Pesquisadores da Universidade de Waterloo desenvolveram uma fachada inovadora de edifício com revestimento duplo que contém microalgas e usa aprendizado de máquina para gerar energia.
Operar um edifício é muitas vezes caro, dado o preço do aquecimento e do uso de energia, que representa 37% do CO global2 emissões. À medida que mais edifícios comerciais e de uso misto são construídos em todo o Canadá, a utilização de medidas energéticas sustentáveis para gerir o seu impacto ambiental é vital para a saúde do nosso planeta.
“A aplicação de microalgas em edifícios transforma a arquitetura energeticamente eficiente em sistemas vivos e sustentáveis que capturam carbono, reduzem as cargas térmicas e reduzem as demandas e custos de energia”, disse o Dr. Mohamad Araji, diretor de Engenharia Arquitetônica e professor da Escola de Arquitetura.
“Queremos expandir o uso de microalgas para tornar os edifícios produtores líquidos de energia, autossustentáveis e independentes da rede elétrica. Se pudermos integrar este sistema de energia renovável na fachada de um edifício alto, que tem mais área de superfície total do que a de um edifício telhado, isso pode ser uma virada de jogo.
Em edifícios com fachadas duplas, ou duas camadas de parede de vidro com uma cavidade entre elas, o espaço entre as duas paredes abriga um fotobiorreator que cultiva microalgas para absorver a luz solar e fornecer sombra interna para isolamento térmico.
Usando simulação de software e aprendizado de máquina, Araji e Adham Elmalky, recém-graduado pelo Departamento de Engenharia Mecânica e Mecatrônica, estudaram diferentes geometrias de construção de paredes de vidro, de superfícies planas a curvas, para otimizar o desempenho do fotobiorreator. Os resultados mostraram que a biomassa de microalgas aumentou em 80%, o que ajudará a tornar o edifício mais eficiente em termos energéticos.
“Nosso sistema melhorou o uso de microalgas para controle de temperatura interna e prevemos que, com a infraestrutura correta do edifício, esse maior volume de biomassa possa ser convertido em biocombustível para a geração de energia de um edifício. Este sistema pode estabilizar ou até mesmo reverter a perda potencial de calor interno que os edifícios costumam experimentar”, disse Elmalky.
Esta abordagem inovadora à geração de energia renovável é particularmente aplicável em países de clima frio como o Canadá. Os edifícios exigem uma enorme quantidade de combustível para se manterem aquecidos e operacionais durante o inverno e os telhados ficam inutilizáveis devido à acumulação de neve.
No futuro, os engenheiros de Waterloo planejam se envolver com a indústria e outras equipes de pesquisa para avançar no projeto do fotobiorreator com foco na reengenharia da parede interna de vidro e em outros resultados de testes.
Os artigos, “Modelos de otimização para geração de bioenergia fotossintética em fachadas de edifícios” e “Redes Neurais para Monitoramento de Biomassa de Microalgas em Fachadas de Edifícios”, foram publicados no Renewable Energy Journal e no Journal of Technology
