Turbinas eólicas inteligentes conseguem prever o vento

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Redação do Site Inovação Tecnológica – 29/01/2010

Engenheiros da Universidade de Risoe, na Dinamarca, completaram com sucesso os primeiros testes práticos de uma nova turbina de vento – o gigantesco cata-vento responsável pela geração da energia eólica – que consegue prever e reagir às alterações no vento, otimizando a geração de eletricidade.

“Os resultados mostram que este sistema consegue prever a direção do vento, a intensidade do vento e até a turbulência. Com isto, estimamos que uma futura geração de turbinas de vento poderá aumentar a produção de energia e, ao mesmo, reduzir as cargas extremas que impactam no seu tempo de vida útil,” diz o Dr. Torben Mikkelsen.

Anemômetro a laser

O sistema agregado à turbina de vento é uma espécie de anemômetro a laser, que os cientistas chamam de “LIDAR de vento”. LIDAR (Light Detection And Ranging) é uma espécie de “radar de luz”, que utiliza um feixe de raios laser para detectar a distribuição espacial da temperatura e da umidade na atmosfera.

Da mesma forma que um radar envia ondas de rádio e mede suas reflexões, um LIDAR envia ondas de luz. O “eco”, neste caso, é a reflexão dessa onda de luz pelas diferentes camadas da atmosfera.

Enxergando o vento

A incorporação do LIDAR significa que as turbinas de vento passam a ser capazes de “ver” o vento por meio da detecção das variações nas características da massa de ar.

Ao prever o vento que a atingirá nos próximos instantes, a turbina pode otimizar sua posição e ajustar a inclinação de suas pás para que o vento seja utilizado de forma mais eficiente e para que a turbina dure mais.

Os engenheiros afirmam que a tecnologia a laser aumenta a produção de energia em até 5%, principalmente porque ela permite a utilização de pás mais longas. Para uma turbina de vento com capacidade de 4 MW, isso representa um ganho financeiro de $200.000 por ano.

Boom na energia eólica

“O sistema LIDAR pode ser usado para aumentar a durabilidade das pás ao permitir que elas lidem melhor com as irregularidades do vento. Numa segunda etapa, isso tornará possível fabricar pás mais longas. Isto vai aumentar a produção de energia e tornar a eletricidade eólica mais competitiva,” diz o engenheiro.

A indústria de turbinas de vento está passando por um boom, prevendo-se que ela cresça tremendamente nos próximos anos, graças ao foco global nas energias renováveis e na reação às mudanças climáticas.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=turbinas-eolicas-inteligentes-conseguem-prever-vento&id=010115100129&ebol=sim

Resíduos agrícolas viram aquecimento na Dinamarca

27/01/2010 – Autor: Paula Scheidt – Fonte: CarbonoBrasil

Rejeitos da criação de animais e restos das colheitas viram matéria-prima para a produção de energia usada na calefação de edifícios, criando ambientes agradáveis para enfrentar o rigoroso inverno do norte da Europa

Calor e luz em abundância são coisas raras no inverno dinamarquês.  Nesta época do ano, as pessoas andam apressadas pelas ruas ou aceleram a pedalada para chegar logo ao seu destino. Pois, se na rua as temperaturas negativas exigem casacos pesados, chapéus e luvas; ao entrar nas casas e edifícios é preciso se livrar rapidamente de todo estas roupas.

Para criar ambientes tão confortáveis, grandes volumes de matéria-prima precisam ser queimadas para gerar calor capaz de aquecer os locais fechados por onde circulam os mais de 5,5 milhões de habitantes do país.

A boa notícia é que 41,1% da calefação produzida na Dinamarca vêm da queima da biomassa, incluindo aí lixo, rejeitos do campo, do setor madeireiro e da criação de animais.

O país possui 665 usinas de co-geração de energia (eletricidade e calor) e 230 usinas que produzem apenas aquecimento, que é distribuído com o uso de água em um sistema de tubulações.

A CarbonoBrasil visitou uma delas em uma pequena vila rural há 80km de Copenhague, onde um grupo de 21 agricultores decidiu formar uma cooperativa para produzir calor para suas residências usando o ‘lixo’ resultante do processo de criação de suínos.

Com a idéia na cabeça, eles fizeram um empréstimo de 60 milhões de coroas dinamarquesas, algo como 2,1 milhões de euros, em 1994 e montaram a usina de biogás próxima as suas propriedades.

Um caminhão coleta os resíduos da criação de animais nas fazendas e os leva até a unidade de biogás. Ali, das cerca de 220 toneladas de dejetos que chegam diariamente são obtidos cerca de 13 mil a 15 mil metros cúbicos de gás.

Deste modo, além de terem achado uma solução de descarte para o resíduo da sua produção, que é altamente poluente para os leitos dos rios e solo, os agricultores mantém as casas de 465 famílias das cidades de Dalmose e Flakkebjerg totalmente aquecidas no inverno. Isto sem contar que, no processo de produção do biogás, eles também obtêm adubo com alta riqueza de nutrientes para suas lavouras.

Dos campos para as caldeiras

Não muito longe dali, a cerca de 40 Km de Copenhague, na cidade de Borup, conhecemos outra iniciativa rural com duplo benefícios.

Um grupo de 29 fazendeiros se juntou em 1984 para construir uma usina de produção de energia para calefação com base na queima do feno, resíduo resultante da colheita na agricultura. A usina recebe hoje cerca de 7,6 mil toneladas de feno por ano e cada agricultor recebe cerca de 0,7 coroas por quilo de feno entregue.

