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Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica – 18/02/2010 – [Imagem: Nann et al.]

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

Uma animação bem divertida mostrando a “vida” do elemento oxigênio e sua relação com outros elementos da tabela periódica.

(em inglês)

Diariamente vemos novidades na televisão. São diversos programas novos, séries e novelas, mas dificilmente algum desses “periódicos” possuem algum conteúdo educativo ou científico.

Um dia desses me deparei com uma série que nunca havia assistido. “Eleventh Hour” (“Décima primeira hora”, ou na versão brasileira, “O último recurso”). Percebi que a série não foge tanto da realidade como muitas outras e também apresenta conteúdo explicativo de Ciência, Tecnologia e Biologia.

Para quem já assistiu “Arquivo X”, “Fringe” ou “CSI” terá uma idéia do que é, isso no tópico suspense, mas na minha opinião “Eleventh Hour” ganha em conteúdo.

A serie tem como produtor e criador o espetacular Jerry Bruckheimer, responsavel por vários Filmes de Sucesso e séries como a Franquia CSI, Arquivo Morto (Cold Case), Desaparecidos (Without a Trace) e Piratas do Caribe.

ENREDO:

Eleventh Hour é baseada na minissérie britânica de mesmo nome e traz o cientista Dr. Jacob Hood como a chave para a detenção daqueles que se utilizam de experimentos científicos para fins nefastos.

Jacob é um biofisicista brilhante que trabalha como consultor do governo americano nas investigações dos casos mais sinistros que envolvem tecnologia biológica de última geração. Ele é chamado como o último recurso que o governo dispõe para impedir o avanço dos abusos cometidos em nome da ciência. Ele também conta com a ajuda da condecorada agente do FBI Rachel Young para solucionar os casos que lhe são designados.

Qual é o limite da ciência em tempos de descobertas cada vez mais surpreendentes e, ao mesmo tempo, assustadoras?

Eleventh Hour é exibido todas as segundas, às 23:30 no SBT.

No mundo atual um dos assuntos mais discutidos é o da Biotecnologia. A ciência que, pelo próprio nome diz, envolve a biologia num conceito tecnológico. Mas pouca gente entende bem o que ela é, para que serve e porque é importante, principalmente para o Brasil. Baseado nessas dúvidas, decidi escrever um post discutindo sobre o assunto e tentando mostrar de forma bem objetiva o que a biotecnologia trás para nós. Como não sou perito no assunto, caso algum especialista queira acrescentar ou corrigir alguma coisa, sinta-se a vontade, basta comentar o artigo.

Então vamos lá. Segundo a Convenção sobre Diversidade Biológica, da ONU “Biotecnologia define-se pelo uso de conhecimentos sobre os processos biológicos e sobre as propriedades dos seres vivos, com o fim de resolver problemas e criar produtos de utilidade”. Também temos a definição do Instituto de Tecnologia ORT: “Biotecnologia é o conjunto de conhecimentos que permite a utilização de agentes biológicos (organismos, células, organelas, moléculas) para obter bens ou assegurar serviços”.

Fonte da imagem: http://www.ort.org.br/uploads/2008/06/bt15-375×137.jpg

A biologia tem tomado grande espaço no mundo tecnológico, sendo assim abrangeu diversas áreas do conhecimento, reunindo a química e a engenharia, gerando um conjunto de conhecimento, a Biotecnologia:

Fonte da imagem: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/20/Biotecnologia .jpg/450px-Biotecnologia.jpg

Como já foi dito, a Biotecnologia abrange diversas áreas do conhecimento, incluindo assim estudos em fisiologia, genética, bioquímica, biofísica, microbiologia, farmacologia, ecologia, botânica, zoologia, saúde, indústria de alimentos e nutrição, biônica (equipamentos/informática) e, o mais importante para o Brasil, agricultura e pecuária.

Sendo o nosso país grande produtor de grãos e um dos maiores exportadores na indústria agropecuária, a biotecnologia tem alto impacto, já que é responsável no desenvolvimento de técnicas de cultivo e manipulação genética. Com isso o país aumenta sua produção e a qualidade de seus produtos, ganhando destaque internacional e sendo valorizado comercialmente.

