Antenas parabólicas ficam planas

Materiais Avançados

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/04/2014

Protótipo da metassuperfície, que funciona da mesma forma que uma antena de formato esférico. [Imagem: Xiang Wan et al./10.1063/1.4870809]

Antenas planas

Esqueça as antenas parabólicas e suas derivações em formato de prato.

Pesquisadores chineses encontraram uma forma de fazer com que uma superfície plana interaja com as ondas eletromagnéticas exatamente da mesma forma que essas antenas.

Isso permitirá a construção de antenas não apenas planas, mas que também possam se conformar ao formato de superfícies irregulares.

Imagine, por exemplo, as antenas de TV por assinatura, que poderão ser nada mais do que um adesivo grudado na parede externa da sua casa.

Metassuperfícies

O avanço foi possível graças à óptica transformacional, que dá origem aos metamateriais e às metassuperfícies.

Xiang Wan e seus colegas da Universidade Sudeste de Nanjing chamam sua antena plana de "lente metassuperficial óptica de grande largura de banda".

A estrutura é uma versão plana da bem conhecida lente de Luneburg, cujo princípio é amplamente empregado em radares e telecomunicações por micro-ondas.

Contudo, o formato esférico de uma lente de Luneburg torna-a inadequada para algumas aplicações, e mesmo suas aplicações tradicionais estão encontrando problemas devido ao "milagre da multiplicação das antenas" visto em todas as grandes cidades.

Wan e seus colegas construíram então uma lente de Luneburg plana, formada por uma malha de nanoestruturas metálicas em formato de U depositadas sobre uma superfície isolante.

"Nós agora temos três técnicas sistemáticas para manipular as ondas com metassuperfícies não-homogêneas, a óptica geométrica, a óptica holográfica e a óptica transformacional," disse o professor Tie Cui, responsável pela equipe.

"Essas tecnologias podem ser combinadas para explorar aplicações mais complicadas," prevê ele.

A inovação mereceu a capa da edição deste mês da revista Applied Physics Letters.

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Bibliografia:
A broadband transformation-optics metasurface lens
Xiang Wan, Wei Xiang Jiang, Hui Feng Ma, Tie Jun Cui
Applied Physics Letters
Vol.: 104, 151601
DOI: 10.1063/1.4870809

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Bioasfalto sustentável é feito com óleo de cozinha usado

Meio ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/03/2014

O pesquisador mostra o piche feito de óleo de cozinha usado (esquerda) e o bioasfalto resultante (direita). [Imagem: Washington State University]

É possível fabricar "asfalto verde" com as mesmas propriedades do asfalto à base de petróleo.

Usando óleo de cozinha usado, Haifang Wen, da Universidade do Estado de Washington, nos Estados Unidos, demonstrou que o conceito de bioasfalto é tão promissor que ele já se prepara para colocar o projeto em prática.

"A partir de junho de 2014 vamos construir uma estrada com bioasfalto com cerca de 500 metros, disse Wen.

Além de criar uma destinação para o óleo de cozinha usado, a técnica reduz o preço da pavimentação depois que os preços do asfalto dispararam..

Atualmente, uma tonelada do piche que funciona como ligante para o asfalto já custa cerca de metade do preço de uma tonelada de gasolina.

Em vista disso, árias tentativas estão sendo feitas para substituir o petróleo por óleo vegetal no asfalto, usando borracha de pneus usados, lignina, óleo de milho e até esterco de porco.

Bioasfalto

O asfalto tradicional usa o chamado piche como cola para manter unidos a brita e a areia que formam a maior parte do pavimento - o piche representa apenas 5% da mistura final.

Depois de quatro anos "ajustando a receita", Wen está confiante que o seu "asfalto verde e sustentável" é tão bom quanto o asfalto de petróleo.

O material passou com sucesso por todos os testes de avaliação mecânica, incluindo compressão e carga, além de variações de temperatura que foram do calor intenso ao congelamento durante o inverno.

Se tudo se confirmar na estrada de testes, o pesquisador afirma que a tecnologia está pronta para ser utilizada em larga escala.

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Um novo laser para uma internet mais rápida

Informática

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/02/2014

Nas novas técnicas de comunicação, os dados são registrados em pequenos retardos no tempo de chegada das ondas, e não mais em pulsos que exigiam ligar e desligar a luz. [Imagem: Caltech]

Um novo tipo de laser promete multiplicar várias vezes a velocidade de transmissão de dados nas redes de fibras ópticas que formam a espinha dorsal da internet.

Christos Santis e seus colegas do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos, conseguiram otimizar um equipamento já usado hoje, chamado laser semicondutor com retroação distribuída, ou S-DFB (distributed-feedback semiconductor).

