Deixo aqui a bela apresentação realizada pela Sra. Angela Belcher, PhD, pesquisadora do MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts), sobre vírus programados geneticamente para nanoestruturar materiais úteis à construção de células de captação de energia solar e bateriais com eficiência recorde.
O vídeo e a matéria da BBC contendo a apresentação podem ser acessados com um clique aqui.
Este mesmo assunto já foi tema de uma postagem deste blog. Clique aqui para acessá-la.
Alguns investidores corajosos e visionários encontraram no ramo de viagens espaciais um nicho de mercado totalmente inexplorado. Até mesmo a Estação Espacial Internacional começará a ser abastecida por voos de empresas privadas, como a SpaceX. Já a Virgin Galactic investe nas viagens espaciais pelo seu potencial turístico. Essa empresa já construiu seu espaçoporto nos EUA e projeta realizar voos espaciais comerciais a partir deste ano - se você estiver interessado e tiver US$ 200 mil para se entreter, agende sua viagem espacial aqui.
Você acha fácil chegar à Lua? O Armstrong não.
Porém, há muito mais no espaço do que potencial para ser concorrente da Disneilândia.
Prospectar recursos e colonizar o espaço. Esse é o futuro da astronáutica. Fácil dizer, difícil cumprir.
A exploração econômica do espaço ainda carece de sustentabilidade econômica. As viagens ao cosmo são caras. Agências espaciais em várias partes do mundo correm atrás de soluções baratas para chegar ao espaço. A NASA, particularmente, tem investido faraonicamente nesta linha. A agência espacial estadunidense já não conta mais com as centenas de milhões de dólares que outrora eram investidas em viagens espaciais convencionais, baseadas em tecnologias nascidas há décadas e desde então pouco aprimoradas na sua base. O caminho é uma revolução aero/cosmonáutica. Todos os ônibus espaciais estadunidenses foram aposentados e viraram, literalmente, peças de museu. Uma nova geração de naves espaciais está a caminho, mas é preciso "redefinir a missão [da NASA]", como disse há pouco Barack Obama. Novas plataformas de acesso ao espaço começam a ser pensadas.
Nessa chispada rumo ao espaço, uma ideia genial, maluca, ousada, mas ainda assim na linha do como-é-que-não-pensei-antes-nisso, vem sendo encarada com maior seriedade por cientistas aeroespaciais. Construir um elevador espacial. É isso mesmo, um dispositivo fixo e contínuo com base na Terra e conectado a uma base no espaço!
Arthur C. Clarke, em sua obra-prima de ficção científica, Fountains of Paradise (1978), já havia mencionado um elevador espacial baseando-se em uma série de publicações científicas sobre o tema. O elevador espacial reduziria consideravelmente o gasto energético necessário para vencer a força da gravidade e o atrito atmosférico. Tornaria triviais as viagens ao espaço!
Atualmente, o projeto de elevador espacial que vem merecendo mais crédito da comunidade científica planeja a construção, em uma região próxima à linha do Equador, de uma torre com 50 km de altura (!). Ao topo desta torre seria fixado um cabo que, em sua extremidade oposta, seria ligado a um corpo de massa comparável à de certos asteroides. O centro gravitacional deste sistema todo seria localizado na órbita geoestacionária, i.e., cerca de 36 mil km acima do nível do mar. Veículos terra-espaço se movimentariam ao longo do cabo com auxílio de mecanismos eletromagnéticos.
Um elevador espacial com mecanismo eletromagnético. Fonte: NASA.
Cientistas calcularam que o custo de uma viagem espacial convencional, atingindo 36 mil km acima do nível do mar, fica em torno de US$ 22 mil/kg. Com a tecnologia do elevador, custaria US$ 2/kg (!).
Uma das questões técnicas a serem resolvidas para que a construção do elevador espacial abandone o plano da ficção é o desenvolvimento de materiais para o cabo do elevador. O cabo sofreria uma tensão enorme ao longo de seu comprimento, sendo que a sua própria massa contribuiria para esse problema. Dentre os materiais apontados para construir o cabo, os nanotubos de carbono (NTC) mostraram que oferecem propriedades que vão muito além do mínimo exigido para tal. Leia mais aqui sobre esse material. O vídeo abaixo exibe o notável físico estadunidense Michio Kaku falando um pouco sobre a possível aplicação dos NTC para a construção do elevador espacial.