É nesse contexto que se destaca a EMBRAPA (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária). Em 1982 ela iniciou suas pesquisas voltadas para a biotecnologia, criando, em 1986, um centro de biotecnologia, com trabalhos sobre aumento do potencial nutricional de legumes, obtenção de plantas com maior resistência a herbicidas e doenças como viroses entre outras.

Essas técnicas permitiram ao Brasil ampliar e diversificar a agricultura com impacto positivo na produção de alimentos.

O governo de certa forma auxilia nesse tipo de pesquisa, como fica visível com a criação do Programa Nacional de Biotecnologia (Pronab). Também se destacam outros órgão e programas de desenvolvimento biotecnológico, tais como: PADCT (Programa de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico, o MCT (Ministério de Ciência e Tecnologia), o CBAB/Cabbio (Centro Brasileiro-Argentino de Biotecnologia), o RHAE (Programa Recursos Humanos para as Áreas Estratégicas) e por fim, a ABRABI (Associação Brasileira de Empresas de Biotecnologia).

Em vista disso tudo, a Biotecnologia estimula a interdisciplinaridade pública e empresarial.

Bibliografia:

História da Ciência no Brasil volume 3

http://www.ort.org.br/biotecnologia/o-que-e-biotecnologia

http://www.embrapa.br/

http://pt.wikipedia.org/wiki/Biotecnologia

A possibilidade de compreensão dos átomos só foi possível devido à descoberta da radioatividade e a associação desse fenômeno às partículas emitidas pelo constituinte da matéria. Antes, acreditava-se que era impossível entender os átomos.
No decorrer desta busca, surgiram muitos modelos. Em 1910, Thomson propôs um modelo que é hoje conhecido como o “Pudim de Passas”. A massa densa do pudim, distribuída de forma homogênea, tinha carga positiva e os elétrons estavam mergulhados nela como se fossem passas. Porém, este modelo perdeu validade devido as observações e ao novo modelo proposto por Rutherford. O modelo atômico desenvolvido por Rutherford teve como base experimentos para o estudo da radiação alfa.
Para visualizar os efeitos da colisão de partículas alfa com o átomo, Rutherford colocou atrás da lâmina um anteparo coberto com sulfeto de zinco, pois sabia que as partículas alfa produziam um clarão ao colidir com este tipo de anteparo. Fazendo uma análise da situação, foi possível determinar o numero atômico que representa a carga elétrica total do núcleo.
Segundo o modelo de Thomson, seria quase impossível detectar uma partícula alfa com ângulos muito grandes. Porém, Rutherford e seus colaboradores observaram que a maioria das partículas alfa que colidiam defletiam com um ângulo maior que noventa graus. Com isso pode-se concluir que as partículas alfa deveriam estar encontrando pequenas regiões densas carregadas positivamente e sendo, assim, fortemente repelidas e o reduzido número de partículas desviadas indicava que cada um dos átomos que formavam a massa compacta da lâmina devia ser constituído de um grande espaço vazio com um centro pequeno e denso, carregado positivamente.
Logo, Rutherford invalidou o modelo de Thomson e em 1991 propôs um modelo onde considerava o átomo sendo constituído por duas regiões: uma pequena parte central com carga elétrica positiva – o núcleo; e outra, muito maior, onde estariam distribuídos os elétrons. Apesar dos experimentos apontarem como verdadeiro o modelo de Rutherford, ainda havia alguns questionamentos. Um deles estava relacionado com a possibilidade de se manter cargas positivas aprisionadas em uma região tão pequena. A outra estava relacionada com o valor de massa de alguns elementos, calculados segundo o modelo. Para este segundo, os químicos da época propuseram uma unidade básica de massa, definida como a massa do hidrogênio, as quais as massas de outros elementos seriam múltiplos.
Por outro lado, segundo o modelo de Rutherford, essa unidade de massa estava associada à massa do próton (partícula e carga unitária positiva que compõe o núcleo), visto que se sabia que a massa do elétron é desprezível se comparada à massa do próton. Assim, segundo o modelo de Rutherford, o átomo de Hidrogênio possui uma unidade de massa, pois em seu núcleo existe um próton. Tal resultado apresentava coerência com aquele estabelecido pelos químicos. A partir do Hélio, o resultado determinado pelo modelo era sempre menor doque o já estabelecido através de experimentos.