O engenheiro Soren Mortensen, da empresa que construiu a usina, Andritz Sprout, explica que a soma paga depende da qualidade do feno. “Quanto mais seco, melhor o preço. No inverno, por exemplo, o material não pode ter mais de 20% de umidade”, diz.

 A usina produz, em média, 7,5 MW por ano, que é usado para fornecer calefação a 1,7 mil casas.

Mortensen explica que os consumidores pagam a metade do valor que pagariam pelo sistema convencional a gás ou carvão por exemplo. Segundo ele, a construção da usina custou 3 milhões de euros e, para mantê-la, são gasto apenas 3 mil euros anuais em manutenção.

Além disso, assim como na usina de biogás, nada se perde por aqui. As cinzas resultantes da queima do feno são mais uma vez reutilizadas no campo, também como fertilizante.

Fonte: http://www.carbonobrasil.com/#reportagens_carbonobrasil/noticia=724428

Bactérias despontam na produção de biocombustíveis

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Duas pesquisas independentes, que acabam de ser divulgadas nos Estados Unidos, mostram que as bactérias geneticamente modificadas logo poderão ser mais importantes do que as plantas usadas para a produção de biocombustíveis.

Biocombustível perfeito

Pesquisadores da Universidade da Califórnia modificaram geneticamente uma cianobactéria para fazê-la consumir dióxido de carbono e produzir o combustível líquido isobutanol, que tem grande potencial como alternativa à gasolina.

Para completar esse quadro, que até parece bom demais para ser verdade, a reação química para produção do combustível é alimentada diretamente por energia solar, através da fotossíntese.

O processo tem duas vantagens para a meta global de longo prazo de se alcançar uma economia sustentável, que utilize energia mais limpa e menos danosa ao meio ambiente.

Em primeiro lugar, ele recicla o dióxido de carbono, reduzindo as emissões de gases de efeito estufa resultantes da queima dos combustíveis fósseis.

Em segundo lugar, ele usa energia solar para converter o dióxido de carbono em um combustível líquido que pode ser usado na infraestrutura de energia já existente, inclusive na maioria dos automóveis.

Desconstrução da biomassa

As atuais alternativas à gasolina, o que inclui os biocombustíveis derivados de plantas ou de algas, exigem várias etapas intermediárias antes de gerar os combustíveis utilizáveis.

“Esta nova abordagem evita a necessidade de desconstrução da biomassa, quer no caso da biomassa celulósica, quer na biomassa de algas, algo que representa uma grande barreira econômica para a produção de biocombustíveis hoje”, disse o líder da equipa James C. Liao. “Portanto, [nossa biotecnologia] é potencialmente muito mais eficiente e menos dispendiosa do que as abordagens atuais.”

Transformando CO2 em combustível

Usando a cianobactéria Synechoccus elongatus, os pesquisadores primeiro aumentaram geneticamente a quantidade da enzima RuBisCo, uma fixadora de dióxido de carbono. A seguir, eles juntaram genes de outros microrganismos para gerar uma cepa de bactérias que usa dióxido de carbono e luz solar para produzir o gás isobutiraldeído.

O baixo ponto de ebulição e a alta pressão de vapor do gás permitem que ele seja facilmente recolhido do sistema.

As bactérias geneticamente modificadas podem produzir isobutanol diretamente, mas os pesquisadores afirmam que atualmente é mais fácil usar um processo de catálise já existente e relativamente barato para converter o gás isobutiraldeído para isobutanol, assim como para vários outros produtos úteis à base de petróleo.

Segundo os pesquisadores, uma futura usina produtora de biocombustível baseada em suas bactérias geneticamente modificadas poderia ser instalada próxima a usinas que emitem dióxido de carbono – as termelétricas, por exemplo. Isto permitiria que o gás de efeito estufa fosse capturado e reciclado diretamente em combustível líquido. Para que isso se torne uma realidade prática, os pesquisadores precisam aumentar a produtividade das bactérias e diminuir o custo do biorreator.

Bactérias autodestrutivas A equipe da Universidade do Estado do Arizona também usou a genética e as cianobactérias fotossintéticas, mas em uma abordagem diferente.

O grupo do professor Roy Curtiss usou os genes de um bacteriófago – um microrganismo que ataca bactérias – para programar as cianobactérias para se autodestruírem, permitindo a recuperação das gorduras ricas em energia – e dos seus subprodutos, os biocombustíveis.

Segundo Curtiss, as cianobactérias são fáceis de manipular geneticamente e têm um rendimento potencialmente maior do que qualquer planta atualmente utilizada como fonte para os biocombustíveis capazes de substituir a gasolina ou o diesel.

Mas, para realizar esse potencial, é necessário colher as gorduras dos micróbios, o que atualmente exige uma série de reações químicas muito caras.

Otimização

Para fazer as cianobactérias liberarem mais facilmente sua preciosa carga de gorduras, Curtiss e seu colega Xinyao Liu, inseriram nelas os genes dos bacteriófagos, que são controlados pela simples adição de quantidades-traço de níquel no seu meio de cultura.

Os genes dos invasores dissolvem as membranas protetoras das cianobactérias, fazendo-as explodir como um balão, liberando as gorduras.