Os NTC chegam a ser 100 vezes mais resistentes à tensão em relação ao aço. São materiais extremamente resistentes e leves. Porém, o problema é a atual inviabilidade da produção deste material na escala de quilômetros de comprimento. Certa vez, durante uma palestra, perguntaram ao Arthur C. Clarke, citado anteriormente nesta postagem, sobre quando ele acreditava que o elevador espacial seria construído. E ele: "Provavelmente cerca de 50 anos depois que todos pararem de rir [da ideia]". A impossibilidade de hoje é a origem da revolução de amanhã. Esperemos!
Os alótropos de carbono, tais como o grafeno, o diamante e os fulerenos, já foram apresentados anteriormente neste blog. Eles são verdadeiras vedetes do teatro nanotecnológico. Estes materiais vêm sendo empregados em diversos dispositivos e para propósitos dignos de um bom texto de ousada ficção científica. Na Universidade de Michigan, pesquisadores conseguiram usar nanotubos de carbono para tornar um objeto indistinguível de seu entorno. Como este tipo de material possui grande potencial para aplicações em tecnologia militar, o objeto camuflado foi uma representação tridimensional de um carro de combate militar (que bela propaganda!). Quando visto ao microscópio sob luz visível, este objeto tridimensional ficou invisível! O resultado está mostrado abaixo. Note que a estrutura tridimensional do objeto fica totalmente indistinguível do seu entorno. Teoricamente, qualquer material sólido poderia ser camuflado, desde que estivesse contra um fundo negro. A camuflagem de naves espaciais, por exemplo, é uma das aplicações potenciais deste tipo de tecnologia, segundo os autores. Para saber mais, clique aqui.
Em (a) o "microcarro de combate" sem cobertura. Em (b) o mesmo objeto com a cobertura de nanotubos de carbono. Em (c), a linha preta é uma marca visível feita sobre a cobertura de nanotubos. As figuras (d), (e) e (f) mostram as mesmas figuras da parte superior sob luz visível. Note que o objeto microcarro de combate ficou invisível, sendo possível apenas ver a marca feita sobre a cobertura de nanotubos de carbono. (http://i1-news.softpedia-static.com/images/news2/Nanotubes-Could-Make-Tanks-Invisible-2.jpg)
A nanotecnologia tem sido uma farta mina de novidades aproveitada por pesquisadores para trazer à luz inovações para um mundo sustentável. A utilização direta da energia solar é apontada por muitos estudiosos como a solução definitiva para vários dos problemas relacionados às nossas fontes energéticas atuais. Células nanoestruturadas que convertem energia solar em energia elétrica, particularmente, têm sido intensamente exploradas no plano das pesquisas acadêmicas e industriais.
A energia solar pode ser convertida por células fotovoltaicas em energia elétrica. Muita energia disponível, mas nenhum dispositivo eficiente o bastante para tornar essa tecnologia economicamente viável.
Uma das mais recentes novidades do mundo nano para as células solares acaba de ser publicada. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (o famoso MIT estadunidense) estão aproveitando vírus geneticamente modificados para produzir células solares baseadas em nanotubos de carbono (quer mais sobre os nanotubos de carbono? Clique aqui).
Os nanotubos de carbono (NTCs) podem ser a solução à baixa eficiência de aproveitamento do fotoelétrons gerados em células fotovoltaicas, que são os dispositivos mais promissores para a conversão de energia solar em elétrica. Os NTCs são particularmente eficientes no transporte de elétrons, mas tem sido um desafio incorporá-los aos nanocompósitos úteis à construção de dispositivos fotovoltaicos.
Nanotubos de carbono.
Parece que os vírus, nanoestruturas altamente eficientes em manipular a matéria na nanoescala, podem dar uma mão para dispor os NTCs de maneira que estes sejam úteis à coleta de elétrons fotoexcitados. Os pesquisadores modificaram geneticamente um tipo de vírus (conhecido como M13) de maneira a imprimir neste a informação necessária para desempenhar a dura tarefa de evitar a agregação dos NTCs e ainda colocar estas nanoestruturas em contato funcionalmente útil com as nanopartículas de TiO2, o outro componente do nanocompósito fotovoltaico. O nanocompósito assim formado é utilizado como o fotoânodo, o coletor de elétrons excitados gerados pela energia solar.
Com esta nova tecnologia, foi possível aumentar a eficiência do aproveitamento da energia solar em 30%, em relação ao desempenho das células fotovoltaicas já existentes.
