Como podemos converter o frio do espaço em um recurso renovável
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0:02 - 0:04Todo verão, durante minha infância,
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0:04 - 0:07eu deixava o Canadá
para visitar os meus avós, -
0:07 - 0:09que moravam em Mumbai, na Índia.
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0:09 - 0:12Os verões canadenses são amenos,
na melhor das hipóteses. -
0:12 - 0:18A temperatura de um dia típico de verão
é de 22 °C, não muito quente. -
0:19 - 0:25Mas Mumbai é um lugar quente e úmido,
facilmente chegando aos 30 ºC. -
0:26 - 0:28Assim que chegava lá, eu pensava:
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0:28 - 0:32"Como alguém pode viver, trabalhar
ou dormir com esse tempo?" -
0:34 - 0:37Para piorar, meus avós
não tinham ar-condicionado. -
0:38 - 0:41Embora eu tentasse o meu melhor,
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0:41 - 0:43nunca consegui convencer
os meus avós a comprarem um. -
0:44 - 0:47Mas isso está mudando, e depressa.
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0:48 - 0:52Os sistemas de resfriamento
representam atualmente 17% -
0:52 - 0:55de toda energia elétrica mundial.
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0:55 - 0:57Isso inclui desde os ares-condicionados,
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0:57 - 1:00que eu tanto queria nas minhas férias,
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1:00 - 1:04aos sistemas de resfriamento
que mantêm a comida segura e fria -
1:04 - 1:05nos supermercados,
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1:05 - 1:09aos sistemas de escala industrial
que mantêm centros de dados funcionando. -
1:10 - 1:13Ao todo, esses sistemas representam 8%
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1:13 - 1:15da emissão de gases do efeito estufa.
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1:16 - 1:17Mas o que não me deixa dormir
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1:17 - 1:22é que o consumo de energia
será seis vezes maior em 2050, -
1:22 - 1:27principalmente nos países
asiáticos e africanos. -
1:27 - 1:29Presenciei isso.
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1:29 - 1:32Quase todos os apartamentos
da vizinhança dos meus avós -
1:32 - 1:34têm ar-condicionado.
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1:34 - 1:37E isso é algo bom
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1:37 - 1:40para a saúde, o bem-estar
e a produtividade -
1:40 - 1:43das pessoas que vivem
em climas mais quentes. -
1:44 - 1:48Mas uma das coisas mais alarmantes
sobre as mudanças climáticas -
1:48 - 1:50é que quanto mais quente fica o planeta,
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1:50 - 1:53mais vamos precisar
de sistemas de resfriamento -
1:53 - 1:57que são grandes emissores
de gases do efeito estufa. -
1:57 - 2:02Isso tem o potencial de causar um ciclo,
em que os sistemas de resfriamento -
2:02 - 2:05podem se tornar a maior fonte
de emissão de gases do efeito estufa -
2:05 - 2:06no final do século.
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2:07 - 2:08No pior dos casos,
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2:08 - 2:12precisaremos de mais de 10 trilhões de kWh
de energia elétrica por ano, -
2:12 - 2:14apenas para resfriamento, até 2100.
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2:15 - 2:18Isso é metade do que consumimos hoje.
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2:18 - 2:19Só para resfriamento.
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2:21 - 2:25Mas isso também é
uma oportunidade incrível. -
2:25 - 2:30Uma melhoria de 10% ou 20%
na eficiência do sistema de resfriamento -
2:30 - 2:34poderia causar um enorme impacto
na emissão de gases do efeito estufa, -
2:34 - 2:36hoje e no fim do século.
-
2:38 - 2:42E nos ajudaria a reverter
o pior dos cenários. -
2:43 - 2:47Sou um cientista que pensa
muito sobre luz e calor, -
2:47 - 2:50principalmente em como novos materiais
podem alterar a circulação -
2:50 - 2:52desses elementos básicos da natureza
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2:52 - 2:55de formas que nunca imaginamos antes.
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2:55 - 2:58Apesar de sempre entender
o valor do resfriamento -
2:58 - 3:00durante as minhas férias,
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3:00 - 3:02acabei trabalhando nesse problema
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3:02 - 3:06por causa de um problema
bem complicado seis anos atrás. -
3:07 - 3:13Como os antigos faziam gelo
em climas desérticos? -
3:14 - 3:17Essa é uma casa de gelo,
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3:17 - 3:20também chamada de Yakhchal,
localizada no sudoeste do Irã. -
3:21 - 3:25Existem dezenas de estruturas
em ruínas como essa no Irã, -
3:25 - 3:28e construções similares
ao longo do Oriente Médio -
3:28 - 3:30até à China.
