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Entendendo as células de hidrogênio com química do segundo grau

Em por Arnaldo Gunziem Física, Iniciantes, Inovação1 comentário

Um dos destaques da Feira de Hanover 2022 (vide aqui) foram as células de hidrogênio.

O mundo vem procurando desenvolver alternativas viáveis aos combustíveis fósseis, devido à crescente preocupação com sustentabilidade do planeta. As células de hidrogênio são uma dessas alternativas.

O princípio básico é bem simples – tão simples quanto aulas de química do segundo grau.

O hidrogênio é o primeiro elemento químico da tabela periódica. É o mais leve elemento, além de ser altamente reativo – tanto que dificilmente ele vai ser encontrado no formato puro, mas sim, vai estar sempre ligado à alguma outra molécula.

O hidrogênio na forma comum é composto de um próton e um elétron, não tem nem nêutron.

Através da eletrólise, que consiste em passar uma corrente elétrica pela água, é possível decompor a água em gás hidrogênio e oxigênio:

2H20 -> 2H2 + 02

O hidrogênio, que pode ser utilizado como combustível, é o mesmo que compõe a água!

O hidrogênio é o primeiro elemento químico da tabela periódica. É o mais leve elemento, além de ser altamente reativo – tanto que dificilmente ele vai ser encontrado no formato puro, mas sim, vai estar sempre ligado à alguma outra molécula.

O gás hidrogênio, na presença de oxigênio e de uma faísca, vai queimar, gerando energia:

2H2 + 02 -> 2H20

O produto da reação é água. Ou seja, com uma célula de hidrogênio, produzimos energia para movimentar um carro, e o resultado é água, dá até para beber!

É possível produzir energia elétrica a partir da reação acima, através de uma chamada célula de energia com uma membrana chamada PEM (vide aqui). Note a simetria: uso eletricidade para separar o hidrogênio, e agora, recupero a eletricidade – e isso torna o hidrogênio muito interessante para carros elétricos.

(Veículo movido a hidrogênio – Foto tirada na feira de Hanover)

Bom demais para ser verdade, não? Se olhar só para a segunda parte do ciclo, sim, é isso mesmo. A “pegadinha” é o ciclo completo. Não temos no planeta imensas reservas de gás hidrogênio esperando para serem extraídas (se tivesse, ou esse explodiria facilmente ou evaporaria para fora da Terra, por ser leve). Devemos gerar o hidrogênio, e a principal forma de fazer isso é através da eletrólise.

Ora, mas se utilizarmos carvão ou petróleo para gerar energia para a eletrólise, não vai adiantar de nada – a conta não vai fechar.

Por isso, uma solução melhor seria utilizar uma fonte renovável (eólica, solar) + para gerar energia elétrica. A usina eólica produz eletricidade, a energia é armazenada em células de hidrogênio, para serem utilizadas posteriormente em veículos elétricos ou qualquer outra aplicação que utilize eletricidade – note a versatilidade da solução.

É por isso que na feira, tinha um pavilhão inteiro com essas três tecnologias: células de hidrogênio, energia eólica e motores elétricos.

Outros pontos de pesquisa e desenvolvimento:

O gás deve ser comprimido, para poder ser armazenado de forma eficiente – e quando o gás é comprimido à muita pressão, vira líquido (das aulinhas de física). Por isso, tinham fornecedores de compressores de hidrogênio na feira.

(Compressor de hidrogênio – Foto tirada na feira de Hanover)

Para armazenar, é necessário um tanque parrudo – tipo um botijão de gás gigante – e também havia fornecedores com os mesmos. Aliás, essa é uma desvantagem do veículo a hidrogênio, carregar esse peso extra.

(Tanque para armazenar hidrogênio – foto tirada na feira de Hanover)

Para reabastecer o hidrogênio, havia uma espécie de posto de combustível – porém, a vedação e pressão do mesmo são extremamente maiores do que o do posto de gasolina comum!

(Conceito de bomba de abastecimento de hidrogênio – foto tirada na feira de Hanover).

Além disso, pesquisas de catalisadores para otimizar a reação, filtros diversos para retirar impurezas nesses processo, institutos de pesquisa mostrando trabalhos, etc…

Note que tudo isso é química e física. Não há nada de “digital”. Células de hidrogênio não seguem a Lei de Moore, portanto, não podemos comparar esta tecnologia ao desenvolvimento de computadores, por exemplo. Tanto é que as primeiras ideias de células de hidrogênio são da década de 60. Essa tecnologia vai evoluir a seu modo.

O quão próximo da realidade está? A tecnologia existe, a química básica não é tão complicada. O problema é realmente a cadeia toda ser eficiente a ponto de valer a pena.

Será que um dia a conta vai fechar, e veremos uma base imensa de veículos a hidrogênio? Não sei, vamos torcer para que sim, e ir acompanhando a evolução do mesmo.

Veja também:

Os números não mentem, de Vaclav Smil
Como evitar um desastre climático

https://www.hannovermesse.de/en/expo/exhibitor-media-library

Os números não mentem, de Vaclav Smil

Em por Arnaldo Gunziem Administração, Inovação, Livros, RecomendaçõesDeixe um comentário

Vaclav Smil é um dos autores favoritos de Bill Gates. Smil é um grande especialista em energia, e também um polímata que escreve sobre diversos assuntos aleatórios, sempre embasado com muitos, muitos números.

O livro “Os números não mentem – 71 histórias para entender o mundo” contém uma série de artigos curtos e cheios de insigths sobre a sociedade, energia e meio-ambiente.

