Blockchains que continuam utilizando a mineração para obter consenso em suas redes, como o Bitcoin, continuam no centro do debate político mundial.
Todos assistimos a batalha do Ethereum para tornar seu blockchain ambientalmente sustentável com a migração de seu algoritmo de consenso inicial para a prova de participação (PoS), cujo principal benefício foi a redução de 99,95% no gasto energético utilizado para proteger a rede.
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Nessa linha, o Escritório de Política Científica e Tecnológica da Casa Branca emitiu um relatório sobre o impacto ambiental das criptomoedas, à base de mineração, concentrando-se nos efeitos para a indústria de energia e emissão de gases de efeito estufa.
Tendo este cenário como pano de fundo, hoje vamos explorar a mineração de Bitcoin, seu impacto ambiental, sua relação com o setor energético, num mundo que exige tecnologias mais eficientes, com baixo impacto ambiental.
Mas antes de mergulharmos no tema de hoje, é preciso relembrar alguns conceitos.
Quem cria Bitcoin? Onde a mineração entra nisso?
Enquanto o dinheiro tradicional é criado (emitido) por meio de bancos (centrais), o Bitcoin é emitido por algoritmos, cujas regras estão preestabelecidas no seu protocolo.
A blockchain do Bitcoin se utiliza da mineração para criar BTC e registrar transações em uma rede distribuída de participantes que não se conhecem ou não confiam entre si.
Logo, a mineração é o processo de verificação e validação de transações em um blockchain. É também o processo que cria novas unidades de criptomoedas.
Os mineradores honestos e bem-sucedidos são recompensados por seu trabalho com as novas criptomoedas criadas, mais as taxas de transação.
O trabalho realizado pelos mineradores requer recursos computacionais intensivos, e é essa força computacional que mantém uma rede blockchain segura. Por isso, o blockchain Bitcoin nunca foi hackeado até hoje.
Como funciona a mineração?
De forma bem resumida, a mineração usa o poder computacional para resolver complexos quebra-cabeças matemáticos a fim de verificar as transações na rede. Cada vez que uma novo quebra-cabeça é resolvido, a rede gera um novo Bitcoin, criando um novo bloco de dados no blockchain.
No começo, minerar BTC era fácil; os mineradores podiam usar seus computadores pessoais para gerar novas criptomoedas.
Hoje, no entanto, é preciso o uso de máquinas especialmente projetadas para minerar e, como tal atividade cresceu por todo o mundo, também aumentaram as preocupações relacionadas à atual potência exigida para criar novos BTC.
O consumo energético da indústria de mineração vem batendo sucessivos recordes e, por isso, os principais atores do setor estão buscando maneiras de minimizar o custo ambiental e de maximizar a eficiência da mineração.
Críticas ao alto consumo de energia pela mineração
Podemos resumir os argumentos de quem advoga contra a mineração em dois tópicos:
- Minerar BTC consome muita energia.
- A mineração possui uma excessiva pegada de carbono.
A suposição de que mineradores geram uma excessiva pegada de carbono é questionável.
Inúmeras pesquisas (como a publicada pela Coinshares Research, que tem acompanhado a evolução da mineração) apontam que grande parte da eletricidade usada pelos mineradores, na verdade, vem de fontes de energia limpa, renovável, e que não poluem o meio ambiente como a eólica e a solar.
Não vamos mencionar a energia hidrelétrica neste artigo, porque é controverso seu impacto ambiental.
Por outro lado, é inegável a afirmação de que a mineração de BTC consome energia em excesso, como veremos a seguir.
Quanta energia a mineração de BTC utiliza, afinal?
Em 2015, a Universidade de Cambridge criou um estimador de energia que fornece uma estimativa atualizada em tempo real, da carga diária de eletricidade exigida pela rede Bitcoin.
O modelo utiliza a transparência da blockchain para medir o número de terahashes por segundo (th/s) que a rede utiliza como parte do processo de mineração.
No site, é possível ver a mineração por país, a evolução do hashrate na rede Bitcoin e até a participação dos estados de determinado país.