Laser S-DFB

A luz pode transportar grandes quantidades de informação, com uma largura de banda cerca de 10.000 vezes maior do que as micro-ondas, que antes eram usadas nas comunicações de longa distância.

Mas, para tirar proveito de todo esse potencial, a luz do laser precisa ser tão espectralmente pura quanto possível - o mais próximo possível de uma cor única, ou de uma única frequência.

Quanto mais pura a cor do laser, mais informações ele pode transportar. É por isso que, há décadas, os engenheiros vêm tentando desenvolver um laser que chegue o mais perto possível de emitir apenas uma frequência.

Os lasers S-DFB são bons, mas eles foram desenvolvidos em meados da década de 1970 - sua pureza espectral, ou coerência, já não satisfaz a demanda crescente por largura de banda.

Originalmente, um laser S-DFB consiste em camadas cristalinas contínuas de materiais chamados semicondutores III-V - tipicamente arseneto de gálio e fosfeto de índio - que convertem em luz a corrente elétrica que flui através da estrutura em camadas.

O problema é que semicondutores III-V também são fortes absorvedores de luz, e esta absorção leva a uma degradação da pureza espectral.

Christos Santis encontrou a salvação onde poucos poderiam suspeitar: no silício, que não é mais afeito às tecnologias ópticas.

O novo laser continua usando os semicondutores III-V para converter a corrente elétrica em luz, mas armazena a luz em uma camada de silício, que não a absorve, gerando uma saída de luz de alta coerência.

Este elevado grau de pureza espectral - uma faixa de frequências 20 vezes mais estreita do que é possível com o laser S-DFB original - poderá ser especialmente importante para as comunicações de fibra óptica do futuro.

O novo laser continua usando os semicondutores III-V para converter a corrente elétrica em luz, mas armazena a luz em uma camada de silício. [Imagem: Christos Santis et al./Pnas]

Dados gravados nos retardos

Originalmente, os feixes de laser nas fibras ópticas transportavam informações em pulsos de luz, o que significa que o laser era ligado e desligado rapidamente para representar os 0s e 1s.

Com a crescente demanda por largura de banda, os engenheiros de sistemas de comunicação estão começando a adotar um novo método de registrar os dados nos raios laser que dispensa esta técnica "liga-desliga" - o novo método é chamado de comunicação por fase coerente.

Nas comunicações de fases coerentes, os dados são registrados em pequenos retardos no tempo de chegada das ondas. Esses atrasos - que duram por volta de 10^-16 segundo - podem transmitir a informação com precisão mesmo ao longo de milhares de quilômetros.

Contudo, o número de possíveis retardos, e, assim, a capacidade de banda do canal, é fundamentalmente limitada pelo grau de pureza espectral do laser.

Esta pureza nunca pode ser absoluta - uma limitação imposta pelas leis da física - mas, com o novo laser, será possível chegar o mais perto possível da pureza absoluta.

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Bibliografia:
High-coherence semiconductor lasers based on integral high-Q resonators in hybrid Si/III-V platforms. - See more at: http://www.caltech.edu/content/new-laser-faster-internet#sthash.AbZI0aBt.dpuf
Christos Theodoros Santis, Scott T. Steger, Yaakov Vilenchik, Arseny Vasilyev, Amnon Yariv
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: Published online
DOI: 10.1073/pnas.1400184111

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Mapa das emoções relaciona áreas do corpo com cada emoção

4/01/2014

Com informações da BBC

Fonte: http://www.diariodasaude.com.br

Emoções básicas ativam sensações na parte superior do corpo.

[Imagem: Aalto University/Turku PBC Centre]

Pesquisadores finlandeses criaram o primeiro mapa que aponta em que lugar do corpo as emoções humanas se manifestam.

Cada emoção parece despertar reações em diferentes áreas do corpo, independentemente do fato de as pessoas terem culturas diferentes.

"As emoções não ajustam apenas a nossa saúde mental, mas também nossos estados corporais. Desta forma, nos preparam para reagir rapidamente frente aos perigos, mas também diante de qualquer oportunidade que o ambiente nos ofereça, como uma interação social prazerosa", disse Lauri Nummenmaa, da Universidade de Aalto.

Colorindo as emoções

Para o estudo, os cientistas realizaram cinco experimentos com 701 pessoas.

Os voluntários deveriam localizar em que lugar sentiam o efeito de uma série de emoções básicas como raiva, medo, nojo, felicidade, tristeza ou surpresa, e outras mais complexas como ansiedade, amor, depressão, desprezo, orgulho, vergonha e inveja.

Os participantes tinham que colorir em uma figura humana as zonas que se ativavam mais ou menos enquanto ouviam as palavras que designam cada uma destas emoções.

O vermelho era usado para marcar as áreas de maior atividade e o azul, as com menos sensações.

Os cientistas então observaram uma grande coincidência, acima de 70%, das áreas coloridas.