Quatro pontos ilustrativos do livro, em poucas frases, só para dar uma ideia do conteúdo.

  1. A Lei de Moore é uma bênção e uma maldição. A Lei de Moore, aquela que diz que o poder computacional dobra a cada 18 meses, mantidos os custos constantes, é o que está por trás da evolução exponencial da computação que vimos nas últimas décadas. Entretanto, existe a parte “maldição”: aumentar as expectativas de todo desenvolvimento tecnológico, quando na verdade, outras tecnologias têm o seu próprio passo. Onde estão os carros elétricos e autônomos, a cura individual do câncer, os dispositivos que leem comandos diretamente do nosso cérebro?

Gosto muito da postura de Smil. Sou bastante realista. Não sou advogado de “toda inovação é exponencial” de caçadores de unicórnios imaginários, como o pessoal da StartSe e de pensadores tipo Ray Kurtzweil.

  1. Vidros isolantes. Nos EUA e União Europeia, edifícios são responsáveis por 40% do consumo de energia. Aquecimento e ar-condicionado respondem por metade deste consumo. Uma solução simples é utilizar janelas com duas ou três camadas de vidro, preenchidos por um gás como argônio, reduzindo a transferência de energia da janela de 6 watts por m² para cerca de 0,6 – 1,1.

É uma solução simples, que aumenta o conforto dos habitantes e diminui consumo de energia. Melhor ainda, pode ser feito hoje, sem grande tecnologia – porém tão simples que não entra no radar de grandes inovações do Vale do Silício, à caça de milhões de dólares em financiamento para salvar o mundo.

  1. Navios elétricos. Grande parte do que temos em casa veio de algum outro lugar do mundo, provavelmente por transporte marítimo. Por que não temos navios porta-contêineres elétricos?

Existe um navio elétrico previsto para entrar em operação, o Yara Birkeland. Porém, este terá capacidade para apenas 120 TEUS (unidade de volume), enquanto navios modernos convencionais carregam de 200 a 400 vezes mais do que isso!

Para efeito de comparação. Um navio moderno queima 4.650 toneladas de combustível para uma viagem de 31 dias. Um navio elétrico equivalente, com as melhores baterias possíveis, teria que carregar 100 mil toneladas só de baterias, tornando inviável esse tipo de operação.

A densidade de energia das baterias teria que melhorar mais do que 10 vezes para começar a entrar numa faixa viável. Porém, em 70 anos, a densidade de energia nem sequer quadruplicou, o que mostra que vamos ter que conviver com o diesel por muito tempo!

  1. Amônia. Os químicos no final do séc. XIX descobriram que o nitrogênio é o macronutriente mais importante no cultivo agrícola. Outros são fósforo e potássil, além de vários micronutrientes. Uma forma de incorporar os macronutrientes no solo era através da compostagem (folhas, dejetos humanos e animais) ou através da rotação de culturas, com plantas que contém bactérias capazes de fixar nitrogênio no solo.

O processo Harber-Bosch, meados de 1930, possibilitou a criação industrial de amônia (NH3) através de alta pressão e alta temperatura – nitrogênio do ar, com gás natural, além de muita energia, que também pode vir do gás natural. Desde então, a produção de amônia passou de 5 milhões de toneladas/ano para 150 milhões nos dias de hoje! Sem fertilizantes, seria impossível aumentar a produtividade agrícola – de 650 milhões de ton de cereais/ano para 3 bilhões de ton.

Atualmente, é preocupante a perda de nitrogênio não utilizado (cerca de 47%) através de volatilização e lixiviação.

Ainda será necessário muito nitrogênio para as safras futuras, e soluções propostas são aumentar eficiência de fertilização e reduzir desperdício de alimentos, entre outros.

Conclusão

Além dos tópicos citados, há vários outros extremamente interessantes, como mortalidade infantil como indicador, o ano de 1880 da eletricidade, óleo diesel, energia eólica. Conforme ilustrado, Smil escreve sobre diversos temas com senso crítico e propriedade, sempre amparado por números e estimativas. É uma mente brilhante, que vale a pena acompanhar.

“Eu aguardo o próximo livro de Vaclav Smil como quem espera o próximo filme de Star Wars” – Bill Gates.

Link da Amazon:
https://amzn.to/3vAerRS

https://www.gatesnotes.com/Books/Numbers-Dont-Lie

Como evitar um desastre climático

Em por Arnaldo Gunziem Inovação, Pessoas1 comentário

Resumo e discussão do novo livro de Bill Gates, “Como evitar um desastre climático”.

O fundador da Microsoft e atualmente o maior filantropo da face da Terra, é uma das pessoas mais inteligentes ainda vivas. Tem pouquíssimo carisma, é demonizado por muitos, porém é alguém extremamente efetivo no que faz, conforme adiantei no link aqui (https://ideiasesquecidas.com/2021/02/21/bill-gates-a-vacina-da-poliomelite-e-o-seu-modo-de-pensar/).

Alguns pontos do seu livro sobre mudanças climáticas. https://amzn.to/3qTh106

Há dois números que você precisa ter em mente sobre mudanças climáticas. Um é 51 bilhões. O outro, zero.

51 bilhões são as toneladas de gases de efeito estufa que o mundo lança à atmosfera anualmente. Embora isso possa variar para mais ou para menos a cada ano, de modo geral está subindo. É onde estamos hoje. Zero é o que devemos almejar. Para impedir o aquecimento global e evitar os piores efeitos das mudanças climáticas, o ser humano precisa parar de emitir gases de efeito estufa.

