Comunidades verdes como West Village em UC Davis, na Califórnia, parecem um conceito ultramoderno, mas a humanidade tem encontrado maneiras de trabalhar com o meio ambiente há séculos. © Billy Hustace / Corbis p Engenharia ambiental é algo que você pode obter um diploma hoje em dia, mas o campo já existia muito antes de ter um nome, começou no alvorecer da civilização, quando começamos a modificar nosso ambiente para atender às nossas necessidades. Envolve a aplicação de práticas científicas e de engenharia à forma como utilizamos e impactamos nossos recursos naturais. Engenheiros ambientais modernos trabalham em soluções para problemas como redução da poluição e limpeza, consumo de energia e emissões, erosão da terra, tratamento de água e gestão de resíduos em um esforço para gerenciar e manter a qualidade de nosso solo de maneira adequada, água e ar. Eles se esforçam para manter todos mais saudáveis e felizes, ajudando-nos a viver da terra de maneira mais eficiente e menos destrutiva.
p Engenheiros ambientais são talvez heróis anônimos que ajudaram a tornar o mundo moderno o que é hoje, repleto de alimentos e água relativamente seguros, ar respirável, ambientes de vida em grande parte livres de pragas e consumo de combustível com baixo consumo de energia para ajudar a fornecer energia a quase tudo o que fazemos. A população humana é de cerca de 7 bilhões e aumentando. O campo só vai aumentar em importância à medida que esse número aumenta.
p Já houve algumas inovações importantes que ajudaram a levar a maioria de nós a este ponto com vida e bem. Continue lendo para descobrir que tipo de coisas esses administradores da terra nos forneceram no passado, e estamos trabalhando para o futuro.
Funcionários da rede de esgoto da Thames Water Utilities inspecionam um esgoto sob as ruas de Londres. © Richard Baker / Em fotos / Corbis p Há muito tempo desejamos viver em um ambiente livre de dejetos humanos, inicialmente por causa do mau cheiro, e depois, uma vez que fizemos a conexão, para prevenir surtos graves e mortais de doenças. Os sistemas de esgoto atendem ao objetivo, transportando grandes quantidades de excrementos humanos para longe de áreas povoadas, e eles vêm evoluindo há milhares de anos.
p Entre 2000 e 4000 a.C., o Império Mesopotâmico (atual Iraque), Mohenjo-Daro (atual Paquistão), Egito, a ilha de Creta e as Ilhas Orkney na Escócia já tinham sistemas de drenagem - e, em alguns casos, instalações sanitárias internas. Por algumas centenas de anos AC, os gregos tinham sistemas de esgoto que transportavam a chuva e as águas residuais para bacias de coleta que irrigavam e fertilizavam os campos. Os antigos romanos tinham esgotos subterrâneos que alimentavam o rio Tibre.
p Houve muitas tentativas e erros ao longo dos anos, com surtos de doenças apontando a necessidade de manter os esgotos longe da água potável. Hora extra, também aprendemos sobre a necessidade de manter os esgotos, e o bueiro nasceu (ou reinventou, como veremos mais tarde). A maioria também foi construída para ser periodicamente descarregada com água da maré ou da chuva. p Desde os tempos antigos até apenas algumas décadas atrás, esgotos transportavam principalmente resíduos brutos diretamente para os rios, oceanos ou outras grandes massas de água. Os sistemas de esgoto modernos são mais complexos, levando a estações de tratamento de esgoto, onde a água é tratada por meio de filtração e adição de vários produtos químicos para desinfetar e remover contaminantes antes de retornar à natureza. E sem dúvida eles continuarão a evoluir.
Ruínas do Aqueduto Claudiano, construído em 313 a.C., perto de Roma, Itália. © Bettmann / CORBIS p Precisamos de água para viver, portanto, não é coincidência que muitas civilizações antigas surgiram em torno de fontes naturais de água. Mas os antigos gregos e romanos encontraram uma maneira de impedir, ou pelo menos desviar, natureza com a invenção dos aquedutos. Aquedutos eram usados para transportar grandes quantidades de água de um lugar para outro, às vezes até 60 milhas (96,6 quilômetros). Eles usaram a força da gravidade para mover a água colina abaixo por meio de conduítes artificiais construídos em uma inclinação de queda constante.
