Por Lucas Danrley Cajé de Souza

As ondas eletromagnéticas são pulsos que, como o próprio nome sugere, possuem uma interação elétrica e magnética, diferenciando-se das ondas mecânicas pelo fato de não ser necessário um meio material para que elas se propaguem, ou seja, conseguem se propagar tanto em determinados meios materiais como no vácuo.

O famoso físico escocês James Clerk Maxwell foi o primeiro a descrevê-las matematicamente, ainda no século XIX. Baseado em outras leis: de Coulomb, Ampère, Gauss e nas ideias do físico Michael Faraday, ele conseguiu obter quatro equações, conhecidas como as quatro equações de Maxwell, que demonstram o comportamento desse tipo de onda.

Algumas de suas propriedades podem ser observadas na representação da Figura 1.

Pode-se perceber que os campos elétricos (E) e magnéticos (B) são perpendiculares entre si e à direção de propagação da onda (eixo x). Como se sabe, todas as ondas possuem um comprimento (comprimento de onda) e uma frequência. O intervalo completo de todos comprimentos de ondas é denominado espectro eletromagnético, apresentando ondas com uma faixa que varia de frequências baixas a altas.

Estamos completamente rodeados por essas ondas: nos rádios, TVs, celulares, satélites artificiais, entre outros equipamentos que as utilizam como meio de transmissão. É devido a esse fato que cientistas estão desenvolvendo dispositivos capazes de captar energia delas, mais um elemento da chamada “colheita de energia”, que consiste na busca por maneiras de capturar energia do meio ambiente e transformá-la em eletricidade. Neste aspecto, a possibilidade de obter energia das inúmeros ondas eletromagnéticas que nos permeiam surge como uma alternativa realmente incrível, benéfica e limpa, sendo essa um objeto de estudo de várias universidades pelo mundo.

Nos Estados Unidos, pesquisadores criaram uma espécie de antena que consegue captar energia numa faixa variada de frequências, de 100 MHz (megahertz) a 15 GHz (gigahertz), o que possibilita obter energia de outra frequência quando alguma delas é bloqueada ou tem seu sinal diminuído. As antenas foram construídas utilizando impressão a jato de tinta, aplicando tipos específicos de tintas condutoras sobre um papel.

Já no Canadá, cientistas da Universidade de Waterloo desenvolveram um tipo de antena baseado em um conceito diferente, o de absorção total. Utilizando metamateriais, os quais são materiais que possuem comportamentos dependentes das propriedades dos elementos que os compõem, foi construído uma metasuperfície constituída de pequenas células dispostas de maneira periódica sobre o material. O tamanho dessas células e suas distâncias uma das outras podem ser ajustadas para obter um melhor aproveitamento na absorção de energia.

Embora pareça ser uma tecnologia nova, a obtenção de energia de ondas eletromagnéticas já é utilizada na Identificação por Rádio Frequência, ou RFID, possuindo várias aplicações. “O sistema consiste em uma tag que se comunica com uma base transmissora através de sinais fornecendo para esta informações sobre o item em questão” (DANTAS, 2016). A tag funciona como uma antena, quando as ondas enviadas pelo leitor são captadas, ativa um circuito e este envia informações para o dispositivo leitor. Ainda assim, obter energia de ondas eletromagnéticas não deixa de ser uma técnica inovadora.

Essa energia ainda não é suficiente para o carregamento de celulares e tablets, pois é muito baixa, na casa dos miliwatt, mas pode ser de fundamental importância para alimentação de sensores e wearables, visto que esses dispositivos estão muitas vezes inseridos em locais de difícil acesso, não sendo viável a troca periódica de baterias e fontes de alimentação. Com o uso dessas ideias, abre-se espaço também para sua utilização na Internet das Coisas.

Referências: 

AIP Publishing. Harvesting Energy from Electromagnetic Waves. Disponível em https://publishing.aip.org/publishing/journal-highlights/harvesting-energy-electromagnetic-waves. Acesso em 19 de janeiro de 2017.

DANTAS, Klynger R. Menezes. RFID - Identificação por rádio frequência. Disponível em http://jornalpet.ee.ufcg.edu.br/materias/ed73art3. Acesso em 20 de janeiro de 2017.

Inovação Tecnológica. Energia do ar: ondas eletromagnéticas do ambiente viram fonte de energia. Disponível em http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=energia-ar-ondas-eletromagneticas. Acesso em 20 de janeiro de 2017.

Metamateriais. Joshua Clark. Disponível em http://ciencia.hsw.uol.com.br/tanque-invisivel1.htm. Acesso em 19 de janeiro de 2017.

Ondas Eletromagnéticas. Mariane Mendes. Disponível em http://brasilescola.uol.com.br/fisica/o-que-sao-ondas-eletromagneticas.htm. Acesso em 19 de janeiro de 2017.