Atualmente, 1 bilhão de pessoas não contam com acesso confiável à eletricidade e que metade delas vivia na África subsaariana. Renda e energia andam de mãos dadas.

O mundo precisa gerar mais energia para que os pobres possam prosperar, mas sem liberar mais nenhum gás de efeito estufa. O problema então pareceu ainda mais complicado. Não bastava fornecer energia barata e confiável para os pobres. Ela também tinha de ser limpa.

  1. Para evitar um desastre climático, devemos chegar a zero. 2. Temos de empregar as ferramentas de que já dispomos, como energia solar e eólica, com mais rapidez e inteligência. 3. Precisamos criar e produzir tecnologias revolucionárias capazes de nos conduzir pelo resto da jornada. Esse número, zero, não é negociável. Se não pararmos de lançar gases de efeito estufa à atmosfera, a temperatura continuará a subir.

Eis uma analogia bastante útil: o clima é como uma banheira sendo enchida lentamente. Mesmo se fecharmos um pouco a torneira e deixarmos apenas um fio de água escorrendo, em algum momento a banheira acabará transbordando.

Em 2020, o desastre chegou quando um novo coronavírus se espalhou pelo mundo. Para qualquer um que conheça a história das pandemias, a devastação causada pela covid-19 não foi uma surpresa. Eu estudava surtos de doenças havia anos como parte de meu interesse em iniciativas globais de saúde e ficara preocupadíssimo, já que o mundo não estava pronto para lidar com uma pandemia como a gripe de 1918.

Após o coronavírus, as emissões de gases de efeito estufa no mundo devem ter caído apenas 5%. O extraordinário não é como as emissões diminuíram devido à pandemia, mas como a queda foi pequena. Essa diminuição pouco considerável é uma prova de que não conseguiremos chegar a emissões zero apenas andando menos de avião e carro.

Também invisto em tecnologias de carbono zero. Gosto de pensar nelas como outra espécie de compensação para minhas emissões. Já investi mais de 1 bilhão de dólares em propostas que espero que ajudem o mundo a chegar a zero, incluindo energia limpa barata e confiável e cimento, aço, carne e outros produtos e serviços de baixas emissões. E não conheço ninguém que faça maiores investimentos em tecnologias.

Fiquei surpreso quando descobri que aquilo que parecia ser um pequeno aumento na temperatura global — apenas 1ºC ou 2ºC — poderia na verdade causar grandes problemas. Mas é verdade: em termos de clima, uma mudança de apenas alguns graus significa muita coisa. Durante a última era do gelo, a temperatura média era apenas 6ºC mais baixa do que hoje.

Esse momento chegará em trinta anos? Cinquenta? Não sabemos ao certo. Mas, considerando como o problema será difícil de resolver, mesmo que o pior momento seja daqui a cinquenta anos, precisamos agir desde já. Já elevamos a temperatura em pelo menos 1ºC desde o período pré-industrial e, se não reduzirmos as emissões, provavelmente teremos um aquecimento de 1,5ºC a 3ºC até meados deste século, e entre 4ºC e 8ºC até o fim dele.

E todo esse calor extra possui efeitos colaterais; por exemplo, significa que as tempestades têm se agravado.

Essas tempestades mais fortes estão criando uma estranha situação de oito ou oitenta: embora chova mais em alguns lugares, outros sofrem com secas mais frequentes e severas. O ar mais quente pode reter mais umidade, e à medida que se aquece torna-se mais seco.

O nível do mar vai subir. Isso ocorre em parte por causa do derretimento do gelo polar, mas também porque a água se expande conforme esquenta.

Por fim, com o calor e o excesso de dióxido de carbono que o causa, plantas e animais também serão afetados. Segundo pesquisa do ipcc, um aumento de 2ºC diminuiria o território geográfico de vertebrados em 8%, de plantas em 16% e de insetos em 18%.

Até meados do século, as mudanças climáticas podem ser tão mortais quanto a covid-19 e, em 2100, cinco vezes mais letais.

Há um ótimo motivo para os combustíveis fósseis estarem por toda parte: custam uma merreca. Ou seja, petróleo é mais barato que refrigerante.

Jamais conseguiremos emissões zero sem políticas públicas adequadas, e ainda estamos longe disso. (Falo dos Estados Unidos, mas isso se aplica a muitos outros países também.)

Em suma: precisamos realizar algo gigantesco, nunca visto antes, muito mais rapidamente do que qualquer coisa similar já feita. Para isso, necessitamos de muitos avanços na ciência e na engenharia.

Qual é a proporção de gases de efeito estufa gerada pelas coisas que fazemos?

  • Fabricar as coisas (cimento, aço, plástico) 31%
  • Ligar as coisas na tomada (eletricidade) 27%
  • Cultivar e criar as coisas (plantas, animais) 19%
  • Transportar as coisas (aviões, caminhões, cargueiros) 16%
  • Manter as coisas quentes e frias (sistemas de aquecimento, ar-condicionado, 7%

(Gates chama de “Prêmios Verdes” o quanto a mais temos que pagar para obter energia com emissão zero. A seguir, ele faz uma extensa pesquisa sobre as matrizes energéticas existentes, alternativas e seus prêmios verdes)

Captura direta do ar, também conhecida pela sigla em inglês dac. (Para resumir, o ar é soprado sobre um dispositivo que absorve dióxido de carbono, e depois o gás é armazenado, por segurança.) A dac é uma tecnologia cara e está longe de ter sua eficácia comprovada, mas se funcionasse em larga escala nos permitiria capturar dióxido de carbono independentemente de quando e onde fosse produzido.

