:47.774 Contudo, uma das coisas mais alarmantes sobre a alteração climática 00:01:47.798 --> 00:01:50.393 é que, quanto mais quente o planeta se torna, 00:01:50.417 --> 00:01:52.829 mais vamos precisar de sistemas de arrefecimento 00:01:52.863 --> 00:01:56.832 — sistemas que são grandes emissores de gases de efeito de estufa. 00:01:57.236 --> 00:02:00.569 Isto tem o potencial de criar um círculo vicioso 00:02:00.593 --> 00:02:02.331 em que só os sistemas de arrefecimento 00:02:02.345 --> 00:02:05.262 podem tornar-se uma das maiores fontes de emissão de gases, 00:02:05.262 --> 00:02:06.668 no futuro. 00:02:06.735 --> 00:02:08.873 No pior dos casos, podemos vir a precisar 00:02:08.903 --> 00:02:11.787 de mais de 10 biliões de quilowatts/hora todos os anos, 00:02:11.831 --> 00:02:14.469 só para arrefecimento, no ano de 2100. 00:02:14.846 --> 00:02:18.091 Isso é metade do atual fornecimento de eletricidade. 00:02:18.198 --> 00:02:20.048 Só para arrefecimento. 00:02:20.862 --> 00:02:24.957 Mas isto também aponta para uma oportunidade incrível. 00:02:25.444 --> 00:02:29.963 Uma melhoria de 10 ou 20% na eficiência de todos os sistemas de arrefecimento 00:02:29.977 --> 00:02:33.811 poderia ter um impacto enorme nas emissões de gases de efeito de estufa, 00:02:33.855 --> 00:02:36.670 tanto hoje como no futuro. 00:02:38.080 --> 00:02:42.019 E podia ajudar-nos a evitar esse ciclo vicioso, do pior dos cenários. NOTE Paragraph 00:02:42.928 --> 00:02:46.508 Sou um cientista que pensa muito na luz e no calor. 00:02:46.632 --> 00:02:49.868 Em particular, na forma como os novos materiais nos permitem alterar 00:02:49.902 --> 00:02:52.248 o fluxo dos elementos básicos da natureza 00:02:52.292 --> 00:02:55.254 de formas que antes achávamos serem impossíveis. 00:02:55.315 --> 00:02:57.818 Então, embora entendesse o valor do arrefecimento 00:02:57.852 --> 00:02:59.846 durante as minhas férias de verão, 00:02:59.880 --> 00:03:01.983 acabei por trabalhar neste problema 00:03:02.007 --> 00:03:06.263 devido a um "puzzle" intelectual que encontrei há uns seis anos. 00:03:07.149 --> 00:03:12.766 Como é que as pessoas, antigamente, conseguiam fazer gelo em climas desérticos? 00:03:13.894 --> 00:03:16.710 Isto é uma foto de uma casa de gelo, 00:03:16.854 --> 00:03:20.801 também chamada "yakhchal", situada no sudoeste do Irão. 00:03:21.146 --> 00:03:24.760 Há dezenas de ruínas destas estruturas no Irão, 00:03:24.784 --> 00:03:28.244 com indícios de edifícios parecidos pelo resto do Médio Oriente 00:03:28.298 --> 00:03:30.092 e em todo o percurso até à China. NOTE Paragraph 00:03:30.228 --> 00:03:33.288 As pessoas que trabalhavam nas casas de gelo, há muitos séculos, 00:03:33.442 --> 00:03:36.036 enchiam de água o tanque que veem à esquerda. 00:03:36.070 --> 00:03:39.022 nas horas da tarde, quando o Sol se punha. 00:03:39.046 --> 00:03:41.045 E algo incrível acontecia. 00:03:41.442 --> 00:03:44.264 Mesmo com a temperatura do ar pouco acima de zero, 00:03:44.278 --> 00:03:47.776 por exemplo, a cinco graus Celsius ou 41 graus Fahrenheit, 00:03:47.950 --> 00:03:49.764 a água congelava. 00:03:50.784 --> 00:03:54.859 O gelo criado era recolhido no início da manhã 00:03:54.883 --> 00:03:57.518 e guardado no edifício que veem à direita, 00:03:57.542 --> 00:03:59.668 durante todos os meses de verão. 00:04:00.133 --> 00:04:02.852 Já devem ter visto algo parecido 00:04:02.876 --> 00:04:06.088 se já viram a geada a criar-se no solo numa noite limpa, 00:04:06.132 --> 00:04:08.617 mesmo com a temperatura do ar muito acima de zero. 00:04:09.121 --> 00:04:10.321 Mas esperem. 