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3:30 - 3:33As pessoas que trabalhavam
nessa casa de gelo muitos séculos atrás -
3:33 - 3:36despejavam água na piscina à esquerda
-
3:36 - 3:39durante as primeiras horas
do anoitecer, ao pôr do sol. -
3:39 - 3:41E algo incrível acontecia.
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3:41 - 3:44Embora a temperatura
estivesse acima de zero, -
3:44 - 3:48algo próximo de 5 ºC,
-
3:48 - 3:49a água congelava.
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3:51 - 3:55Então o gelo produzido
era coletado de manhã cedo -
3:55 - 3:58e armazenado na construção à direita,
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3:58 - 3:59durante todos os meses de verão.
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4:00 - 4:03Você já viu algo muito semelhante
-
4:03 - 4:06se observou a geada se formando
em uma noite de céu aberto, -
4:06 - 4:09mesmo quando a temperatura
estava bem acima de zero. -
4:09 - 4:10Mas espere.
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4:10 - 4:14Como a água congela
se a temperatura está acima de zero? -
4:14 - 4:16Talvez a evaporação tenha contribuído,
-
4:16 - 4:20mas não teria sido suficiente
para transformar a água em gelo. -
4:20 - 4:22Alguma outra coisa a congelou.
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4:23 - 4:25Imagine uma torta esfriando
no parapeito da janela. -
4:26 - 4:29Para esfriar, o calor precisa
fluir para um lugar mais frio, -
4:29 - 4:31isto é, para o ar ao seu redor.
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4:32 - 4:34Embora pareça improvável,
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4:35 - 4:40o calor daquela piscina de água está
fluindo para o frio do espaço. -
4:42 - 4:44Como isso é possível?
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4:44 - 4:48Veja, a piscina de água,
como muitos materiais naturais, -
4:48 - 4:50emite calor pela luz.
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4:51 - 4:53Esse conceito é conhecido
como radiação térmica. -
4:54 - 4:58Todos nós emitimos calor
por luz infravermelha, -
4:58 - 5:00um para o outro e para o ambiente.
-
5:01 - 5:03Podemos visualizar isso
através de câmeras térmicas, -
5:03 - 5:06que produzem imagens
como esta que estou mostrando. -
5:07 - 5:09Aquela piscina de água está emitindo calor
-
5:09 - 5:11para a atmosfera.
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5:11 - 5:13A atmosfera e suas moléculas
-
5:13 - 5:16absorvem o calor e o enviam de volta.
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5:16 - 5:20Esse é o efeito estufa responsável
pelas mudanças climáticas. -
5:20 - 5:23Mas há algo fundamental a ser entendido.
-
5:23 - 5:26A nossa atmosfera
não absorve todo o calor. -
5:27 - 5:30Se fizesse isso, o planeta
seria bem mais quente. -
5:30 - 5:31Em alguns comprimentos de onda,
-
5:32 - 5:35particularmente entre 8 e 13 micrômetros,
-
5:35 - 5:39a nossa atmosfera tem
uma janela de transmissão. -
5:39 - 5:46Essa janela permite que um pouco do calor
emitido por luz infravermelha escape, -
5:47 - 5:48levando embora o calor da piscina,
-
5:49 - 5:53indo para um lugar que é muito mais frio,
-
5:54 - 5:56o frio da atmosfera superior
-
5:56 - 5:57até o espaço,
-
5:57 - 6:04onde o frio chega a -270 ºC.
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6:05 - 6:09A piscina consegue emitir mais luz ao céu
-
6:09 - 6:10do que este emite de volta.
-
6:10 - 6:12E por causa disso,
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6:12 - 6:15a piscina fica mais fria
que a temperatura ao seu redor. -
6:16 - 6:20Esse efeito é conhecido
como resfriamento radiante noturno -
6:20 - 6:21ou resfriamento radiante.
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6:21 - 6:25E os cientistas e os meteorologistas
sempre o consideraram -
6:25 - 6:27um fenômeno natural muito importante.
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6:29 - 6:30Quando soube disso,
-
6:30 - 6:33já estava no fim do meu PhD em Stanford.
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6:33 - 6:37Fiquei maravilhado com a simplicidade
do método de resfriamento, -
6:38 - 6:39e também muito confuso.
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6:39 - 6:41Por que não fazemos uso disso?
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6:43 - 6:46Os cientistas e os engenheiros
investigaram essa ideia -
6:46 - 6:47nas décadas anteriores.
-
6:47 - 6:50E um grande problema foi descoberto.
-
6:51 - 6:54Havia uma razão para o nome
"resfriamento radiante noturno". -
6:54 - 6:55Por quê?
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6:55 - 6:58É uma pequena coisa chamada Sol.
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6:58 - 7:01A superfície que está sendo resfriada
-
7:01 - 7:03precisa estar a céu aberto.