A energia hidrelétrica tem muita coisa a seu favor — é relativamente barata —, mas também tem grandes desvantagens. O represamento desaloja comunidades locais e a vida selvagem. Se há muito carbono no solo de um terreno que cobrimos com água, esse carbono acaba virando metano e escapa para a atmosfera — por isso estudos mostram que, dependendo de onde é construída, a represa pode na verdade ser uma fonte de emissão pior do que o carvão por cinquenta a cem anos antes de compensar todo o metano.

Mas o petróleo barato e as linhas de transmissão caras não são os maiores responsáveis pelo Prêmio Verde na geração de eletricidade. Os principais culpados são nossa exigência de confiabilidade e a intermitência. O sol e o vento são fontes intermitentes — não geram eletricidade 24 horas por dia, 365 dias por ano. Mas não é o caso de nossas necessidades energéticas: queremos energia o tempo todo.

Baterias têm um custo proibitivo. A eletricidade que armazenamos para uso noturno custará três vezes mais do que a consumida durante o dia.

A ideia é ilustrar uma questão crucial: armazenar eletricidade em larga escala é complicadíssimo e caríssimo, mas teremos de fazer isso se vamos depender de fontes intermitentes para gerar uma porcentagem significativa da eletricidade limpa que consumiremos nos próximos anos.

Sobre energia nuclear:
Os cientistas e os engenheiros apresentam várias soluções. Estou muito otimista com a solução criada pela TerraPower, empresa que fundei em 2008, unindo algumas das melhores cabeças na física nuclear e na produção de modelos computacionais para projetar um reator nuclear de última geração.

A energia nuclear é perigosa? Não se levarmos em conta o número de mortes causadas por unidade de eletricidade.

O mais importante é o mundo voltar a levar a sério o desenvolvimento do setor de energia nuclear. Ele é simplesmente promissor demais para ser ignorado.

Com o concreto, o desafio é ainda mais complicado. Para fabricá-lo, misturamos cascalho, areia, água e cimento. Os três primeiros são relativamente tranquilos; é o cimento que traz problemas para o clima. Para fabricar cimento, precisamos de cálcio. Para obter cálcio, começamos pelo calcário — que contém cálcio, mais carbono e oxigênio. A queima do calcário resulta no que queremos — cálcio para o cimento — e em algo que não queremos — dióxido de carbono. Não se conhece uma forma de fabricar cimento sem passar por esse processo.

Fabrique uma tonelada de cimento e produza uma tonelada de dióxido de carbono.

De onde o plástico costumam obter seu carbono: refinando petróleo, carvão ou gás natural e em seguida processando os produtos refinados de várias maneiras. Isso ajuda a explicar por que os plásticos são conhecidos por custar pouco: como cimento e aço, o plástico é barato porque os combustíveis fósseis são baratos.

Resumindo, o caminho para emissões zero na manufatura é mais ou menos o seguinte: 1. Eletrificar todos os processos possíveis. Isso exigirá muita inovação. 2. Obter essa eletricidade de redes elétricas descarbonizadas. 3. Utilizar captura de carbono para absorver as emissões remanescentes. Idem. 4. Usar materiais com mais eficiência.

Criar animais para alimentação é uma das principais causas de emissões de gases de efeito estufa.

Um frango, por exemplo, tem de ingerir o equivalente a duas calorias de grãos para render uma caloria de carne — ou seja, precisamos alimentar um frango com o dobro das calorias.

Um porco ingere o triplo das calorias que proporciona quando vira alimento. Para bovinos, a proporção é a mais elevada de todas: seis calorias de alimento para cada caloria de carne.

No mundo todo, cerca de 1 bilhão de cabeças de gado são criadas para fornecer carne e laticínios. O metano de seus arrotos e peidos exerce anualmente o mesmo efeito de aquecimento de 2 bilhões de toneladas de dióxido de carbono, correspondendo a cerca de 4% das emissões globais totais.

Uma opção é a carne vegetal: produtos à base de planta processados de várias maneiras para imitar o sabor da carne. Sou um investidor em duas empresas de produtos vegetais — a Beyond Meat e a Impossible Foods —, portanto sou suspeito para falar, mas acho a carne artificial muito boa. Quando preparada do jeito certo, é um substituto convincente para a carne moída.

Porém, a carne artificial vem com um pesado Prêmio Verde. Em média, um substituto de carne moída custa 86% a mais do que carne de verdade

Para cultivar nossas safras, precisamos de toneladas de nitrogênio — muito mais do que seria possível encontrar em um ambiente natural. É adicionando nitrogênio que criamos pés de milho de três metros de altura e conseguimos imensas quantidades de sementes.

O cultivo exige fertilizantes. O processo de refino, quando as plantas são transformadas em combustível, também gera emissões. E a agricultura para fabricação de combustível ocupa um terreno que de outro modo seria utilizado para cultivar alimento — o que pode forçar os fazendeiros a desmatar para ter onde plantar.

Além disso, embora as unidades de ar-condicionado representem o maior consumo de eletricidade, não são as maiores consumidoras de energia nos lares e estabelecimentos americanos. Essa honra vai para nossos sistemas de calefação e aquecedores de água.

No mundo todo, há 1,6 bilhão de aparelhos de ar-condicionado em uso, mas não são distribuídos de forma equilibrada. Em países ricos como os Estados Unidos, 90% ou mais das casas têm sistema de refrigeração, enquanto nos países mais quentes do mundo, esse número é de menos de 10%.