00:04:10.385 --> 00:04:14.036 Como é que a água congelava, se a temperatura do ar é acima de zero? 00:04:14.487 --> 00:04:16.413 A evaporação pode ter ajudado, 00:04:16.437 --> 00:04:19.752 mas não é suficiente para tornar a água em gelo. 00:04:20.064 --> 00:04:22.320 Outra coisa deve tê-la congelado. NOTE Paragraph 00:04:22.761 --> 00:04:25.309 Pensem numa tarte a arrefecer à janela. 00:04:25.619 --> 00:04:29.310 Para arrefecer, o calor tem que ir para algum lado mais frio, 00:04:29.344 --> 00:04:31.688 nomeadamente o ar à sua volta. 00:04:32.180 --> 00:04:34.410 Por impossível que pareça, 00:04:34.514 --> 00:04:39.810 nesse tanque de água, o seu calor está a fluir até o frio do espaço. NOTE Paragraph 00:04:42.085 --> 00:04:43.907 Como é que é possível? 00:04:44.684 --> 00:04:48.006 Bem, o tanque de água, como muitos materiais naturais, 00:04:48.030 --> 00:04:50.370 envia o seu calor sob a forma de luz. 00:04:50.506 --> 00:04:53.453 Este é um conceito conhecido por radiação térmica. 00:04:53.792 --> 00:04:58.260 Neste momento, todos nós estamos a enviar o nosso calor, como luz infravermelha, 00:04:58.284 --> 00:05:00.492 uns para os outros e para os arredores. 00:05:00.608 --> 00:05:03.197 Podemos ver isto com câmaras térmicas 00:05:03.231 --> 00:05:06.677 e a imagem que produzem, como as que estou a mostrar agora. 00:05:06.744 --> 00:05:09.196 Então, o tanque de água está a enviar o calor 00:05:09.220 --> 00:05:10.992 para cima, para a atmosfera. 00:05:11.379 --> 00:05:13.524 A atmosfera e as suas moléculas 00:05:13.582 --> 00:05:15.967 absorvem algum do calor e enviam-no de volta. 00:05:16.127 --> 00:05:20.229 Esse é o efeito de gases de estufa responsável pela alteração climática. NOTE Paragraph 00:05:20.435 --> 00:05:22.958 Mas aqui está o que precisamos de entender. 00:05:23.022 --> 00:05:26.182 A atmosfera não absorve todo esse calor. 00:05:26.577 --> 00:05:29.761 Se assim fosse, estávamos num planeta muito mais quente. 00:05:29.982 --> 00:05:31.770 Em certos comprimentos de onda, 00:05:31.770 --> 00:05:34.966 em particular entre os 8 e os 13 mícrones, 00:05:34.990 --> 00:05:39.042 a atmosfera é conhecida como uma janela de transmissão. 00:05:39.402 --> 00:05:44.809 Esta janela permite que algum calor, que sobe como luz infravermelha, 00:05:44.943 --> 00:05:48.476 escape efetivamente, levando com ele o calor do tanque. 00:05:48.895 --> 00:05:52.945 E pode escapar para um lugar que é muito mais frio. 00:05:53.633 --> 00:05:55.721 O frio desta atmosfera mais elevada 00:05:55.725 --> 00:05:57.569 e todo o percurso até ao espaço, 00:05:57.579 --> 00:06:01.063 que pode chegar até aos -270 graus Celsius, 00:06:01.157 --> 00:06:04.067 ou -454 graus Fahrenheit. 00:06:05.242 --> 00:06:08.606 Esse tanque de água é capaz de enviar mais calor para o céu 00:06:08.630 --> 00:06:10.401 e o céu manda-o de volta. 00:06:10.485 --> 00:06:11.725 Isso é porque 00:06:11.759 --> 00:06:14.665 o tanque irá arrefecer abaixo da temperatura que a rodeia. 00:06:16.035 --> 00:06:19.551 Este é um efeito conhecido por arrefecimento noturno 00:06:19.575 --> 00:06:21.335 ou arrefecimento radiante. 00:06:21.509 --> 00:06:24.823 E sempre foi entendido por cientistas climáticos e meteorologistas 00:06:24.847 --> 00:06:27.657 como um fenómeno natural muito importante. NOTE Paragraph 00:06:28.879 --> 00:06:30.371 Quando me deparei com isto, 00:06:30.395 --> 00:06:33.097 estava quase a acabar o meu doutoramento em Stanford. 