domingo, 19 de outubro de 2014
Os perigos da descoberta agraciada com o prêmio Nobel de Física 2014
No dia 7 de outubro deste ano aconteceu o anúncio dos ganhadores do prêmio Nobel de Física 2014. Os Drs. Isamu Akasaki (Meijo University, Japão), Hiroshi Amano (Nagoya University, Japão) e Shuji Nakamura (UC - Santa Barbara, EUA) foram premiados pelo desenvolvimento do LED azul. Isso permitiu, através da combinação com os LEDs vermelhos e verdes já existentes, a produção de luz branca com baixo consumo de energia elétrica.
A tecnologia LED (Light-Emitting Diode ou diodo emissor de luz), aperfeiçoada através das pequisas dos laureados pelo Nobel, é utilizada em vários equipamentos presentes no nosso cotidiano, como nos monitores de smartphones, tablets, computadores e televisores.
Um dos maiores potenciais do LED é realmente na iluminação. A economia de energia para a iluminação pública, quando comparada com aquela baseada em lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão, pode ser maior do que 60% (veja o caso de Los Angeles, EUA, por exemplo).
As lâmpadas de LED possuem uma vida útil cinco vezes maior dos que as lâmpadas fluorescentes que usamos atualmente nos ambientes domésticos e três vezes mais em relação às lâmpadas utilizadas na iluminação pública (principalmente vapor de sódio de alta pressão). Nas LEDs, 100% da energia é convertida em luz, enquanto nas fluorescentes, apenas 80%. O restante é desperdiçado gerando calor. Como comparação, nas ultrapassadas lâmpadas incandescentes apenas 4% da energia elétrica consumida gera luz e 96% é desperdiçada na forma de calor.
Em relação à poluição luminosa, uma vantagem do LED é o fato de que este tipo de lâmpada é intrinsecamente direcionada.Ou seja, ela ilumina apenas o local para onde está apontada e pode ser mais eficientemente controlada. O acendimento também é instantâneo, ao contrário das lâmpadas usuais que demoram vários minutos até alcançarem sua luminosidade total.
No entanto, o problema em relação à geração da poluição luminosa não é apenas o direcionamento e a quantidade de luz, mas sim os comprimentos de onda do qual ela é composta. E é justamente o fato da luz do LED ser tão branca que faz com que o uso indiscriminado dessa nova tecnologia seja um grande risco ambiental e para a saúde humana, que ainda nem sabemos como estimar.
A luz branca é muito mais atrativa para insetos, por exemplo. Em um artigo publicado este ano, S. Pawson e M. Bader (Scion, Nova Zelândia) demonstraram através de um experimento de campo que o LED atrai 48% mais insetos do que as lâmpadas de sódio de alta pressão, atualmente utilizada na maioria da cidades e responsável pelo tom alaranjado que observamos no céu das densas áreas urbanas durante a noite. Ou seja, com a iluminação LED existe maior risco de comprometer cadeias alimentares que garantem a sobrevivência de diferentes espécies e a disseminação de sementes de plantas diversas.
Outro risco que vem sendo associado à popularização dos LEDs é o aumento indiscriminado dos pontos de iluminação e de sua luminosidade. Conforme o preço das lâmpadas (que ainda é muito alto) começar a diminuir e, levando em consideração o baixo consumo de energia, deve surgir uma tendência a instalar mais pontos do que o necessário.
Desde o início da disponibilização da luz elétrica, principalmente a partir da segunda metade do século XIX, estamos continuamente prolongando as nossas horas de trabalho e lazer e desejando para isso que a iluminação reproduza o ambiente diurno. Acontece que o corpo humano, assim como muitas outras espécies animais e vegetais, necessita do chamado ciclo claro-escuro (ou circadiano). É importante lembrar que a melatonina, por exemplo, é produzida pelo corpo humano durante o sono e a presença de luz diminui a eficiência do processo. A falta deste hormônio pode desencadear vários problemas para a saúde humana. E como ficam as espécies de animais de hábitos noturnos neste cenário onde nunca é realmente noite? Estes são apenas alguns exemplos do impacto negativo da luz branca.
O fato de que os LEDs produzem um feixe de luz direcionado pode fazer com que os fabricantes de luminárias coloquem LEDs inclinados nas extremidades das mesmas, buscando aumentar a área do solo iluminada. Isso faz com que o pedestre seja ofuscado pela forte luz branca ao se aproximar da luminária, podendo causar cegueira momentânea. A recuperação da visão é particularmente mais lenta para pessoas da terceira idade.