A solução também não é definitiva, mas os pesquisadores já contam com um financiamento de US$5,2 milhões nos próximos dois anos para otimizar a reação e aumentar seu rendimento.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=bacterias-producao-de-biocombustiveis&id=010115100125&ebol=sim

Em busca do Google verde

Por que investidores como o indiano Vinod Khosla consideram o mercado de energias renováveis o mais promissor do século 21 – e como eles pretendem ganhar bilhões com isso

 

O indiano Vinod Khosla: Meio bilhão de dólares do próprio bolso para empresas verdes

Por Tiago Lethbridge, de Nova York | 21.01.2010 | 10h58

O indiano Vinod Khosla não acumulou um patrimônio superior a 1 bilhão de dólares fazendo apostas erradas. Nascido em Nova Délhi há 54 anos, Khosla se tornou um dos mais celebrados investidores do Vale do Silício, um especialista em descobrir, dentre milhares de empresas em gestação, aquelas que serão as gigantes da década seguinte. Ele foi escolhido pela revista Fortune o mais bem-sucedido investidor de risco da história. Nos últimos anos, Khosla partiu para aquela que é a sua mais ousada empreitada – decidiu apostar, e apostar pesado, em empresas verdes. Estima-se que Khosla tenha tirado mais de meio bilhão de dólares do próprio bolso para financiar empreendedores e suas ideias aparentemente malucas para diminuir o consumo de energia ou encontrar substitutos limpos para o petróleo. A lista é enorme: são dezenas de empresas. Não se deve, no entanto, confundir o investidor indiano com um bilionário ambientalista excêntrico que joga dinheiro fora. Pelo contrário. A ideia de Khosla é multiplicar a própria fortuna no processo. Como ele costuma dizer, a solução de problemas gigantescos requer “uma pitada de ganância”. E, para Khosla, o setor de energias renováveis é o lugar certo para quem quer ganhar dinheiro no século 21. “Essas empresas valerão centenas de bilhões de dólares num futuro muito próximo”, disse Khosla a EXAME.

Nos últimos dois anos, dezenas de investidores e centenas de empreendedores se juntaram a Khosla na busca pelo Google da energia verde – a empresa que transformará o mundo da energia como o Google mudou a internet e a Microsoft, a computação pessoal. Em 2009, a energia limpa foi o setor que mais atraiu dinheiro dos fundos de venture capital americanos, aqueles que financiam empresas em seus estágios iniciais de desenvolvimento. Por trás desse fenômeno estão os mesmos investidores que catapultaram as maiores empresas de tecnologia do mundo. Entre eles, por exemplo, está John Doerr, do fundo Kleiner Perkins, conhecido por ter feito apostas certeiras em empresas como Google e Amazon. Nos últimos dois anos, fundos como os de Khosla e Doerr investiram mais de 14 bilhões de dólares em empresas de energia limpa – e, após uma queda acentuada no primeiro trimestre de 2009, os números voltaram a crescer a partir da segunda metade do ano. Foram mais de 1 000 negócios no total. Até mesmo Warren Buffett, o segundo homem mais rico do mundo, decidiu separar 230 milhões de dólares para fazer sua aposta na chinesa BYD, fabricante de carros elétricos. “As oportunidades são enormes”, afirma Dallas Kachan, diretor da empresa de pesquisas Cleantech Group. “Há cinco anos, a energia limpa atraía apenas 3% dos investimentos de fundos de venture capital. Hoje, são 25%.”

Nenhum desses investidores, no entanto, tem a agressividade de Vinod Khosla. Seu envolvimento com o setor começou no início da década, quando ainda era sócio de Doerr no Kleiner Perkins. Surgiu, então, um problema. Khosla queria investir em empresas com tecnologias incipientes, mas revolucionárias. E era impossível fazer isso num fundo tradicional, que usa dinheiro dos outros. Em 2004, ele deixou o Kleiner e fundou a Khosla Ventures. Com o próprio dinheiro, claro, ele poderia fazer o que bem entendesse. Khosla começou, então, a investir em algumas ideias consideradas – por ele mesmo – “loucas, mas que podem transformar mercados inteiros se derem certo”. Entre elas, por exemplo, está uma tecnologia para a fabricação de cimento que, em vez de emitir, sequestra carbono. Segundo Khosla, a Calera, fundada por um cientista de Stanford, tem 10% de chance de dar um retorno de 100 vezes para o investimento, e 90% de chance de quebrar. “Aceitamos esse risco”, diz Khosla. Hoje, seu fundo tem investimentos relevantes em 35 empresas do setor. Em setembro do ano passado, quando a energia limpa já estava na moda, levantou mais de 1 bilhão de dólares com investidores para criar dois fundos dedicados a comprar participações em empresas de energia limpa. O maior deles procurará projetos mais maduros. Com o outro, estimado em 300 milhões de dólares, a meta é continuar financiando ideias que ninguém tem coragem de apoiar.

Por que esse setor vem atraindo tanto dinheiro? O que motiva Khosla e investidores como ele é a certeza de que só a tecnologia pode combater a escassez de recursos naturais num século em que a população mundial pode chegar a 9 bilhões de pessoas. “A demanda por energia e recursos naturais vai aumentar muito, particularmente nos países emergentes”, diz Joe Muscat, diretor da consultoria Ernst&Young. “E novas tecnologias serão necessárias para atender essa explosão na demanda.” Claro, o aumento da preocupação dos governos com o aquecimento global também está impulsionando novos investimentos privados. Nos Estados Unidos, governos estaduais estabeleceram metas para a produção de energias renováveis, e o governo de Barack Obama fez empréstimos vultosos a algumas das empresas mais conhecidas do setor. A montadora de carros elétricos Tesla, por exemplo, obteve um financiamento de quase meio bilhão de dólares para produzir um sedã na Califórnia. O mesmo aconteceu com fabricantes de baterias, por exemplo.