Para garantir que estes mapas não dependiam da cultura ou idioma dos voluntários, os cientistas repetiram os exercícios em três grupos com nacionalidade diferentes: finlandeses, suecos e taiwaneses.

Mesmo assim as coincidências foram observadas, levando à conclusão de que as respostas físicas às emoções podem ser universais.

Amor e alegria

Segundo o mapa das emoções, as duas emoções que causam uma reação corporal mais intensa e em todo o corpo são o amor e a alegria.

Também é possível ver que, no geral, todas as emoções básicas ativam sensações na parte superior do corpo, onde estão os órgãos vitais e, principalmente, na cabeça.

"Observar a topografia das sensações corporais disparadas pelas emoções permite criar uma ferramenta única para a investigação das emoções e pode até oferecer indicadores biológicos de transtornos emocionais," afirmaram os cientistas em seu estudo.

• Cinco emoções que você nunca soube que tinha

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Novo detector vai revolucionar observações astronômicas

Espaço

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/01/2014

Protótipo do detector supercondutor, cujos pixels detectam um único fóton.[Imagem: Spencer Buttig]

Sensor de pixel único

As câmeras digitais revolucionaram a fotografia graças aos semicondutores, usados para fazer os pixels que aposentaram os filmes de prata.

No campo da astronomia e da astrofísica, porém, os semicondutores já estão perdendo a vez para os supercondutores.

A equipe do professor Ben Mazin, da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, nos Estados Unidos, reforçou a superioridade dos supercondutores construindo um novo sensor que supera de longe todos os existentes.

O detector supercondutor é capaz de medir a energia de fótons individuais, o que aumenta enormemente a capacidade do sensor para detectar luzes muito fracas.

"O que fizemos é, essencialmente, uma câmera de vídeo hiperespectral sem ruído intrínseco," resume Mazin. "Em uma base pixel a pixel, é um salto quântico em relação aos detectores de semicondutor, tão grande quanto o salto que foi dos filmes para os semicondutores. Isto permite [fabricar] todos os tipos de instrumentos realmente interessantes."

A técnica é uma variação dos MKIDs (Microwave Kinetic Inductance Detectors), um tipo de detector de fótons desenvolvido há cerca de 10 anos pelo próprio Dr. Mazin, em colaboração com outros pesquisadores.

Agora ele adaptou esses detectores para que eles operem em ultravioleta, infravermelho próximo e também na porção visível do espectro eletromagnético.

Embora muitíssimo mais sensível do que os sensores CCD das câmeras digitais, esse novo sensor só é adequado para uso em instalações de pesquisa, já que funciona em temperaturas criogênicas - tipicamente ao redor de 0,1 Kelvin.

Mesmo em astronomia, seu uso é adequado para observações muito detalhadas, com grande sensibilidade, mas com um pequeno campo de visão.

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Aminoácidos em cometa reforçam teoria de vida extraterrestre

Espaço

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/08/2009

Imagem real de uma partícula de poeira do cometa e seu rastro no aerogel que a coletou. [Imagem: NASA]

"Nossa descoberta apoia a teoria que afirma que os ingredientes da vida formaram-se no espaço e foram trazidos por cometas e meteoritos que se chocaram com a Terra," resume Jamie Elsila, pesquisador da NASA. Essa teoria chama-se panspermia.

Moléculas da vida em cometa

Elsila e seus colegas comprovaram pela primeira vez a existência de um aminoácido, a glicina, nas amostras do cometa Wild-2, coletados pela sonda espacial StarDust.

A glicina é utilizada pelos seres vivos para formar as proteínas. As proteínas, por sua vez, são usadas em quase tudo, desde a estrutura dos cabelos até as enzimas, os catalisadores naturais que aceleram ou controlam as reações químicas.

Da mesma forma que as letras do alfabeto podem ser arranjadas para formar todas as palavras, 20 aminoácidos se combinam para formar milhões de tipos de proteínas. O que foi encontrado na poeira do cometa foi um desses aminoácidos.

Poeira valiosa

O trabalho não foi fácil. Basta lembrar que a sonda StarDust trouxe as amostras da poeira deixada pelo cometa em 2006. E somente agora os cientistas demonstraram com uma margem de erro mínima, que a glicina de fato veio do cometa.

O problema foi a pequena quantidade de glicina existente na lâmina de alumínio e no aerogel, o sólido mais leve que existe, e que foi exposto ao espaço para coletar as minúsculas partículas de poeira da cauda do cometa, que se introduziram em seus poros.

Esses pequenos grãos já demonstraram a importância de que amostras espaciais sejam coletadas e trazidas para a Terra - com base nelas, os cientistas descobriram que os cometas são mais parecidos com asteróides do que prediziam as teorias, propuseram alterações na teoria sobre a formação do Sistema Solar e já haviam encontrado razões suficientes para fundamentar a teoria de que vida teria se originado no espaço e chegado à Terra em cometas e asteroides. A identificação do aminoácido vem coroar todas essas descobertas anteriores.