É cada vez mais difícil fornecer água potável para todos. A maioria das megacidades do mundo já enfrenta graves períodos de escassez, e, se nada mudar até meados do século, a quantidade de gente sem acesso a água limpa pelo menos uma vez por mês crescerá em mais de um terço, chegando a 5 bilhões de pessoas.

Duas tecnologias altamente disruptivas e polêmicas:

Para compensar o aquecimento causado por gases de efeito estufa lançados à atmosfera, precisamos reduzir a quantidade de luz do sol que chega ao planeta para cerca de 1%.** Existem várias maneiras de fazer isso. Uma envolve espalhar partículas extremamente finas — com milionésimos de centímetro de diâmetro — nas camadas mais altas da atmosfera.

Outra iniciativa de geoengenharia é tornar as nuvens mais brilhantes. Como a luz do sol se esparrama pelo topo delas, poderíamos tornar a luz ainda mais difusa e resfriar o planeta borrifando sal nas nuvens, para dispersarem mais a luz. E não seria preciso uma mudança dramática; para chegar a uma redução de 1%, precisaríamos apenas aumentar em 10% o brilho das nuvens que cobrem 10% da área terrestre.

Sobre políticas:
Precisamos que o governo desempenhe um papel igualmente imenso para criar os incentivos certos e assegurar que esse sistema funcione para todos.

Devemos expandir a oferta de inovações — o número de novas ideias que são testadas — e a outra, a acelerar a procura por inovações. O trabalho nessa primeira fase é o clássico processo de pesquisa e desenvolvimento.

Calcular um preço para o carbono. Seja na forma de um imposto ou de um sistema de comércio de carbono em que as empresas possam comprar e vender o direito de emiti-lo, precificar as emissões é uma das coisas mais importantes que podemos fazer para eliminar os Prêmios Verdes.

O que podemos fazer?

Compre um veículo elétrico. Os veículos elétricos avançaram muito em termos de custo e desempenho.

Experimente um hambúrguer vegetariano.

Uma lista de tecnologias:

  • Hidrogênio produzido sem emissão de carbono
  • Armazenamento de eletricidade em escala de rede capaz de durar uma estação do ano inteira
  • Eletrocombustíveis
  • Biocombustíveis avançados
  • Cimento de carbono zero
  • Aço de carbono zero
  • Carne e laticínios derivados de vegetais e células-tronco
  • Fertilizantes de carbono zero
  • Fissão nuclear de última geração
  • Fusão nuclear
  • Captura de carbono (tanto direto do ar como no local de emissão)
  • Transmissão de eletricidade subterrânea
  • Plásticos de carbono zero
  • Energia geotérmica
  • Hidrelétrica reversível
  • Armazenamento termal
  • Cultivos tolerantes a secas e inundações
  • Alternativas de carbono zero para o óleo de palma
  • Fluidos refrigerantes sem gases fluorados

Há mercados de bilhões de dólares à espera de que alguém invente cimento, aço ou combustível líquido de carbono zero a baixo custo.

Algumas recomendações do livro:

  • Earth’s Changing Climate, Richard Wolfson, The great courses.
  • Weather for Dummies
  • Energy Transitions e Energy Myths and Realities, de Vaclav Smil

Veja também:

https://ideiasesquecidas.com/resumos/

O que é sucesso (meme)

Em por Arnaldo Gunziem FilosofiaDeixe um comentário

Recebi este gráfico pelo Whatsapp, e achei interessante.

De certa forma, é o complemento do gráfico da felicidade, do link.

Isto me lembra uma piada que ouvi um dia: quando somos adolescentes, temos tempo e energia mas não temos dinheiro, quando adultos, temos energia e dinheiro, mas não temos tempo, quando idosos, temos tempo e dinheiro, mas não temos energia!

Nenhuma lição é para sempre

Em por Arnaldo Gunziem Administração, EconomiaDeixe um comentário

A frase “Há lições que ficam para sempre” está errada. Não há lições que durem para sempre.

 

 

É exatamente o contrário. Toda solução tem um prazo de validade, por melhor que esta seja.

 

 

Isto ocorre porque o mundo muda. As pessoas mudam. Os processos mudam. As regras do jogo mudam.

 

Além disso, há a entropia.

 

A Segunda Lei da Termodinâmica diz que, num sistema isolado, a entropia tende a aumentar. “Entropia” pode ser entendida por “desordem”.

 

Um “sistema isolado” é um sistema que não recebe nem perde calor.

 

 

Por outro lado, se o sistema não for isolado (ou seja, colocando energia), é possível manter a entropia sob controle.

 
Portanto, é sempre necessário estar aprendendo de novo, ensinando de novo, treinando de novo, de tempos em tempos…

 

 

 

Vide também:

Dinheiro e termodinâmica

Matéria, onda, energia, bola de futebol e prof. Weis

 

 

Dinheiro e Termodinâmica

Em por Arnaldo Gunziem Administração2 Comentários

Dinheiro é como energia. Energia em si mesmo não é nada, o seu valor é como intermediário. A energia é a equivalência entre calor e trabalho. E o dinheiro, a equivalência entre dois produtos, ou dois serviços diferentes. A energia é o algo que se conserva na transformação entre um e outro.

 

 

Sendo dinheiro uma espécie de energia, valem as leis da termodinâmica. A termodinâmica se refere à relação entre calor, trabalho e energia, e há duas leis principais.

 
A primeira Lei da Termodinâmica é a da conservação de energia: a energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada. Portanto, não espere que haja resultados sem trabalho, ou resultados alavancados com pouco trabalho. Aquele que consegue mobilizar uma quantidade grande de energia pode mobilizar uma quantidade enorme de trabalho.

