Com o aquecimento global e todos os riscos derivados do fenômeno, intensificou-se o debate sobre o consumo de eletricidade e as emissões de carbono causadas pela mineração de bitcoin.

Vamos isso na ação legislativa. O Parlamento Europeu chegou a ter um plano para eliminar progressivamente as criptomoedas com alto consumo energético – como bitcoin, por exemplo. Mas, em março de 2022, desistiu dele, ao rejeitar a proposta de lei que proibia a prova de trabalho nos seus limites territoriais. No Estado de Nova York, nos EUA, o poder legislativo propôs a criação de uma moratória de dois anos sobre as operações de mineração a menos que 100% de sua energia venha de fontes renováveis.

Vemos que a mobilização também é forte. Citando apenas os EUA, de um lado, há o grupo ambiental de trabalho do Greenpeace USA e outras organizações de defesa do meio ambiente com campanhas como “Change the Code, Not the Climate” (mude o código, não o clima), que busca pressionar quem defende a mineração de bitcoin por meio de ações de marketing. Também 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.

Mas o que não estamos vendo são iniciativas como a do criptógrafo britânico Adam Back – um dos pioneiros do bitcoin e CEO da Blockstream –, e Jack Dorsey – fundador do Twitter e CEO da Block, antiga Square -, que anunciaram uma mineradora de bitcoin movida a energia solar e bateria no Texas usando a tecnologia solar e de armazenamento da Tesla.

Ou a batalha do Ethereum para tornar seu blockchain ambientalmente sustentável com o The Merge – cujo principal benefício foi a redução de 99,95% no gasto energético utilizado para proteger a rede.

Então, tendo todo esse cenário como pano de fundo, qual é o real impacto ambiental da mineração de bitcoin? Será que compreendemos realmente o que é essa mineração?

Como e onde o bitcoin é criado

Diferentemente do dinheiro tradicional, que é criado (emitido) por meio de bancos centrais, o bitcoin (BTC) é emitido por algoritmos, cujas regras estão preestabelecidas em seu protocolo. A blockchain denominada bitcoin utiliza a mineração para criar BTC e registrar transações em uma rede distribuída de participantes que não se conhecem ou não confiam entre si. Assim, chama-se de “mineração” o processo de verificação e validação de transações em uma blockchain, bem como o processo que gera novas unidades de criptomoedas.

De maneira 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 na rede blockchain. Como recompensa, os mineradores honestos e bem-sucedidos são recompensados por seu trabalho recebendo novas unidades de bitcoin criadas mais as taxas de transação.

Note que, no começo, minerar BTC era fácil; os mineradores podiam usar seus computadores pessoais para gerar novos bitcoins. Hoje, no entanto, é preciso o uso de máquinas especialmente projetadas para minerar e, como tal atividade se espalhou por todo o mundo, também aumentaram as preocupações relacionadas com o consumo energético exigido para criar novos bitcoins.

Mas será que as críticas à mineração de bitcoin possuem base científica?

Argumentos contra a mineração

Podemos resumir os argumentos de quem advoga o banimento da mineração de bitcoins porcontrariar as responsabilidades ESG em dois tópicos: 1º) Minerar bitcoin consome muita energia. 2º) A mineração possui uma excessiva pegada de carbono.

A suposição de que mineradores geram uma excessiva pegada de carbono é questionável. Várias pesquisas e relatórios – como os publicados pela Coinshares Research, e também pela KPMG – apontam que grande parte da eletricidade usada pelos mineradores vem de fontes de energia limpa, renováveis, 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 inquestionável a afirmação de que a mineração de BTC consome energia em excesso, como veremos a seguir. Em 2015, University of Cambridge, no Reino Unido, 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” (poder computacional) na rede bitcoin e até a participação dos estados de determinado país. É possível verificar no site de Cambridge que a maior parte da mineração dos EUA se concentra nos estados de Georgia (30,8%), Texas (11,2%) e Kentucky (10,8%), por exemplo.

De todo modo, quando olhamos para a evolução da distribuição do hashrate de mineração por país, de 2019 a 2023, podemos perceber que houve uma mudança significativa nas regiões dominantes da mineração. E fala-se em um cenário global da mineração de bitcoin pós-China. Estamos falando de um país que sempre foi chave no setor, por concentrar uma grande parte da mineração de bitcoin. Em setembro de 2019, os mineradores na China respondiam por 76% de toda a energia utilizada na mineração de BTC. Mas depois que o governo chinês 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.

Quando olhamos para a evolução da distribuição do hashrate de mineração por país, de 2019 a 2023, podemos perceber que houve uma mudança significativa nas regiões dominantes da mineração. No 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 do hemisfério norte de 2021, os Estados Unidos se tornaram o protagonista principal no consumo de energia para mineração, com sua participação na indústria da mineração saltando de 4,1% para 35% , em oposição à participação da China no setor, que caiu para 0.

Além da China, Argélia, Egito, Iraque, Marrocos, Omã e Tunísia também proibiram a mineração de bitcoin, o que levou os mineradores a deslocar suas operações para áreas-chave onde a indústria é permitida e incentivada. Vale destacar que a mineração também gera empregos e negócios em seu entorno, além do recolhimento de tributos.

