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Equipe de pesquisadores da Universidade de Ciências Aplicadas de Kiel, na Alemanha, investiga o desenvolvimento de hélices com menos cavitação para reduzir o ruído de baixa frequência que os 50 mil navios mercantes em operação no mundo causam nos oceanos e prejudicam a vida marinha.
Cada vez que uma embarcação corta os mares, ela é acompanhada por um ruído contínuo de baixa frequência produzido pelas hélices que a impulsionam, som que se propaga por quilômetros sob a água e perturba o ambiente sonoro de oceanos em todas as regiões do planeta.
Esse fenômeno, chamado de cavitação, foi identificado academicamente em 2004, embora já fosse estudado desde 1893, e está associado ao funcionamento de praticamente todas as embarcações movidas a hélice, tornando a escala do problema diretamente proporcional ao número de navios em operação no mundo.
Segundo a Câmara Internacional de Navegação, existem aproximadamente 50 mil navios mercantes operando continuamente ao redor do planeta, e todos emitem esse tipo de ruído subaquático de baixa frequência, o que deixa evidente que o impacto está longe de ser pontual ou circunscrito a rotas específicas.
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A poluição acústica de origem humana é a menos discutida entre os tipos de poluição aquática, mas seus efeitos estão documentados: baleias utilizam o som para se comunicar, orientar e caçar, peixes dependem da percepção sonora para detectar predadores e reproduzir-se, e crustáceos são sensíveis às vibrações propagadas no fundo do oceano.
A relação entre a atividade marítima intensa e a biodiversidade dos oceanos é cada vez mais estudada, à medida que os efeitos acumulados de décadas de navegação se tornam visíveis nos comportamentos migratórios, nos padrões reprodutivos e nas populações de espécies marinhas em diferentes regiões do planeta.
Como a cavitação gera ruído nas hélices
Para entender o fenômeno, é preciso observar o que ocorre nas pás de uma hélice em alta rotação: o movimento cria uma diferença de pressão entre as faces das pás, e na face traseira a pressão cai tão abruptamente que a água muda de estado, formando milhares de pequenas bolhas de vapor.
O problema surge quando essas bolhas saem da zona de baixa pressão e implodem violentamente ao retornar ao estado líquido, gerando ondas de pressão que se transmitem a grande velocidade pela água e, ao atingir superfícies, podem deteriorá-las consideravelmente ao longo do tempo de exposição contínua.
Os pesquisadores de Kiel identificaram o momento preciso em que o pico sonoro ocorre: não na formação da bolha, mas no final do colapso, e a intensidade do impacto depende diretamente da velocidade com que esse colapso acontece — quanto mais rápido o processo, mais forte o som gerado.
O fenômeno vem acompanhado de vibração e ruído que lembra cascalho caindo sobre uma máquina, e esse som, embora de baixa frequência, percorre grandes distâncias sob a água, chegando a quilômetros de distância da embarcação e perturbando ecossistemas marinhos inteiros ao longo das rotas mais movimentadas do planeta.
O projeto MinKav e as hélices do futuro
A equipe da Universidade de Ciências Aplicadas de Kiel se propôs a enfrentar o problema com o Projeto MinKav, iniciativa voltada ao desenvolvimento de hélices com menor geração de cavitação, que sejam mais silenciosas e potencialmente mais eficientes do ponto de vista energético ao mesmo tempo.
A lógica por trás da eficiência é direta: a cavitação representa energia mecânica desperdiçada, transformada em calor e ruído em vez de propulsão, o que significa que uma hélice com menos cavitação pode entregar o mesmo desempenho com menor consumo de combustível e menor impacto ambiental por rota percorrida.
Os experimentos são conduzidos no Laboratório de Hidrodinâmica Naval da universidade, em um aquário com hélice em miniatura que reproduz as condições de fluxo ao redor das pás com precisão, com auxílio de microfones subaquáticos e câmeras de alta velocidade para identificar onde e quando o pico de ruído ocorre.
O próximo passo são simulações computacionais para testar diferentes geometrias de hélice, com o objetivo de reduzir o ruído sem sacrificar desempenho, eficiência ou durabilidade, variáveis que precisam permanecer estáveis para que a solução seja tecnicamente viável e economicamente aplicável em escala comercial.
A solução mais óbvia para reduzir a cavitação — simplesmente diminuir as rotações das hélices — não é uma opção real: um navio comercial opera dentro de parâmetros rígidos de velocidade e eficiência logística, e navegar mais devagar representaria impacto econômico inaceitável para operadores, armadores e cadeias de suprimento globais.
Orçamento modesto, problema de escala global
O Projeto MinKav teve início em janeiro deste ano, terá duração de três anos e um orçamento de 390 mil euros, uma quantia modesta considerando que o problema que busca resolver afeta dezenas de milhares de embarcações e os ecossistemas marinhos de oceanos em todas as regiões do globo.
Mesmo que o projeto chegue a resultados positivos em laboratório, ainda será necessário percorrer o longo caminho que separa a solução experimental da aplicação em escala real, o que envolve testes em embarcações de tamanho comercial, validação em diferentes condições operacionais e ajustes técnicos ao longo do processo.
A iniciativa reflete um reconhecimento crescente no setor naval de que a poluição acústica precisa ser tratada com a mesma seriedade que outras formas de impacto ambiental, e que inovações aplicadas à propulsão podem contribuir de forma significativa para a redução de um problema que afeta a saúde dos oceanos em escala global.
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