00:06:33.181 --> 00:06:37.490 Fiquei fascinado pela aparente simplicidade do método de arrefecimento, 00:06:37.514 --> 00:06:39.220 mas também confuso. 00:06:39.284 --> 00:06:41.534 Porque não usamos isto? 00:06:42.744 --> 00:06:45.625 Cientistas e engenheiros tinham investigado esta ideia 00:06:45.649 --> 00:06:47.057 em décadas anteriores. 00:06:47.101 --> 00:06:50.469 Mas acabou por existir, pelo menos, um grande problema. 00:06:50.879 --> 00:06:53.971 Era o chamado de arrefecimento noturno por um motivo. 00:06:54.109 --> 00:06:55.353 Porquê? 00:06:55.417 --> 00:06:58.016 Bem, é uma pequena coisa chamada Sol. 00:06:58.157 --> 00:07:00.677 Então, a superfície que está a arrefecer, 00:07:00.721 --> 00:07:02.935 tem que poder estar virada para o céu. 00:07:02.979 --> 00:07:04.757 E a meio do dia, 00:07:04.791 --> 00:07:07.701 quando podemos ansiar por algo frio, 00:07:07.745 --> 00:07:10.561 infelizmente, isso significa que olhamos para o Sol. 00:07:10.645 --> 00:07:12.601 O Sol aquece muitos dos materiais 00:07:12.635 --> 00:07:15.752 o suficiente para contrariar o efeito de arrefecimento. NOTE Paragraph 00:07:16.409 --> 00:07:18.417 Eu e os meus colegas passamos muito tempo 00:07:18.441 --> 00:07:20.553 a pensar como podemos estruturar os materiais 00:07:20.577 --> 00:07:22.499 em escalas de comprimento muito pequenas 00:07:22.499 --> 00:07:25.339 para que possam fazer coisas novas e úteis com a luz 00:07:25.363 --> 00:07:28.353 — escalas mais pequenas do que o comprimento das ondas de luz. 00:07:28.377 --> 00:07:30.087 Usando conhecimentos desta área, 00:07:30.121 --> 00:07:33.109 conhecidos como a nanofotónica ou a pesquisa metamaterial, 00:07:33.133 --> 00:07:36.353 percebemos que poderá existir uma forma de isto ser possível de dia. 00:07:36.377 --> 00:07:37.810 pela primeira vez. NOTE Paragraph 00:07:37.854 --> 00:07:41.090 Para tal, concebi um material ótico de multicamadas 00:07:41.114 --> 00:07:43.081 mostrado aqui numa imagem microscópica. 00:07:43.105 --> 00:07:46.146 É 40 vezes mais fino do que um cabelo humano médio, 00:07:46.220 --> 00:07:49.028 E é capaz de fazer duas coisas simultaneamente. 00:07:49.169 --> 00:07:51.174 Primeiro, envia o calor para fora 00:07:51.208 --> 00:07:54.780 precisamente para onde a nossa atmosfera deixa sair melhor esse calor. 00:07:54.844 --> 00:07:57.307 Apontamos para a janela para o espaço. 00:07:57.519 --> 00:08:00.950 A segunda coisa que faz é evitar ser aquecido pelo Sol. 00:08:01.074 --> 00:08:03.664 É um bom espelho à luz solar. 00:08:04.315 --> 00:08:07.029 A primeira vez que o testei foi num telhado em Stanford 00:08:07.053 --> 00:08:09.025 que estou a mostrar aqui. 00:08:09.339 --> 00:08:11.920 Deixei o dispositivo fora durante algum tempo, 00:08:11.920 --> 00:08:14.815 e voltei após alguns minutos, 00:08:14.839 --> 00:08:17.633 e, em segundos, soube que estava a funcionar. 00:08:17.767 --> 00:08:18.815 Como? 00:08:18.859 --> 00:08:20.996 Toquei nele e estava frio. NOTE Paragraph 00:08:21.395 --> 00:08:24.683 (Aplausos) NOTE Paragraph 00:08:26.862 --> 00:08:30.506 Só para realçar o quão estranho e contraintuitivo isto é: 00:08:30.870 --> 00:08:32.770 este material e outros parecidos 00:08:32.784 --> 00:08:35.529 ficam mais frios quando os tiramos da sombra, 00:08:35.553 --> 00:08:37.913 mesmo que estejam expostos ao Sol. 00:08:37.937 --> 00:08:40.620 Estou a mostrar-vos dados da primeira experiência, 00:08:40.644 --> 00:08:43.383 em que esse material ficou mais frio cinco graus Celsius, 00:08:43.407 --> 00:08:46.683 ou nove graus Fahrenheit, do que a temperatura do ar, 00:08:46.707 --> 00:08:49.671 apesar de o Sol estar a incidir diretamente nele. 00:08:50.855 --> 00:08:53.990 O método de manufatura que usamos para criar este material 00:08:54.014 --> 00:08:56.548 já existe em grande escala de volume. 