Brasileiro cria máquina que faz a desinfecção contra a COVID-19 em 15 segundos

Fonte: Startupi, CREA-GO

Já imaginou você sendo "desinfetado" assim que precisar entrar em
algum estabelecimento ou instituição? O engenheiro civil
Alaor Ferreira da Cruz Junior, de Goiânia, se inspirou em projetos estrangeiros
e criou a sua própria máquina de higienização, produzida para combater o novo
coronavírus. Batizada de Asepsis Machine, a cabine é capaz de fazer a
desinfecção de pessoas, suas roupas e equipamentos, apenas ligada na
tomada.

A desinfecção acontece com a liberação de hipoclorito de sódio e água,
fórmula indicada pela Organização Mundial de Saúde (OMS), em jatos que
garantem a esterilização em apenas 15 segundos. A máquina ficou alguns dias
na Santa Casa da Misericórdia, em Goiânia, para ser testada na equipe de
médicos e enfermeiros, e também no CREA (Conselho Regional de Engenharia,
Arquitetura e Agronomia) do estado. Foram mais de dois mil testes realizados.

O engenheiro, que também é diretor da startup Via Parthenon, conseguiu
executar o projeto em apenas 20 dias a partir do momento que teve a ideia.
A cabine funciona em conformidade com as especificações da NR12,
norma de regulamentação que garante o uso seguro de máquinas e equipamentos.
Pesando 120 quilos, a máquina não exige instalação e ainda possui um baixo
consumo de energia, custando menos de dois centavos por pessoa que entrar na
cabine.

Imagem: Reprodução/CREA-GO

A máquina pode ser usada por empresas no cenário de reabertura do comércio
e outros locais públicos, não só para a desinfecção contra o novo coronavírus
como também para evitar outros tipos de doença, uma vez que o comportamento
da população em relação à higiene deve apresentar uma mudança nos próximos
anos.

Gerador usa sombras para produzir eletricidade

Redação do Site Inovação Tecnológica

O novo gerador de energia de efeito sombra usa o contraste na iluminação entre as áreas iluminadas e sombreadas para gerar eletricidade.
[Imagem: Royal Society of Chemistry]

Gerador de energia das sombras

As sombras são frequentemente associadas à escuridão e à incerteza, enquanto, ao menos no campo da energia, luz significa energia solar.

Mas, para Qian Zhang e seus colegas da Universidade Nacional de Cingapura, as sombras também podem significar energia limpa, verde e gratuita.

A equipe demonstrou uma maneira de aproveitar o efeito óptico tão comum para gerar eletricidade - uma "célula das sombras".

O dispositivo, batizado de "gerador de energia de efeito sombra", tira proveito do contraste na iluminação entre áreas iluminadas e sombreadas para gerar eletricidade.

"Em aplicações fotovoltaicas ou optoeletrônicas convencionais, em que uma fonte constante de luz é usada para alimentar dispositivos, a presença de sombras é indesejável, prejudicando o desempenho dos dispositivos. Neste trabalho, aproveitamos o contraste da iluminação causado pelas sombras como fonte indireta de energia.

"O contraste na iluminação induz uma diferença de tensão [elétrica] entre as seções sombreadas e iluminadas, resultando em uma corrente elétrica. Este novo conceito de captação de energia na presença de sombras não tem precedentes," explicou o professor Tan Swee Ching.

O gerador também funciona como sensor de objetos que passam por ele, lançando-lhe alguma sombra.
[Imagem: Qian Zhang et al. - 10.1039/d0ee00825g]

Gerador elétrico de efeito sombra

Cada célula de sombra consiste em uma fina película de ouro depositada em uma pastilha de silício. O painel todo é formado por um conjunto dessas células dispostas em um filme plástico flexível e transparente. Como a camada de ouro usada é extremamente fina, a equipe garante que esses painéis poderiam ser fabricados em escala industrial a um custo mais baixo do que um painel de células solares comerciais de silício.

"Quando toda a célula SEG [Shaddow-Effect Generator] está sob iluminação ou na sombra, a quantidade de eletricidade gerada é muito baixa ou nenhuma. Quando uma parte da célula SEG é iluminada, uma saída elétrica significativa é detectada. Nós também descobrimos que a área da superfície ideal para geração de eletricidade é quando metade da célula SEG está iluminada e a outra metade está na sombra, uma vez que isso fornece área suficiente para geração e coleta de carga, respectivamente," explicou o professor Andrew Wee.

Com base em experimentos de laboratório, um painel SEG formado por quatro células mostrou-se duas vezes mais eficiente do que a mesma quantidade de células solares comerciais de silício - desde que o painel fique constantemente sob efeito do mesmo diferencial de sombras - a energia coletada (1,2V) em condições de iluminação interna seria suficiente para alimentar um relógio digital.