p Os aquedutos eram feitos principalmente de materiais como concreto, cimento, tijolo e pedra. Eles costumam se originar em nascentes em áreas montanhosas, mas represas e reservatórios também foram construídos para alimentá-los de rios ou riachos. Quando pensamos em aquedutos, as arcadas, ou pontes de pedra acima do solo suportadas por arcos, vem à mente. Mas os aquedutos também eram feitos de paredes mais curtas, trincheiras cobertas ao nível do solo, túneis subterrâneos e tubulações para facilitar a viagem da água por uma grande variedade de paisagens.
p O destino de um aqueduto era um tanque de distribuição chamado castelo, que geralmente ficava em um ponto alto da cidade. Ele enviou água para castela menor, de onde fluía através de condutos de alvenaria ou tubos para fontes de alimentação, banhos, bebedouros públicos e às vezes até residências privadas. p O primeiro aqueduto de Roma foi construído em 312 a.C. Na época da construção do Aqua Traiana pelo Imperador Trajano por volta de 109 d.C., os aquedutos romanos traziam centenas de milhões de litros de água para a cidade diariamente. Esses cursos de água permitiram que as cidades romanas sustentassem populações muito maiores do que teriam sido capazes apenas com as fontes naturais de água.
Lagoa de biofiltração perto de Mombaça, Quênia. O repolho do Nilo na lagoa remove as impurezas da água para que possa ser usado como uma piscicultura. © Chinch Gryniewicz; Ecoscene / CORBIS p Biofiltração é o processo de passagem de ar ou água por um poroso, material úmido contendo microorganismos para remover odores e contaminantes. Os contaminantes são degradados em compostos básicos como água ou dióxido de carbono, junto com outros produtos de biomassa benigna, todos como subprodutos dos processos metabólicos dos micróbios. Os sistemas de biofiltração são usados para tratar águas residuais e emissões de gases industriais, bem como as emissões das operações de compostagem, entre outras aplicações. Eles têm sido usados desde 1950 para remover odores nocivos, mas agora estão vendo um uso generalizado para a remoção de contaminantes industriais também.
p Diferentes cepas de bactérias, junto com a umidade, controle de pH e temperatura, pode ser usado para degradar efetivamente vários contaminantes alvo. Ao contrário dos filtros tradicionais, biofiltros destroem substâncias nocivas em vez de apenas filtrá-las, mas eles só podem funcionar com contaminantes biodegradáveis. A biofiltração é usada principalmente para destruir emissões tóxicas como hidrocarbonetos gerados por combustível e certos tipos de compostos orgânicos voláteis (VOCs).
p VOCs são criados e liberados durante a produção de uma ampla variedade de produtos que contêm produtos químicos orgânicos, incluindo tintas, produtos de limpeza, cosméticos e combustíveis. Eles são tecnicamente compostos de carbono que reagem com moléculas contendo oxigênio na atmosfera quando expostos à luz solar, levando à formação de poluição atmosférica contendo ozônio.
O West Village do campus da UC Davis é a maior comunidade de energia líquida zero (ZNE) dos EUA - gera tanta energia quanto consome, e usa bioswales para captar a água da chuva. © Billy Hustace / Corbis p Bioswales são manchas de vegetação feitas de grama, flores, árvores ou outras plantas que absorvem o escoamento de águas pluviais, ajudando a degradar ou remover poluentes antes que eles fluam sem tratamento para qualquer corpo de água próximo, ou em sistemas de esgoto. Bioswales podem ser usados para formar canais que direcionam o fluxo e filtram a água, ou podem ser colocados em tiras (às vezes chamadas de tiras de biofiltração ou tiras de filtro) para coletar a água que flui em folhas finas de áreas pavimentadas. Algumas bioswales também incluem outros mecanismos para direcionar e filtrar ainda mais o escoamento, tais como drenos subterrâneos e trincheiras de infiltração.
p Bioswales removem contaminantes como metais pesados, óleo, graxa e sedimentos do escoamento. Eles também resfriam a água que se aqueceu ao atravessar o pavimento antes de chegar a corpos d'água naturais, onde a água mais quente pode prejudicar a vida selvagem. Eles podem ser usados em estacionamentos no lugar de bueiros, e, em áreas urbanas que não têm muita cobertura vegetal, eles podem ajudar a evitar que os esgotos transbordem devido ao excesso de chuva que vai direto para o ralo.
p A vegetação varia de acordo com a região, e infelizmente, bioswales não são ideais para climas áridos. Mas em lugares que podem apoiá-los, bioswales podem fazer muito bem. Eles também se parecem com pequenos parques paisagísticos em alguns casos, que são mais esteticamente agradáveis do que as estruturas de drenagem de concreto. As bioswales podem até mesmo acabar abrigando pequenas formas de vida selvagem, como borboletas e pássaros. Eles são uma vantagem para a natureza.