Contaminação de vida

A glicina foi identificada logo no início dos estudos das partículas do cometa Wild-2, mas sua quantidade era tão pequena que os cientistas não foram capazes de descartar a hipótese de que ela poderia ter se originado de alguma contaminação aqui mesmo na Terra, onde há glicina por todos os lados.

"Nós de fato analisamos as folhas de alumínio que ficam nas laterais das câmaras que sustentam o aerogel," explica Elsila. "Conforme as moléculas de gás passavam através do aerogel, algumas delas grudavam no alumínio. Nós gastamos dois anos testando e desenvolvendo nosso equipamento para torná-lo sensível e preciso o suficiente para analisar essas amostras incrivelmente pequenas."

Para descartar a contaminação, os cientistas compararam a quantidade de dois isótopos de carbono, cuja proporção na glicina encontrada na Terra é bem conhecida. Uma glicina formada no espaço tende a ter mais isótopos de Carbono 13, que é mais pesado do que o Carbono 12.

Fundamentação para a panspermia

Foi isto o que os cientistas descobriram. "Nós descobrimos que a glicina que a StarDust trouxe tem uma assinatura extraterrestre em seus isótopos de carbono, indicando que ela veio do cometa," disse Elsila.

"A descoberta da glicina em um cometa dá suporte à ideia de que os blocos fundamentais da vida estão por todo o espaço, e reforça o argumento de que a vida no universo pode ser comum, e não rara como se pensava," disse o Dr. Carl Pilcher, diretor do Instituto de Astrobiologia da NASA.

Missão estendida

Depois de trazer a cápsula com a poeira de cometa para a Terra, a sonda StarDust continuou no espaço totalmente operacional. Por isto, a NASA decidiu estender sua vida útil, criando a missão StarDust NExT, que está levando a sonda espacial em direção ao cometa Tempel 1, o mesmo que foi alvo dos estudos da sonda Impacto Profundo - veja Um profundo impacto no cometa Tempel 1.

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Luz pode destruir e esterilizar pernilongo da dengue

04/09/2013

Com informações da Agência USP

Imagem ilustrativa

Pesquisadores da USP em São Carlos estão utilizando a terapia fotodinâmica para eliminar o Aedes aegypti, o pernilongo transmissor da dengue.

A pesquisadora Larissa Marila de Souza mergulhou larvas de diferentes estágios do pernilongo da dengue em uma solução na qual se encontrava dissolvida uma droga fotossensibilizadora, cujo comportamento é controlado por luz.

Depois disso, expôs a solução com as larvas a diferentes fontes de luz (solar, lâmpadas fluorescentes e LEDs).

Foi quando verificou que a mortalidade das larvas foi bastante significativa: acima de 90% quando expostas à luz solar e a lâmpadas fluorescentes e entre 70% e 80% quando expostas aos LEDs.

A Terapia Fotodinâmica é resultado da interação do fotossensiblizador com a luz e com o oxigênio, e é uma técnica constantemente utilizada pelo Grupo de Óptica no tratamento de lesões malignas e no controle microbiológico.

Mas esta é a primeira vez que a técnica é testada como um novo mecanismo para eliminação de focos do Aedes aegypti.

"Estamos, paralelamente, testando outras substâncias químicas fotossensibilizadoras: a clorina, que mata fungos e bactérias com uma eficiência quântica muito grande, e a curcumina produzida a partir das raízes do açafrão," explica a professora Natália Mayumi Inada, membro da equipe.

Esterilização dos pernilongos

E os bons resultados não param por aí: além dos testes com larvas, Larissa realizou experimentos com os pernilongos adultos da dengue.

Ela dissolveu o fotossensibilizador em sangue de carneiro e açúcar e alimentou fêmeas e machos do Aedes aegypti criados em laboratório. O material foi parar no trato digestório e nas glândulas salivares das larvas.

O mais promissor é que os ovos resultantes do acasalamento desses pernilongos, que passaram a ter o fotossensibilizador no organismo, não eclodiram.

"Ainda precisamos fazer mais experimentos para saber, com certeza, se a não eclosão dos ovos está relacionada à presença do fotossesibilizador no organismo dos vetores", ressalta a pesquisadora.

Controle da dengue sem contaminação

O principal objetivo da pesquisa em questão é a produção de um composto capaz de eliminar o pernilongo da dengue, mas estudos de impacto ambiental também serão realizados simultaneamente, já que os larvicidas utilizados atualmente para o extermínio do Aedes aegypti contaminam o ambiente.