Além disso, a equipe também verificou que o gerador elétrico de efeito sombra pode servir como um sensor autoalimentado para monitorar objetos em movimento: Quando um objeto passa pelo painel, ele lhe lança uma sombra intermitente, induzindo uma corrente variável que registra a presença e o movimento do objeto.

Na próxima fase da pesquisa, a equipe pretende experimentar outros materiais na tentativa de substituir o ouro, para reduzir ainda mais o custo das células SEG.

Bibliografia:

Artigo: Energy harvesting from shadow-effect
Autores: Qian Zhang, Qijie Liang, Dilip Krishna Nandakumar, Sai Kishore Ravi, Hao Qu, Lakshmi Suresh, Xueping Zhang, Yaoxin Zhang, Lin Yang, Andrew Thye Shen Wee, Swee Ching Tan
Revista: Energy & Environmental Science
DOI: 10.1039/d0ee00825g

Por que confiar na tecnologia não irá salvar o planeta

Com informações da Universidade de Lancaster 

Fases 1 e 2 das metas climáticas.
[Imagem: McLaren/Markusson - 10.1038/s41558-020-0740-1]

Promessas tecnológicas

O excesso de confiança nas promessas de novas tecnologias para resolver as mudanças climáticas só está nos atrasando, afirmam Duncan McLaren e Nils Markusson, da Universidade de Lancaster, no Reino Unido.

Com base em suas análises, a dupla pede o fim de um ciclo de longa data de "promessas tecnológicas e metas de mudança climática sendo reformuladas".

As propostas tecnológicas para responder às mudanças climáticas incluem a energia da fusão nuclear, máquinas gigantescas de sucção de carbono, restauração do gelo usando milhões de bombas eólicas, pulverização de partículas na estratosfera e outros planos mirabolantes da geoengenharia.

"Por quarenta anos, a ação climática tem sido adiada por promessas tecnológicas. As promessas contemporâneas são igualmente perigosas. Nosso trabalho expõe como essas promessas aumentaram as expectativas de que opções políticas mais efetivas se tornassem disponíveis no futuro e, assim, permitiram uma política contínua de prevaricação e ações inadequadas," escrevem os especialistas.

"A prevaricação não é necessariamente intencional, mas essas promessas podem alimentar uma 'corrupção moral' sistêmica, na qual as elites atuais são autorizadas a seguir caminhos em benefício próprio, passando os riscos para as pessoas vulneráveis no futuro e no Sul global," acrescentam eles.

Insensatez

O artigo descreve um histórico dessas promessas, mostrando como o objetivo internacional abrangente de "evitar mudanças climáticas perigosas" foi reinterpretado e representado de maneira diferente à luz de novos métodos de modelagem, cenários e promessas tecnológicas.

Os pesquisadores argumentam que as metas, modelos e tecnologias co-evoluíram de maneira a permitir atrasos: "Cada nova promessa não apenas concorre com as ideias anteriores, mas também minimiza qualquer senso de urgência, permitindo o adiamento repetido dos prazos políticos para a ação climática e comprometendo o compromisso da sociedade com respostas significativas.

"Colocar nossas esperanças em mais novas tecnologias é insensato. Em vez disso, a transformação cultural, social e política é essencial para permitir a implantação generalizada tanto de respostas comportamentais quanto de respostas tecnológicas às mudanças climáticas," concluem eles.

As metas da atual Fase 5 concentram-se na temperatura média global.
[Imagem: McLaren/Markusson - 10.1038/s41558-020-0740-1]

Metas climáticas

Os pesquisadores mapearam a história das metas climáticas em cinco fases: "estabilização", seguida de um foco em "reduções percentuais de emissões", passando para "concentrações atmosféricas" (expressas em partes por milhão), "orçamentos cumulativos" (em toneladas de dióxido de carbono) e, atualmente, "metas de temperatura".

• Na primeira fase (Rio 1992) as promessas tecnológicas incluíam maior eficiência energética, aprimoramento em larga escala de sumidouros de carbono e energia nuclear.
• Na segunda fase (Quioto 1997) as políticas prometiam reduzir as emissões com eficiência, substituição de combustíveis e captura e armazenamento de carbono.
• Na terceira fase (Copenhague 2009), a captura e armazenamento de carbono tornou-se ligada à bioenergia, enquanto a política se concentrou nas concentrações atmosféricas.
• A fase quatro viu o desenvolvimento de modelos sofisticados de orçamento global de carbono e o surgimento de uma série de tecnologias de emissões negativas.
• A política da fase cinco se concentrou cada vez mais nas metas de temperatura, formalizada com o acordo de Paris de 2015.

Bibliografia:

Artigo: The co-evolution of technological promises, modelling, policies and climate change targets
Autores: Duncan McLaren, Nils Markusson
Revista: Nature Climate Change
DOI: 10.1038/s41558-020-0740-1

Campo magnético da Terra está enfraquecendo - e não sabemos o que isso significa

Com informações da ESA

Enfraquecimento do campo magnético da Terra

O campo magnético da Terra já diminuiu em quase 10% na média global, mas o fenômeno é particularmente forte em uma área que se estende da América do Sul à África.