O Prius da Toyota foi o primeiro carro híbrido disponível comercialmente. Aqui, A Toyota exibe o Aqua - um hatchback híbrido gasolina-elétrico subcompacto - no show room da empresa em Tóquio em 8 de maio, 2013. © KAZUHIRO NOGI / AFP / Getty Images p Os carros híbridos foram inventados muito antes do que a maioria de nós imagina. No final do século 19 e início do século 20, eles competiram ao lado do gás, carros elétricos e até mesmo movidos a vapor para o domínio. Claro, veículos movidos apenas a gás ganharam o dia. Mas, à medida que as questões de eficiência de combustível e emissões se tornaram cada vez mais importantes, híbridos ressurgiram. Novos protótipos híbridos foram desenvolvidos a partir da década de 1970, mas a maioria nunca chegou ao mercado. O primeiro híbrido disponível comercialmente foi o Toyota Prius, introduzido no Japão em 1997 e nos EUA em 2001. Muitos outros foram lançados desde então.
p Estamos nos referindo aqui a veículos elétricos híbridos (HEVs) que usam motores de combustão e motores elétricos (também chamados de motores geradores) em conjunto para render melhor consumo de combustível do que os carros convencionais.
p Você ainda tem que enchê-los com gasolina, mas o motor elétrico leva a ganhos em eficiência de combustível, permitindo que o motor de combustão desligue durante a marcha lenta por meio de partida / desligamento automático. Ele também fornece energia adicional enquanto o carro está acelerando ou subindo por meio de acionamento / assistência por motor elétrico, permitindo a instalação de um menor, motor a gás mais eficiente. Alguns híbridos usam frenagem regenerativa. Enquanto o motor está aplicando resistência ao trem de força e reduzindo a velocidade do carro, a energia da roda gira o motor e gera eletricidade, que é armazenado na bateria de hidreto de metal (NiMH) para uso posterior. Alguns dos híbridos mais caros também podem operar no modo apenas elétrico por alguns quilômetros, embora outros se desliguem se não tiverem gás. p Dependendo da marca e do modelo, os carros híbridos elétricos podem obter uma milhagem de combustível muito melhor do que os veículos tradicionais de tamanho comparativo.
Torre Hearst, o primeiro edifício comercial verde ocupado com certificação LEED. © Ramin Talaie / Corbis p Os edifícios estão certificadamente verdes. À medida que nos tornamos mais conscientes do efeito que nossos edifícios têm sobre o meio ambiente e sobre nós diretamente, organizações desenvolveram métodos voluntários de classificação do impacto ambiental e da eficiência dos edifícios, casas e outras estruturas semelhantes. Isso inclui o Método de Avaliação Ambiental do Building Research Establishment (BREEAM) e a Leadership in Energy and Environmental Design (LEED). O BREEAM foi iniciado em 1990 pelo BRE Trust e tem sido o padrão de avaliação dominante no Reino Unido. LEED é um padrão dos EUA criado pelo U.S. Green Building Council em 1998. BREEAM e LEED são os métodos mais comumente usados em todo o mundo no momento, mas outros estão surgindo, como a Green Star - criada pelo Green Building Council da Austrália (GBCA) em 2003 - assim como a CASBEE no Japão e a Estidama em Abu Dhabi.
p As avaliações ocorrem durante o projeto e após a conclusão. Estruturas existentes ou espaços internos comerciais também podem ser avaliados. Os padrões podem ser adaptados para diferentes regiões ou tipos de construção, e os edifícios são avaliados em várias coisas, incluindo eficiência energética, eficiência da água, uso da terra, poluição, resíduos e qualidade ambiental interna.
p A existência de tais entidades de avaliação ajuda a trazer práticas operacionais e de construção ambientalmente amigáveis para o mainstream, o que é especialmente importante porque os edifícios aparentemente contribuem com mais de 20% das emissões de gases de efeito estufa em algumas áreas [fonte:HVN Plus]. Ser ecológico também pode reduzir o consumo de energia, água e outros custos e melhorar a saúde das pessoas que trabalham nas estruturas. Como um bônus adicional, boas classificações podem qualificar um edifício para redução de impostos e outros incentivos monetários, e pode aumentar os valores de propriedade e aluguel.