"Uma das grandes preocupações desse projeto é conseguir, além da morte de larvas e pernilongos causadores da dengue, oferecer uma nova terapia que seja ecologicamente correta, ou seja, que a água ou solo, nos quais será dissolvida a substância química, não sejam contaminados", explica Natália.

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Vidros insistem em esconder seus mistérios

Materiais Avançados

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/08/2013

Cientistas conseguiram ampliar a estrutura interna de um vidro metálico na menor das escalas. [Imagem: Mingwei Chen]

Estrutura do vidro

Poucas áreas de pesquisa são tão controversas e acomodam discussões tão acaloradas quanto o estudo da estrutura atômica do vidro.

Ao contrário dos cristais, o vidro não possui uma ordem atômica de longo alcance. Em vez disso, os átomos ficam espalhados, naquilo que é conhecido como "ordenação localizada".

Por mais de meio século, os cientistas afirmavam que os átomos no vidro eram dispostos em padrões repetitivos de icosaedros de 20 lados cada um.

No entanto, nunca havia sido realizada até hoje a observação direta de um único icosaedro em vidros ou líquidos - muitos pesquisadores garantem que o vidro é uma espécie de líquido extremamente pastoso, ainda que isso suscite impulsos de verdadeira agressividade em outros.

Agora, a observação que faltava parece ter sido realizada por Akihiko Hirata e seus colegas da Universidade Tohoku, no Japão.

Usando uma técnica de microscopia de difração de elétrons, que emprega um feixe de elétrons na escala dos ângstroms - 1 ângstrom equivale a 0,1 nanômetro - foi possível ampliar a estrutura interna de um vidro metálico na menor das escalas.

Afinal, o ângstrom é a unidade de medida usada para medir grandezas da ordem de átomos individuais - o tamanho de um átomo de hidrogênio, por exemplo, pode variar entre 0,5 A e 13 A.

Tamanha ampliação permitiu finalmente a observação de um icosaedro individual na estrutura do vidro.

Infelizmente, o feito está longe de dar uma palavra final para o debate.

Ocorre que, usando simulações de computador para analisar os padrões observados, os pesquisadores descobriram que alguns icosaedros ficam distorcidos, com uma simetria rotacional parcialmente quebrada.

Isso indica que as regiões locais de icosaedros podem não ser perfeitamente compatíveis com a estrutura geral estabilizada do vidro.

Ou seja, a polêmica do que realmente seja um vidro continua - embora continue sendo fácil olhar através deles, aquilo que seus olhos não veem continua sendo um mistério.

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Bibliografia:
Geometric Frustration of Icosahedron in Metallic Glasses
A. Hirata, L. J. Kang, T. Fujita, B. Klumov, K. Matsue, M. Kotani, A. R. Yavari, M. W. Chen
Vol.: Published Online
DOI: 10.1126/science.1232450

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Tecnologia pode dispensar fertilizantes na agricultura

Meio ambiente

Revolução agrícola: Tecnologia pode dispensar fertilizantes na agricultura

Redação do Site Inovação Tecnológica 30/07/2013

O professor Edward Cocking garante que as plantas não são geneticamente modificadas, apenas se utilizam de uma relação simbiótica com uma bactéria natural.[Imagem: University of Nottingham]

Revolução agrícola

Um pesquisador da Universidade de Nottingham, no Reino Unido, garante ter feito uma descoberta que poderá mudar a forma como a humanidade cultiva seus alimentos.

Ele desenvolveu plantas que sintetizam o nitrogênio diretamente do ar atmosférico, dispensando o uso de fertilizantes na agricultura.

A adoção da agricultura é vista como um divisor de águas na história da humanidade, quando o homem deixou para trás as práticas de caça e coleta, modos de subsistência típicas dos demais animais.

A segunda revolução veio no início do século passado, com o desenvolvimento do processo Haber-Bosch, que permitiu a fabricação de fertilizantes sintéticos, impulsionando a agricultura e permitindo que a humanidade passasse de 1,6 milhão de habitantes em 1900 para os cerca de 7 bilhões atuais.

O problema é que, se os fertilizantes são bons para as culturas humanas, eles estão longe de serem benignos para o meio ambiente. A poluição causada pelo nitrogênio é uma das grandes preocupações dos ambientalistas, incluindo os danos causados pelos nitratos, pela amônia e pelos óxidos de nitrogênio.

Fixação do nitrogênio

Agora, o Dr. Edward Cocking garante ter descoberto uma tecnologia que permite que todas as culturas de grãos do mundo capturem o nitrogênio do ar, acabando com a dependência dos fertilizantes e potencialmente iniciando uma terceira revolução agrícola.

A fixação do nitrogênio, o processo pelo qual o nitrogênio é convertido em amônia, é vital para que as plantas sobrevivam e cresçam.