É possível verificar no site de Cambridge que Georgia (30,8%), Texas (11,2%) e Kentucky (10,8%) são os estados que concentram a maior parte da mineração nos EUA.
De todo modo, quando olhamos para a evolução da distribuição do hashrate de mineração por país, de 2019 a 2022, podemos perceber que houve uma mudança significativa nas regiões dominantes da mineração.
Cenário global da mineração de BTC após o banimento na China
A China sempre foi um país chave no setor, por concentrar uma grande parte da mineração de Bitcoin.
Tanto que em setembro de 2019, os mineradores na China respondiam por 76% de toda a energia utilizada na mineração de BTC.
Depois que o governo chines determinou a proibição da mineração em seu território, os mineradores da região foram forçados a transferir suas operações para outros países, o que provocou uma mudança drástica na paisagem global da mineração.
No mesmo mês em que ocorreu a proibição das atividades relacionadas à mineração na China, os mineradores com endereços IP nos Estados Unidos estavam usando apenas 4,1% da energia computacional – o chamado “hashrate”.
Um ano e meio depois, já no verão de 2021, os Estados Unidos se tornaram o protagonista principal no consumo de energia para mineração, saltando de 4,1% para 35% em sua participação na indústria da mineração, em oposição à participação da China no setor, que caiu para 0,0%.
Além da China, Argélia, Egito, Iraque, Marrocos, Omã e Tunísia também proibiram a mineração de Bitcoin.
Isto levou os mineradores a deslocar suas operações para áreas-chave onde a indústria é permitida e incentivada.
Desde então, os Estados Unidos rapidamente se tornaram o líder global da mineração de Bitcoin. E isto foi impulsionado pelo sinal verde de muitos estados americanos em relação à indústria, bem como pelo franco acesso a fontes de energia renováveis e preços baixos de energia.
Sempre é bom lembrar que a mineração também gera empregos e negócios em seu entorno, além do recolhimento de tributos.
O Texas é um estado pró-criptomoedas com uma rede de energia que oferece baixas tarifas. Isto significa que os mineradores podem escolher e mudar os fornecedores de energia, bem como procurar o concorrente mais sustentável e econômico do mercado, tirando proveito da flexibilidade.
Em relação aos custos de energia, existem dois insumos principais utilizados pela atividade da mineração: o hardware e a energia.
Como o hardware pode ser usado em qualquer lugar do mundo que possua conexão à Internet, as melhores regiões para se minerar são aquelas com os menores custos de energia.
Nos EUA, por exemplo, regiões como o Noroeste Pacífico são muito procuradas pelos mineradores, porque são onde as fontes renováveis de energia são o componente dominante no mix de geração de energia.
Como a mineração de Bitcoin pode favorecer a indústria energética e o avanço de energias limpas?
O implacável livre mercado da mineração exige que seus operadores busquem modelos de negócios criativos e mais lucrativos, que vão desde a mitigação de poluentes perigosos (como a queima de gás metano em escala) ao equilíbrio de redes tensionadas por um influxo de vento e energia solar.
Apesar disto, como vimos, a mineração é uma indústria muito criticada em razão do alto consumo de energia exigido para seu funcionamento.
As críticas se baseiam fortemente na suposição de que os mineradores de Bitcoin não fornecem externalidades positivas aos sistemas de energia e apenas servem para poluir o meio ambiente.
A maioria das críticas feitas à mineração, no entanto, tem origem na falta de compreensão sobre como as redes elétricas e o processo de mineração realmente funcionam.
Isto sem falar no desconhecimento da importância da mineração para o ambiente digital, e no interesse dos players estabelecidos de politizar o consumo de energia do Bitcoin para tentar controlar o seu uso através da cultura do medo e da falta de informação.
Tendo isto em conta, vamos entender como os mineradores podem contribuir para melhorar os sistemas de energia.