-
7:03 - 7:04E durante o meio do dia,
-
7:04 - 7:08se quisermos esfriar algo,
-
7:08 - 7:11o sol estará lá em cima, infelizmente.
-
7:11 - 7:12E o sol aquece a maioria dos materiais
-
7:12 - 7:15suficientemente para impedir
o efeito de resfriamento. -
7:16 - 7:18Eu e meus colegas gastamos o nosso tempo
-
7:18 - 7:22pensando em como construir materiais
em escalas bem pequenas -
7:22 - 7:25para que coisas novas e úteis
sejam feitas com a luz, -
7:25 - 7:28escalas que são bem menores
que o comprimento da luz. -
7:28 - 7:33Com a ajuda de áreas da nanofotônica
e de pesquisas em metamaterias, -
7:33 - 7:36percebemos que existe um jeito
de tornar isso possível durante o dia -
7:36 - 7:38pela primeira vez.
-
7:38 - 7:41Então, criei um material
óptico de multicamadas, -
7:41 - 7:43que pode ser visto nesta imagem.
-
7:43 - 7:46Ele é 40 vezes mais fino
que um fio de cabelo -
7:46 - 7:49e consegue fazer duas coisas
ao mesmo tempo. -
7:49 - 7:51Primeiro, ele libera seu calor
-
7:51 - 7:55exatamente onde a nossa atmosfera
permite que esse calor escape melhor. -
7:55 - 7:57Voltamos a janela para o espaço.
-
7:58 - 8:01Segundo, o sol não consegue aquecê-lo.
-
8:01 - 8:03É um ótimo espelho para o sol.
-
8:04 - 8:07Testei isso pela primeira vez
no telhado de Stanford, -
8:07 - 8:09que estou mostrando aqui.
-
8:09 - 8:12Deixei o equipamento
do lado de fora por um tempo, -
8:12 - 8:15voltei após alguns minutos
-
8:15 - 8:18e, no mesmo instante, vi que funcionava.
-
8:18 - 8:19Como?
-
8:19 - 8:20Toquei nele e estava frio.
-
8:21 - 8:24(Aplausos)
-
8:27 - 8:31Apenas para enfatizar o quão
estranho e contraintuitivo é isso: -
8:31 - 8:33esse material e outros similares
-
8:33 - 8:36ficam mais gelados
quando não estão na sombra, -
8:36 - 8:38mesmo se o sol estiver
brilhando sobre ele. -
8:38 - 8:41Esses dados são do primeiro experimento,
-
8:41 - 8:46onde o material ficou 5 ºC mais frio
que a temperatura do ar, -
8:47 - 8:50mesmo com o sol brilhando
diretamente nele. -
8:51 - 8:54O processo de fabricação que usamos
para fazer esse material -
8:54 - 8:57já existe em grande escala.
-
8:57 - 8:58Eu fiquei empolgado
-
8:58 - 9:01não apenas porque estamos
fazendo algo bacana, -
9:01 - 9:06mas porque talvez tenhamos a oportunidade
de fazer algo efetivo e também útil. -
9:07 - 9:09O que me leva à próxima questão:
-
9:09 - 9:12como economizar energia com essa ideia?
-
9:12 - 9:15Acreditamos que o jeito mais direto
de economizar energia com essa tecnologia -
9:15 - 9:17é por um aumento de rendimento
-
9:17 - 9:20para os ares-condicionados
e os sistemas de resfriamento. -
9:20 - 9:23Para isso, criamos painéis
com fluido de resfriamento, -
9:23 - 9:24como esses aqui.
-
9:24 - 9:27Esses painéis são similares
aos painéis solares, -
9:27 - 9:28só que fazem o contrário:
-
9:28 - 9:32esfriam a água usando
o nosso material específico. -
9:33 - 9:35Os painéis podem ser integrados
com um componente -
9:35 - 9:38comum em sistemas
de resfriamento, um condensador, -
9:38 - 9:41que reforça a eficiência
básica do sistema. -
9:41 - 9:43A nossa startup, SkyCool Systems,
-
9:43 - 9:47fez recentemente um ensaio
de campo em Davis, na Califórnia. -
9:48 - 9:49Nessa demonstração,
-
9:49 - 9:52demonstramos que poderíamos
melhorar a eficiência -
9:52 - 9:55do sistema de resfriamento em 12%.
-
9:55 - 9:57Nos próximos anos,
-
9:57 - 10:01estou bem animado em ver
as primeiras unidades em escala comercial -
10:01 - 10:04para refrigeração e ar-condicionado.
-
10:04 - 10:08No futuro, talvez possamos
desenvolver esses painéis -
10:08 - 10:11com uma eficiência mais alta,
construindo sistemas de resfriamento -
10:11 - 10:14com uma redução do consumo
de energia em dois terços. -
10:14 - 10:18E finalmente, talvez possamos
construir um sistema de resfriamento -
10:18 - 10:20que não precise de energia elétrica.