 
A segunda Lei da Termodinâmica é a da entropia: na transformação entre calor e trabalho, sempre se perde alguma coisa. Nem todo o trabalho vai gerar resultado – uma boa parte do trabalho não vai gerar resultado algum, vai se perder como entropia. O que existe de fato são meios mais eficientes de trabalhar, que geram menos desperdício de resultados.

 
Sobre a fórmula mágica do sucesso. Assim como não existe o tão sonhado moto-contínuo da termodinâmica, não existe o moto-contínuo do sucesso ilimitado sem trabalho. Qualquer um que venda o sucesso sem trabalho estará mentindo. Não há almoço grátis. Todos os atalhos são perigosos.

 

Conclusão: não espere que valor seja criado do nada.

 

 

​O timing correto

Em por Arnaldo Gunziem Administração, Filosofia1 comentário
Uma águia passa horas planando até que todas as condições estejam favoráveis. Quando chega o momento, o seu ataque devastador ocorre em segundos.
 
Rolar uma grande rocha morro acima é feito aos poucos, com paciência, centímetro a centímetro. Quando a rocha cai morro abaixo, salve-se quem puder.
 
Energia cinética = Energia potencial, segundo a lei da conservação de energia.

 

Para liberar em um segundo uma explosão de energia cinética, é necessário muito tempo acumulando energia potencial.
 
Vencer uma luta em um minuto requer meses de preparativos.
 
Realizar um excelente trabalho em poucos dias requer anos de excelência no assunto.
 
O impaciente vai liberar energia cinética sem potencial suficiente.
 
Vence aquele que tiver a capacidade de dominar a arte do timing correto.
 
Vence aquele que tem a paciência e a dedicação de acumular energia potencial: estudar além do que escola oferece, trabalhar com excelência, testar inovações, errar e aprender.
 
Vence aquele que sabe aplicar o potencial acumulado.
 
Vence aquele que pensa a longo prazo.
 
“A energia é como o retesar de uma besta. A decisão é como apertar o gatilho” – Sun Tzu, a Arte da Guerra.

 

Porque trabalho na indústria

Em por Arnaldo Gunziem EconomiaDeixe um comentário

Este escrito é um corolário do anterior, o que é dinheiro para mim.

Sendo dinheiro energia, e sendo a soma do trabalho útil das pessoas, prefiro trabalhar num setor onde efetivamente há a transformação da natureza em um insumo útil ao ser humano. Trabalho primário, indústria.

O dinheiro não é um fim em si. É apenas um intermediário. No fim, é uma troca entre duas pessoas, com o aumento do bem estar de ambas. Um jogo de soma positiva.

Não gosto muito do setor financeiro, mercado de valores, bancos. Estes são setores onde entra dinheiro e sai dinheiro. Na minha visão, é quase como um jogo de soma zero, apenas redirecionando a energia existente. Dinheiro pelo dinheiro.

Alguns dirão que não é verdade. O setor financeiro é extremamente importante para a economia, ao permitir liquidez e investimentos. E, realmente, o setor financeiro é muito importante. Porém, é uma contribuição indireta. É como colocar óleo nas engrenagens de uma máquina, o óleo vai fazer a máquina rodar melhor. Entretanto, eu prefiro ser engrenagem do que óleo.

Enquanto puder me dar ao luxo de escolher, esta é a minha opção. Quando não tiver escolha e tiver que encarar o que vier, que assim seja.

Outros apontam que eu tenho ações na bolsa de valores. É verdade, tenho sim. Mas não é para fins especulativos. Não fico comprando e vendendo. Faço buy and hold. É mais para proteção ao risco do que para investimento. Não confio na renda fixa, que no final das contas está atrelada a títulos da dívida do governo. Não sou maluco de confiar todos os ovos num cesto inseguro como o governo brasileiro.

Prefiro gastar meu tempo estudando, aperfeiçoando habilidades, ensinando neste blog ou nos outros, do que tentando ganhar com trades na bolsa.

Como diria o grande filósofo Friedrich Nietzsche, escrevo essas palavras com o meu sangue, e para compreendê-las, o leitor deve ler com a alma.

O que é dinheiro para mim?

Em por Arnaldo Gunziem Economia, Iniciantes5 Comentários

Dinheiro, para mim, é igual à energia. É algo equivalente à soma do trabalho útil de todas as pessoas.

O universo, naturalmente, tende ao caos – é a segunda Lei da Termodinâmica, a Lei da Entropia.
Não é o estado natural do mundo que todos tenham acesso à alimentação, moradia, educação. O estado natural do mundo é que é difícil obter acesso à alimentação, moradia. Em outras épocas foi extremamente difícil. Educação então nem se fala.

Para extrair algo do mundo e transformar num insumo para o ser humano, é necessário um trabalho útil. Útil no sentido de que deve ser efetivo. É possível alguém fazer muito esforço mas não gerar nada, daí no fim do dia, ele vai passar fome do mesmo jeito.

É a soma deste trabalho útil que permite à humanidade sobreviver ou não. Se o trabalho gerar menos do que consome, a tendência é de a humanidade desaparecer. Se gerar mais trabalho do que consome, a tendência é de crescer.

Definições de dinheiro

Tradicionalmente, nos livros básicos de economia o dinheiro tem três funções.

  • Meio de troca
  • Unidade de medida
  • Reserva de valor

Ao invés do João dar bananas para Alfredo e receber laranjas, eles trocam notas de dinheiro. O dinheiro serve como meio de troca entre laranjas e bananas. Também serve como unidade de medida: se eu cortar 1/3 de banana para completar com 1/2 laranja, estrago ambas as frutas, mas sendo o dinheiro divisível, consigo fazer esta equivalência. E também serve como reserva de valor, se Alfredo não quiser bananas hoje, mas sim amanhã, ele pode guardar as notas que receber.

