Espelho de resfriamento irradia calor para o espaço

Redação do Site Inovação Tecnológica 

Além de refletir toda a energia do Sol, o material ainda pega o calor debaixo dele e o envia para o espaço - sem gastar energia. [Imagem: Nicolle R. Fuller/Sayo-Art LLC]

Absorve e irradia

Imagine um revestimento que não gasta energia e é capaz de não apenas refletir praticamente toda a energia recebida do Sol, mas também capturar o calor por debaixo dele e o irradiar de volta ao espaço de uma forma que não aqueça o ar circundante.

Não precisa forçar tanto a imaginação: por mais que pareça ficção científica, um material capaz de fazer tudo isto sem consumir eletricidade acaba de ser criado por Aaswath Raman e seus colegas da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos.

Se puder ser fabricado em larga escala, o revestimento poderá se traduzir em carros que não esquentam sob o Sol ou prédios e casas que evitam e eliminam o calor sem precisar ligar o ar-condicionado.

O material multicamada é um melhoramento substancial, em termos de composição e de eficiência, em relação ao trabalho apresentado pela mesma equipe em 2013, quando eles apresentaram a primeira versão do seu revestimento térmico passivo.

Revestimento térmico passivo

O revestimento consiste em sete camadas de materiais aplicados como se fossem tinta sobre um substrato de sustentação - o revestimento propriamente dito mede apenas 1,8 micrômetro de espessura, mais fino do que uma folha de papel alumínio.

Quatro camadas são feitas de dióxido de silício (SiO2) e dióxido de háfnio (HfO2) aplicados sobre uma primeira camada de prata. Fazendo cada camada com uma consistência e uma espessura precisas, foi possível construir um espelho ultraeficiente para vários comprimentos de onda, o que o torna capaz de refletir 97% de toda a energia incidente.

As três camadas superiores são feitas dos mesmos materiais, mas mais grossas e na forma de um sanduíche com o HfO2 servindo de recheio. O papel do trio é capturar o calor que vem por baixo do revestimento e reemiti-lo ao espaço, sem aquecer o ar circundante.

Isto é possível porque a energia infravermelha - o calor - é formada por diversos comprimentos de onda, entre seis e 30 micrômetros. As moléculas do ar são boas em absorver as duas extremidades desse espectro, o que faz com que o fogo ou um forno aqueça o ar ao seu redor. Mas a porção intermediária do infravermelho - entre 8 e 13 micrômetros - passa direto pelo ar e é irradiada para o espaço.

As três camadas finais do revestimento fazem o que os pesquisadores chamam de "resfriamento radiativo fotônico", convertendo os fótons infravermelhos para os comprimentos de onda da porção central do espectro, liberando-os então em direção ao espaço.

Háfnio

O protótipo, do tamanho de uma pizza, conseguiu resfriar a superfície por baixo dele em 5º C sob sol forte.

A equipe agora pretende construir protótipos maiores e deverá fazer estudos da viabilidade econômica do uso do revestimento. Embora seja usado em quantidades mínimas, o háfnio é um material raro e com preço ao redor dos US$600 o quilograma.

Bibliografia:

Passive radiative cooling below ambient air temperature under direct sunlight
Aaswath P. Raman, Marc Abou Anoma, Linxiao Zhu, Eden Rephaeli, Shanhui Fan
Nature
Vol.: 515, 540-544
DOI: 10.1038/nature13883

Calor transportado por 1 metro esfria chips a distância

Redação do Site Inovação Tecnológica 

Ilustração artística do calor quanticamente limitado transportado por longas distâncias usando fótons de micro-ondas. [Imagem: Heikka Valja]

Transporte de calor

Em um avanço marcante em física, pesquisadores da Universidade de Aalto, na Finlândia, conseguiram transportar o calor com eficiência máxima a uma distância 10.000 vezes maior do que a que já havia sido conseguida.

Isso significa que o aparato de dissipação de calor pode ficar distante do local onde o calor é gerado - o dissipador e o exaustor podem ficar longe do processador, por exemplo.

Além disso, a técnica permitirá a utilização de metais comuns juntamente com supercondutores, tudo no mesmo chip, o que dará um novo impulso à construção de processadores quânticos, nos quais o calor é sinônimo de "ruído", que faz os qubits perderem seus dados.

E inúmeras outras aplicações são possíveis.

"A longa distância alcançada pelos nossos experimentos pode, por exemplo, levar à construção de motores de calor mesoscópicos de eficiência total, com promissoras aplicações práticas," disse o professor Mikko Mottonen, cuja equipe já havia tirado proveito de técnicas especiais de resfriamento para criar nós quânticos.