O uso de um banheiro de compostagem é demonstrado em um retiro de ioga em Goa, Índia em fevereiro de 2012. Potes com material para cobrir o lixo e ajudar na decomposição são mantidos ao lado da latrina. © EyesWideOpen / Getty Images p Os sistemas Ecosan (saneamento ecológico) incluem vários projetos de banheiros ou latrinas ecologicamente corretos que geralmente requerem pouca ou nenhuma água, enquanto isola os resíduos de uma forma que evita odores e doenças. Em muitos casos, os resíduos resultantes podem até ser compostados e usados como fertilizante ou combustível. Alguns projetos separam imediatamente a urina e as fezes (sistemas de separação de urina). Alguns exigem cobrir os resíduos com serragem, lixívia, areia ou outro material para eliminar o odor, remova a umidade e ajude na decomposição para descarte ou compostagem. Esses sistemas são ideais para locais onde a água é escassa, uma vez que geralmente não requerem conexão a um sistema de encanamento ou esgoto.
p Uma marca - EcoSan - foi lançada em 2000. É um banheiro autônomo; levantar a tampa faz com que os resíduos façam o seu caminho através de um transportador em espiral ao longo de 25 ou mais dias, ao mesmo tempo, evapora e expele os resíduos líquidos e quebra os resíduos sólidos por meio de processos biológicos. Seco, matéria inodora, apenas 5 a 10 por cento de sua massa original é finalmente depositada em um receptáculo para remoção e reaproveitamento.
p Um banheiro ecosan descrito pela Unicef Índia é semelhante a uma grande casinha com um bunker de concreto embaixo de cada banheiro. Os banheiros do nível do chão têm orifícios separados para líquidos (que são desviados para vasos externos) e sólidos, além de uma bacia de água de limpeza e um buraco para os usuários jogarem um punhado de cal, serragem, cinzas ou algo semelhante após a deposição de resíduos sólidos para ajudar na decomposição, redução de umidade e controle de odor. p Existem outros métodos e produtos de construção de banheiro ecosan que variam de preço, funcionalidade e complexidade.
A fábrica da NEWater em Cingapura, retratado aqui, usa radiação ultravioleta para desinfetar a água. © ROSLAN RAHMAN / AFP / Getty Images p A irradiação germicida ultravioleta (UVGI) livra a água, ar e superfícies de microorganismos prejudiciais, como vírus e bactérias. A luz solar faz isso naturalmente até certo ponto. Sabemos que a luz ultravioleta danifica nossa pele e olhos; também mata ou inativa alguns microorganismos.
p Os sistemas UVGI usam luz UV concentrada para fazer isso de maneira controlada, emitindo radiação ultravioleta-B e ultravioleta-C de ondas curtas em certos comprimentos de onda, nomeadamente na gama germicida entre 200 e 320 nanómetros - frequentemente através de uma lâmpada de mercúrio de baixa pressão. A luz ultravioleta danifica as células ou DNA dos microrganismos afetados, matando-os ou tornando-os incapazes de se replicar. A luz ultravioleta na faixa superior de 320 a 400 nanômetros não é eficaz contra germes.
p UVGI foi incorporado em dutos de ventilação, sistemas de aquecimento e ar condicionado e unidades de desinfecção do ar. Também foi usado em salas inteiras, de preferência enquanto eles estão desocupados ou todos estão com equipamentos de proteção. Alguns sistemas emitem luz ultravioleta em áreas próximas ao teto para desinfetar o ar acima da cabeça das pessoas em conjunto com mecanismos verticais de fluxo de ar. Filtros de particulado de alta eficiência (HEPA) ou outros tipos de filtração podem ser usados junto com o UVGI para remover outros contaminantes que os UV não matam. p Pesadas pesquisas sobre UVGI foram feitas de 1930 a 1970 em hospitais e escolas, mas apesar de sua eficácia demonstrada, UVGI estava quase totalmente abandonado, em parte devido a avanços na imunização, avanços dos antibióticos e preocupações de segurança sobre a radiação UV. p A crescente prevalência de germes resistentes a antibióticos (incluindo cepas de tuberculose resistentes a medicamentos) e o medo do bioterrorismo renovou o interesse na UVGI. É mais comumente aceito para desinfecção de água, mas os usos da desinfecção de ar e superfície continuam a ganhar terreno. Em 2003, os Centros de Controle de Doenças (CDC) sancionaram seu uso em hospitais em conjunto com sistemas de purificação de ar para ajudar a controlar a disseminação da TB.
