Pesquisadores do Instituto de Tecnologia Massachusetts (MIT) desenvolveram um microgerador de energia que funciona a partir de vibrações de baixa frequência. A novidade, apresentada em agosto na publicação Applied Physics Letters, se difere dos modelos criados até então por conseguir trabalhar com um espectro maior de variação dessas vibrações, o que significa até 100 vezes mais energia gerada, na comparação com dispositivos comuns.
A tecnologia, tecnicamente chamada de sistema microeletromecânico e abreviada como MEMS , é voltada ao uso em sensores sem fio. "Há uma grande gama de sensores wireless disponível, mas não há baterias capazes de alimentá-las", afirma o professor de engenharia mecânica do MIT Sang-Gook Kim, envolvido no projeto. "Acredito que nossos geradores são a solução para isso", continua.
As redes de sensores sem fio que existem atualmente exercem funções que vão desde supervisionar o funcionamento de máquinas em uma fábrica até medir a poluição ambiental, passando pelo monitoramento das vibrações de pontes e prédios, por exemplo. Mas o uso dos equipamentos, embora hoje em dia eles já apresentem melhorias para consumir menos energia, esbarra na necessidade de trocar suas baterias com frequência.
Para contornar o problema, cientistas têm pesquisado formas de gerar a energia necessária a partir de fontes naturais, como as vibrações geradas por passos na calçada, o balanço de uma ponte com o vendo ou o zunido do maquinário de uma fábrica. A técnica consiste em usar materiais chamados de piezoelétricos, ou seja, que acumulam energia quando são pressionador. Os PZTs, pequenas placas desse material, são acoplados a um chip e a uma viga de balanço. Quando a viga se move para cima e para baixo com as vibrações, pressiona o PZT, que acumula energia, e esta é recolhida por microeletrodos.
Mas a tecnologia com a viga de balanço tem uma limitação: a viga tem uma frequência própria de vibração, ou seja, um ponto em que gera sua máxima energia. Fora desse valor, o balanço, assim como a energia gerada a partir dele, caem drasticamente. "No laboratório você pode gerar a vibração na frequência que quiser, mas na natureza a fonte da vibração não é constante, e a energia produzida é muito pequena se a natureza não oferece o volume preciso de que você necessita", explica outro pesquisador envolvido no projeto, Arman Hajati.
Para superar a questão, ou seja, ampliar o espectro de vibrações capazes de ser aproveitado para a geração de energia, os cientistas do MIT desenvolveram um sistema que não usa viga de balanço. O microchip de 2,5 centímetros de diâmetro é ligado, em ambas as pontas, e uma estrutura semelhante a uma ponte, que tem uma única camada de PZT e um peso no centro. O ganho foi de cem vezes na energia final, com um único dispositivo sendo capaz de gerar 45 microwatts de energia.
Agora, o desafio dos pesquisadores norte-americanos é fazer com que o MEMS responda dessa mesma forma a vibrações de frequência menores do que as usadas nos testes iniciais. Isso porque, na natureza, são poucas as fontes de vibração que entregam frequências altas como as utilizadas no laboratório, segundo o professor de engenharia aeroespacial Daniel Inman, da Universidade de Michigan. De acordo com Hajati, do MIT, este é exatamente o próximo passo do desenvolvimento do produto.
"Nossa meta é chegar a 100 microwatts", afirma o pesquisador. "Para monitorar um oleoduto, por exemplo, se o gerador for capaz de entregar 100 microwatts de energia, é possível alimentar a rede de sensores sem fios eternamente", conclui.
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