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Espuma de sapo transforma energia solar em biocombustíveis e alimentos

Redação do Site Inovação Tecnológica – 22/03/2010

”]Cientistas da Universidade de Cincinnati, nos Estados Unidos, inspiraram-se em um pequeno sapo existente nas Américas Central e Sul, para criar uma espuma que capta energia, pode produzir biocombustíveis ou alimentos, e ainda remove o excesso de dióxido de carbono do ar.

Fotossíntese artificial

A pesquisa é mais uma em uma lista cada vez maior do campo chamado fotossíntese artificial, na qual os cientistas estão tentando imitar a forma como as plantas captam a luz solar para produzir sua própria energia.

Na fotossíntese natural, as plantas absorvem a energia do Sol e o dióxido de carbono da atmosfera, e os convertem em oxigênio e em açúcares. O oxigênio é liberado para o ar e os açúcares são usados como fonte de energia que mantém a planta viva.

Os cientistas, por sua vez, estão encontrando formas de aproveitar a energia do sol e o carbono do ar para criar novas formas de biocombustíveis, que poderão alimentar nossos automóveis.

Espuma de sapo

O trabalho resultou na fabricação de um material fotossintético artificial que utiliza enzimas de plantas, bactérias e fungos, tudo acomodado no interior de um invólucro de espuma. Exposta à luz do Sol e ao carbono da atmosfera, a espuma gera açúcares.

A espuma é uma escolha natural: além de concentrar os reagentes, o material poroso permite uma boa penetração do ar e da luz solar.

O projeto da espuma baseou-se nos ninhos de uma pequena rãzinha tropical (Physalaemus pustulosus), que cria espumas para seus girinos que apresentam uma durabilidade incrivelmente longa. Uma proteína produzida pela rã, a Ranaspumina-2, foi utilizada como base da espuma artificial.

Melhor do que plantas e algas

“A vantagem do nosso sistema, em comparação com as plantas e as algas, é que toda a energia solar captada é convertida em açúcares livres, enquanto esses organismos precisam desviar uma grande quantidade de energia para outras funções, para manter sua vida e se reproduzir,” diz o Dr. David Wendell, que coordenou a pesquisa, referindo-se à energia líquida disponível que pode ser aproveitada a partir das plantas já crescidas para sua posterior transformação em biocombustíveis.

“Nossa espuma também não precisa do solo, não afetando a produção de alimentos, e pode ser utilizada em ambientes com alta concentração de dióxido de carbono, como nas chaminés das centrais elétricas a carvão,” diz ele, ressaltando que dióxido de carbono em excesso paralisa a fotossíntese natural.

Biocombustível ou alimento

O produto da “espuma fotossintética”, os açúcares, pode ser utilizado como insumo para uma grande variedade de produtos, incluindo o etanol e outros biocombustíveis. Mas nada impede que o material seja utilizado também para produzir alimentos.

“Esta nova tecnologia cria uma forma econômica de utilizar a fisiologia dos sistemas vivos, criando uma nova geração de materiais funcionais que incorporam intrinsecamente processos de vida em sua estrutura”, diz Dean Montemagno, coautor da pesquisa, acrescentando que o novo processo iguala ou supera outras técnicas de produção biossolar.

Larga escala

O próximo passo da equipe será tornar a tecnologia adequada para aplicações em grande escala, como a captura de carbono nas usinas a carvão.

“Isto envolve o desenvolvimento de uma estratégia para extrair a cobertura de lipídios das algas (usada para o biodiesel) e os conteúdos citoplasmáticos, e reutilizar essas proteínas na espuma”, afirma Wendell. “Estamos também estudando outras moléculas de carbono mais curtas que podemos produzir alterando o coquetel de enzimas na espuma.”

Bibliografia:

Artificial Photosynthesis in Ranaspumin-2 Based Foam
David Wendell, Jacob Todd, Dean Carlo Montemagno
Nano Letters
March 5, 2010
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/nl100550k

Navio movido a energia solar vai dar volta ao mundo

Redação do Site Inovação Tecnológica – 25/02/2010

”]Depois de vários anos de projetos e desenvolvimentos, a empresa PlanetSolar apresentou o maior navio solar já construído, que leva o mesmo nome.