Os Estados Unidos são os novos líderes

Os Estados Unidos rapidamente se tornaram o país líder global da mineração de bitcoin devido ao sinal verde de muitos estados americanos à indústria, bem como ao franco acesso a fontes de energia renováveis e preços baixos de energia.

O Texas é um estado pró-criptomoedas com uma rede de energia que oferece baixas tarifas. Isso 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.

Com relação aos custos de energia, existem dois insumos principais utilizados pela atividade da mineração: • Hardware. • Energia.

Como o hardware pode ser usado em qualquer lugar do mundo que possua conexão com a 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.

Agora que você já sabe como funciona a mineração, vejamos como os principais atores do setor estão buscando maneiras de minimizar o custo ambiental e financeiro, maximizando a eficiência da mineração.

Como a mineração pode otimizar os sistemas de energia

O implacável livre mercado da mineração de criptomoedas exige que seus operadores busquem modelos de negócio criativos e mais lucrativos, que vão desde a mitigação de poluentes perigosos – como a queima de gás metano em escala – até o equilíbrio de redes tensionadas por um influxo de vento e energia solar.

Apesar disso, a mineração é uma indústria muito criticada em razão do alto consumo de energia exigido para seu funcionamento.

Basicamente, as críticas se baseiam na suposição de que os mineradores de bitcoin não fornecem externalidades positivas aos sistemas de energia e apenas servem para poluir o meio ambiente.

No entanto, a maioria das críticas decorrem da falta de compreensão sobre: • Como as redes elétricas realmente funcionam. • A importância da mineração para o ambiente digital.

Nesse cenário, vamos entender como os mineradores podem contribuir para melhorar os sistemas de energia. A mineração de bitcoin, por exemplo, tem impactado positivamente o sistema de energia, ou melhorado a economia da produção energética, da seguinte forma: • Reforçando as redes elétricas existentes. • Melhorando a economia da energia renovável. • Mitigando a queima de gás natural. • Reposicionando o calor residual.

1) O reforço às 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 é 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 International Energy Agency (IEA), essa 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 nesse 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) O melhor uso 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.

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) Mitigação da 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 esse 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.

Na verdade, 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 o leitor 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.

O exemplo da fazenda irlandesa

Outro exemplo interessante está acontecendo na Irlanda, onde agricultores estão sendo cada vez mais pressionados pelo governo para reduzir as emissões de gás estufa no país. Em alguns casos, as metas impostas pelo governo levaram os agricultores à falência.

Para o fazendeiro irlandês Tom Campbell, a mineração de bitcoin foi uma opção interessante. Aqui, a mineração de bitcoin é utilizada para consumir eletricidade excedente no local - cujos custos de exportação e armazenamento geravam prejuízo. Com isso, a mineração de bitcoin deu outra destinação à eletricidade excedente, além de equilibrar a rede energética, e gerar outra fonte de riqueza para a fazenda – os bitcoins.

Campbell produz energia renovável em sua fazenda usando um método especial chamado digestão anaeróbica. A digestão anaeróbica é um método em que os microrganismos decompõem os resíduos biodegradáveis até o ponto de gerar gás metano, que pode ser usado para produzir eletricidade. Tal métido é bastante semelhante a uma vaca digerindo grama e soltando gases para o mundo.

Mas, em vez disso, esse gas metano é capturado e usado para gerar eletricidade de uma forma puramente renovável, que é utilizada para minerar bitcoin.

Em média, a fazenda de Campbell produz uma potência elétrica de 500 kW, mas pode chegar a 700 kW. Isso equivale a fornecer energia para quase 12.000 residências. Se 41% das fazendas irlandesas instalassem digestores anaeróbicos, elas poderiam produzir eletricidade suficiente para todas as residências da Irlanda, tudo isso usando biogás renovável e ecologicamente correto, que é cerca de 52% a 53% de metano.

Esse metano passa pelos motores que fazem funcionar os geradores e exportamos nossa eletricidade para a rede. Tudo o que não exportamos para a rede, usamos para minerar bitcoin.

Você deve estar se perguntando por que o fazendeiro Tom não exporta cada quilowatt de eletricidade para a rede. A resposta é simples: a rede não precisa de fato de toda essa energia.

4) O reposicionamento do 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 Canadá e Islândia, 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: • A renda obtida com o reaproveitamento do calor da mineração subsidia o custo da eletricidade utilizada para a atividade da mineração. • 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. • A reutilização do calor da mineração está usando essencialmente a mesma energia duas vezes: para produzir bitcoin e aquecer residências e indústrias.

Ora, isso compensa a energia utilizada pela indústria da mineração.

O que há no horizonte

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 videogames, menos da metade da mineração de ouro e 24 vezes menos que a indústria de papel.

Não são poucos os que enxergam a mineração de bitcoins 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 seriam desperdiçadas?

E se os mineradores, que são excepcionalmente flexíveis com relação a quando e onde eles consomem energia, contribuírem mais e mais com a indústria energética, tornando-se peça importante para a reforçando redes elétricas ou mitigando a emissão de gás natural?

Nunca se esqueça: conhecimento é poder! Nos vemos em breve!!