00:08:56.903 --> 00:08:58.340 Eu estava muito entusiasmado, 00:08:58.364 --> 00:09:01.125 porque não só fizemos algo fixe, 00:09:01.149 --> 00:09:06.202 mas também podemos ter a oportunidade de fazer algo real e útil. 00:09:07.204 --> 00:09:09.117 Isso leva-me à próxima grande questão. NOTE Paragraph 00:09:09.141 --> 00:09:11.728 Como é que realmente poupamos energia com esta ideia? 00:09:11.862 --> 00:09:15.410 Achamos que a forma mais direta de poupar energia com esta tecnologia 00:09:15.434 --> 00:09:17.253 é um reforço de energia 00:09:17.287 --> 00:09:20.290 para os sistemas de ar condicionado de refrigeração atuais. 00:09:20.310 --> 00:09:22.934 Para isso, criamos painéis de arrefecimento de líquidos, 00:09:22.934 --> 00:09:24.495 como os que aqui estão. 00:09:24.539 --> 00:09:27.080 Estes painéis têm uma forma parecida com a dos painéis solares, 00:09:27.130 --> 00:09:29.983 mas fazem o oposto — eles arrefecem a água, passivamente, 00:09:30.033 --> 00:09:32.574 usando o nosso material especializado. 00:09:32.715 --> 00:09:35.189 Estes painéis podem ser instalados com um componente 00:09:35.199 --> 00:09:37.867 que quase todos esses sistemas têm, um condensador, 00:09:37.891 --> 00:09:40.937 para aumentar a eficiência subjacente do sistema. 00:09:41.367 --> 00:09:43.403 A nossa "start-up", SkyCool Systems, 00:09:43.437 --> 00:09:47.461 completou há pouco um teste no terreno em Davis, na Califórnia, como podem ver. 00:09:47.649 --> 00:09:48.991 Nessa demonstração, 00:09:49.035 --> 00:09:51.903 mostrámos que podíamos melhorar a eficiência 00:09:51.927 --> 00:09:55.191 dos sistemas de arrefecimento em 12% no terreno. NOTE Paragraph 00:09:55.474 --> 00:09:57.028 Dentro de um ou dois anos, 00:09:57.042 --> 00:10:00.846 estou muito entusiasmado para ver os primeiros pilotos em escala comercial 00:10:00.910 --> 00:10:04.173 tanto no sistema de arrefecimento como na refrigeração do espaço. 00:10:04.260 --> 00:10:07.847 No futuro, poderemos integrar este tipo de painéis 00:10:07.871 --> 00:10:11.180 com sistemas de arrefecimento de maior eficiência 00:10:11.204 --> 00:10:14.006 para reduzir o uso de energia em dois terços. 00:10:14.150 --> 00:10:17.688 E, eventualmente, poderemos construir um sistema de arrefecimento 00:10:17.712 --> 00:10:20.465 que não precise de consumir eletricidade. 00:10:20.966 --> 00:10:22.672 Como primeiro passo para lá chegar, 00:10:22.696 --> 00:10:24.483 os meus colegas em Stanford e eu 00:10:24.497 --> 00:10:26.483 mostrámos que podemos manter 00:10:26.517 --> 00:10:30.616 algo mais do que 42 graus Celsius abaixo da temperatura do ar 00:10:30.940 --> 00:10:32.828 com melhor engenharia. NOTE Paragraph 00:10:33.225 --> 00:10:34.605 Obrigado. NOTE Paragraph 00:10:34.699 --> 00:10:37.824 (Aplausos) NOTE Paragraph 00:10:39.196 --> 00:10:40.737 Então imaginem só, 00:10:40.781 --> 00:10:44.124 algo que é abaixo de zero num dia quente de verão. 