Este é um assunto que tem despertado muita curiosidade e discussões acaloradas em todas as partes do mundo.

Um fato curioso é que o assunto não é novo, mas sempre ganha destaque na mídia quando o preço do Bitcoin sobe.

Levando em conta as muitas dúvidas que ainda pairam sobre o tema, bem como os questionamentos, principalmente em torno de sua origem e do gasto de energia dos mineradores, este artigo busca trazer alguma luz nos pros e contras que cercam a mineração de Bitcoins.

O Bitcoin tornou “único” um ativo de valor em meio digital

Para entender como Bitcoins são emitidos e como a mineração funciona, o ponto chave está no problema do gasto duplo.

Até 3 de janeiro de 2009, nem um objeto digital podia ser transferido sem um intermediário, nem um ativo digital podia ser dividido em várias partes. 

Isto é, se você digitalizasse uma nota de R$100 (cem reais) e quisesse repassá-la para alguém, só poderia enviar uma cópia dessa nota. E não poderia enviá-la em partes de menor valor.

Hoje em dia, todos nós estamos acostumados com smartphones e computadores. Sabemos enviar e-mails, fotos, mas não percebemos que, na verdade, estamos transferindo uma cópia do e-mail (e não o e-mail original), uma cópia das nossas fotos (e não a foto original). Quando apertamos no botão “enviar” em um smartphone ou computador, uma cópia do original sempre ficará retida em nosso dispositivo.

Do mesmo modo acontece com as transações financeiras. Quando damos o comando “enviar” em nosso “Internet Banking” ou mesmo em um Caixa Eletrônico, há sempre um terceiro (uma empresa, uma instituição financeira) que avaliará a contabilidade da transação, validará que aquela transação está correta e é confiável, para então, efetuar a transferencia do dinheiro de uma conta para outra. Eis o problema que o Bitcoin resolve: o problema dos gastos duplos. 

Após 3 de janeiro de 2009, ao apertar no botão “enviar X Bitcoins” do seu celular, por exemplo, você não está enviando uma cópia; na realidade, está enviando um “objeto digital único”. Uma vez que uma transação é feita em Bitcoins, ela se torna irreversível e não pode ser estornada (alterada).

Por isso, é impossível cancelar (reverter) uma transferência de bitcoins, depois de validada pela rede, pois o protocolo Bitcoin resolveu o problema do gasto duplo. Tornou único um ativo digital (Bitcoin), possibilitando transações de valor na internet sem intermediários (independente de uma entidade central, um validador de confiança). 

Bitcoin são emitidos por algorítmos, pela matemática.

O Bitcoin nasceu quando o Bloco Gênese (bloco zero) que deu início à rede bitcoin foi “minerado”, em 3 de janeiro de 2009.

Enquanto o dinheiro tradicional é criado (emitido) por meio de bancos (centrais), o bitcoin é emitido por algoritmos, pela matemática, cujas regras são pré-estabelecidas em seu protocolo.

O protocolo Blockchain Bitcoin é um sistema de registro de transações, mantido em uma rede aberta (distribuída) de participantes “desconfiados” (que não se conhecem ou não confiam uns nos outros).

Quando Satoshi Nakamoto escreveu o código-fonte para o software do protocolo Bitcoin e o publicou na internet, ele propôs o seguinte: “Se você der segurança para essa rede e ajudar essa rede financeira a operar, você será recompensado”. A lógica das regras pré-estabelecidas no protocolo Bitcoin era muito transparente e foi escrita em uma linguagem de programação.

O avanço trazido pelo primeiro Blockchain, após anos de pesquisa em moedas digitais, não se resume apenas na ciência da computação ... 

A “mina de ouro” está na “teoria dos jogos”!

Para criar a arquitetura Bitcoin Blockchain, Satoshi Nakamoto analisou a pesquisa existente (como bit-gold, b-money, hashcash, criptografia com carimbo de data e hora) e adicionou a teoria dos jogos (ramos da matemática que surgiram em 1944).

Usando a teoria dos jogos, Satoshi implementou um mecanismo de incentivo (mecanismo de consenso), no caso do Bitcoin Blockchain denominado Proof of Work (PoW) que possibilitou um novo campo de coordenação econômica, agora denominado “criptoeconomia” (ramo da economia e da ciência da computação que estuda os mercados e dApps, aplicativos descentralizados, que podem ser construídos combinando criptografia com incentivos econômicos).