A mineração de Bitcoin tem impactado positivamente o sistema de energia, ou melhorado a economia da produção energética, da seguinte forma:
- Reforçando das redes elétricas;
- Melhorando a economia da energia renovável;
- Mitigando a queima de gás natural;
- Reposicionando o calor residual.
1) Reforçando as redes elétricas
A oferta e a demanda nos sistemas de eletricidade deve estar sempre em equilíbrio, eis que mesmo uma ligeira descoordenação neste equilíbrio pode afetar a confiabilidade do sistema.
Historicamente, esse equilíbrio nos sistemas de energia (conhecido como “flexibilidade”) sempre foi obtido através do ajuste entre a geração de energia obtida via combustível fóssil (oferta) e o consumo de energia esperado (demanda).
Hoje, um dos maiores desafios da indústria de energia é alcançar essa “flexibilidade” das redes elétricas que ultimamente tem sido comprometida pela crescente participação de fontes de energia instáveis (não-controláveis) como o vento e a energia solar.
Aqui, importante destacarmos que no cenário do desenvolvimento sustentável, a porcentagem do uso de energias eólica e solar na geração global de eletricidade aumentará de 11% em 2020 para 42% em 2040.
Não é à toa que a Europa e os EUA estão investindo maciçamente na infraestrutura para veículos elétricos.
Com o crescimento da energia eólica e solar , também aumenta a exigência de flexibilidade (equilíbrio nos sistemas de eletricidade), porque a oferta dessas energias é instável e não controlável.
De acordo com a IEA, esta exigência por um sistema de eletricidade flexível (capaz de atender à demanda por energia sem comprometer o sistema de eletricidade), precisa aumentar em dez vezes sua capacidade global até 2030 para alcançar o Acordo de Paris.
É neste contexto que a mineração se torna a melhor alternativa para se obter um sistema de eletricidade flexível devido a seu baixo custo de reação, a possibilidade de responder imediatamente à granularidade necessária e a constante demanda por eletricidade.
Dito de outro modo, a mineração de Bitcoin pode funcionar como reforço das redes elétricas que cada vez mais utilizarão fontes de energia renováveis e instáveis e não controláveis como a eólica e a solar.
Observe que o uso da mineração como resposta à demanda por um maior equilíbrio nos sistemas de energia não é apenas uma possibilidade; já está acontecendo.
No sistema ERCOT no Texas, por exemplo, os mineradores fornecem uma resposta de demanda que fortalece uma rede elétrica vulnerável movida a energia eólica e solar.
Outras indústrias também servem como resposta à demanda no Texas, mas até o momento, o operador da rede só permitiu que os mineradores participassem dos programas de resposta à demanda mais avançados.
2) Melhorando a economia da energia renovável com a mineração de Bitcoin
A crescente participação de fontes renováveis de energia como a eólica e solar tem como consequência um aumento no desperdício de energia devido à natureza variável de sua produção.
Nesse passo, o desperdício de energia passa a ser um desafio “econômico” que, se não for mitigado, pode ter um impacto devastador sobre as receitas dos projetos eólicos e solares, limitando assim seu crescimento.
Neste contexto, a combinação da liberdade de localização, interruptibilidade e modularidade da mineração faz dela a compradora perfeita da energia renovável “encalhada”.
Os mineradores podem procurar áreas com excesso de vento e energia solar e construir um centro de dados do tamanho exato e necessário para consumir a energia excedente.
Ter uma indústria de mineração ao lado de plantas eólicas e solares localizadas remotamente evita o desperdício de energia e melhora a economia desses projetos.
3) Mitigando a queima de gás natural
A queima de gás natural há muito tempo é um problema para a indústria energética por gerar altas emissões de carbono sem derivar qualquer utilidade.
O processo de queima libera maiores quantidades de gás metano à atmosfera do que a queima do gás dentro do ambiente controlado de um gerador elétrico.
É por isso que a mineração de Bitcoin tem sido utilizada como uma tecnologia para mitigar esse problema, reduzindo os efeitos da queima de gás natural ao meio ambiente.