O navio foi apresentado nesta quinta-feira (25) em Kiel, na Alemanha. Sua estreia no mar será em uma viagem pela Europa este ano. A volta completa ao mundo deverá ser feita em 2011.

“]Navio solar

O PlanetSolar é um catamarã que deve navegar utilizando unicamente a energia solar. Partes móveis do casco conseguem expor até 500 metros quadrados de painéis solares fotovoltaicos, que deverão gerar 103 kW de energia.

O navio solar tem 31 metros de comprimento e 15 metros de largura quando ancorado. Quando em mar aberto, com seus “flaps” abertos – responsáveis pela ampliação da área de painéis solares – essas dimensões chegam a 35 metros de comprimento e 23 metros de largura.

Autonomia indefinida

A velocidade máxima do PlanetSolar é de 25 km/h (14 nós), mas a velocidade de cruzeiro será de 15 km/h (8 nós). Os motores elétricos do navio solar consomem 20 kW, o equivalente a 26,8 HP.

A navegação é feita por apenas 2 tripulantes, embora a empresa afirme ser possível colocar até 200 pessoas a bordo do navio. A autonomia é indefinida – o PlanetSolar navega enquanto houver sol.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=navio-movido-energia-solar-vai-dar-volta-mundo&id=020170100225&ebol=sim

Fotossíntese artificial gera hidrogênio para células a combustível

Redação do Site Inovação Tecnológica – 18/02/2010

”]Fontes de energia do futuro

 

Células de combustível alimentadas por hidrogênio e energia solar são as duas maiores esperanças para as fontes de energia do futuro, que sejam mais amigáveis ambientalmente e, sobretudo, sustentáveis.

A combinação das duas então, é considerada como particularmente limpa: produzir hidrogênio para alimentar as células a combustível quebrando moléculas de água com a luz solar seria de fato o melhor dos mundos.

Esta é a chamada fotossíntese artificial, que vem sendo alvo de pesquisas de vários grupos de cientistas ao redor do mundo, com diferentes abordagens.

Eletrodo fotocatalítico

Agora, uma equipe liderada por Thomas Nann e Christopher Pickett, da Universidade de East Anglia, no Reino Unido, criou um fotoeletrodo eficiente e robusto e que pode ser fabricado com materiais comuns, de baixo custo.

O novo sistema consiste de um eletrodo de ouro que é recoberto com camadas formadas por nanopartículas de fosfeto de índio (InP). A seguir, os pesquisadores adicionaram um composto de ferro-enxofre [Fe2S2(CO)6] sobre as camadas.

Quando submerso em água e iluminado com a luz do Sol, sob uma corrente elétrica relativamente fraca, este sistema fotoeletrocatalítico produz hidrogênio com uma eficiência de 60%.

“Esta eficiência relativamente elevada é um avanço”, diz Nann.

Fotossíntese artificial

Que o sistema funciona os pesquisadores já comprovaram. Mas como ele funciona? Entender os mecanismos da reação é essencial para aprimorá-lo e levá-lo até aplicações práticas.

Os pesquisadores teorizam o seguinte mecanismo para a reação: as partículas de luz são absorvidas pelo nanocristais de InP, excitando os elétrons em seu interior. Nesse estado excitado, os elétrons podem ser transferidos para o composto de ferro-enxofre.

Em uma reação catalítica, o composto de ferro-enxofre então transfere seus elétrons para os íons hidrogênio (H+) na água em volta, que são então liberados sob a forma de moléculas de hidrogênio (H2). O eletrodo de ouro fornece os elétrons necessários para repovoar os nanocristais de InP.

Hidrogênio industrial

Em contraste com os processos de fotossíntese artificial já divulgados até agora, o novo sistema funciona sem moléculas orgânicas. Estas moléculas precisam ser convertidas para um estado excitado para que possam reagir, o que faz com que se degradem ao longo do tempo.

Este problema limita o tempo de vida de sistemas de fotossíntese artificial com componentes orgânicos.