Aqui, é preciso abrirmos um parênteses. Todos os blockchains são formados por tecnologias que já existiam. Para ser blockchain, o protocolo necessariamente deve as seguintes tecnologias de base: criptografia, redes peer-to-peer e teoria dos jogos (conhecida também por mecanismo de consenso). 

Bem por isso, conquanto a “sacada”de Satoshi tenha sido adicionar a teoria dos jogos à criptografia e às redes peer-to-peer ao projetar a arquitetura Blockchain Bitcoin e, assim, solucionar o gasto duplo, é interessante ressaltarmos que se eliminarmos qualquer uma das tecnologias que compõem um blockchain, ele não conseguiria tornar único um ativo em meio digital.

A importância da mineração na arquitetura do Bitcoin

É a teoria dos jogos, esse sistema de incentivos econômicos que garante que os participantes da rede Bitcoin (que não se conhecem e não confiam entre si) cheguem a um “consenso”, e se comportem em prol da segurança e do perfeito funcionamento do sistema. 

Eis a origem do nome “mecanismo de consenso”.

Portanto, usando seus conhecimentos acerca da teoria dos jogos, Satoshi introduziu um incentivo (uma recompensa) para obter o consenso e o comportamento desejado entre os participantes da rede Bitcoin  (mecanismo de consenso), e tal é a principal razão pela qual o Blockchain Bitcoin não foi hackeado até hoje.

Assim, a medida em que mais e mais pessoas foram percebendo os incentivos vinculados ao Bitcoin e começam a "plugar" seus computadores para fornecer segurança à rede, o Blockchain Bitcoin se tornou cada vez mais viável e seguro. 

Agora, há um enorme poder computacional garantindo as transações: Bitcoin é força computacional!

Como um Bitcoin é minerado?

Um Bitcoin é "extraído" do protocolo blockchain por mineradores (validadores) que precisam resolver quebra-cabeças matemáticos (a“prova de trabalho ou, em inglês, “proof-of-work – POW) para ganhar o direito de incluir transações de Bitcoin na rede blockchain e serem recompensados ​​por isso.

Cada transação bitcoin, antes de ser adicionada ao blockchain, é enviada para o “mempool” (uma área de retenção para transações pendentes), onde aguarda sua inclusão em um bloco. Os mineradores então pegam as transações pendentes, que estão esperando para serem registradas, e as combinam para criar um "bloco" de transações.

Perceba que os mineradores competem entre si para que seus computadores sejam escolhidos para registrar as transações mais recentes no próximo bloco a ser incluído do na rede. E a melhor maneira de vencer essa competição é tentar resolver esse quebra-cabeça matemático tantas vezes quanto possível (antes que alguém chegue ao resultado correto, chamado de "nonce").

Como são necessários trilhões de tentativas para adivinhar o "nonce" correto, apenas aqueles que têm mais força computacional para vencer esta competição receberão alguns Bitcoins como recompensa por seus esforços (6,25 bitcoins, atualmente).

Além do objetivo “final” da mineração (resolver o problema do gasto duplo em uma rede peer-to-peer, descentralizada), há dois objetivos “imediatos” da mineração.

Os objetivos “imediatos” da mineração

O primeiro objetivo imediato é, com a prova de trabalho (mineração, mecanismo de consenso),  evitar que os mineradores burlem o sistema e criem bitcoin a partir do “zero”. 

É por isso que os mineradores devem queimar “energia” real de computação a cada tentativa de solucionar o quebra-cabeça posto pelo protocolo, e encontrar o nonce para ter uma chance de ganhar bitcoins. 

Deste primeiro objetivo imediato da mineração, decorre que a prova de trabalho gera um “consumo de energia” considerável, bem como um “custo financeiro” para a mineração de bitcoin. A princípio, a eletricidade para abastecer os mineradores não é gratuita; mas pode ser, como veremos mais adiante.

O segundo objetivo “imediato” diz respeito ao fato de que a prova do trabalho sedimenta, ossifica, e torna imutável, o histórico de transações no Blockchain Bitcoin. 

Se um invasor tentar alterar uma transação, esse invasor terá que refazer todo o trabalho que foi feito desde então para recuperar e estabelecer a rede. Ora, para tal ocorrer, pelo menos no Blockchain Bitcoin, é necessária uma força computacional imensa e, atualmente, isso é praticamente impossível. Daí vem a idéia de que os mineradores “protegem” a rede Bitcoin.