No entanto, apenas um número muito pequeno de plantas, a maioria leguminosas (como ervilha, feijão e lentilha) têm a capacidade de fixar o nitrogênio a partir da atmosfera, com a ajuda de bactérias fixadoras de nitrogênio.

A grande maioria das plantas precisa obter o nitrogênio a partir do solo, o que significa que a as culturas comerciais em todo o mundo dependem dos fertilizantes nitrogenados sintéticos - para isso, o homem usa o processo Haber-Bosch para sintetizar a amônia e fabricar os fertilizantes.

Sem modificação genética

Agora, o professor Cocking desenvolveu uma técnica para inserir bactérias fixadoras de nitrogênio nas células das raízes das plantas.

Seu ovo de Colombro ficou de pé quando ele descobriu uma cepa específica de bactérias fixadoras de nitrogênio na cana-de-açúcar capaz de colonizar intracelularmente todas as principais plantas cultivadas comercialmente.

Em seus experimentos, ele verificou que a fixação da bactéria nas raízes dá a praticamente todas as plantas a capacidade de fixação do nitrogênio a partir do ar.

Segundo o pesquisador, a técnica não é nem modificação genética e nem bioengenharia, já que usa tão somente uma bactéria natural, que tem a capacidade de fixar o nitrogênio a partir do ar.

Inserida no interior das células das plantas através da semente, a bactéria dá a cada célula a capacidade de fixar nitrogênio diretamente da atmosfera.

Segundo Cocking, que batizou sua tecnologia de N-Fix, as sementes da planta são revestidas com estas bactérias a fim de criar uma relação simbiótica - mutuamente benéfica - e produzir nitrogênio naturalmente.

Testes de campo

Tudo foi testado em laboratório, e pareceu funcionar como esperado. Agora é só esperar os testes de campo.

A Universidade já licenciou a tecnologia para a empresa Azotic Technologies, que vai tentar obter autorização para o uso do N-Fix em vários países, incluindo o Brasil.

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Brasileiros descobrem nova rota para fabricar material bactericida

Materiais Avançados

Com informações da Unesp - 18/04/2013

O fenômeno, inédito na literatura científica, resulta da interação dos elétrons gerados pelos microscópios com os íons de prata, reduzindo-os para prata metálica. [Imagem: Longo et al./NSR]

Um novo material foi criado artificialmente por um grupo de pesquisadores da UNESP (Universidade Estadual Paulista) e UFSCar (Universidade Federal de São Carlos), ambas no interior paulista.

Analisando amostras de tungstato de prata com microscópios eletrônicos de varredura e de transmissão, os pesquisadores brasileiros constataram o crescimento de prata metálica na superfície dos cristais de tungstato.

Ele resulta de uma reação de eletrossíntese, na qual os elétrons gerados pelos microscópios - principalmente o de varredura, cujas partículas são mais energéticas - interagem com os íons de prata do tungstato para fazer a redução da prata metálica.

Segundo os pesquisadores, a eletrossíntese do filamento de prata apresenta semelhanças com a reação que provoca o efeito fotoelétrico, descrito por Albert Einstein em 1905 e que lhe rendeu o prêmio Nobel de Física.

No efeito fotoelétrico é o fóton de luz que, incidindo sobre metal, arranca elétrons em uma intensidade que depende de sua energia. No caso da eletrossíntese é o elétron que, ao incidir sobre o tungstato - um material metálico - provoca uma reação química de redução-oxidação, ou redox.

Material bactericida

O novo material, que tem propriedades fotoluminescente, fotodegradante e bactericida, trará avanços nas áreas da saúde, cerâmica, propriedades eletrônicas de materiais, estrutura eletrônica e química coordenada.

"Este novo material apresenta vantagens, por exemplo, em relação aos métodos atuais nos quais se deposita prata em material para atividade bactericida. Com esta descoberta, a prata não precisa mais ser depositada; com a irradiação a propriedade bactericida aumenta sua eficiência três vezes em comparação ao método atual de deposição", explica comenta Elson Longo, responsável pelos experimentos.

O fenômeno, inédito na literatura científica, resulta da interação dos elétrons gerados pelos microscópios com os íons de prata, reduzindo-os para prata metálica.

"Vimos a prata metálica crescendo de forma clara, numa sequência curta de fotos. Quando maior o tempo de duração da interação, maior é o crescimento da prata metálica, e há condição de ver o fenômeno a olho nu por intermédio de microscópio de varredura ou de transmissão," contou Elson.

O tratamento com elétrons também melhora a propriedade fotoluminescente. "Um exemplo é a presença de compósitos prejudiciais ao ser humano na água, que podem ser fotodegradados com a aplicação deste novo material", comenta Elson.