Transmissão de calor a distância

Nos experimentos, o calor foi transmitido com eficiência a uma distância de até 1 metro, uma enormidade para todas as aplicações quânticas e longe o suficiente para permitir aplicações em macroescala.

"Para os processadores de computador, um metro é uma distância extremamente longa. Ninguém pensa em construir um processador tão grande," disse Mottonen.

O que é inovador no trabalho é a utilização de fótons - partículas de luz - para transferir calor. Nada exatamente radical, já que são fótons que trazem o calor do Sol para a Terra, mas, até hoje, a tecnologia vinha utilizando elétrons.

"Nós conseguimos esta melhoria de quatro ordens de grandeza na distância utilizando fótons de micro-ondas viajando em linhas de transmissão supercondutoras. Assim, parece que a condução de calor quanticamente limitado não tem distâncias máximas fundamentais. Este trabalho estabelece a integração de componentes de metal normal no quadro do circuito de eletrodinâmica quântica, que está na base do computador quântico supercondutor," escreveu a equipe.

Bibliografia:

Quantum-limited heat conduction over macroscopic distances
Matti Partanen, Kuan Yen Tan, Joonas Govenius, Russell E. Lake, Miika K. Makela, Tuomo Tanttu, Mikko Mottonen
Nature Physics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphys3642
http://arxiv.org/abs/1510.03981

Garimpeiro com nanotecnologia encontra ouro mais facilmente

Redação do Site Inovação Tecnológica 

Protótipo do sensor, cujos resultados podem ser lidos diretamente por meio de seus eletrodos. [Imagem: Rebecca Lai/University of Nebraska-Lincoln]

Como encontrar ouro

Yao Wu e Rebecca Lai, da Universidade de Nebraska, nos EUA, estavam trabalhando no desenvolvimento de sensores para detectar contaminantes na água.

E não há lugar melhor para procurar traços de metais, pesados ou não, do que nas proximidades de uma mineração, sobretudo nos rios e cursos d'água em volta.

Foi aí que a dupla percebeu que seus sensores não seriam úteis apenas para detectar quantidades-traço dos metais - eles detectam qualquer quantidade de metal presente na água, incluindo quantidades economicamente relevantes ou indicativas da presença de grandes concentrações desses metais nas proximidades.

Assim, em vez de se concentrar no cádmio, chumbo, arsênico e outros metaloides, normalmente vistos apenas pelo seu aspecto negativo quando entram na água para consumo humano ou animal, os pesquisadores começaram a procurar por sinais de ouro, platina, prata e mercúrio.

Os resultados mostraram que procurar ouro com os sensores é muito melhor do que com uma pá e uma bateia.

O sensor de DNA detecta Au(III), um íon de ouro que se origina da dissolução do ouro metálico - os sensores de mercúrio e prata também detectam íons dissolvidos de cada metal.

"O Au(III) detectado tem que vir do ouro metálico. Assim, se o íon de ouro é encontrado em um curso d'água, um depósito de ouro está em algum lugar nas proximidades," explicou Lai.

O ouro reage com as moléculas de DNA existentes no sensor, aparecendo claramente na corrente elétrica que flui pelo dispositivo. [Imagem: Rebecca Lai/University of Nebraska-Lincoln]

Sensor de ouro

Os sensores são fabricados em fitas de papel, sendo baratos, portáteis e reutilizáveis. Assim, em vez de coletar amostras e enviá-las ao laboratório para análise, o geólogo, minerador ou garimpeiro do futuro poderão sair com uma coleção de fitas e medir vários pontos de interesse ao longo dos cursos d'água.

E aqueles mais preocupados com contaminação continuarão podendo igualmente monitorar sua água quando os metais forem indesejados.

Wu e Lai testaram várias estratégias para encontrar especificamente ouro, incluindo sensores baseado em fluorescência, nanomateriais e até mesmo um biossensor de células de E. coli transgênica.

Mas os melhores resultados vieram com um sensor que usa moléculas de DNA, uma vez que diferentes íons metálicos têm diferentes interações com bases do DNA. O ouro, por exemplo, interage com a adenina, a prata com a citosina, o mercúrio com a timina etc.

"A exploração geoquímica do ouro está se tornando cada vez mais importante para a indústria mineral. Existe a necessidade do desenvolvimento de métodos analíticos sensíveis, seletivos e baratos capazes de identificar e quantificar ouro em amostras biológicas e ambientais complexas," concluiu Lai, que já está em contato com empresas para tentar colocar os sensores no mercado.