Este parece ser o caso da iluminação da Lagoa Rodrigo de Freitas, no Rio de Janeiro. O excesso de luminosidade incomoda e o alto rendimento de cor, proporcionado pelo fato da luz ser branca, é desnecessário para as atividades noturnas da população e muito prejudicial para o meio ambiente, como já discutimos. Ao olhar para as luminárias, a visão é fortemente ofuscada, fazendo com que as pessoas fiquem mais vulneráveis aos acidentes e à criminalidade, por exemplo.
Existem algumas soluções para aproveitar a significante economia gerada pelas lâmpadas LED minimizando os problemas aqui apresentados. A principal delas é utilizar filtros que permitam a passagem apenas da luz útil para a iluminação urbana: aquela que pode ser captada pelos olhos humanos e com rendimento de cor suficiente para que as pessoas circulem com segurança. Isso é o que tem sido feito, por exemplo, em Hilo, no Havaí (EUA), próximo ao Mauna Kea - vulcão com 4200 metros de altitude onde se localizam os principais observatórios astronômicos do Hemisfério Norte. As luminárias baseadas em lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão (muito alaranjadas) estão sendo substituídas por LEDs com filtros que resultam em uma luz de tom esverdeado, aparentemente pouco prejudicial para as pesquisas astronômicas.
Em Flagstaff, no Arizona (EUA), cidade próxima a relevantes locais de observação astronômica e muito valorizada por seus céus escuros, as luminárias baseadas em LED estão sendo modificadas para oferecer um tom alaranjado, semelhante ao que é produzido pelas lâmpadas de sódio de baixa pressão.
O prêmio Nobel concedido aos pesquisadores "pela invenção de LEDs azuis eficientes que possibilitaram criar fontes de luz brancas e energeticamente econômicas" (Nobelprize.org, em livre tradução) é mais do que merecido. No entanto, o uso abusivo da tecnologia oriunda destas pesquisas pode vir a prejudicar de maneira irrecuperável várias formas de vida no planeta. E a observação do céu noturno, claro...
Para saber mais:
A tecnologia LED (Light-Emitting Diode ou diodo emissor de luz), aperfeiçoada através das pequisas dos laureados pelo Nobel, é utilizada em vários equipamentos presentes no nosso cotidiano, como nos monitores de smartphones, tablets, computadores e televisores.
Um dos maiores potenciais do LED é realmente na iluminação. A economia de energia para a iluminação pública, quando comparada com aquela baseada em lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão, pode ser maior do que 60% (veja o caso de Los Angeles, EUA, por exemplo).
As lâmpadas de LED possuem uma vida útil cinco vezes maior dos que as lâmpadas fluorescentes que usamos atualmente nos ambientes domésticos e três vezes mais em relação às lâmpadas utilizadas na iluminação pública (principalmente vapor de sódio de alta pressão). Nas LEDs, 100% da energia é convertida em luz, enquanto nas fluorescentes, apenas 80%. O restante é desperdiçado gerando calor. Como comparação, nas ultrapassadas lâmpadas incandescentes apenas 4% da energia elétrica consumida gera luz e 96% é desperdiçada na forma de calor.
Em relação à poluição luminosa, uma vantagem do LED é o fato de que este tipo de lâmpada é intrinsecamente direcionada.Ou seja, ela ilumina apenas o local para onde está apontada e pode ser mais eficientemente controlada. O acendimento também é instantâneo, ao contrário das lâmpadas usuais que demoram vários minutos até alcançarem sua luminosidade total.
No entanto, o problema em relação à geração da poluição luminosa não é apenas o direcionamento e a quantidade de luz, mas sim os comprimentos de onda do qual ela é composta. E é justamente o fato da luz do LED ser tão branca que faz com que o uso indiscriminado dessa nova tecnologia seja um grande risco ambiental e para a saúde humana, que ainda nem sabemos como estimar.
A luz branca é muito mais atrativa para insetos, por exemplo. Em um artigo publicado este ano, S. Pawson e M. Bader (Scion, Nova Zelândia) demonstraram através de um experimento de campo que o LED atrai 48% mais insetos do que as lâmpadas de sódio de alta pressão, atualmente utilizada na maioria da cidades e responsável pelo tom alaranjado que observamos no céu das densas áreas urbanas durante a noite. Ou seja, com a iluminação LED existe maior risco de comprometer cadeias alimentares que garantem a sobrevivência de diferentes espécies e a disseminação de sementes de plantas diversas.
Outro risco que vem sendo associado à popularização dos LEDs é o aumento indiscriminado dos pontos de iluminação e de sua luminosidade. Conforme o preço das lâmpadas (que ainda é muito alto) começar a diminuir e, levando em consideração o baixo consumo de energia, deve surgir uma tendência a instalar mais pontos do que o necessário.