A busca pelo Google verde é global, e os Estados Unidos não saíram na frente. Na primeira onda, amplamente impulsionada por incentivos estatais, países como Alemanha e, mais recentemente, a China, se destacaram. Das cinco maiores fabricantes de turbinas de energia eólica, apenas uma é americana – a General Electric. O país também é uma força menor em setores como energia solar e produção de baterias. Mas a esperança dos investidores é que as grandes rupturas tecnológicas – que, como preza Khosla, podem transformar setores inteiros sem depender da muleta estatal – surjam nos Estados Unidos. Os centros de pesquisa de universidades americanas como o Massachusets Institute of Technology (MIT) ou Stanford são o maior nascedouro de empresas de energia limpa de alta tecnologia. A Amyris, considerada uma das mais promissoras fabricantes de biocombustíveis do mundo, nasceu no laboratório de microbiologia da Universidade da Califórnia, em Berkeley. Um grupo de estudantes de Ph.D. desenvolveu uma bactéria que produzia uma droga para a malária. “Em 2006, percebemos que a mesma tecnologia poderia ser usada para produzir combustíveis”, diz Jack Newman, um dos fundadores da Amyris, que já recebeu mais de 150 milhões de dólares de investidores como Khosla e Doerr. Os micróbios da Amyris usam o açúcar para produzir um biocombustível que, segundo a empresa, é muito semelhante ao petróleo. A empresa já fez parcerias com as principais usinas de açúcar e álcool brasileiras, como São Martinho e Cosan. “Vamos começar a vender diesel em 2011”, diz Newman.

A substituição do petróleo por biocombustíveis mais baratos e menos poluentes é considerada a empreitada com mais chances de gerar retornos bilionários. Não chega a surpreender que as grandes empresas petrolíferas estejam entre os principais investidores nesse segmento. Fundada por pesquisadores de Harvard e Berkeley, a californiana LS9 produz um biodiesel 85% menos poluente que o diesel comum e recebeu investimentos da americana Chevron em 2009. A anglo- holandesa Shell tem acordos com cerca de 70 empresas de energia alternativa. Finalmente, a americana Exxon anunciou no ano passado um dos maiores investimentos da história da energia limpa. A empresa vai investir até 600 milhões de dólares na Synthetic Genomics, empresa do cientista americano Craig Venter, que desenvolve uma tecnologia de produção de combustíveis de algas. Venter, considerado um dos homens mais influentes do mundo pela revista Time, ganhou fama mundial em sua corrida para decodificar o genoma humano. E acha que o dono do Google verde será ele mesmo. Sua pesquisa é, realmente, fascinante. As algas desenvolvidas por seu time de cientistas produzem combustíveis consumindo dióxido de carbono e luz solar. Segundo Venter, a tecnologia será viável comercialmente dentro de cinco a dez anos. O objetivo da Synthetic Genomics é “substituir a indústria petroquímica”.

Por que esse setor vem atraindo tanto dinheiro? O que motiva Khosla e investidores como ele é a certeza de que só a tecnologia pode combater a escassez de recursos naturais num século em que a população mundial pode chegar a 9 bilhões de pessoas. “A demanda por energia e recursos naturais vai aumentar muito, particularmente nos países emergentes”, diz Joe Muscat, diretor da consultoria Ernst&Young. “E novas tecnologias serão necessárias para atender essa explosão na demanda.” Claro, o aumento da preocupação dos governos com o aquecimento global também está impulsionando novos investimentos privados. Nos Estados Unidos, governos estaduais estabeleceram metas para a produção de energias renováveis, e o governo de Barack Obama fez empréstimos vultosos a algumas das empresas mais conhecidas do setor. A montadora de carros elétricos Tesla, por exemplo, obteve um financiamento de quase meio bilhão de dólares para produzir um sedã na Califórnia. O mesmo aconteceu com fabricantes de baterias, por exemplo.

A busca pelo Google verde é global, e os Estados Unidos não saíram na frente. Na primeira onda, amplamente impulsionada por incentivos estatais, países como Alemanha e, mais recentemente, a China, se destacaram. Das cinco maiores fabricantes de turbinas de energia eólica, apenas uma é americana – a General Electric. O país também é uma força menor em setores como energia solar e produção de baterias. Mas a esperança dos investidores é que as grandes rupturas tecnológicas – que, como preza Khosla, podem transformar setores inteiros sem depender da muleta estatal – surjam nos Estados Unidos. Os centros de pesquisa de universidades americanas como o Massachusets Institute of Technology (MIT) ou Stanford são o maior nascedouro de empresas de energia limpa de alta tecnologia. A Amyris, considerada uma das mais promissoras fabricantes de biocombustíveis do mundo, nasceu no laboratório de microbiologia da Universidade da Califórnia, em Berkeley. Um grupo de estudantes de Ph.D. desenvolveu uma bactéria que produzia uma droga para a malária. “Em 2006, percebemos que a mesma tecnologia poderia ser usada para produzir combustíveis”, diz Jack Newman, um dos fundadores da Amyris, que já recebeu mais de 150 milhões de dólares de investidores como Khosla e Doerr. Os micróbios da Amyris usam o açúcar para produzir um biocombustível que, segundo a empresa, é muito semelhante ao petróleo. A empresa já fez parcerias com as principais usinas de açúcar e álcool brasileiras, como São Martinho e Cosan. “Vamos começar a vender diesel em 2011”, diz Newman.