Bibliografia:

Electrochemical Gold(III) Sensor with High Sensitivity and Tunable Dynamic Range
Yao Wu, Rebecca Y. Lai
Analytical Chemistry
Vol.: 88 (4), pp 2227-2233
DOI: 10.1021/acs.analchem.5b03868

Mapa mais completo da Via Láctea está pronto

Com informações do ESO 

Esta é a imagem mais completa já feita da Via Láctea conforme ela é vista no céu do Hemisfério Sul.[Imagem: ESO/ATLASGAL]

Mapa da Via Láctea

Astrônomos concluíram o mais completo mapa da Via Láctea já feito até hoje.

O telescópio APEX, instalado no Chile, mapeou pela primeira vez no submilímetro - a região do espectro eletromagnético entre a radiação infravermelha e as ondas de rádio - a área total do plano galáctico visível a partir do hemisfério sul, com mais detalhes do que obtido em rastreios recentes feitos a partir do espaço.

O APEX (Atacama Pathfinder EXperiment), um telescópio de 12 metros, situa-se a 5.100 metros de altitude no planalto do Chajnantor, na região chilena do Atacama. Ele permite estudar o Universo frio: gás e poeira com temperaturas de apenas algumas dezenas de graus acima do zero absoluto.

O rastreio, chamado ATLASGAL, tirou partido dessas características únicas deste telescópio para fornecer imagens detalhadas da distribuição de gases densos e frios situados no plano da Via Láctea. As novas imagens incluem a maior parte das regiões de formação estelar existentes na Via Láctea austral.

São tantas informações e novidades que o esforço já rendeu cerca de 70 artigos científicos publicados. Isso deverá aumentar muito, agora que todos os dados foram colocados à disposição de toda a comunidade astronômica.

Esta imagem mostra a comparação das regiões centrais da Via Láctea observadas em diferentes comprimentos de onda. [Imagem: ESO/ATLASGAL]

APEX e ATLASGAL

No coração do APEX, um dos instrumentos mais sensíveis é a câmera LABOCA (LArge BOlometer Camera), que mede a radiação capturada registrando os minúsculos aumentos de temperatura que esta causa nos seus detectores, podendo assim detectar emissão das faixas escuras de poeira fria que obscurecem a radiação estelar.

O APEX foi construído por uma colaboração entre o Instituto Max Planck de Rádio Astronomia (MPIfR), o Observatório Espacial Onsala (OSO) e o ESO.

Já o rastreio ATLASGAL é uma colaboração entre o Instituto Max Planck de Rádio Astronomia (MPIfR), o Instituto Max Planck de Astronomia (MPIA), o ESO e a Universidade do Chile.

Trem de levitação magnética aberto ao público no Rio

Com informações da Coppe 

[Imagem: COPPE/UFRJ]

Trem a energia solar

O Maglev-Cobra, o trem de levitação magnética criado por engenheiros da Coppe/UFRJ, começou a operar suas primeiras viagens demonstrativas abertas ao público.

No primeiro dia de teste, cerca de 160 passageiros trafegaram a bordo do veículo, entre os dois centros de tecnologia no campus da UFRJ, em 25 viagens.

O Maglev-Cobra transporta até 30 passageiros por viagem e circula a uma velocidade de 10 km/hora.

A linha experimental construída na Cidade Universitária é alimentada por quatro painéis de energia solar fotovoltaica.

No futuro, quando chegar à escala comercial, o veículo poderá conectar módulos extras, de 1,5 metro de comprimento cada, aumentando a capacidade do veículo, que, em percursos mais longos, pode alcançar uma velocidade de 100 km/h.

As viagens demonstrativas do Maglev-Cobra serão realizadas todas às terças-feiras, em dois horários: 11 às 12h e 14 às 15h, e são abertas ao público.

Trem de levitação magnética

Deslocando-se de maneira suave e silenciosa, sem emitir poluentes, o Maglev-Cobra utiliza tecnologia de levitação magnética por supercondutividade, flutuando 1 centímetro acima dos trilhos.

A tecnologia do veículo brasileiro é mais estável, mais barata e permite aceleração e frenagem mais rápidas do que as semelhantes desenvolvidas pela Alemanha, China e Japão.

Desenvolvido por pesquisadores do Laboratório de Aplicações de Supercondutores (Lasup) da Coppe, sob a coordenação do professor Richard Stephan, o Maglev-Cobra além de ser eficiente do ponto de vista ambiental, é economicamente vantajoso.

O custo de implantação por quilômetro é de cerca de 1/3 do valor necessário para implantação do metrô subterrâneo na mesma extensão.