Conhecida como "Anomalia Magnética do Atlântico Sul", esta área já tem causado distúrbios técnicos nos satélites que orbitam a Terra e que passam acima dela.

Ainda sem explicações para o fenômeno e, portanto, sem condições de prever seu comportamento futuro, geofísicos começaram a usar dados da constelação de observatórios Swarm, da Agência Espacial Europeia, para tentar lançar alguma luz sobre o estranho comportamento do magnetismo terrestre na região.

Anomalia do Atlântico Sul

O campo magnético da Terra, vital para a vida no nosso planeta, é uma força complexa e dinâmica que nos protege da radiação cósmica e das partículas carregadas do Sol.

As teorias atuais indicam que o campo magnético é gerado, ao menos em grande parte, por um oceano de ferro líquido superaquecido e em turbilhão que compõe o núcleo externo da Terra, a cerca de 3000 km abaixo dos nossos pés. Atuando como um condutor giratório, semelhante ao que acontece num dínamo de bicicleta, esse fluxo cria correntes elétricas que, por sua vez, geram o nosso campo eletromagnético - os geofísicos sabem que esta explicação é parcial porque já se sabe que as as marés oceânicas contribuem para o magnetismo da Terra.

Este campo está longe de ser estático e varia em força e direção tanto no espaço quanto no tempo. Por exemplo, estudos recentes mostraram que a posição do polo norte magnético está mudando rapidamente.

Nos últimos 200 anos, o campo magnético perdeu cerca de 9% da sua força - em uma média global. A redução da intensidade magnética foi particularmente forte entre a América do Sul e a África: Apenas nos últimos 50 anos, a força mínima de campo nessa área caiu de cerca de 24.000 nanoteslas para 22.000, enquanto, ao mesmo tempo, a área da anomalia cresceu e moveu-se para o oeste a um ritmo de cerca de 20 km por ano.

Nos últimos cinco anos, um segundo centro de intensidade mínima surgiu no sudoeste da África - indicando que a Anomalia do Atlântico Sul poderia dividir-se em duas células separadas.

Ao contrário do pólo norte geográfico, que fica em um local fixo, o norte magnético vagueia, aparentemente devido à competição entre duas bolhas magnéticas na borda do núcleo externo da Terra.
[Imagem: Philip W. Livermore et al. - 10.1038/s41561-020-0570-9]

Mapa do magnetismo terrestre

O campo magnético da Terra é visualizado como um poderoso ímã dipolar no centro do planeta, inclinado em torno de 11° em relação ao eixo de rotação. No entanto, o crescimento da anomalia do Atlântico Sul indica que os processos envolvidos na produção do campo são muito mais complexos do que os cientistas têm imaginado - modelos dipolares comuns são incapazes de explicar o comportamento recente da Anomalia do Atlântico Sul, por exemplo.

A expectativa é que os dados da constelação de observatórios Swarm, que estão permitindo criar um mapa 3D do campo magnético da Terra, ajudem a entender melhor a anomalia.

"O novo mínimo oriental da Anomalia do Atlântico Sul apareceu na última década e, nos últimos anos, está se desenvolvendo vigorosamente. Temos muita sorte de ter os satélites Swarm em órbita para investigar o desenvolvimento da Anomalia do Atlântico Sul. O desafio agora é entender os processos no núcleo da Terra que impulsionam estas mudanças," disse Jürgen Matzka, do Centro Alemão de Pesquisa em Geociências.

Inversão dos polos magnéticos da Terra

Alguns cientistas têm levantado a hipótese de que o atual enfraquecimento do campo seria um sinal de que a Terra está caminhando para uma inversão dos polos, quando os polos magnéticos norte e sul trocam de lugar. Eventos assim ocorreram muitas vezes ao longo da história do planeta e, apesar de estarmos atrasados pela taxa média em que estas reversões ocorrem - aproximadamente a cada 250.000 anos -, a queda de intensidade no Atlântico Sul ainda está dentro do que é considerado um nível normal de flutuação.

No entanto, os satélites e outras naves espaciais que voam pela área estão mais propensos a sofrer avarias técnicas, uma vez o campo magnético é mais fraco nessa região, de modo que as partículas carregadas podem penetrar nas altitudes dos satélites de órbita baixa da Terra.

O mistério da origem da anomalia do Atlântico Sul ainda não foi resolvido. O que se espera é que as observações da constelação Swarm deem aos geofísicos novas ideias sobre como ocorrem os processos pouco compreendidos do interior da Terra.