Aqui, a liberdade de localização, a modularidade e a portabilidade do processo de mineração tornam possível colocar uma operação de mineração diretamente no poço de petróleo para retirar o gás natural em excesso, e mitigar os efeitos da queima.
É por este motivo que nos últimos anos, temos visto um crescimento maciço na mineração em campos de petróleo.
Esse crescimento tem se concentrado principalmente nos Estados Unidos e Canadá, mas também há projetos em outras regiões onde a queima de gás é um grande problema, como na Rússia e Oriente Médio.
Nesse quadro, o crescimento da mineração nos campos de petróleo tem sido impulsionado tanto por fatores econômicos quanto ambientais.
Como a queima de gás desperdiça um recurso econômico que o produtor de petróleo poderia ter vendido para gerar renda, ao minerar BTC, diretamente ou através de terceiros, o produtor de petróleo acaba tendo algum lucro com o gás, em vez de despejá-lo na atmosfera.
Claro que os incentivos econômicos são um fator importante, mas a principal força motriz aqui é a oportunidade de reduzir as emissões de gás que provocam o efeito estufa.
A redução da queima de gás pela mineração é, de longe, a maneira mais econômica de reduzir as emissões de gás.
Para se ter uma ideia, um investimento de US$1.000 em um sistema de mineração de Bitcoin reduz as emissões em até 6,32 toneladas de CO2 por ano, enquanto o mesmo investimento em um sistema eólico reduz apenas 1,3 toneladas, e em um sistema solar, 0,98 toneladas.
4) Reposicionando o calor residual
Fornecer aquecimento para residências, indústrias e outras aplicações é uma das maiores aplicações de uso de energia no mundo, sendo responsável por quase metade do consumo global final de energia no ano passado.
Pela mesma razão, o aquecimento também é a maior fonte de emissões de gases de efeito estufa, respondendo por cerca de 40% das emissões mundiais de CO2, e 30% das emissões equivalentes de CO2.
Como o calor é um subproduto da mineração, os mineradores estão utilizando esse potencial de calor, principalmente, para reduzir seus custos de operação, bem como mitigar as emissões de carbono causadas pela mineração .
A maior parte do reaproveitamento do calor produzido pela mineração acontece em regiões mais frias como o Canadá e a Escandinávia, onde o calor é mais valioso que em áreas mais quentes como o Texas.
O reaproveitamento do calor emitido pela atividade da mineração possui três vantagens principais.
Primeiro, a renda obtida com o reaproveitamento do calor da mineração subsidia o custo da eletricidade utilizada para a atividade da mineração.
Em segundo lugar, o uso do calor produzido pela mineração para o aquecimento, em determinado distrito ou cidade, pode reduzir as emissões de carbono de residências e indústrias, desde que as máquinas de mineração sejam alimentadas por energia renovável.
Por fim, a reutilização do calor da mineração está usando essencialmente a mesma energia duas vezes: para produzir BTC e aquecer residências e indústrias. Ora, isto compensa a energia utilizada pela indústria da mineração.
Takeaway
A mineração de Bitcoin percorreu um longo caminho desde o seu início. E o que começou como um hobby, com CPUs comuns de computadores, agora se transformou em instalações em escala industrial, repletas de máquinas de mineração especializadas, as ASICs.
Hoje, a rede de mineração consome cerca de 100 TWh2 por ano, o equivalente a 0,06% do consumo global de energia. E isso significa que a indústria de mineração consome um pouco menos energia que o setor de vídeo games, menos da metade da mineração de ouro e 24 vezes menos que a indústria de papel.
Não são poucos os que enxergam a mineração apenas como uma indústria que “desperdiça” energia de maneira intensiva. Mas e se esse consumo excessivo energético utilizar majoritariamente fontes limpas e renováveis que não poluem o meio ambiente?
E se os mineradores, que são excepcionalmente flexíveis com relação a quando e onde eles consomem energia, contribuírem com a indústria energética e tornarem-se peça importante para o avanço de energias limpas?
E você, acha possível que no futuro, todos os blockchains serão verdes ?
Conhecimento é poder!! Nos vemos em breve!
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