"Espero que o projeto desperte o interesse de parceiros, para que o Maglev, em breve, se torne uma realidade comercial, à disposição do cidadão carioca. Nossa expectativa é de que o veículo seja certificado em 2017, e que em 2020 entre em operação, em uma linha de 5 km na Cidade Universitária, ligando a Estação de BRT Aroldo Melodia ao Parque Tecnológico, conforme previsto no Plano Diretor da UFRJ para 2020," declarou o professor Stephan.

Campo de força magnético protegerá astronautas contra radiação

Redação do Site Inovação Tecnológica

O campo de força magnético será gerado por fios supercondutores feitos de diboreto de magnésio. [Imagem: SR2S/Giorgina Colleoni/Valerio Calvelli]

Escudo magnético

Enquanto a NASA se prepara para testar um escudo magnético para proteger as naves contra o calor na reentrada na atmosfera, a ESA (Agência Espacial Europeia) trabalha em um conceito similar para proteger os astronautas contra a radiação espacial.

Os esforços foram concentrados em um projeto chamado SR2S (Space Radiation Superconducting Shield - Escudo Supercondutor contra Radiação Espacial).

As primeiras informações sobre o projeto foram divulgadas no ano passado por físicos do LHC, que se juntaram ao projeto para compartilhar sua larga experiência no uso dos ímãs supercondutores que deverão gerar o escudo antirradiação espacial.

Agora a equipe europeia anunciou a conclusão do projeto básico, afirmando que "agora têm o conhecimento e as ferramentas necessárias para desenvolver escudos magnéticos para proteger os astronautas da exposição à radiação causada pelos raios cósmicos galácticos".

Erguer abóboras

A escolha do supercondutor recaiu mesmo sobre o diboreto de magnésio (MgB2) para gerar o campo de força antirradiação, conforme anunciado inicialmente pela equipe do LHC.

Os fios e cabos supercondutores serão dispostos de forma a gerar um campo que os engenheiros chamaram de "estrutura abóbora", devido ao formato das linhas de força do escudo.

"Esta é uma configuração de escudo ativo que é crucialmente leve e, portanto, adequada para as missões de longa duração no espaço profundo. A estrutura funciona reduzindo o material atravessado pelas partículas incidentes, evitando assim a geração de partículas secundárias e, por decorrência, gerando um escudo mais eficiente," diz o comunicado do projeto.

Esse "escudo abóbora" deverá gerar um campo magnético 3.000 vezes mais forte do que o campo magnético da Terra, suficiente para projetar um campo de força de 10 metros ao redor da nave, desviando os raios cósmicos incidentes e, desta forma, protegendo os astronautas em seu interior.

Visualização artística de uma nave para voos de longa duração com o escudo antirradiação implantada ao seu redor. [Imagem: SR2S/Giorgina Colleoni/Valerio Calvelli]

Naturalmente frio

A grande restrição do projeto era o peso da estrutura geradora do campo de força, já que a adição de 1 kg à massa de uma espaçonave aumenta o custo da missão como um todo em U$15.000.

Contudo, no espaço os ímãs supercondutores estarão em seu ambiente natural, dispensando os caros e pesados equipamentos de refrigeração necessários para mantê-los a quase -200º C - no frio do espaço, as naves estarão naturalmente em temperaturas próximas a essa.

"Ainda poderão ser necessários muitos anos até que essa tecnologia esteja pronta para ser implantada de forma ativa nas missões espaciais tripuladas ao espaço profundo, mas mais testes da tecnologia SR2S continuarão a ser realizados no curto e médio prazos," concluiu a nota.

Camadas protetoras do céu vão muito além da camada de ozônio

Com informações da Agência Fapesp 

Projeto de clima espacial coordenador por brasileiros descobriu fluxos nas altas camadas da atmosfera induzidos por fenômenos meteorológicos.[Imagem: NASA]

Além da camada de ozônio

A camada de ozônio da estratosfera, que se estende de 10 a 50 quilômetros (km) de altitude, bloqueia os raios ultravioleta nocivos à saúde.

Mas a camada de ozônio é apenas uma das barreiras que a Terra dispõe contra as diversas radiações solares - e nem é a mais importante.

"A camada de ozônio é a última barreira aos raios ultravioleta. E nem é a principal. A maioria dos raios ultravioleta e ultravioleta extremo, além do fluxo de raios X emitidos pelo Sol, são absorvidos na ionosfera.

A ionosfera é o nosso principal escudo contra as radiações ionizantes provenientes do Sol," destaca o físico Paulo Roberto Fagundes, da Universidade do Vale do Paraíba (Univap), em São José dos Campos.