Bibliografia:

Artigo: Recent north magnetic pole acceleration towards Siberia caused by flux lobe elongation
Autores: Philip W. Livermore, Christopher C. Finlay, Matthew Bayliff
Revista: Nature Geoscience
DOI: 10.1038/s41561-020-0570-9

Drone espacial vai testar coleta de energia idealizada por Asimov

Redação do Site Inovação Tecnológica

Foto do experimento que vai testar pela primeira vez no espaço a ideia de coletar a energia solar e enviá-la para baixo usando micro-ondas. [Imagem: NRL]

Satélites de colega de energia solar

O drone espacial X-37B, uma espécie de ônibus espacial em miniatura - só que não tripulado -, costuma ficar meses e até anos no espaço, em missões ultrassecretas.

Ele acaba de subir novamente, mas desta vez alguns poucos experimentos que serão feitos a bordo foram revelados.

O mais interessante deles é o primeiro teste de um sistema de energia solar que pretende captar a luz no espaço e enviar a energia para a superfície por meio de micro-ondas.

"Pelo que sabemos, este experimento é o primeiro teste em órbita de um hardware projetado especificamente para satélites de energia solar, que podem desempenhar um papel revolucionário em nosso futuro energético," disse Paul Jaffe, idealizador do experimento, chamado "módulo de antena fotovoltaica por radiofrequência", ou PRAM (Photovoltaic Radio-frequency Antenna Module).

Energia solar do espaço

A ideia é boa - Isaac Asimov a divulgou em 1940 -, já que do espaço é possível capturar a energia solar não apenas durante o dia, mas até mesmo em tempo integral. E, além disso, lá em cima a energia solar não foi atenuada pela atmosfera, tendo uma potência bem mais elevada.

Mas mandar um feixe de micro-ondas do espaço para o solo é bem mais complicado. Basta lembrar que existem satélites abaixo do experimento, ou então imaginar a quantidade de pássaros, aviões e outros veículos que podem entrar na linha de transmissão.

Como é melhor deixar as complicações de lado antes de pelo menos ter certeza de que o princípio funciona, o experimento não fará transmissão da energia para a Terra. O módulo irá coletar a energia solar, transformá-la em micro-ondas e enviá-la para um módulo interno via cabo, o que permitirá medir a potência de saída do sistema.

Dependendo dos resultados, a equipe pretende projetar um sistema totalmente funcional em um satélite dedicado para testar a transmissão de energia de volta à Terra. O desenvolvimento de uma capacidade solar espacial pode potencialmente ajudar a fornecer energia para instalações remotas, como bases operacionais avançadas e áreas de resposta a desastres, defende Jaffe.

Forno solar pode tornar mais verde indústria do cimento

Redação do Site Inovação Tecnológica



Odeillo, na França, o maior forno industrial solar do mundo, foi usado para testar as tecnologias do projeto.

Fornos solares

Depois de quatro anos de trabalho, pesquisadores e engenheiros de 10 instituições de 7 países europeus finalizaram o projeto de um forno industrial alimentado por energia solar.

O protótipo, em escala-piloto avançada, chama-se Solpart, sigla em inglês para "reator de alta temperatura aquecido pelo Sol para produção industrial de particulados reativos".

O principal objetivo é desenvolver um processo industrial contínuo, de alta temperatura (800-1000 °C), adequado para o tratamento de partículas em indústrias intensivas em energia, como cal ou cimento, que estão entre os maiores emissores de CO2 do mundo.

As avaliações iniciais indicam que essa tecnologia pode substituir os combustíveis fósseis pelo calor solar entre 60 e 100%, dependendo da planta industrial, e reduzir as emissões de gases de efeito estufa geradas pelas indústrias minerais e cimenteiras de 40 a 60%.

O foco do projeto foram as indústrias de cimento, cal e gesso.

Do protótipo para a planta industrial

Embora os concentradores solares já sejam comuns em unidades de geração de energia elétrica, nas usinas termossolares, um forno industrial tem outras exigências, como a necessidade de integração em fornos rotativos ou leitos fluidizados, de forma a tratar a matéria-prima continuamente.

Para ser mais versátil, de forma a atender as necessidades de diferentes plantas industriais, o sistema criado durante este projeto inclui todo um circuito de movimentação do material e seu armazenamento a quente, permitindo um processamento contínuo 24 horas por dia.

O consórcio está agora tentando viabilizar uma planta industrial, planejada para ser construída na Espanha até 2025. Isso envolverá escalonar o processo, de algumas poucas dezenas de quilogramas de minério tratados pelo protótipo, para milhares de toneladas normalmente processadas por uma planta industrial.