A substituição do petróleo por biocombustíveis mais baratos e menos poluentes é considerada a empreitada com mais chances de gerar retornos bilionários. Não chega a surpreender que as grandes empresas petrolíferas estejam entre os principais investidores nesse segmento. Fundada por pesquisadores de Harvard e Berkeley, a californiana LS9 produz um biodiesel 85% menos poluente que o diesel comum e recebeu investimentos da americana Chevron em 2009. A anglo- holandesa Shell tem acordos com cerca de 70 empresas de energia alternativa. Finalmente, a americana Exxon anunciou no ano passado um dos maiores investimentos da história da energia limpa. A empresa vai investir até 600 milhões de dólares na Synthetic Genomics, empresa do cientista americano Craig Venter, que desenvolve uma tecnologia de produção de combustíveis de algas. Venter, considerado um dos homens mais influentes do mundo pela revista Time, ganhou fama mundial em sua corrida para decodificar o genoma humano. E acha que o dono do Google verde será ele mesmo. Sua pesquisa é, realmente, fascinante. As algas desenvolvidas por seu time de cientistas produzem combustíveis consumindo dióxido de carbono e luz solar. Segundo Venter, a tecnologia será viável comercialmente dentro de cinco a dez anos. O objetivo da Synthetic Genomics é “substituir a indústria petroquímica”.

Do genoma à gasolina

O cientista Craig Venter quer substituir o petróleo por um combustível produzido por algas geneticamente modificadas

O americano Craig Venter, cientista- celebridade que liderou a decodificação do genoma humano no fim dos anos 90, tornou-se um dos mais destacados empresários da energia limpa. Ele pretende usar algas geneticamente modificadas para produzir um combustível que poderá entrar diretamente nas refinarias existentes hoje. Parece coisa de maluco, mas a petrolífera americana Exxon anunciou no ano passado um investimento de 600 milhões de dólares na empresa de Venter, a Synthetic Genomics. Venter falou a EXAME sobre sua nova meta – substituir a indústria petroquímica. Abaixo, os principais trechos da entrevista.

Como o seu trabalho anterior com o genoma o levou aos biocombustíveis? Há quatro anos, eu me perguntei onde estavam os maiores problemas do planeta, e como a biologia poderia ajudar a resolvê-los. Não demorei a chegar no meio ambiente. E, com as ferramentas de genômica que já conhecíamos, a melhor aplicação parecia ser o desenvolvimento de biocombustíveis para diminuir nossa dependência de petróleo.

Como é possível fazer um combustível equivalente ao petróleo usando algas? Tudo é baseado no trabalho que desenvolvemos ao aprender a escrever o código genético. O avanço com algas foi significativo. Estamos mudando o código genético das algas para que seu metabolismo produza combustíveis. E o que é melhor: elas usam carbono e luz solar para isso.

A Exxon vai investir 600 milhões de dólares nesse projeto. Quais são os próximos passos? Precisamos aumentar a eficiência das algas, sua produtividade, encontrar algas que resistam a baixas temperaturas e pouca luz. Será muito difícil. Ninguém fez nada parecido antes. É preciso, finalmente, encontrar um combustível economicamente viável. Mas produziremos um combustível que pode entrar numa refinaria existente hoje e ser transformado num produto idêntico à gasolina, ao diesel e ao combustível de aviação atuais.

Quanto tempo levará até que isso aconteça? Faltam entre cinco e dez anos. Para tornar esse combustível viável comercialmente, precisamos de escala. É necessário produzir bilhões de litros por ano.

Combustíveis feitos de algas são uma resposta melhor ao problema do que o etanol, por exemplo? O etanol de cana de açúcar é excelente, e o Brasil fez um trabalho fantástico. Mas o etanol não é um bom substituto do petróleo. Outros combustíveis feitos do açúcar poderão usar as mesmas refinarias existentes hoje, o que não acontece com o etanol. Essas são opções importantes também. A verdade é que vamos precisar de todas as soluções possíveis.

O senhor afirmou que pretende substituir a indústria petroquímica. E não estava brincando. Esse, aliás, tem de ser o objetivo da sociedade, não apenas o meu. Claro que isso vai levar 30 ou 40 anos, sendo bastante realista.

O que é mais desafiador, o genoma ou encontrar um substituto para o petróleo? Bem, eu achava o sequenciamento do genoma um enorme desafio à época. Mas é menor do que trabalhar para ver o mundo livre do petróleo. Todos nós crescemos dependentes de combustíveis fósseis. Será um desafio enorme encontrar uma solução economicamente viável, e na escala necessária. A ciência e a engenharia nunca enfrentaram um desafio dessas dimensões. Mas é um objetivo viável.

Fonte: http://portalexame.abril.com.br//revista/exame/edicoes/0960/especiais/busca-google-verde-527747.html?page=1

O que vai alimentar os carros do futuro?

Elisabeth Jeffries – 22/01/2010

”]A deficiência das baterias

O lançamento do primeiro carro híbrido, o Toyota Prius, em 2001, já é um fato histórico. A história agora se renova com a estreia no mercado dos primeiros carros elétricos esportivos Tesla.

Mas esses sucessos não podem encobrir um “detalhe” nada desprezível: a tecnologia das baterias que estes carros utilizam ainda necessita de melhorias significativas para atender às exigências que os veículos encaram no dia a dia.