No fundo, o dinheiro é apenas um intermediário. E este intermediário tem diversas vantagens. Pode tornar o trabalho extremamente intrincado, complexo: alguém que trabalha numa peça de manutenção de uma gigantesca indústria de minérios vai receber o dinheiro, e com isso comprar bananas. De outra forma, seria impossível o João receber a peça da indústria e trocar por bananas.

Para ser um bom intermediário, o dinheiro tem que ter várias características: difícil de falsificar, escasso, durável, divisível, portátil, etc.

As razões são simples. Se for facilmente falsificável, perde todo o valor. Se dinheiro desse em árvore, como folhas, não teria o valor da escassez, e é por isso que folhas não servem para ser dinheiro, e nem dinheiro dá em árvore. Se não for durável, não serviria como reserva de valor. Se não for divisível, não consigo trocar 1/3 de banana por 1/2 laranja. Se não for portátil, eu teria que usar um carrinho de mão de dinheiro para comprar uma laranja (e é o que acontece, em países com superinflação).

Note que o ouro é o metal perfeito para servir de intermediário. É extremamente escasso, não falsificável, durável eternamente, divisível – na verdade dúctil, e por ter muito valor, portátil.

Entretanto, o ouro é tão escasso, mas tão escasso, que o crescimento do mundo é muito maior do que o crescimento da quantidade de ouro minerada no planeta. E não faz sentido lastrear o crescimento do mundo em algo que não cresce.

Portanto, o dinheiro é energia no sentido de que o valor de trabalho de uma pessoa vai ser transformado num valor equivalente ao trabalho de outra pessoa, ou pessoas, ou indústrias.

E o que é energia?

Muito instrutiva é uma aula do grande cientista americano Richard Feynman, em que ele discorre sobre energia.

Um primeiro impacto: ninguém sabe exatamente o que é energia. Não há um entendimento preciso sobre o que seja isto.

E um segundo impacto: ao invés de dizer que a energia se conserva após um processo, talvez seja mais interessante pensar no contrário. Àquilo que se conserva após um processo, dá-se o nome de energia, seja lá o que for: cinética, térmica, radioativa, etc. Então, por definição, a energia seria conservada.

Seja como for, é bom ter em mente as duas leis da termodinâmica: a energia se conserva entre processos, mas uma parte dela se conserva na forma de entropia, ou seja, é perdida do trabalho útil.

Confiança

Uma nota de 100 reais é apenas papel. Não dá para comer, não vale nada intrinsicamente. É apenas um intermediário.

Mas, para desempenhar este papel, as pessoas devem confiar que vão poder gastar o dinheiro recebido.

No fundo, no fundo, é a confiança que importa.

Tendo confiança, qualquer coisa pode desempenhar o papel de dinheiro: cigarro nas prisões, pedras redondas nas ilhas do pacífico, um número no extrato bancário, ou até um papel com uma impressão em cima.

O problema é quando ocorre a quebra da confiança. Quando o dono da impressora de dinheiro imprime mais dinheiro do que crescimento do trabalho, ocorre inflação. Alguns poucos, os que têm meios de se proteger recebendo valores inflacionados, se dão bem. A grande maioria, que não tem reajustes rápidos, sai perdendo.

Quando ocorre quebra de confiança na moeda, o trabalho continua existindo. Mas o meio de trocar este trabalho, não. Em casos extremos, a sociedade volta ao escambo: prefiro trocar laranjas por bananas, diretamente, do que trocar laranjas por moeda podre, que vai perder o valor. Quando se tem laranjas para trocar, tudo bem. Mas o mecânico da peça de manutenção de grande indústria não recebe bananas, recebe moeda podre. E ele vai querer continuar sobrevivendo, mesmo que isto signifique trocar de emprego, digamos ser feirante – mesmo que o trabalho dele na grande indústria seja muito mais valioso para a sociedade a longo prazo. E, assim, fecha-se o ciclo, o trabalho útil diminui, a energia é desperdiçada, e a entropia vence.

Veja também: O Índice X-Men de inflação, sobre a hiperinflação dos anos 80.

Nota: Todo o ouro do mundo cabe num cubo de 20x20x20 metros, para dar ideia de quão escasso é.

Energia

Em por Arnaldo Gunziem ForgottenMath1 comentário

 “A energia é como o retesar de uma besta. A decisão é como apertar o gatilho”. Sun Tzu – A Arte da Guerra

 

Richard Feynman (1918-1988) foi um dos maiores físicos americanos de todos os tempos. Existe uma coleção de aulas dele, chamada de Feynman Lectures on Physics (http://www.basicfeynman.com/).

 

 
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Na época em que fiz mestrado em Engenharia Eletrônica, li essas aulas (extracurricularmente, porque gosto de ler). Gostei particularmente da aula sobre Energia.

 

 
 
O que é Energia?

 

 
Parece uma pergunta fácil, mas não é.

 

 
Intuitivamente, a energia é algo que tem haver com ação. Quanto maior a energia, maior a ação realizada.

 

 
E a energia também parece ter relação com o potencial de ação. É a energia potencial. Por exemplo, um balde de água a 2 metros de altura tem uma energia potencial. Quando o balde cair, esta energia se transformará em energia cinética, do movimento.

 

 
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É como se a energia estivesse armazenada , esperando para gerar ação.
 