Esta fazenda no Quênia mantém as árvores crescendo junto com as plantações para manter uma paisagem produtiva para a agricultura. © Wendy Stone / Corbis p A agrossilvicultura é o manejo simultâneo de árvores e arbustos com culturas e / ou pecuária de forma mais eficiente, uso da terra integrado e ambientalmente sustentável. Aplicado corretamente, aumenta a diversidade do produto, produção agrícola e qualidade do solo e da água e diminui a erosão, poluição e suscetibilidade a condições climáticas adversas. Também pode ser usado para proteger a vida selvagem, proteger bacias hidrográficas e gerenciar as emissões de carbono de forma mais eficaz. Tudo isso pode resultar em maior renda para os agricultores e em um ambiente melhor.
p Vários métodos agroflorestais podem ser empregados dependendo da terra e dos recursos disponíveis. Um é o cultivo em becos - cultivo de safras ao lado de fileiras de árvores como carvalhos, cinza, noz, nozes ou outras nozes. As safras e nozes podem ser colhidas e vendidas enquanto as árvores amadurecem e continuam a produzir nozes. Outra é a agricultura florestal, usando copas de árvores para fornecer o nível certo de sombra para plantações como samambaias, cogumelos e ginseng. Eles também podem ser vendidos antes que as árvores estejam prontas para a colheita. Um terceiro é a criação de buffers de mata ciliar - grupos de árvores, arbustos e gramíneas são plantados como proteção para evitar a poluição e a erosão de margens e cursos d'água. De forma similar, árvores e arbustos podem ser plantados em configurações chamadas de quebra-ventos, que protegem as plantações dos danos causados pelo vento e da erosão e protegem os animais do perigo. Os quebra-ventos podem aumentar a polinização das abelhas e controlar a propagação da neve nas plantações ou estradas. Outro método agroflorestal é a silvopastia, usando árvores para abrigar o gado e as gramíneas e outras plantas que comem. Em todos os casos, cultivo, animais e árvores coexistem simbioticamente, e o agricultor pode se concentrar na colheita do que estiver pronto no momento.
p Em alguns paises, as políticas governamentais sufocam essas práticas, parcialmente por causa de desconexões entre as agências que lidam com os diferentes itens envolvidos. Mas há cada vez mais atenção sendo dada à agrossilvicultura como um método de cultivo sustentável. Nos E.U.A., a Farm Bill de 1990 levou à criação do USDA National Agroforestry Center.
Nesta foto do teste de Makani da Ala 7 na Alameda, Califórnia no final de 2011, você pode ver as turbinas geradoras de energia montadas na estrutura. © Makani Power, A. Dunlap, 2011 p Quando pensamos em aproveitar a energia do vento para fornecer eletricidade, a maioria de nós provavelmente pensa em moinhos de vento. Muito poucos pensam em pipas. Mas uma start-up na área de São Francisco, fundada em 2006, chamada Makani Power, tem trabalhado no uso de turbinas eólicas semelhantes a pipas presas a cabos para gerar energia eólica em grandes altitudes, onde há ventos mais fortes e constantes do que no nível do solo. Makani significa vento em havaiano, aliás.
p As amarras podem alcançar até 2, 000 pés (609,6 metros) acima do solo, e eles são o método de suspensão e o método para transmitir energia de volta para a base. As próprias pipas têm cerca de trinta metros de comprimento e são feitas de fibra de carbono. Eles têm quatro hélices e incorporam sensores e unidades de GPS nas asas que transmitem dados que podem ser usados para otimizar seu vôo. Na verdade, eles voam em loops, em vez de pairar. E eles são leves o suficiente para manter a altitude em ventos mais lentos do que 15 milhas por hora (MPH).
p As turbinas supostamente têm o potencial de gerar o dobro de energia, talvez ainda mais, pela metade do custo das modernas turbinas eólicas ao nível do solo. Os custos são competitivos com os da queima do carvão, e ocupam menos espaço do que outros métodos de geração de energia.
p As pipas - ainda a alguns anos de disponibilidade comercial - provavelmente serão usadas ao longo da costa, ou no oceano preso a bóias. Makani Power recebeu financiamento do Google e da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada do Departamento de Energia (ARPA-E), e está programado para ser adquirido pelo Google X, o laboratório trabalhando em projetos como o Google Glass e carros autônomos.