O fato é que as baterias de íons de lítio (Li-Ion) dos melhores laptops permitem que eles funcionem por uma hora e meia antes de exigirem uma recarga, que dura duas horas ou mais. E um computador portátil, mesmo podendo ser carregado, funciona parado, é um equipamento estacionário – portanto, com fácil acesso a uma tomada. Já um carro é projetado para cumprir suas funções em total mobilidade.

Indo direto ao ponto: as baterias de hoje são inadequadas para aplicações automotivas.

Baterias tão caras quanto o carro

Ainda há muito trabalho a fazer para que as baterias de lítio tornem-se capazes de alimentar carros urbanos a preços razoáveis. Como o porta-voz da Daimler AG, Matthias Brock, faz questão de salientar, “a questão dos custos é primordial e a bateria é uma parte importante do preço de um carro [elétrico]. Para sermos competitivos, precisamos reduzir o preço das baterias, mas isso ainda vai levar alguns anos.”

De acordo com Paul Nieuwenhuis, especialista em indústria automotiva na Universidade de Cardiff, no Reino Unido, a bateria de um carro híbrido padrão custa cerca de 17.000 euros (cerca de US$25 mil ou R$43 mil), o mesmo montante necessário para construir todo o restante do carro.

“Pode-se supor que, por volta de 2020 e com produção em massa, o custo das baterias terá caído pela metade. Essa produção em massa vai começar com os híbridos plug-in – carros híbridos recarregáveis através de uma tomada elétrica comum -, mas veículos elétricos a bateria “puros” também vão se beneficiar,” diz ele. Células de combustível de óxido sólido.

Baterias confiáveis

”]Antes disso, esses veículos devem ganhar velocidade, potência e autonomia. Neste momento, poucos veículos elétricos são capazes de viajar mais do que 60 km com uma única carga. Além disso, muitos desses modelos usam baterias de hidreto metálico de lítio (NiMH).

“Estas são as baterias convencionais para os carros elétricos e são perfeitamente funcionais”, insiste Saiful Islam, da Universidade de Bath, também no Reino Unido. O que é verdade, já que é nelas que se baseiam o Mercedes-Benz Smart Car ou o próprio Toyota Prius.

Neste momento, as baterias NiMH são mais confiáveis e mais baratas do que as baterias de íons de lítio.

No entanto, como explica Saiful Islam, “as baterias de íons de lítio oferecem outros benefícios, particularmente em termos de densidade de energia, que é muito maior para a mesma massa.” Esta capacidade pode ter um impacto significativo sobre o peso das baterias e sobre a capacidade de armazenamento de cada uma das pequenas células que as compõem.

De acordo com Peter Bruce, um especialista em armazenamento de energia na universidade escocesa de St. Andrews, uma bateria Li-ion produz de três a quatro volts por célula, contra um pouco mais de dois volts por célula nos outros tipos. Isto permite reduzir o número de células na bateria e aumentar a densidade de energia. Mas adaptar esse potencial para o uso em massa exige também a melhoria do desempenho de vários outros componentes das baterias.

Contudo, as atuais baterias de íons de lítio têm um grande problema: a falta de confiabilidade. Alguns fabricantes viram seus produtos explodirem em notebooks e telefones celulares. Esse cenário deve ser evitado a todo custo no caso de um veículo em movimento. “Novos materiais são a chave para o progresso nesta área,” prevê Saiful Islam.

Separadores de cerâmica

”]A empresa química alemã Evonik Degussa GmbH está tentando resolver este problema através do projeto Li-Tec, o resultado de uma parceria comercial com a Daimler AG.

Os engenheiros da Evonik desenvolveram um novo material chamado Separion® para produzir o filme separador, que é um dos principais componentes das baterias. Como o próprio nome sugere, ele separa os dois eletrodos, o anodo (+) e o catodo (-), através dos quais circula o fluxo de íons de lítio, e, portanto, a corrente elétrica. Uma das funções do separador é evitar curtos-circuitos, sendo ao mesmo tempo suficientemente permeável e poroso para permitir a passagem dos íons em movimento.

Os separadores são geralmente compostos de membranas de polímeros semipermeáveis, à base de polietileno ou polipropileno. Mas estes materiais são inflamáveis e só são estáveis até 140 °C. No caso de um excesso de carga, o separador pode superaquecer, derreter e provocar um curto-circuito, eventualmente ocasionando uma explosão.

A inovação da Evonik foi a introdução de separadores formados parcialmente por compostos de cerâmica, que são duros, mas ainda suficientemente flexíveis para permitir a perfuração de pequenos poros através dos quais os elétrons podem fluir.

A ideia não é nova, mas a Evonik resolveu algumas de suas limitações. “As cerâmicas eram muito frágeis e, portanto, era difícil usar um separador exclusivamente composto por este material”, diz Volker Hennige, diretor do projeto Li-Tec. Os engenheiros então inventaram um novo material compósito no qual um polímero não-tecido serve como substrato de apoio e é misturado com pó de cerâmica.

“Em células pequenas, como as de um laptop, você pode usar 100% membranas de polímeros, já que não há nenhum problema sério de segurança. Este problema surge apenas com as células maiores, que são essenciais para fabricar carros elétricos a preços competitivos,” diz Volker Hennige.

”]Novas tecnologias das baterias de lítio

O atual modelo do novo Roadster, o carro elétrico esportivo da Tesla, um fabricante localizado na Califórnia (EUA) também contém milhares de pequenas células, em vez de um pequeno número de células maiores, principalmente para reduzir o risco de uma explosão nas baterias. Esta preocupação com a segurança reflete-se parcialmente no preço do carro: mais de US$120.000,00.