O novo sistema agora descoberto é puramente inorgânico e tem, portanto, uma vida útil muito maior.

“Nosso novo sistema de eletrodo fotocatalítico é robusto, eficiente, barato e livre de metais pesados tóxicos,” afirma Nann. “Ele pode ser uma alternativa altamente promissora para a produção de hidrogênio industrial.”

Embora sejam promissoras, o hidrogênio para as células a combustível atuais é fabricado a partir do gás natural, um “primo” do petróleo.

Bibliografia:

Water Splitting by Visible Light: A Nanophotocathode for Hydrogen Production
Thomas Nann, Saad K. Ibrahim, Pei-Meng Woi, Shu Xu, Jan Ziegler, Christopher J. Pickett
Angewandte Chemie International Edition
5 Feb 2010
Vol.: Early View
DOI: 10.1002/anie.200906262

Bactérias despontam na produção de biocombustíveis

”]

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

O missionário da energia

Como o gaúcho Fábio Rosa está conseguindo disseminar o uso da energia solar entre moradores de baixa renda de regiões isoladas do Brasil

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Cosmos Ignite: lanternas de LED para mais de 100 000 consumidores até então

Por Juliana Borges | 20.08.2009 | 00h01

Até o final de 2008, a vida da família do agente comunitário de saúde Raimundo Alves Assunção não era lá muito iluminada. Moradores da comunidade de Maripá, que fica dentro da Reserva Extrativista Tapajós-Arapiuns, no Pará, ele, a mulher e os quatro filhos só tinham energia elétrica em casa por cerca de 3 horas, três vezes por semana — graças a dois geradores movidos a diesel que abasteciam parte da comunidade. Em outubro, fez-se a luz para Assunção. Sua casa, às margens do rio Tapajós, passou a contar com um moderno painel solar — e ele agora tem luz o dia todo, a semana inteira. Nos últimos meses, outras 59 moradias do vilarejo aderiram à energia renovável. Com isso, não apenas as famílias mudaram seu estilo de vida — agora podem assistir à televisão à noite — como economizaram dinheiro. Para ter acesso à energia mambembe dos geradores, Assunção gastava cerca de 70 reais por mês. Hoje, desembolsa 38 reais pelo aluguel dos painéis solares. O responsável pela melhoria da qualidade de vida das famílias de Maripá, e de outras centenas de moradores de outras regiões do Brasil, é o gaúcho Fábio Rosa. Aos 49 anos de idade, engenheiro agrônomo de formação, é ele quem criou e dirige o Instituto para o Desenvolvimento de Energias Alternativas e da Auto Sustentabilidade, (Ideaas), ONG criada em 1997, em Porto Alegre, que se dedica a levar energia limpa — e barata — a famílias da chamada base da pirâmide.

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O que Rosa vem fazendo é legitimar a tese de uma das maiores referências mundiais em estratégias para as populações de baixa renda, o americano Stuart L. Hart. Professor da Universidade Cornell, Hart prega que a sustentabilidade do planeta depende da convergência de duas revoluções que a economia mundial viu desabrochar na última década: a das tecnologias limpas e a da base da pirâmide. O raciocínio por trás dessa ideia é que são consumidores como Assunção, que não têm acesso às tecnologias tradicionais e ao conforto que elas oferecem, os que primeiro podem ser convencidos a adotar as tecnologias verdes — e, aos poucos, fazer com que elas ganhem escala. Para tristeza de Hart, porém, ainda são poucos os empreendedores que se arriscam a criar modelos de negócios que se encaixem em sua fórmula. E isso explica por que Rosa, um dos poucos a se aventurar nesse campo, se transformou numa espécie de celebridade. Ele já ganhou uma dezena de prêmios, como o de excelência em empreendedorismo social da Fundação Schwab, uma das mais respeitadas do mundo. Em um livro publicado pela Harvard Business School, o Business Solution for the Global Poor (“Soluções de negócios para combater a pobreza global”, numa tradução livre), Rosa foi apontado como o criador de um dos modelos mais inovadores em energia no mundo. Também deu palestras nas escolas de negócios das universidades Stanford e Yale e, por quatro anos seguidos, para grupos de executivos de empresas de países ricos durante o Fórum Econômico Mundial, em Davos. “É possível que Rosa seja hoje a pessoa no mundo que mais entende de energia limpa e base da pirâmide”, diz Claudio Sanches, diretor do Itaú Unibanco e conselheiro da Ashoka, ONG que financia empreendedores sociais em diversos países.

