Inovação Sustentável: Drones Autossuficientes Podem Revolucionar o Setor Tecnológico

Os drones, cada vez mais presentes no cotidiano, atingem um mercado global que pode chegar a impressionantes US$ 57,8 bilhões até 2030. À medida que se destacam em conflitos armados, esses dispositivos também ganham notoriedade por sua versatilidade em diversos setores, como meio ambiente, agricultura, logística e comunicação. Essa transformação ressalta a crescente importância dessas máquinas na sociedade moderna.

Recentes iniciativas utilizaram drones para uma série de monitoramentos cruciais, incluindo incêndios florestais e a degradação de recifes de corais. Além disso, eles exercem um papel vital na fiscalização do descarte irregular de lixo e na pesquisa de populações animais. No campo, os drones ajudam a identificar pragas, distribuir sementes e acompanhar o desenvolvimento das lavouras. Em áreas urbanas e rurais, eles se firmam como uma ferramenta eficaz de entrega, além de atuarem como antenas móveis em locais sem infraestrutura adequada de comunicação.

Entretanto, a eficiência energética dos drones representa um desafio significativo. O voo exige uma quantidade substancial de energia, e parte dela se perde em calor e vibrações. Para otimizar o desempenho dos motores, as baterias precisam ser leves, o que limita a capacidade de armazenamento e resulta em recargas frequentes, contribuindo para o impacto ambiental associado ao descarte de baterias.

A energia solar se apresenta como uma alternativa viável, mas a adição desse recurso às baterias encarece os equipamentos e agrega peso. Portanto, a busca por soluções que ampliem a capacidade de bateria de forma sustentável se torna essencial, especialmente em um momento de crescente urgência para a inovação no setor.

Nesse contexto, o Programa de Pós-Graduação em Metrologia da PUC-Rio desenvolve uma abordagem inovadora. A nova solução propõe gerar eletricidade a partir do vento e das vibrações das hélices dos drones, uma técnica que promete transformar não apenas o modo como esses dispositivos operam, mas também o impacto ambiental que causam.

A pesquisa conta com a colaboração de estudantes de diversos departamentos da universidade, focando na tecnologia de “colheita de energia”. Este método inovador é baseado na utilização de materiais piezoelétricos, que geram eletricidade quando pressionados, convertendo energia mecânica em energia elétrica utilizável.

Materiais como quartzo e cerâmicas à base de perovskita são alguns dos mais eficientes nesse processo, mas frequentemente apresentam desvantagens, como toxicidade e complexidade na fabricação. Diante disso, os pesquisadores da PUC-Rio estão explorando o uso de fluoreto de polivinilideno (PVDF), um polímero plástico leve e de baixo custo, que pode ser facilmente integrado a estruturas móveis, como os braços dos drones.

Os drones são projetados em diferentes configurações, com os de asa fixa e asas batentes oferecendo maior velocidade e eficiência. No entanto, é nos multirrotores que reside o maior potencial para a integração de dispositivos piezoelétricos, dada sua estabilidade e capacidade de manobra. Apesar disso, a autonomia desses drones ainda é limitada, já que dependem exclusivamente das hélices para voar.

Para abordar essa limitação, a equipe da PUC-Rio instalou transdutores de PVDF em drones multirrotores, conectando-os a circuitos integrados de gerenciamento de energia. Este arranjo prometeu aumentar a eficiência energética durante os voos, mesmo em velocidades menores. Os resultados dos experimentos foram promissores, permitindo a geração de eletricidade suficiente para alimentar sensores eletrônicos, liberando assim a bateria principal para funções críticas.

Ainda que a energia gerada não substitua as baterias principais, sua utilização representa um primeiro passo significativo na busca por drones mais autossustentáveis. Além disso, há um potencial para a escalabilidade dessa tecnologia, aumentando a eficiência ao adicionar mais transdutores de custo acessível.

A pesquisa se estende além dos drones, abrangendo dispositivos híbridos que combinam a captação de energia solar com impactos de gotas de chuva. Essa inovação busca garantir um monitoramento ambiental contínuo em regiões remotas, utilizando as características naturais desses locais.

Por fim, a equipe da PUC-Rio está empenhada em melhorar o armazenamento da energia coletada, avaliando tanto as baterias em termos de densidade energética quanto supercapacitores, que oferecem vantagens na velocidade de carregamento e durabilidade. A escolha entre esses métodos dependerá das necessidades específicas de cada aplicação.

A busca por soluções energéticas mais leves, duráveis e de baixo custo poderá revolucionar o uso de drones e outros dispositivos eletrônicos, diminuindo a dependência de baterias e impactando positivamente o meio ambiente. A comissão da PUC-Rio está na vanguarda de um movimento que não só aprimora a tecnologia, mas também contribui para um futuro mais sustentável.

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