 

Há vários tipos de energia: energia elétrica, solar, eólica, nuclear, térmica. Energia pode se transformar em som. E também a energia química de algo como o petróleo. Ou a energia que extraímos de um prato de arroz com feijão.

 

 
 
Segundo Feynman, ninguém sabe exatamente o que é uma energia.

 

 
  • Energia é um átomo?
  • Energia é uma onda?
  • Energia é calor?
  • Energia é luz? É som? É o prato de feijão? É o balde?
  • E = mc^2?
  • Não sei exatamente. E não importa.

 

 
O que se sabe, da primeira Lei da Termodinâmica, é que a energia não se perde, não se cria, só se transforma, num sistema isolado.

 

 
 
A energia potencial do balde vira energia cinética. Quando o balde atingir o chão, parte da energia vai se perder com o impacto, esquentando o solo, parte vai virar som, parte retorna para o balde virando movimento na direção contrária.

 

 
A sacada de Feynman

 

 
Na escola, ensinam que a energia potencial do balde parado é dada por mgh, e a energia cinética é dada por 1/2 mv^2.

 

 
E que, pela conservação da energia, mgh = 1/2 mv^2.

 

 
Ou seja, há uma fórmula para a energia potencial, há outra fórmula para a energia cinética, e que estas são iguais. Usando este conceito, há um monte de perguntas de vestibular deste tipo:
 

 

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Feynman sugere o inverso. Há algo que se conserva, entre um estado e outro. Dá-se o nome de “energia” àquilo que se conserva. A conservação desta tal de energia é uma propriedade física constante.
 
Parto do ponto que a energia se conserva, e tenho que descobrir as fórmulas para respeitar a propriedade de serem iguais.
 
 

 

Portanto, a energia do prato de arroz com feijão vai ser igual à energia deste processada pelo meu estômago. Se existir uma fórmula para a energia química do feijão esta deve ter a propriedade de ser igual à fórmula da energia gerada pelo meu estômago.
 
 

 

Voltando ao meu mestrado, usei um teorema de conservação de energia dos sinais para simplificar brutalmente um processamento computacional (durava dias e passou a durar minutos). Graças às aulas de Feynman, tive segurança de afirmar que o que fiz era correto, e ainda fiquei filosofando sobre o significado de energia com o meu orientador.
 

 

 
Extrapolando

 

 
Feynman era físico, ganhador do prêmio Nobel. Eu, não, sou apenas um doido qualquer.

 

Portanto, posso extrapolar as leis da termodinâmica e fazer outras perguntas, sem o menor rigor científico.

 

  • Existiria uma energia potencial de conhecimento e experiência para gerar uma energia cinética de uma ideia que funcione?
  • Ou uma energia potencial de criatividade para gerar energia cinética de inovação?
  • Existe uma energia potencial de treinamento necessária (digamos, aprender a dirigir) para converter em experiência prática (saber dirigir)?
  • Seria o dinheiro uma forma de energia? Recebo o dinheiro por um trabalho realizado, e uso o mesmo para comprar o trabalho de outra pessoa – é como transformar a energia potencial da água em energia elétrica, e usar a energia elétrica para ligar uma televisão.

 

Suspeito que sim, que as ideias fazem sentido. Basta inventar uma fórmula para relacioná-las.

 

 

 

Energia elétrica

Em por Arnaldo Gunziem InovaçãoDeixe um comentário

energia

Como seria o mundo se não existisse a energia elétrica?

Imagine um computador movido a energia mecânica. Uma conta de somar 2 + 2 teria que ser feita movendo algumas alavancas, que moveriam engrenagens, que movimentariam outros eixos, que dariam o resultado movendo outras engrenagens.

Supondo que seja possível construir um computador mecânico, fica outra pergunta: e a energia para movê-lo, viria de onde?

Hoje em dia, você liga o computador na tomada para conseguir energia. Simples, fácil assim. A energia é produzida na usina hidrelétrica de Itaipu, por exemplo, e viaja alguns milhares de quilômetros para chegar na sua casa.

Mas, se não existisse elétrica, a fonte de energia teria de ser mecânica. Talvez o seu computador funcionasse a carvão: você esquentaria o carvão, e depois de alguns minutos este ferveria água, e os gases de evaporação da água movimentariam uma roda, que forneceria energia para o seu computador mecânico. O problema seria trazer o carvão, queimar, esperar, sujar tudo, só para somar 2 + 2, e isto tudo numa máquina do tamanho de um carro. E talvez, muito parecido com um carro.

Mas, e se a energia mecânica fosse transmitida de algum gerador central de energia mecânica?
Itaipu moventaria rodas d’agua gigantes, que através de eixos e engrenagens movimentaria outros eixos e engrenagens. Mas, pelo processo ser puramente mecânicos, haveria grandes perdas na transmissão. Além das perdas, haveria o problema de fadiga dos materiais. Afinal, não é nada fácil ser a engrenagem que transmite energia mecânica para milhões de pessoas Brasil afora.

Portanto, é impossível fazer cadeias suficientemente longas de distribuição de energia mecânica, sem que este sistema entre facilmente em colapso.

É por isso que o domínio da eletricidade resultou num enorme salto de produtividade. Com eletricidade, pode-se centralizar a produção de energia num lugar como Itaipu, e distribuir a mesma para milhões de pessoas, com poucas perdas. A eletricidade permitiu a construção de ferramentas pequenas, médias e grandes, movidas a uma tomada de distância. E a eletricidade ainda abriu as portas para a eletrônica, que foi a responsável por outro salto de produtividade.