Bateria com autonomia de 2 mil km pode equipar carros elétricos em breve

Pelo site Canaltech


Para quem acompanha as reportagens sobre carros elétricos no Canaltech, sabe que sempre ressaltamos a importância da autonomia desses veículos e dos desafios de logística que enfrentamos atualmente para que as pessoas possam ter esses produtos sem maiores problemas. Esses carros, em média, não possuem a capacidade de rodar tanto assim; como exemplos mais claros aqui no Brasil, temos o BMW i3, que chega a 335 quilômetros com uma carga, o Nissan Leaf, que percorre até 389 quilômetros e o Chevrolet Bolt, que pode fazer até 383 km. Mas, ao que parece, essa realidade em breve pode mudar: a empresa australiana Brighsun New Energy está testando uma bateria de lítio-enxofre (Li-S) que pode dar aos carros elétricos autonomia de 2 mil quilômetros com apenas uma carga.

A equipe de desenvolvimento da Brighsun passou quase oito anos pesquisando e aprimorando o dispositivo. O resultado foi a criação de uma bateria de lítio-enxofre com densidade de energia de cinco a oito vezes maior que as baterias convencionais de íons de lítio. Segundo testes feitos pela agência internacional SGS, a nova tecnologia da empresa permite que uma bateria Li-S mantenha 91% de sua capacidade inicial após 1.700 ciclos e a uma taxa de 2C (sendo totalmente carregada/descarregada em 30 minutos).

Isso significa que a redução de capacidade por ciclo é equivalente a 0,01%. Mesmo a uma taxa mais agressiva de 5C (sendo totalmente carregada/descarregada em 12,5 minutos), a nova bateria retém 74% de sua capacidade inicial após 1.000 ciclos (queda de capacidade por ciclo de 0,026%). A densidade de energia do cátodo para o primeiro ciclo após a ativação na taxa de carga de 1C é 2103,8Wh/ kg.

O que, de fato, vai mudar com essa bateria?

Com tanta autonomia assim e uma produção relativamente fácil, as novas baterias da Brighsun podem mudar não apenas o mercado de veículos elétricos, mas também outros nichos mercadológicos e de transporte, como ferrovias, navios, aviões, drones, telefonia e até inteligência artificial. O cerne de tudo é a alta densidade de energia e do baixo custo de fabricação.

As principais matérias-primas para as baterias de Li-S da Brighsun são encontradas em abundância na Austrália, com suprimento suficiente para centenas de anos. O custo por kWh fica próximo dos US$ 65, o que pode, de fato, impulsionar o mercado de veículos elétricos no mundo todo. Além disso, a empresa conseguiu resolver um problema químico que impedia que baterias com essa composição fossem carregadas mais rapidamente e não tivessem uma vida útil maior, situações primordiais para o uso desses dispositivos em carros elétricos.

Empresas em países como Alemanha, China, Coreia do Sul e Estados Unidos até dominam a produção de baterias de lítio-enxofre, mas esses sistemas ainda enfrentam uma série de desafios, incluindo a expansão de volume de materiais catódicos durante o ciclo, o efeito de transferência de polissulfetos e o crescimento de lítio no ânodo. A Brighsun, por sua vez, conseguiu anular esses problemas, chegando, até, a patentear essas soluções técnicas.

Empresas em países como Alemanha, China, Coreia do Sul e Estados Unidos até dominam a produção de baterias de lítio-enxofre, mas esses sistemas ainda enfrentam uma série de desafios, incluindo a expansão de volume de materiais catódicos durante o ciclo, o efeito de transferência de polissulfetos e o crescimento de lítio no ânodo. A Brighsun, por sua vez, conseguiu anular esses problemas, chegando, até, a patentear essas soluções técnicas.

Ar frio sobe - E o que isso significa para o clima da Terra

Com informações da UC-Davis

Efeito da flutuabilidade do vapor de água, no qual o ar frio e úmido sobe porque é mais leve do que o ar seco.
[Imagem: Seidel/Yang - 10.1126/sciadv.aba1951]

Ar frio sobe?

Todo o conhecimento convencional no diz que o ar quente sobe porque é menos denso, enquanto o ar frio desce porque é mais denso - é esse mecanismo que faz com que os balões de ar quente flutuem e que explica as térmicas, tão essenciais para a formação das nuvens e para os voos de planadores.

Mas dois pesquisadores da Universidade da Califórnia em Davis, descobriram que, numa atmosfera tropical, o ar frio também pode subir devido a um efeito que tem sido negligenciado pelos cientistas: A leveza do vapor de água.

E esse efeito ajuda a estabilizar o clima tropical e a amortecer alguns dos impactos de um clima que está se aquecendo.

Este é um dos primeiros estudos a mostrar as profundas implicações que a flutuabilidade do vapor de água tem sobre o equilíbrio climático e energético da Terra.

"É bem sabido que o vapor de água é um importante gás de efeito estufa que aquece o planeta," explica o professor Da Yang. "Mas, por outro lado, o vapor de água tem um efeito de flutuabilidade que ajuda a liberar o calor da atmosfera para o espaço e reduzir o grau de aquecimento. Sem essa leveza do vapor de água, o aquecimento climático seria ainda pior".