Como a mineração se tornou uma verdadeira indústria ao longo dos anos e hoje, ela é feita por profissionais dedicados, com hardware especializado, requer grandes data centers e muita energia elétrica.

Antes de prosseguirmos com o nosso artigo, é importante ressaltar que existem outros mecanismos de consenso (para saber mais, veja aqui). Contudo, o PoW (prova de trabalho) ainda é o mais utilizado atualmente, por funcionar sem falhas e, por ser o mais eficaz em termos de segurança cibernética.

Quanta eletricidade a mineração de bitcoin utiliza?

A Universidade de Cambridge opera um índice de consumo de energia pela rede Bitcoin ao vivo desde 2015.

E, de fato, a transparência do Bitcoin permite que qualquer pessoa veja a quantidade de potência de hash aplicada à rede, geralmente medida no número de terahashes por segundo que a rede está executando como parte do processo de mineração.

Você pode estimar quanta energia a rede está usando para executar esses hashes, com base na eficiência de energia para fazer o hash do hardware de mineração em uso.

De acordo com o rastreador de consumo de energia Bitcoin da Digiconomist, a mineração consome atualmente 77,78 terawatts horas por ano (16/01/2021). E isso é comparável ao consumo total de carbono da Nova Zelândia, comparável ao consumo de energia do Chile e, comparável à geração de lixo eletrônico de Luxemburgo. (vide figura abaixo).

Com base nas estimativas acima, muitos argumentam contra o Bitcoin e o uso da prova de trabalho (PoW) como mecanismo de consenso (mineração).

No entanto, podemos tomar essas “estimativas” como uma verdade absoluta? Essas estimativas levam em consideração que as mineradoras nem sempre operam com a mesma eficiência? Está sendo considerado que a eletricidade utilizada pode ser proveniente de fontes limpas e renováveis?

Vamos examinar esses argumentos um por um.

Argumentos Anti-PoW 

Os argumentos (A) contra a prova de trabalho (PoW), o mecanismo de incentivo criado por Satoshi Nakamoto, são:
A1 - A mineração de Bitcoins consome muita energia.
A2 - A grande maioria dos mineradores de bitcoin está localizada na China.
A3 - Os mineradores de Bitcoin na China estão usando principalmente energia suja à base de carvão.
A4 - A mineração de Bitcoin tem uma alta pegada de carbono.
A5 - Bitcoin é ruim.
A suposição A1 (o Bitcoin consome muita energia) é verdadeira, como demonstramos nos tópicos anteriores. É uma das razões fundamentais pelas quais a rede Bitcoin é tão incrivelmente segura.
A hipótese A2 (a maioria dos mineradores está localizada na China) costumava ser verdadeira, e não está longe da verdade. Mas é imprecisa. 

Veja abaixo uma visão geral das regiões de mineração de Bitcoin pelo mundo. Observe que as regiões com grande relevância são destacadas em azul, Sichuan na China está em "azul petróleo" e as regiões com menor relevância estão em preto (Fonte: Coinshares).

Ora, ainda que consideremos como verdadeiro o argumento A2 (A grande maioria dos mineradores de bitcoin está localizada na China), tal não importa para o consumo de energia da rede Bitcoin. 

Finalmente, a suposição A3 (os mineiros chineses estão usando principalmente energia suja à base de carvão) é falsa, como veremos no próximo tópico, o que destrói as suposições A4 (A mineração de Bitcoin tem uma alta pegada de carbono) e A5 (Bitcoin é ruim).

O devorador de energia tem buscado fontes de energia limpas!

Pesquisa publicada pela Coinshares Research, constatou que a maior parte da eletricidade utilizada pelo Bitcoin, na verdade, vem de fontes limpas (como eólica, solar e hidrelétrica).

60% da mineração global ocorre na China, onde Sichuan sozinha produz 50% do hashrate global, com os 10% restantes divididos mais ou menos igualmente entre Yunnan, Xinjiang e Mongólia.

Entretanto, é importante destacar que o domínio de Sichuan, tanto na China quanto no mundo, tem uma relação direta com a hidrelétrica 'Yunguichuan' no sudoeste da China. Durante a estação chuvosa do 'Fengshui', seus preços de eletricidade estão entre os mais baixos do mundo, tornando Sichuan uma das regiões de mineração globais mais atraentes disponíveis.

Por outro lado, dos 40% restantes das empresas de mineração, 35% da produção global de hash é dividida igualmente entre Washington, Nova York, Colúmbia Britânica, Alberta, Quebec, Newfoundland e Labrador, Islândia, Noruega, Suécia, Geórgia e Irã.