“Os materiais usados até agora para o catodo impedem a produção de baterias em grande escala,” diz Saiful Islam. Um dos objetivos das pesquisas é projetar catodos capazes de armazenar mais energia por meio do aumento do seu teor de lítio. E isso exigirá a utilização de novos materiais.

Em uma bateria Li-ion, quando os dois eletrodos são conectados ao circuito, libera-se energia química. Os íons de lítio fluem do catodo para o anodo quando a bateria estiver sendo carregada, e do anodo para o catodo durante a descarga.

Quando o anodo é feito de grafite, o catodo é composto principalmente por uma camada de óxido metálico, como o óxido de lítio-cobalto, ou de materiais baseados em poliânions, como o fosfato de ferro-lítio ou espinelas de óxido de magnésio e lítio.

Desses materiais, o óxido de lítio-cobalto é o mais comum. No entanto, como salienta Saiful Islam, “o cobalto traz problemas de preço e toxicidade”.

Para substituir o óxido de cobalto e permitir o desenvolvimento em grande escala de baterias para aplicações automotivas, os cientistas têm concentrado seus esforços nos óxidos à base de ferro, níquel ou manganês, assim como nos catodos de fosfato de ferro-lítio (LiFePO4). Este último apresenta uma maior resistência ao calor e às correntes elétricas de alta intensidade.

Pesquisas ainda mais futuristas estão tentando livrar-se totalmente do catodo de cobalto, em uma bateria de lítio-ar na qual o lítio entra no eletrodo e reage com o oxigênio para formar óxido de lítio.

Os primeiros resultados sugerem que esta abordagem torna possível armazenar mais energia do que com as baterias tradicionais de íons de lítio. Peter Bruce fala em até 5 ou 10 vezes mais – veja detalhes em Bateria a ar pode durar 10 vezes mais que baterias de lítio e Bateria de ar-silício é a mais nova opção para armazenamento de energia.

Investimentos nos carros elétricos

”]As pesquisas atuais parecem promissoras, ainda que leve mais uma década até que a tecnologia dos veículos elétricos possa competir com as vantagens da tecnologia dos motores de combustão interna. Mas os esforços estão agendados.

Em março de 2009, a Comissão Europeia destinou um bilhão de euros para o desenvolvimento de carros verdes como parte do Green Cars Initiative, que é parte integrante do seu plano de recuperação econômica pós crise financeira. Uma parcela desses recursos foi destinada para as pesquisas de baterias de alta densidade, motores elétricos, redes de distribuição de eletricidade inteligentes e sistemas de recarga de veículos.

Segundo um estudo realizado pelo banco HSBC, governos de todo o mundo estão fornecendo € 12 bilhões em estímulos para veículos com baixas emissões de carbono. A maior parte desse montante foi destinada à pesquisa e desenvolvimento de baterias mais leves e carros híbridos plug-in, bem como em créditos ou restituições de impostos para consumidores que comprarem veículos novos e de baixa emissão.

Mas é preciso fazer ainda mais. Segundo Lew Fulton, especialista da Agência Internacional de Energia (AIE), se conseguirmos reduzir o custo das baterias para € 380 por kilowatt/hora, um carro híbrido conectado à rede elétrica, com um alcance de 50 km, custaria apenas cerca de € 3.000 a mais do que um modelo híbrido não-conectado – no qual a bateria é recarregada pelo motor a combustão e pela energia regenerativa dos freios.

“Colocar na estrada 2 milhões de carros híbridos conectados ao ano até 2020 exigiria, portanto, um custo adicional de € 8 bilhões por ano. As pesquisas de baterias e veículos elétricos em geral deverão custar outras várias centenas de milhões de euros por ano se pretendermos desenvolver também carros elétricos puros,” disse Lew Fulton.

”]O desafio da eletricidade para os carros elétricos

Desenvolver sistemas de transmissão e distribuição de eletricidade adaptados à era dos carros elétricos e híbridos é outro desafio.

Será necessário aumentar a capacidade de produção de energia? Poderia o desenvolvimento de uma rede inteligente de distribuição de energia – usando a tecnologia da computação para monitorar o consumo minuto a minuto – ser suficiente para abrir o caminho para uma utilização ampla dos veículos elétricos?

 Recarregar carros acionados por energia elétrica irá, certamente, aumentar a demanda de energia. Mas estes carros também poderão ser utilizados para injetar eletricidade de volta na rede. Uma vez que isto já é possível com as baterias de chumbo, seria fácil estabelecer uma interligação entre a rede de eletricidade e a frota de carros elétricos.

Três rotas paralelas

Qualquer que seja a perspectiva que se adote, o desenvolvimento futuro dos veículos elétricos é uma meta muito ambiciosa e vai exigir, em primeiro lugar, enormes investimentos.

Na Europa, uma parte do financiamento para o Green Cars Initiative é também dedicada a criar motores a combustão mais limpos e eficientes, o que é, sem dúvida, um caminho mais fácil de seguir. Mesmo assim, muitos fabricantes de automóveis abraçaram o conceito dos carros elétricos.

Matthias Brock, da Daimler AG prevê a criação de três rotas: “Os carros elétricos poderiam ser usados na cidade, dada a sua autonomia mais limitada. Para distâncias maiores, os motores de combustão interna continuarão sendo a forma mais popular de transporte. Mas também estamos dando atenção às células de combustível por causa de sua neutralidade total de emissões de carbono.”