Flutuabilidade do vapor

O fato que os dois pesquisadores levaram em conta é que ar úmido é mais leve do que o ar seco sob as mesmas condições de temperatura e pressão - isso é chamado de efeito de flutuabilidade do vapor.

E os cálculos feitos pela dupla indicam que esse efeito permite que o ar frio e úmido suba, formando nuvens e tempestades nos trópicos da Terra. Enquanto isso, o ar quente e seco afunda sob um céu limpo. O resultado líquido é que a atmosfera da Terra emite mais energia para o espaço do que o faria se não existisse a flutuabilidade do vapor.

Os cálculos indicam que a leveza do vapor de água aumenta a emissão térmica da Terra entre 1 e 3 watts por metro quadrado nos trópicos. Esse valor é comparável à quantidade de energia capturada pela duplicação da quantidade de dióxido de carbono na atmosfera. E os cálculos sugerem ainda que os efeitos radiativos da flutuabilidade do vapor aumentam exponencialmente com o aquecimento climático.

Estas informações sobre o efeito da flutuabilidade do vapor e seu papel estabilizador nos trópicos precisam ser levadas em conta nos modelos climáticos e de previsão do tempo, ajudando a prever melhor a formação de nuvens e tempestades, dizem os pesquisadores.

"Agora que entendemos como a leveza da água regula o clima tropical, planejamos estudar se os modelos climáticos globais representam com precisão esse efeito," disse o pesquisador Seth Seidel.

Bibliografia:

Artigo: The lightness of water vapor helps to stabilize tropical climate
Autores: Seth D. Seidel, Da Yang
Revista: Science Advances
Vol.: 6, no. 19, eaba1951
DOI: 10.1126/sciadv.aba1951

Descoberta no fundo do mar mostra que o oceano está passando por uma mudança não vista em 10.000 anos

Pelo site Engenharia É

Mudanças na circulação oceânica podem ter causado uma alteração nos ecossistemas do Oceano Atlântico, não observada nos últimos 10.000 anos, revelou uma nova análise dos fósseis do fundo do mar.

A mudança provavelmente já levou a tensões políticas à medida que os peixes migram para águas mais frias.

O clima tem sido bastante estável nos últimos 12.000 anos desde o final da última Era Glacial, um período conhecido como Holoceno. Pensa-se que essa estabilidade é o que permitiu a civilização humana realmente avançar.

No oceano, as principais correntes também são consideradas relativamente estáveis ​​durante o Holoceno. Essas correntes possuem ciclos naturais, que afetam onde os organismos marinhos podem ser encontrados, incluindo plâncton, peixes, aves marinhas e baleias.

No entanto, as mudanças climáticas no oceano estão se tornando aparentes. Os recifes de coral tropicais estão branqueando, os oceanos se tornando mais ácidos à medida que absorvem carbono da atmosfera, e espécies como arenque ou cavala estão se movendo em direção aos pólos.

Mas ainda parece haver uma visão predominante de que pouco aconteceu no oceano até agora – em nossas mentes os impactos realmente grandes estão confinados ao futuro.

Olhando para o passado

Para desafiar esse ponto de vista, tivemos que procurar lugares onde fósseis do fundo do mar não apenas cobriam a era industrial em detalhes, mas também se estendiam há milhares de anos. E encontramos o trecho direito do fundo do mar ao sul da Islândia, onde uma grande corrente do fundo do mar faz com que os sedimentos se acumulem em grandes quantidades.

Os cientistas coletaram fósseis de uma área com muitos sedimentos no fundo do mar. (Peter Spooner)

Para obter nossas amostras fósseis, pegamos núcleos do sedimento, o que envolve enviar longos tubos de plástico para o fundo do oceano e empurrá-los para a lama. Quando puxados novamente, ficamos com um tubo cheio de sedimentos que podem ser lavados e peneirados para encontrar fósseis.

O sedimento mais profundo contém os fósseis mais antigos, enquanto o sedimento de superfície contém fósseis que foram depositados nos últimos anos.

Uma das maneiras mais simples de descobrir como era o oceano no passado é contar as diferentes espécies de plâncton fóssil minúsculo que podem ser encontradas em tais sedimentos. Diferentes espécies gostam de viver em diferentes condições.

Vimos um tipo chamado foraminífero, que possui conchas de carbonato de cálcio. É fácil identificá-los usando um microscópio e um pincel pequeno, que usamos ao manusear os fósseis para que não sejam esmagados.

Imagem do microscópio eletrônico de plâncton fóssil minúsculo G. bulloides encontrada durante o estudo. (Alessio Fabbrini / UCL)

Um estudo global recente mostrou que as distribuições modernas de foraminíferos são diferentes do início da era industrial. As mudanças climáticas já estão claramente causando impacto.

Da mesma forma, a visão de que as correntes oceânicas modernas são como as dos últimos dois mil anos foi desafiada por nosso trabalho em 2018, que mostrou que a circulação de “correia transportadora” invertida foi a mais fraca por 1.500 anos.