A ionosfera se estende entre 70 e 1.500 km de altitude.

E a equipe do professor Fagundes está descobrindo que essa camada parece muito "viva".

Mesosfera, termosfera e ionosfera

Apesar de a ionosfera ser o principal manto protetor da Terra, suas propriedades e a sua possível relação com o clima e com o meio ambiente só recentemente começou a ser estudada.

"No fundo, estamos tentando entender melhor a atmosfera, que é o meio ambiente do planeta," disse Fagundes, que está coordenando um projeto multi-institucional para coletar novas informações sobre a mesosfera, termosfera e ionosfera.

O objetivo do projeto é estudar a variação diária da dinâmica da alta atmosfera (mesosfera e termosfera) e da eletrodinâmica da ionosfera em baixas latitudes e na região equatorial, utilizando uma rede de observatórios no setor brasileiro, dados complementares de outros setores e dados de satélite.

Além da Univap, o projeto contra com pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (EUA), o Instituto Nacional de Geofísica e Vulcanologia (Itália) e Universidade Nacional de La Plata (Argentina).

A erupção solar mais forte já registrada ocorreu no dia 4 de Novembro de 2003, atingindo um nível X28: será que as erupções solares podem destruir a Terra? [Imagem: ESA and NASA/SOHO]

Proteção contra a radiação solar

A alta atmosfera é formada por um gás muito rarefeito, constituído principalmente de oxigênio (O), oxigênio molecular (O2) e nitrogênio molecular (N2). As moléculas O, O2 e N2 são banhadas pelo fluxo de radiações solares, composto dos raios ultravioleta, ultravioleta extremo e raios X, todos de alta energia.

Ao entrar em contato com essas radiações, as moléculas e átomos absorvem sua energia, em um processo conhecido como fotoionização, durante o qual as moléculas ou átomos perdem um ou mais elétrons, gerando íons (de carga positiva) e elétrons (de carga negativa). Daí vem o nome ionosfera: a região da atmosfera onde existem elétrons e íons livres.

É justamente essa capacidade de as moléculas e átomos ionizarem ao absorver as radiações mais energéticas que impede que as radiações solares e cósmicas atinjam a superfície terrestre.

A totalidade dos raios X é barrada na ionosfera, assim como a maioria dos raios ultravioleta e ultravioleta extremo. Os que conseguem escapar da ionosfera podem ou não ser barrados pela camada de ozônio, dependendo da sua concentração e espessura no local e no momento da incidência - daí o risco promovido pelo aumento no buraco da camada de ozônio sobre a Antártica. Onde há o buraco, os raios UV atingem a superfície em quantidades maiores.

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Estamos no ciclo solar 24 - numerados desde que começaram a ser feitas medições criteriosas - um ciclo extremamente fraco em relação aos dados históricos. [Imagem: Hathaway/NASA/ARC]

Ciclo solar

O fluxo de radiação solar que atinge a Terra não é constante. Ele muda de intensidade em função do ciclo solar, ou seja, do nível da atividade do Sol, que varia em intervalos de 11 anos. Em períodos de atividade solar mínima, a intensidade das radiações solares (ultravioleta, ultravioleta extremo e raios X) na ionosfera diminui, fazendo com que uma quantidade menor de átomos e moléculas ionizem.

De outra forma, quando a atividade solar está em seu máximo, o fluxo de radiação eleva e aumenta a quantidade de material ionizado. "O último mínimo solar ocorreu entre 2006 e 2012 e teve um comportamento atípico. Foi prolongado e atingiu valores muito pequenos. Agora, estamos no máximo solar," disse Fagundes.

O fluxo de radiação solar também sofre oscilações bruscas, causadas pela ocorrência de tempestades solares. São erupções repentinas na superfície do Sol, que aumentam dramaticamente o fluxo de radiação emitida e, consequentemente, de material ionizado na ionosfera.

"A maioria dos satélites orbita o planeta entre 100 e 1.000 km de altitude e seu funcionamento é muito sensível em relação à atividade solar," disse Fagundes.

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Hoje já se sabe que existem tubos magnéticos ao redor da Terra. [Imagem: CAASTRO/Mats Bjorklund]

Fluxos na atmosfera

O grupo já conseguiu demonstrar que a densidade de elétrons na ionosfera pode ser perturbada durante dias por fenômenos meteorológicos.

"Os meteorologistas sabem há muitos anos que, no hemisfério Norte e em menor grau no hemisfério Sul, existe um aumento súbito nas temperaturas na estratosfera sobre os polos durante o inverno", disse Fagundes.