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Bibliografia:
Direct in situ observation of the electron-driven synthesis of Ag filaments on ?-Ag2WO4 crystals
E. Longo, L. S. Cavalcante, D. P. Volanti, A. F. Gouveia, V. M. Longo, J. A. Varela, M. O. Orlandi, J. Andrés
Nature Scientific Reports
Vol.: 3, Article number: 1676
DOI: 10.1038/srep01676

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Brasileiros revolucionam fabricação de cimento

Meio ambiente

Com informações da Agência USP - 17/04/2013

Engenheiros alemães apresentaram recentemente uma técnica para reciclagem cimento e concreto usando raios.[Imagem: Fraunhofer IBP]

Cientistas da Escola Politécnica da USP desenvolveram uma nova técnica para a fabricação de cimento combinando matérias-primas simples com ferramentas e conceitos avançados na gestão do processo industrial.

O resultado pode ser uma revolução mundial na indústria cimenteira.

Segundo o professor Vanderley John, um dos responsáveis pelo projeto, o novo processo industrial permitirá dobrar a produção mundial de cimento sem precisar construir novos fornos e, portanto, sem aumentar as emissões de gases de efeito estufa.

O cimento Portland tradicional é composto basicamente por argila e calcário, substâncias que, quando fundidas em um forno sob altas temperaturas, transformam-se em pequenas bolotas chamadas clínquer.

Esses grãos de clínquer são moídos com o mineral gipsita (matéria-prima do gesso) até virarem pó.

"Estima-se que para cada tonelada de clínquer são emitidos entre 800 e 1.000 quilos de CO2, incluindo o CO2 gerado pela decomposição do calcário e pela queima do combustível fóssil (de 60 a 130 quilos por tonelada de clínquer)", diz o professor John.

"A indústria busca alternativas para aumentar a ecoeficiência do processo substituindo parte do clínquer por escória de alto-forno de siderúrgicas e cinza volante, resíduo de termelétricas movidas a carvão. O problema é que a indústria do aço e a geração de cinza crescem menos que a produção de cimento, o que inviabiliza essa estratégia a longo prazo," explica ele.

Carga bem distribuída

A nova tecnologia consiste basicamente em aumentar a proporção de carga (filler) na fórmula do cimento Portland, adicionando dispersantes orgânicos que afastam as partículas do material e possibilitam menor uso de água na mistura com o clínquer.

A carga é uma matéria-prima à base de pó de calcário que dispensa tratamento técnico (calcinação), processo que, na fabricação do cimento, é responsável por mais de 80% do consumo energético e 90% das emissões de CO2.

A fórmula para calcular a quantidade de carga no cimento é usada desde 1970, estabelecendo que a quantidade do material de preenchimento não poderia ser alta porque havia o risco de comprometer a qualidade do produto.

Outra equipe brasileira já havia desenvolvido um cimento alternativo capaz de substituir até 80% do cimento portland. [Imagem: Ag.USP]

Os pesquisadores brasileiros descobriram que isto não é verdade.

"Em laboratório, foi possível chegar a teores de 70% de filler, sendo que atualmente ele está entre 10% e 30%", afirma John. "Com isso será possível dobrar a produção mundial de cimento sem construir mais fornos e, portanto, sem aumentar as emissões".

A solução veio da matemática, mais especificamente de estudos que, muitas vezes, parecem teorias sem qualquer ligação com a praticidade do mundo industrial.

"A tecnologia é baseada em modelos de dispersão e empacotamento de partículas que possibilita organizar os grãos por tamanho, favorecendo a maleabilidade do cimento", diz o professor Rafael Pileggi, coautor do estudo. "Por meio da reologia, ramo da ciência que estuda o escoamento dos fluidos, obteve-se misturas fluidas com baixo teor de clínquer e outros ligantes como a escória. Também foi possível reduzir a quantidade de cimento e água utilizados na produção de concreto, sem perda da qualidade".

"O estudo atual mostrou que é possível mudar a forma como se fabrica cimento, concretos e argamassas", comemora John. "Agora é preciso desenvolver uma tecnologia de moagem sofisticada em escala industrial."

A Escola Politécnica da USP já está negociando parcerias com as indústrias cimenteiras para aperfeiçoar e transferir a nova técnica.

# Concreto com menos cimento reduz impacto ambiental

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Experimento brasileiro investigará radiações solares enigmáticas

Espaço

Com informações da Agência Fapesp - 04/04/2013

O Solar-T, destinado a detectar emissões com frequências superiores a 1 trilhão de Hertz (terahertz) será levado a 40 quilômetros da superfície terrestre por balões estratosféricos. [Imagem: Agência Fapesp/Divulgação]

Radiação solar

Um equipamento brasileiro para medições da radiação solar será enviado em breve a 40 quilômetros da superfície terrestre, em voos de longa duração a bordo de balões estratosféricos.