A General Motors também adotou a ideia de carros elétricos. Apesar da crise, a empresa está planejando lançar na Europa um novo veículo híbrido, chamado Opel Ampera, já em 2011. “A produção do Ampera irá em frente aconteça o que acontecer”, diz Craig Cheetham, porta-voz da montadora americana.

O aumento das vendas e a melhoria da imagem da Toyota desde o lançamento do Prius certamente deu água na boca da GM. Este ingrediente inovador, que está atraindo a atenção em todos os salões de automóveis ao redor do mundo, combinado com o crescimento a longo prazo nos preços do petróleo, sem dúvida, anuncia mudanças à frente.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=dilema-baterias-abastecer-carros-futuro&id=010170100122&ebol=sim

Folha semi-artificial imita fotossíntese e produz hidrogênio limpo

Redação do Site Inovação Tecnológica – 14/01/2010

Fotossíntese artificial Fazer fotossíntese artificial é o grande sonho acalentado por todos os cientistas que lidam na área de energia.

Em vez de criarem uma folha totalmente artificial, cientistas chineses optarem por criar uma folha semi-artificial, mantendo estruturas da planta otimizadas pela natureza e de difícil reprodução. [Imagem: Pasieka/SPL]

Imagens por microscopia eletrônica da estrutura da folha semi-artificial, preservando as estruturas naturais em um esqueleto de titânio. [Imagem: Zhou et al./Advanced Materials]

Quando o homem conseguir replicar a “mágica” das plantas, que transformam a luz do Sol em energia, estará resolvido todo o dilema energético e ambiental da nossa civilização.

Apesar dos muitos avanços, o objetivo continua elusivo.

Folha semi-artificial

Contudo, em mais um passo que mostra que fazer fotossíntese artificial pode ser factível a longo prazo, cientistas chineses mudaram completamente a abordagem até agora utilizada para imitar a natureza e criaram uma folha artificial da maneira mais prosaica possível: usando uma folha de verdade como molde.

Dada a complexidade inerente a qualquer ser vivo, os cientistas vinham tentando compreender as moléculas envolvidas e reproduzir sinteticamente as reações químicas básicas que ocorrem no interior das folhas quando elas usam os fótons da luz solar para quebrar as moléculas de água e gerar íons de hidrogênio.

O Dr. Qixin Guo e seus colegas da Universidade Shanghai Jiao Tong adotaram um enfoque diferente. Eles substituíram alguns componentes da folha de uma anêmona (Anemone vitifolia), mas mantiveram estruturas-chave da planta, alcançando um rendimento na absorção de fótons e na geração de hidrogênio que não havia sido obtido até agora.

Em vez de criarem uma folha totalmente artificial, os cientistas optarem por criar uma folha semi-artificial, mantendo estruturas da planta otimizadas pela natureza e de difícil reprodução.

Aproveitando a natureza

Inicialmente, eles mergulharam a folha natural em uma solução de ácido hidroclorídrico, o que permitiu a substituição do magnésio dos anéis de porfirina – uma parte essencial da estrutura fotossintética das plantas – por hidrogênio.

A seguir, as folhas foram tratadas com tricloreto de titânio, que substituiu as moléculas de hidrogênio por titânio.

Depois de secas, as folhas foram aquecidas a 500 °C, criando uma estrutura cristalizada de dióxido de titânio, um material que é largamente utilizado em células solares para aumentar sua eficiência. Na folha artificial, o dióxido de titânio serve como um catalisador para quebrar as moléculas de água.

A etapa de aquecimento também queimou a maior parte do material orgânico que ainda restava da folha original.

Preservando elementos naturais

Mas nem tudo da folha original se perdeu.

Permaneceram, por exemplo, as células superficiais parecidas com lentes, que capturam a luz vinda de qualquer direção, e os microcanais que dirigem os fótons até a parte mais profunda da folha.

Foram preservados também os tilacoides, estruturas com apenas 10 nanômetros de espessura que aumentam a área superficial disponível para a fotossíntese. São os tilacoides os responsáveis pela grande eficiência das folhas na geração de hidrogênio.

Estava pronta a folha semi-artificial. Para testá-la, os pesquisadores mergulharam-na em uma solução de 20% de metanol, que funcionou como um catalisador.

Ao ser iluminada com luz na faixa do infravermelho próximo, a folha artificial absorveu duas vezes mais fótons e gerou três vezes mais hidrogênio do que os catalisadores à base de titânio disponíveis comercialmente (P25-Degussa).

Abordagem promissora

Apesar de serem números promissores em relação ao que havia sido alcançado até agora, a conversão é ainda muito ineficiente e está longe de competir com a produção industrial de hidrogênio, que hoje é feita a partir do gás natural.

Mas a abordagem mostrou-se incrivelmente promissora. Afinal, aproveitar uma parte da estrutura já desenvolvida pela natureza é muito mais simples do que tentar sintetizar toda a estrutura fotossintética natural.

Além disso, o enfoque poderá ser futuramente estudado em conjunto com as células solares fotovoltaicas tradicionais.

Bibliografia:

Artificial Inorganic Leafs for Efficient Photochemical Hydrogen Production Inspired by Natural Photosynthesis
Han Zhou, Xufan Li, Tongxiang Fan, Frank E. Osterloh, Jian Ding, Erwin M. Sabio, Di Zhang, Qixin Guo
Advanced Materials
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1002/adma.200902039

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=folha-semi-artificial-imita-fotossintese-produz-hidrogenio-limpo&id=010115100114&ebol=sim