Esse aquecimento se deve a uma mudança de direção de um vento específico na região do polo Norte. A consequência é o aumento da temperatura na estratosfera, até os 30 km de altitude.

"Começamos a perceber que ocorrem também alterações na densidade de elétrons na ionosfera, em altitudes de até 300 km. Essas alterações se propagam ao longo das latitudes, se deslocando do polo Norte, passando pelas latitudes médias do hemisfério Norte, pela linha do Equador, pelo Brasil e chegando até o sul da Argentina," disse Fagundes.

Uma das hipóteses sendo analisadas para explicar esse fenômeno é que essa propagação não termine na Argentina, mas prossiga até a ionosfera sobre o polo Sul. Isso poderia mostrar a existência de um acoplamento polo a polo na atmosfera, de forma um tanto similar às correntes oceânicas.

"Ainda não sabemos se é esse o caso, mas, sob o ponto de vista das mudanças climáticas globais, é importante entender o funcionamento da atmosfera como um todo e da ionosfera em particular," disse Fagundes.

Bibliografia:

Ionospheric response to the 2009 sudden stratospheric warming over the equatorial, low, and middle latitudes in the South American sector
Paulo Roberto Fagundes, L. P. Goncharenko, A. J. de Abreu, K. Venkatesh, M. Pezzopane, R. de Jesus, M. Gende, A. J. Coster, V. G. Pillat
Journal of Geophysical Research
Vol.: 120, Issue 9 - Pages 7889-7902
DOI: 10.1002/2014JA020649

"Água em pó" pode ser a salvação do meio ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica 

Cada partícula da água em pó contém uma gota de água cercada por sílica modificada, que impede que as gotas de água se combinem e voltem a formar um líquido. [Imagem: Ben Carter]

uma substância absolutamente incomum, mas com potencial para ser quase tão útil quanto sua irmã mais molhada.

A água em pó, ou "água seca", poderá ser usada para absorver e armazenar o dióxido de carbono (CO2), o gás de efeito estufa que contribui para o aquecimento global.

Usos da água em pó

Mas o pó brilhante, parecido com açúcar, parece promissor para uma série de outros usos. Por exemplo, na química verde, como um componente mais ambientalmente amigável para acelerar as reações químicas utilizadas para fabricar inúmeros produtos.

A técnica de fabricação da água em pó também poderá ser empregada para acondicionar e transportar líquidos industriais perigosos, que poluem o meio ambiente e causam grandes transtornos quando acontecem acidentes com vagões e caminhões que os transportam.

"Não há nada parecido como ela," disse Ben Carter, da Universidade de Liverpool, na Inglaterra, ao apresentar a água em pó durante a reunião da Sociedade Norte-Americana de Química. "Mas temos esperanças de ver a água seca fazendo grandes ondas no futuro."

O que é água seca

Carter explicou que a substância ficou conhecida como água seca porque ela consiste em 95 por cento de água e, ainda assim, é um pó seco.

Cada partícula do pó contém uma gota de água cercada por sílica modificada - a sílica, ou óxido de silício, é o principal componente da areia de praia. O revestimento de sílica impede que as gotas de água se combinem e voltem a formar um líquido.

O resultado é um pó fino, com propriedades que o tornam capaz de absorver grandes quantidades de gases, que se combinam quimicamente com as moléculas de água para formar o que os químicos chamam de hidrato.

Estranha quanto possa parecer, a água seca, ou água em pó, não é algo novo. Ela foi criada em laboratório em 1968, mas a dificuldade de fabricação manteve-a restrita a uma curiosidade científica. Em 2006, cientistas da Universidade de Hull, também no Reino Unido, resolveram estudar sua estrutura.

A partir de então, o grupo do professor Andrew Cooper, do qual Carter faz parte, tem-se dedicado a aprimorar as técnicas de fabricação da água seca e encontrar usos industriais para ela.

Metano e química verde

Um dos usos mais promissores envolve o uso da água seca como um material de armazenamento de gases, incluindo o dióxido de carbono. Em escala de laboratório, os pesquisadores descobriram que a água seca absorve mais de três vezes mais dióxido de carbono do que a água comum com sílica.

Esta capacidade de absorver grandes quantidades de dióxido de carbono na forma de um hidrato pode tornar o pó de água útil para ajudar a reduzir o aquecimento global, sugerem os cientistas.

A água seca também é útil para o armazenamento de metano, um componente do gás natural, o que ajudar a expandir a sua utilização como fonte de energia no futuro. Os cientistas acenam com a possibilidade de usar o pó para coletar e transportar gás natural de depósitos economicamente inviáveis.