Aos poucos, a fama de Rosa começou a atrair grandes corporações interessadas em fazer parcerias. Depois de dar uma palestra em Lisboa para o grupo de energia português EDP, ele foi convidado a ajudar a Fundação EDP a levar energia solar para o campo de refugiados de Kakuma, no Quênia. Localizado no noroeste do país africano e a cerca de 1 000 quilômetros da capital, Nairóbi, o campo abriga mais de 50 000 pessoas que vivem em condições precárias. “Visite a pior favela no Brasil e ela se parecerá com um condomínio decente perto de Kakuma”, diz Rosa. Os refugiados não têm acesso à luz elétrica. Só para manter funcionando até as 10 da noite toda a estrutura de ajuda humanitária — hospitais, aeroporto, escolas, escritórios, armazéns para estocagem de comida e alojamentos, entre outras dependências — são consumidos diariamente cerca de 1 500 litros de óleo diesel. Esse combustível chega a Kakuma ao custo médio de 2,5 dólares o litro. Rosa calculou que, para cobrir todo o campo com painéis solares — que iluminariam inclusive as barracas dos refugiados –, seria necessário um investimento superior a 5 milhões de euros. Se bem-sucedido, o projeto — que deve ser executado ao longo dos próximos quatro anos — servirá de modelo para outros campos espalhados pelo mundo. “Kakuma tem sol forte e temperatura média de 45 graus”, diz Rosa. “É inconcebível que viva no escuro.”

As primeiras experiências de Rosa no campo da energia começaram na década de 80, quando ele criou um método de eletrificação para as zonas rurais do Rio Grande do Sul que custava cerca de 400 dólares por domicílio — um valor até 20 vezes menor do que o modelo usado até então. Hoje o programa do governo federal Luz para Todos usa essa tecnologia. Seu desafio agora é fazer com que o projeto de energia solar ganhe escala semelhante. A Ideaas já instalou 300 painéis solares para famílias de baixa renda que moram em lugares remotos, como na reserva Tapajós-Arapiuns. Outros 150 painéis foram colocados na Lagoa dos Patos, no Rio Grande do Sul. O número total de painéis instalados pela Ideass, porém, mostra que o avanço da ONG tem sido lento. “Só na Amazônia, calculamos que 3 000 famílias poderiam se beneficiar da tecnologia”, afirma Rosa. A explicação para esse ritmo é simples: quem paga pelos painéis, que tem custo unitário de cerca de 1 500 reais, é a própria Ideaas. E a instituição não consegue dar escala à operação apenas com o dinheiro dos aluguéis e das doações que recebe de empresas e de entidades, como o Itaú Unibanco, o Instituto HSBC Solidariedade e a Agência Americana para o Desenvolvimento Internacional (Usaid). Vender os painéis em vez de doá-los não é uma opção. “Não faz sentido pedir a uma pessoa pobre que pague por um produto que ela vai demorar 25 anos para consumir”, diz ele. “Mesmo porque dificilmente ela terá esse dinheiro.” A Cosmos Ignite, empresa criada por empreendedores indianos e americanos da Universidade Stanford, pode se vangloriar de ter alcançado a escala com que Rosa tanto sonha. Ela desenvolveu em 2004 uma espécie de lanterna de LED que é abastecida com energia solar. De lá para cá, quase 100 000 unidades do produto foram vendidas em países como Nigéria, Guatemala e Paquistão. O aparelho custa cerca de 50 dólares e pode ser financiado em até cinco anos. “Existe um mercado enorme a ser explorado”, diz Rosa. “E muita gente está percebendo isso.”

Fonte: http://portalexame.abril.com.br/revista/exame/edicoes/0950/gestao/missionario-energia-492836.html?page=2