-
10:21 - 10:24Dando um primeiro passo nesse sentido,
eu e meus colegas de Stanford -
10:24 - 10:26demonstramos que é possível manter
-
10:26 - 10:31algo mais de 42 ºC abaixo
da temperatura do ar -
10:31 - 10:32com mais desenvolvimento.
-
10:33 - 10:34Obrigado.
-
10:34 - 10:38(Aplausos)
-
10:39 - 10:40Então apenas imagine
-
10:40 - 10:44algo que está abaixo de zero
em um dia quente de verão. -
10:46 - 10:50Apesar de estar bem animado
sobre as possibilidades de resfriamento, -
10:50 - 10:54e acho que ainda há muito para se fazer,
-
10:54 - 10:57como cientista, estou mais atraído
a uma grande oportunidade -
10:57 - 10:59que esse trabalho evidencia.
-
11:00 - 11:03Podemos usar a fria escuridão do espaço
-
11:03 - 11:05para melhorar a eficiência
-
11:05 - 11:08de cada processo do planeta
que envolva energia. -
11:09 - 11:13Um deles é a célula solar.
-
11:13 - 11:14Elas se aquecem sob o sol
-
11:14 - 11:17e quanto mais quente ficam
menos eficientes são. -
11:17 - 11:18Em 2015,
-
11:18 - 11:23demonstramos que, com microestruturas
em cima de uma célula solar, -
11:23 - 11:26poderíamos nos beneficiar
do efeito de resfriamento -
11:26 - 11:29para manter uma célula solar
em uma temperatura mais baixa. -
11:30 - 11:32Isso permite que a célula
seja mais eficiente. -
11:33 - 11:36Estamos examinando
mais a fundo essas oportunidades. -
11:36 - 11:39Nos perguntamos se podemos
usar o frio do espaço -
11:39 - 11:41para nos ajudar com a conservação da água,
-
11:41 - 11:44ou talvez com sistemas
independentes de energia. -
11:44 - 11:48Talvez até seja possível
gerar energia com esse frio. -
11:49 - 11:51Existe uma grande diferença
de temperatura entre a Terra -
11:51 - 11:53e o frio do espaço.
-
11:53 - 11:55Essa diferença, teoricamente,
-
11:55 - 11:58poderia impulsionar um motor térmico
-
11:58 - 11:59para gerar eletricidade.
-
12:00 - 12:04Podemos então fazer um dispositivo
com geração de energia à noite -
12:04 - 12:06que produza quantidade
suficiente de eletricidade -
12:06 - 12:08no lugar das células solares?
-
12:08 - 12:10Podemos gerar luz da escuridão?
-
12:12 - 12:16Para isso acontecer,
é essencial saber como lidar -
12:16 - 12:19com a radiação térmica
que está ao nosso redor. -
12:19 - 12:22Somos constante banhados
por luz infravermelha. -
12:23 - 12:25Se pudéssemos controlá-la,
-
12:25 - 12:28poderíamos mudar os fluxos
de calor e de energia -
12:28 - 12:31que estão difundidos
ao nosso redor todos os dias. -
12:31 - 12:35Essa habilidade e a fria
escuridão do espaço -
12:35 - 12:38nos apontam um futuro
onde nós, como civilização, -
12:38 - 12:43possamos lidar de modo mais inteligente
com a nossa pegada de energia térmica -
12:43 - 12:45em grande escala.
-
12:46 - 12:48Conforme confrontamos
as mudanças climáticas, -
12:48 - 12:51acredito que essa habilidade
-
12:51 - 12:53vai se revelar indispensável.
-
12:53 - 12:57Então, na próxima vez
que você andar por aí, -
12:57 - 13:03sinta-se impressionado com a importância
do sol para a vida na Terra, -
13:03 - 13:08mas não se esqueça que o resto do céu
também tem algo a nos oferecer. -
13:09 - 13:10Obrigado.
-
13:10 - 13:12(Aplausos)
- Title:
- Como podemos converter o frio do espaço em um recurso renovável
- Speaker:
- Aaswath Raman
- Description:
-
E se fosse possível usar a fria escuridão do espaço para resfriar as construções na Terra? Nesta palesta surpreendente, o físico Aaswath Raman detalha a tecnologia que ele está desenvolvendo para coletar o "resfriamento radiante noturno", um fenômeno natural em que a luz infravermelha escapa da Terra para o espaço levando consigo o calor. Esse fenômeno poderia reduzir drasticamente a energia utilizada pelos sistemas de resfriamento. Aprenda como essa abordagem poderia nos levar a um futuro onde possamos aproveitar a energia do universo.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 13:30
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