Plataforma de Geração de Energia Sustentável Baseada em Ciclo Fechado com Energia Cinética de CO₂ por Efeito Flash (PGES-CO₂-KE)

Resumo

O presente manuscrito apresenta a Plataforma de Geração de Energia Sustentável Baseada em Ciclo Fechado com Energia Cinética de CO₂ por Efeito Flash (PGES-CO₂-KE), um sistema autônomo concebido para suprir a demanda por eletricidade em aldeias indígenas remotas do Parque Indígena do Xingu e demais Terras Indígenas do Mato Grosso, onde a ausência de infraestrutura elétrica consolidada compromete a segurança alimentar, a saúde e a educação. Desenvolvido a partir da experiência do autor como indigenista, o sistema alia requisitos técnicos de modularidade para transporte fluvial e autonomia operacional às realidades logísticas, culturais e socioambientais desses territórios. A tecnologia opera em ciclo fechado, utilizando o efeito flash do dióxido de carbono líquido para a produção de energia cinética, posteriormente convertida em eletricidade por meio de uma turbina radial biomimética. O processo compreende três etapas interligadas: (i) expansão supersônica do CO₂ líquido pressurizado (85 bar, 30°C) por meio de válvula eletrônica e bocal De Laval, gerando jato supersônico (Mach 1,5+); (ii) conversão da energia cinética em torque mecânico (15–17 Nm a 6.000 rpm) por turbina de 12 pás, acionando gerador de ímãs permanentes com potência de até 4 kW e eficiência de 94%; (iii) recuperação e recondensação do CO₂ residual mediante trocadores de calor com nanotubos de carbono e compressor de três estágios, reciclando 98,5% do fluido e demandando reposição anual de apenas 1,5%. O desenho técnico inclui reservatório em compósito carbono‑epóxi, bocal De Laval usinado em carbono‑PEEK, turbina com pás inspiradas em asas de aves de rapina, vedação magnética sem contato e sistema de recompressão com ventoinhas de alto fluxo. A metodologia de desenvolvimento estrutura-se em três fases: modelagem termofluidodinâmica computacional (CFD) e análise estrutural; prototipagem em bancada com instrumentação IoT para validação experimental; e implementação em campo com gestão participativa, capacitando membros das comunidades para operação e manutenção preventiva. A fundamentação teórica apoia-se em avanços recentes sobre ciclos de CO₂ supercrítico (Ahmed et al., 2025; Battisti, 2024; Du, Tian & Pekris, 2021), análises exergéticas (Feng et al., 2025; Mrzljak et al., 2020) e modelos participativos de tecnologia social (Rosa, 2007; Campos, 2007; Bezerra, 2021), que validam o potencial de inovação, eficiência energética e inclusão sociocultural da proposta. A PGES-CO₂-KE encontra‑se em fase de desenvolvimento e prova de conceito, alinhando‑se aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável 7 (energia acessível) e 13 (ação climática), além de contribuir para o conceito de Saúde Planetária mediante a substituição de geradores a diesel em comunidades isoladas. Seus diferenciais incluem a eliminação de ciclos térmicos tradicionais, resfriamento híbrido de alta eficiência e ciclo autossustentável, posicionando‑a como alternativa estratégica para a eletrificação sustentável em contextos de baixa infraestrutura elétrica, com perspectivas de replicação global mediante parcerias institucionais e consolidação como política pública de justiça energética.