00:10:45.927 --> 00:10:50.570 Embora esteja entusiasmado sobre o que podemos fazer para o arrefecimento 00:10:50.604 --> 00:10:53.538 — e acho que ainda há muito a fazer — 00:10:53.712 --> 00:10:57.320 como cientista, também estou interessado numa oportunidade mais profunda, 00:10:57.364 --> 00:10:59.560 que acho que este trabalho destaca. 00:10:59.760 --> 00:11:02.895 Podemos usar a fria escuridão do espaço 00:11:02.919 --> 00:11:04.569 para melhorar a eficiência 00:11:04.593 --> 00:11:08.217 de todos os processos relacionados com a energia aqui na Terra. 00:11:09.204 --> 00:11:12.581 Um dos processos que gostava de destacar são os painéis solares. 00:11:12.934 --> 00:11:14.599 Eles aquecem sob o Sol 00:11:14.613 --> 00:11:17.157 e tornam-se menos eficientes à medida que aquecem. 00:11:17.276 --> 00:11:21.153 Em 2015, mostrámos que com microestruturas deliberadas 00:11:21.177 --> 00:11:22.834 em cima de um painel solar, 00:11:22.868 --> 00:11:25.832 poderíamos tirar maior vantagem deste efeito de arrefecimento 00:11:25.856 --> 00:11:29.575 para manter o painel solar, passivamente, a uma temperatura mais baixa. 00:11:29.708 --> 00:11:32.329 Isto faz com que o painel funcione melhor. 00:11:32.627 --> 00:11:35.595 Estamos a explorar ainda mais este tipo de oportunidades. 00:11:35.619 --> 00:11:38.864 Estamos a perguntar se podemos usar o frio do espaço 00:11:38.888 --> 00:11:41.107 para nos ajudar a conservar a água. 00:11:41.316 --> 00:11:43.665 Ou talvez em cenários fora da rede. NOTE Paragraph 00:11:43.689 --> 00:11:47.956 Talvez também pudéssemos gerar energia com este frio. 00:11:48.522 --> 00:11:51.515 Há uma grande diferença de temperatura entre nós, aqui na Terra, 00:11:51.539 --> 00:11:53.169 e o frio do espaço. 00:11:53.213 --> 00:11:55.341 Essa diferença, pelo menos a nível conceptual, 00:11:55.365 --> 00:11:58.019 poderia ser usada para alimentar um motor térmico 00:11:58.049 --> 00:11:59.673 para gerar eletricidade. 00:11:59.967 --> 00:12:03.570 Será que poderemos criar um gerador de eletricidade noturno 00:12:03.594 --> 00:12:05.991 que crie quantidades úteis de eletricidade 00:12:06.015 --> 00:12:07.919 quando os painéis solares não funcionam? 00:12:08.073 --> 00:12:10.897 Poderemos criar luz a partir da escuridão? NOTE Paragraph 00:12:11.872 --> 00:12:16.201 O objetivo desta capacidade é ser capaz de gerir 00:12:16.285 --> 00:12:19.136 a radiação térmica que está à nossa volta. 00:12:19.420 --> 00:12:22.600 Estamos constantemente banhados em luz infravermelha. 00:12:22.666 --> 00:12:25.188 Se a pudéssemos manipular, à nossa vontade, 00:12:25.232 --> 00:12:27.982 poderíamos mudar os fluxos do calor e da energia 00:12:28.046 --> 00:12:30.829 que estão connosco todos os dias. 00:12:31.190 --> 00:12:34.531 Esta capacidade, juntamente com a fria escuridão do espaço, 00:12:34.555 --> 00:12:37.864 aponta para um futuro em que nós, como civilização, 00:12:37.888 --> 00:12:41.966 poderemos conseguir gerir de forma mais racional 00:12:41.990 --> 00:12:45.070 a pegada de energia térmica em grande escala. NOTE Paragraph 00:12:45.904 --> 00:12:48.118 Para enfrentar a alteração climática, 00:12:48.142 --> 00:12:50.745 creio que ter esta capacidade 00:12:50.769 --> 00:12:52.799 se irá tornar essencial. 00:12:53.428 --> 00:12:56.456 Então, da próxima vez que estiverem a andar na rua, 00:12:56.510 --> 00:13:02.554 pensem bastante em como o Sol é essencial para a vida humana na Terra, 00:13:03.018 --> 00:13:07.774 mas não se esqueçam que o resto do céu também tem algo para oferecer. NOTE Paragraph 00:13:08.533 --> 00:13:09.634 Obrigado. NOTE Paragraph 00:13:09.708 --> 00:13:12.868 (Aplausos)