O novo trabalho baseia-se nessa imagem e sugere que a circulação superficial moderna do Atlântico Norte é diferente de qualquer coisa vista nos últimos 10.000 anos – quase todo o Holoceno.

Os efeitos da circulação incomum podem ser encontrados no Atlântico Norte. Logo ao sul da Islândia, uma redução no número de espécies de plâncton de água fria e um aumento no número de espécies de água quente mostram que as águas quentes substituíram as águas frias e ricas em nutrientes.

Acredita-se que essas mudanças também levaram a um movimento para o norte de espécies-chave de peixes, como a cavala, que já está causando dores de cabeça políticas, à medida que diferentes nações disputam os direitos de pesca.

Mais ao norte, outras evidências fósseis mostram que mais água quente está chegando ao Ártico desde o Atlântico, provavelmente contribuindo para o derretimento do gelo do mar. Mais a oeste, uma desaceleração na circulação do transportador no Atlântico significa que as águas não estão esquentando tanto quanto seria de esperar, enquanto no extremo oeste, próximo aos EUA e Canadá, o quente córrego do golfo parece estar se deslocando para o norte, o que terá profundas consequências para importantes pescarias.

Uma das maneiras pelas quais esses sistemas de circulação podem ser afetados é quando o Atlântico Norte fica menos salgado. As mudanças climáticas podem fazer com que isso aconteça aumentando as chuvas, derretendo o gelo e aumentando a quantidade de água que sai do Oceano Ártico.

O derretimento após o pico da Pequena Idade do Gelo, em meados dos anos 1700, pode ter desencadeado uma entrada de água doce, causando algumas das primeiras mudanças que encontramos, com as mudanças climáticas modernas ajudando a impulsionar essas mudanças além da variabilidade natural do Holoceno.

Ainda não se sabe o que causou essas mudanças na circulação oceânica. Mas parece que o oceano é mais sensível às mudanças climáticas modernas do que se pensava anteriormente, e teremos que nos adaptar.

Cientistas desenvolveram uma membrana que separa o CO2 de outros gases

Pelo site Engenharia É

Os cientistas desenvolveram um novo tipo de membrana de prata que pode ser usada para capturar emissões de dióxido de carbono (CO2) antes que elas tenham a chance de se espalhar na atmosfera.

Usando uma técnica que a equipe afirma nunca ter sido tentada antes, os pesquisadores semearam sua membrana de separação de gases com apenas um minúsculo depósito do valioso metal, alavancando o fluxo de CO2 em si para produzir pequenos cristais de prata ou dendritos na membrana.

Esses dendritos aumentariam drasticamente a eficiência da estrutura, permitindo que grandes quantidades de CO2 e oxigênio fluíssem sem ter que usar tanto metal precioso quanto nos métodos anteriores.

“Não construímos toda a membrana a partir de prata”, explica o engenheiro de captura de carbono Greg Mutch, da Universidade de Newcastle, no Reino Unido.

“Em vez disso, adicionamos uma pequena quantidade de prata e a cultivamos dentro da membrana, adicionando a funcionalidade que desejávamos”.

O processo é um exemplo do que é chamado de captura e armazenamento de carbono (CCS, também conhecido como seqüestro de carbono), uma vasta gama de abordagens para filtrar as emissões de CO2, com o objetivo de impedir que elas fluam para a atmosfera e contribuir para o aquecimento global antropogênico.

Um número diversificado de projetos industriais de CCS foi implementado em todo o mundo, alguns remontando décadas. Mas o campo ainda está evoluindo, com avanços na ciência e na economia da captura de carbono o tempo todo.

Uma grande restrição que impede a implementação de algumas das idéias hipotéticas de CCS mais promissoras é o custo. Embora os cientistas tenham idéias brilhantes e ilimitadas que podem realizar com sucesso em laboratório, descobrir outra maneira prática e econômica de aumentar esses métodos para execuções de tamanho industrial é outra coisa.

A prata fornece outro exemplo dessa tensão. Embora todos saibam que é um metal precioso, a maioria de nós não saberia que também é um material altamente eficaz para uso em certas aplicações de CCS.

Existem algumas maneiras diferentes de separar o CO2 de outros gases durante o seqüestro de carbono, com absorção, adsorção e uso de membranas de separação de gás, representando os principais atores.

As membranas no CCS agem como uma barreira permeável para permitir a difusão de alguns gases, enquanto impede outros. A prata, quando usada em uma classe de membranas denominadas “membranas de duas fases, carbonato derretido”, oferece algumas das eficiências mais fortes observadas na separação de CO2, dizem os pesquisadores.

Claro, não é um material barato, o que é problemático. Mas, em seu novo estudo, a equipe de Mutch descobriu uma maneira de extrair os benefícios do uso de prata no processo de separação de CO2, sem precisar de muito do elemento em si.