Esse hidrato de metano existe de forma natural no fundo do oceano, sob uma forma de metano congelado mais conhecida como "gelo que queima".

A água em pó também pode fornecer uma maneira mais segura e mais conveniente para armazenar o metano para seu uso como combustível em automóveis.

Com interesse para a indústria química, os cientistas demonstraram que a água seca é um meio promissor para acelerar reações catalisadas entre o hidrogênio e o ácido maleico para produzir ácido succínico, uma matéria-prima usada na fabricação de medicamentos, alimentos e outros bens de consumo.

Os cientistas agora estão procurando parceiros comerciais e acadêmicos para desenvolver a tecnologia da água seca e, finalmente, fazê-la chegar ao mercado.

Como viveremos daqui a 100 anos?

Com informações da BBC 

Se faltar espaço na terra, o mar pode se tornar a próxima fronteira. [Imagem: Samsung SmartThings]

Futurologia

Um grupo de arquitetos e cientistas sugere que a vida nas cidades daqui a cem anos pode envolver drones que carregam uma casa inteira, alimentos que podem ser impressos, em vez de cozidos ou assados, cidades submarinas e prédios subterrâneos.

A equipe é formada por arquitetos da companhia SmartThings, que pertence à gigante de tecnologia Samsung, e professores da Universidade de Westminster, na Grã-Bretanha. As previsões do grupo foram reunidas em um relatório chamado SmartThings: Future Living Report Coisas Inteligentes: Relatório sobre Viver no Futuro, em tradução livre.

De acordo com as previsões do relatório, em 2116 as pessoas poderão viver em "cidades-bolhas" submarinas, no fundo dos oceanos.

Nestas cidades no fundo do mar haverá tecnologias de construção rápida e aviões não tripulados, segundo o grupo.

"Vamos procurar melhores lugares para construir e fazer no fundo do mar faz muito sentido," defende Maggie Aderin-Pocock, cientista espacial e uma das autoras do estudo.

As cidades poderão ganhar um aspecto mais Star Wars. [Imagem: Samsung SmartThings]

Prédios para baixo e drones

No relatório, os especialistas também explicam como em apenas cem anos os arranha-céus poderão também ser construídos para baixo, avançando embaixo da terra com 25 andares ou mais no subsolo.

Aderin-Pocock afirmou que "necessitaremos de novos espaços para viver à medida que as cidades crescem".

A tecnologia de hologramas também terá avanços e as reuniões virtuais ficarão cada vez mais comuns.

Outra conclusão dos pesquisadores é que os drones vão se transformar em um novo meio de transporte. Na verdade, estas aeronaves serão utilizadas para carregar casas inteiras pelo mundo, o que os cientistas chamaram de "mulas" futuristas.

"Viajaremos pelo céu com nossos próprios drones pessoais e alguns serão tão potentes que poderão transportar casas inteiras pelo mundo todo quando sairmos de férias," afirmou a pesquisadora.

Para quem se contentar em flutuar, engenheiros alemães já têm pronta uma casa flutuante autônoma, construída com a intenção de aliviar a pressão demográfica sobre as cidades.

Esqueça os trailers e motor-homes: leve sua casa de drone. [Imagem: Samsung SmartThings]

Imprimir comida

O relatório também prevê grandes avanços no uso das impressoras 3D. O progresso será tão grande que as pessoas não apenas vão fabricar objetos em casa, como móveis, por exemplo, mas também residências inteiras e até alimentos, que poderão ser "baixados" da internet em questão de segundos.

"Parece ficção científica, mas é algo que, de fato, está acontecendo agora", disse Aderin-Pococok. "Recentemente houve uma exposição na China na qual foram construídas dez casas de um quarto cada uma em 24 horas usando apenas concreto e impressoras 3D."

A ideia em relação aos alimentos impressos é que os usuários possam escolher os pratos dos melhores chefs e imprimir os alimentos em casa de acordo com sua dieta ou interesse.

"A revolução dos smartphones já marcou o começo da revolução da casa inteligente, que terá implicações muito positivas em nossa forma de viver," disse o responsável pela SmartThings na Grã-Bretanha, James Monighan.

Esta arca flutuante, autônoma e autossustentável, manterá a atmosfera interior isolada do exterior para evitar a poluição. [Imagem: RemiStudio]

Colonização espacial

O relatório faz previsões tanto para a saúde individual como para viagens e colonização interplanetária.

Por exemplo: daqui a cem anos as pessoas poderão ter em casa dispositivos que confirmarão se elas estão mesmo doentes e fornecerão remédios ou entrarão em contato com um médico, se for necessário.