Outrossim, o relatório aponta para um problema mais amplo de como a energia renovável é atualmente implantada em todo o mundo: muitos geradores de energia renovável são mal localizados e subutilizados e, portanto, a mineração de bitcoin se tornou o único uso viável para essa eletricidade.

Observa os detalhes na tabela abaixo quanto a penetração global de energia renovável na mineração de Bitcoin (dados que não são observados nas demais pesquisas publicadas até agora). 
 

Nesse contexto, a pesquisa conclui que “a rede Bitcoin obtém 74% de sua eletricidade de fontes renováveis”, tornando-a “mais focada em fontes de energia limpa e renovável do que quase todas as outras grandes indústrias do mundo”.

A figura acima mostra a Mineração de Bitcoin com energia verde.

A subjetividade dos usos e custos de energia

Nossa economia e sociedade são baseadas em energia e trabalho, não em dinheiro (que é a representação do trabalho de energia armazenada). Todas as coisas em nossas vidas estão intimamente ligadas à energia, por isso a energia sempre foi estratégica em nosso planejamento econômico e social.

Na pré-história, quando o trabalho surgiu e era inteiramente humano, a primeira fonte de geração de energia, e ainda hoje utilizada, era a comida. Desde muito antes de nossa atual organização da sociedade, o homem usa a comida como forma de suprir suas próprias energias. Um homem bem alimentado tem a capacidade de se defender melhor ou de escapar de possíveis predadores.

O primeiro avanço na geração de energia veio com a descoberta do fogo, que tornou a humanidade consciente dos benefícios do calor. Recurso que atualmente vem da queima de combustíveis fósseis.

E quando passamos a domesticar animais para trabalhar em nosso lugar, como eles também precisavam ser alimentados, o consumo de alimentos (energia) aumentou consideravelmente.

Avançando consideravelmente na linha do tempo, a descoberta da eletricidade na Grécia antiga, por meio do experimento do filósofo Thales de Mileto, abriu caminho para várias outras formas de energia que viriam pela frente (como água, vento, carvão, gás e, agora, fontes nucleares).

Bitcoin é um desperdício de energia? A balança entre o consumo energético e o benefício alcançado.

O primeiro computador do mundo, o ENIAC - Electronic Numerical Integrator And Computer –, foi desenvolvido a pedido do do exército dos Estados Unidos para seu laboratório de pesquisa balística, e mostrado ao mundo em 14 de fevereiro de 1946. 

ENIAC era uma máquina que contava com um hardware equipado com 70 mil resístores e 18 mil válvulas de vácuo que em funcionamento consumiam vorazmente “200 mil watts de energia”.

Apesar de ter uma capacidade de operação menor do que qualquer calculadora de mão moderna, durante seus 10 anos de operação o ENIAC “realizou mais contas do que toda humanidade já havia feito em sua história”. No final de sua carreira, um rival com o dobro da capacidade custava o equivalente a US$ 200 mil e tinha apenas 10% de seu tamanho.

Merece destacar, aqui, que à época, não se questionou o fato do ENIAC ser “um único computador” que consumia sozinho vorazmente 200 mil watts de energia. 

Ora, logo após o término da 2ª guerra Mundial, o benefício propiciado pelo ENIAC não tinha maior importância que seu consumo energético?

E essa pergunta nos leva às considerações finais deste artigo.

Takeaway

Tudo é energia. E o uso adicional de energia sempre melhorou nosso padrão de vida.

Nesse contexto, os benefícios fornecidos pelo Bitcoin valem o uso adicional de energia? Os benefícios trazidos pelo Bitcoin e a melhoria em nosso padrão de vida não justificam esse uso adicional de energia?

E respondendo à pergunta do título deste artigo, como a localização física dos centros de mineração não afeta a rede Bitcoin, os mineradores não estão mais migrando para áreas que geram eletricidade excedente a custos marginais mais baixos? 

Ainda, a mineração não tem sido utilizada para resolver o problema das energias ​​que têm uma capacidade previsível de desperdício, como hidrelétricas e queima de metano? Ou como forma de reaproveitar a energia "desperdiçada" do CO2 liberado durante a perfuração de petróleo?

A mineração de Bitcoin tem buscado como solução o uso de energias limpas e renováveis, e apenas será desperdício quando não utilizada de maneira inteligente, para melhorar os padrões de vida econômicos e sociais.

Tudo é energia e seu consumo e custo é subjetivo.