Em experimentos, os pesquisadores usaram pellets e tubos de óxido de alumínio para formar a base de sua membrana, adicionando apenas um pouco de prata à mistura. À medida que a membrana funcionava, uma rede de dendritos de prata começou a crescer sobre a estrutura, estimulada pelo processo de permeação que ocorria.

“Através do crescimento não equilibrado de dendritos Ag [prata], impulsionado pela permeação, a partir de pequenas quantidades de materiais de membrana adicionados de Ag, baixo custo e baixo fluxo foram transformados em membranas de baixo custo e alto fluxo”, explicam os pesquisadores em seu artigo.

A equipe afirma que seus resultados atingiram o maior fluxo de membranas de sal fundido com suporte de prata até o momento, enquanto reduziam o volume de prata necessário em uma ordem de magnitude.

“Mais importante, o desempenho da membrana está no nível necessário para ser competitivo com os processos de captura de carbono existentes”, diz Mutch.

“De fato, isso provavelmente reduziria o tamanho do equipamento necessário significativamente e potencialmente reduziria os custos operacionais”.

Além dos ganhos em relação ao custo-benefício, se quisermos usar prata nas membranas CCS, a equipe também sugere que poderíamos procurar novas maneiras de fabricar membranas aqui, aproveitando os mecanismos de permeação que ainda não foram totalmente explorados até agora.

“Nós propomos que as condições de não-equilíbrio da permeação da membrana, rotineiramente consideradas deletérias para a estabilidade a longo prazo, possam ser consideradas condições favoráveis ​​para adicionar funcionalidade vantajosa às membranas in situ”, escrevem os pesquisadores.

Novo dispositivo inteligente pode produzir combustível de hidrogênio usando água e luz solar

Pelo site Engenharia É

Os cientistas estão muito interessados em encontrar maneiras eficazes de obter hidrogênio da água, liberando assim o potencial do hidrogênio como combustível limpo. Um dispositivo recém-desenvolvido gerencia o feito, usando apenas a luz do sol como fonte de energia.

Usando eletrodos catalíticos e células solares de perovskita fundidas em uma única unidade, a engenhoca inteligente pode atingir taxas de eficiência da luz solar para o hidrogênio em 6,7%.

Pode ser um pouco cedo para começar a converter todos os nossos carros para receber células de hidrogênio com emissão zero, mas os pesquisadores por trás da nova invenção dizem que deve ser relativamente fácil ampliar a tecnologia para uso mais amplo.

Uma seção transversal do catalisador. (Jia Liang)

“O conceito é amplamente semelhante a uma folha artificial”, diz o cientista de materiais Jun Lou, da Rice University, no Texas. “O que temos é um módulo integrado que transforma a luz solar em eletricidade, que gera uma reação eletroquímica. Utiliza água e luz solar para obter combustíveis químicos”.

A perovskita é uma das estrelas em ascensão do setor de energia solar, prometendo resultados ainda melhores do que os painéis solares de silício se aproveitados corretamente, e aqui é usada para alimentar um catalisador para dividir a água em oxigênio e hidrogênio. Além disso, o dispositivo não custa muito para construir.

A chave para o funcionamento do dispositivo é o método de encapsulamento usado: o modo que os cientistas optaram por adicionar um filme de polímero ao redor da perovskita, protegendo-o de danos se submerso em água.

Ao proteger a célula solar, o polímero também permite a entrada da luz solar e serve como um isolador entre as células e os eletrodos. Melhorias nesse encapsulamento e na eficiência das células solares devem ser possíveis com mais pesquisas e, mais adiante, o dispositivo pode até oferecer uma fonte de energia autossustentável.

“Com um design de sistema inteligente, é possível criar um loop auto-sustentável”, diz Lou. “Mesmo quando não há luz solar, você pode usar a energia armazenada na forma de combustível químico. Você pode colocar os produtos de hidrogênio e oxigênio em tanques separados e incorporar outro módulo como uma célula de combustível para transformar esses combustíveis de volta em eletricidade”.

Ainda há muito trabalho a ser feito, mas o novo dispositivo resolve uma série de problemas enfrentados por projetos anteriores – a impermeabilização do perovskita até certo ponto significa que ele pode ser colocado diretamente na água, por exemplo, acelerando o processo. A equipe também considerou a extração de oxigênio e hidrogênio, em vez de uma ou outra.

Os cientistas estão ocupados experimentando o uso de perovskita e outros materiais em conjunto, para tentar melhorar a quantidade de eletricidade que podemos gerar a partir do sol.

Uma das desvantagens do uso de células solares baseadas em cristais de perovskita é que elas podem ser caras de fabricar, mas, neste estudo, alternativas mais baratas foram trocadas – carbono ao invés de platina, por exemplo.

“Isso reduz a barreira de entrada para adoção comercial”, diz Lou. “Dispositivos integrados como este são promissores porque criam um sistema que é sustentável”.