O relatório também sugere que o progresso na tecnologia espacial vai fazer com que seja possível que os humanos iniciem colônias fora da Terra, "primeiro na Lua, em Marte e depois outros lugares mais além na galáxia".

"Há cada vez mais pessoas vivendo em grandes cidades e temos que conseguir gerenciar estas cidades no futuro", afirmou Aderin-Pocock.

"É questão de pensar de forma criativa e apresentar ideias originais. Pode ser que algumas destas ideias aconteçam e que outras não, mas é bom especular e pensar o que poderia acontecer. Há dez anos a tecnologia da [Internet] das Coisas era inconcebível. E nossas vidas hoje em dia são irreconhecíveis para quem viveu há um século," finalizou.

Antena captura luz do Sol e gera eletricidade

Redação do Site Inovação Tecnológica 

Esquema mostra os componentes da rectena, uma antena capaz de capturar a radiação solar e gerar eletricidade. [Imagem: Thomas Bougher/Georgia Tech]

Rectena

Pesquisadores demonstraram a primeira rectena óptica, um dispositivo que combina uma antena com um diodo retificador para converter luz diretamente em eletricidade.

Essencialmente, uma rectena é uma espécie de célula solar, mas operando em um princípio totalmente diferente: em vez de usar o efeito fotoelétrico, as rectenas captam a luz como as antenas captam qualquer onda. E já convertem essa radiação em corrente contínua - daí seu nome, uma junção de antena e retificador.

Feita de nanotubos de carbono multicamadas e minúsculos retificadores, as rectenas ópticas representam uma nova tecnologia para detectores de luz muito sensíveis, como os usados em observações astronômicas, mas dispensando a refrigeração necessária hoje, coletores de energia que reciclam o calor desperdiçado em eletricidade e, finalmente, uma nova maneira de captar a energia solar de forma eficiente.

Mudar o mundo de forma radical

Os nanotubos de carbono funcionam como antenas para capturar a luz do Sol ou outras fontes, incluindo fontes de luz infravermelha, ou calor. Conforme as ondas de luz atingem as antenas, elas criam uma carga oscilante que se move rumo ao retificador embutido.

Os retificadores ligam e desligam em velocidades na faixa dos petahertz, rápido o suficiente para cancelar os picos das ondas, criando uma corrente contínua.

"Em última instância, nós podemos construir células solares duas vezes mais eficientes a um custo que é dez vezes menor, e isto para mim é uma oportunidade de mudar o mundo de uma forma radical," disse Baratunde Cola, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos EUA.

Protótipo da rectena que capta a luz solar na faixa visível. [Imagem: Thomas Bougher/Georgia Tech]

Momento perfeito

Apesar do impacto potencial e do aspecto futurista da tecnologia, as primeiras rectenas foram desenvolvidas nas décadas de 1960 e 1970, mas só funcionavam em comprimentos de onda muito curtos. Há mais de 40 anos os pesquisadores vêm tentando tornar esses dispositivos capazes de capturar a radiação visível.

Havia muitos desafios, como miniaturizar as antenas para capturar os pequenos comprimentos de onda ópticos, e fabricar um diodo retificador pequeno e capaz de operar rápido o suficiente para interagir com as oscilações das ondas com comprimentos na faixa dos nanômetros.

Os pesquisadores da área só não desistiram em todo esse tempo por causa da alta eficiência e do baixo custo que as rectenas prometem.

"Agora era o momento perfeito para experimentar algumas coisas novas e fazer um dispositivo funcional, graças aos avanços na tecnologia de fabricação," disse Cola.

Eficiência

Agora que as rectenas ópticas foram construídas, os pesquisadores poderão se dedicar a aumentar sua eficiência e testar conceitos emergentes, como o download de energia pelo celular.

A equipe acredita que pode aumentar a captura de energia por meio de técnicas de otimização, e acredita que uma rectena com potencial comercial pode estar disponível dentro de um ano.

"Sendo detectores robustos e de alta temperatura, estas rectenas podem ser uma tecnologia totalmente disruptiva se pudermos chegar a 1% de eficiência. Se pudermos chegar a eficiências ainda maiores, poderemos aplicá-las às tecnologias de conversão de energia e captação de energia solar," disse Cola.

Bibliografia:

A carbon nanotube optical rectenna
Asha Sharma, Virendra Singh, Thomas L. Bougher, Baratunde A. Cola
Nature Nanotechnology
Vol.: 10, 1027-1032
DOI: 10.1038/nnano.2015.220