Desde o início da disponibilização da luz elétrica, principalmente a partir da segunda metade do século XIX, estamos continuamente prolongando as nossas horas de trabalho e lazer e desejando para isso que a iluminação reproduza o ambiente diurno. Acontece que o corpo humano, assim como muitas outras espécies animais e vegetais, necessita do chamado ciclo claro-escuro (ou circadiano). É importante lembrar que a melatonina, por exemplo, é produzida pelo corpo humano durante o sono e a presença de luz diminui a eficiência do processo. A falta deste hormônio pode desencadear vários problemas para a saúde humana. E como ficam as espécies de animais de hábitos noturnos neste cenário onde nunca é realmente noite? Estes são apenas alguns exemplos do impacto negativo da luz branca.
O fato de que os LEDs produzem um feixe de luz direcionado pode fazer com que os fabricantes de luminárias coloquem LEDs inclinados nas extremidades das mesmas, buscando aumentar a área do solo iluminada. Isso faz com que o pedestre seja ofuscado pela forte luz branca ao se aproximar da luminária, podendo causar cegueira momentânea. A recuperação da visão é particularmente mais lenta para pessoas da terceira idade.
Este parece ser o caso da iluminação da Lagoa Rodrigo de Freitas, no Rio de Janeiro. O excesso de luminosidade incomoda e o alto rendimento de cor, proporcionado pelo fato da luz ser branca, é desnecessário para as atividades noturnas da população e muito prejudicial para o meio ambiente, como já discutimos. Ao olhar para as luminárias, a visão é fortemente ofuscada, fazendo com que as pessoas fiquem mais vulneráveis aos acidentes e à criminalidade, por exemplo.
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| Iluminação LED da Lagoa Rodrigo de Freitas, no Rio de Janeiro. Desnecessariamente branca, forte e ofuscante. Imagem obtida na página da Prefeitura do Rio de Janeiro. |
Existem algumas soluções para aproveitar a significante economia gerada pelas lâmpadas LED minimizando os problemas aqui apresentados. A principal delas é utilizar filtros que permitam a passagem apenas da luz útil para a iluminação urbana: aquela que pode ser captada pelos olhos humanos e com rendimento de cor suficiente para que as pessoas circulem com segurança. Isso é o que tem sido feito, por exemplo, em Hilo, no Havaí (EUA), próximo ao Mauna Kea - vulcão com 4200 metros de altitude onde se localizam os principais observatórios astronômicos do Hemisfério Norte. As luminárias baseadas em lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão (muito alaranjadas) estão sendo substituídas por LEDs com filtros que resultam em uma luz de tom esverdeado, aparentemente pouco prejudicial para as pesquisas astronômicas.
Em Flagstaff, no Arizona (EUA), cidade próxima a relevantes locais de observação astronômica e muito valorizada por seus céus escuros, as luminárias baseadas em LED estão sendo modificadas para oferecer um tom alaranjado, semelhante ao que é produzido pelas lâmpadas de sódio de baixa pressão.
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| Em Hilo, as lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão, de coloração alaranjada (à esquerda) estão sendo substituídas por luminárias LED especialmente modificadas, resultando em uma coloração esverdeada (à direita). Imagem e informação do portal bigislandnow.com. |
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| Em Flagstaff (EUA), a iluminação pública está sendo substituíra por luminárias LED com filtros cuja luz resultante é semelhante à produzida pelas lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão. Imagem e informação do portal azcentral. |
O prêmio Nobel concedido aos pesquisadores "pela invenção de LEDs azuis eficientes que possibilitaram criar fontes de luz brancas e energeticamente econômicas" (Nobelprize.org, em livre tradução) é mais do que merecido. No entanto, o uso abusivo da tecnologia oriunda destas pesquisas pode vir a prejudicar de maneira irrecuperável várias formas de vida no planeta. E a observação do céu noturno, claro...
Para saber mais:
- The promise and the peril of LED lighting (blog do projeto de ciência cidadã 'Loss of the Night');
- 2014 Nobel Prize for Physics Draws Attention To Promise And Challenges of Blue Light (comunicado da International Dark Sky Association);
- Visibility, Environmental, and Astronomical Issues Associated with Blue-Rich White Outdoor Lighting (white paper da IDA);
- The Potential Dark Side of Nobel-Winning LEDs: Pest Problems (artigo da Smithsonian magazine);
- LEDs: Light Pollution Solution or Night Sky Nemesis? (artigo da Universe Today);
- Stargazers hope new lights won't dim Flagstaff's skies (artigo da azcentral);
- LED lighting increases the ecological impact of light pollution irrespective of color temperature, Pawson, S.M & Bader, M. K.-F., Ecological Applications, 24(7), 2014, pp. 1561-1568;
- Shift to High-Tech Streetlights Saves Dark Skies, Money (artigo da página bigislandnow.com).
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