O experimento, denominado Solar-T, destina-se a explorar um dos aspectos menos conhecidos e mais enigmáticos da atividade do Sol.

No estudo das emissões solares, a faixa dos terahertz (THz) do espectro eletromagnético, situada entre as micro-ondas e o infravermelho próximo, foi praticamente desconsiderada até recentemente.

O Solar-T opera na faixa de frequências dos terahertz (1 trilhão de Hertz ou 10¹² Hz), correspondente a comprimentos de onda inferiores a 1 milímetro,

"Imaginava-se que ela fosse pouco importante, abrigando eventualmente apenas a radiação proveniente de fenômenos de origem térmica. Mas descobertas relativamente recentes, realizadas nas frequências de 0,2 THz e 0,4 THz, mudaram essa concepção", disse o coordenador do experimento, Pierre Kaufmann, do Centro de Radioastronomia e Astrofísica Mackenzie (Craam) da Universidade Presbiteriana Mackenzie.

As emissões em terahertz, associadas a explosões solares, foram detectadas pelo radiotelescópio solar para ondas submilimétricas operado em El Leoncito, nos Andes argentinos. E, por seu ineditismo, essa descoberta causou grande perplexidade e agitação entre os cientistas.

"Ela deu início a uma década de enormes esforços teóricos e experimentais voltados para a elucidação do fenômeno. Foi por isso que dedicamos de oito a nove anos à concepção e à construção do Solar-T, em colaboração com o Centro de Componentes Semicondutores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e o Observatório Solar Bernard Lyot, de Campinas (SP)", comentou Kaufmann.

Entre radiotelescópio e telescópio óptico

A suposição é que as emissões em terahertz, ou "radiação T", como às vezes são chamadas, decorram de mecanismos de aceleração de partículas a altos níveis de energia, antes insuspeitados.

Uma das hipóteses é a de que as emissões sejam produzidas por elétrons ultrarrelativísticos [acelerados por campos eletromagnéticos até velocidades próximas à da luz]. "Outras cogitações relacionam sua origem com o decaimento de píons, produzindo pósitrons de alta energia", disse Kaufmann.

O Solar-T, que poderá ajudar a elucidar esse mistério, é, basicamente, um sistema de fotômetros - medidores de intensidade de fótons.

Mais especificamente, o experimento é composto por: dois fotômetros; coletores; filtros para bloquear radiações de frequências indesejáveis (infravermelho próximo e luz visível), que poderiam mascarar o fenômeno; fontes de alimentação; e sistema de telemetria, para o envio de informações à Terra por ondas de rádio, valendo-se da rede Iridium de satélites.

"O Solar-T é um telescópio quase rádio e quase óptico. Não forma imagens, como os telescópios ópticos, mas detecta e mede radiações cujas frequências situam-se entre o limite superior do rádio (micro-ondas) e o limite inferior da luz visível (infravermelho)", resumiu Kaufmann.

A necessidade de lançar o equipamento à estratosfera se deve ao fato de a atmosfera bloquear quase toda a radiação terahertz recebida pela Terra. "A interpretação do mecanismo de produção da radiação T depende da maior obtenção de dados relativos a essa faixa do espectro. E a atmosfera terrestre é altamente opaca a ela", disse.

"Em El Leoncito, conseguimos explorar duas pequenas 'janelas', nas frequências de 0,2 THz e 0,4 THz. Mas precisamos investigar frequências mais altas. O Solar-T vai operar em 3 THz e 7 THz e observar todo o disco solar, detectando qualquer pequena variação decorrente de explosões que venham a ocorrer em pontos localizados", explicou Kaufmann.

A descoberta dos raios T vindos do Sol, feita em um telescópio solar no Chile, causou grande perplexidade e agitação entre os cientistas. [Imagem: CRAAM]

Balões estratosféricos

Uma alternativa ao uso de balões estratosféricos é enviar o Solar-T a bordo de satélites. Porém, se isso ocorresse, o que se tornaria "estratosférico" seria o custo do experimento.

Uma segunda opção é transportar outra versão do Solar-T a locais em grande altitude, muito secos e frios, como, por exemplo, o Altiplano do Atacama, para observar a radiação em "janelas" atmosféricas de frequências terahertz. Essa opção não está excluída, mas apresenta difíceis exigências de infraestrutura.

Segundo Kaufmann, o transporte em balões terá para o experimento brasileiro um custo praticamente zero. Devido ao alto impacto de artigos publicados em revistas científicas e ao sucesso de apresentações em conferências, os pesquisadores brasileiros receberam o transporte como oferta de colaboração.

"Acolhemos dois convites: um, para um voo de 7 a 10 dias sobre a Rússia, em colaboração com o Instituto de Física Lebedev de Moscou; o outro, para um voo de duas semanas sobre a Antártica, em cooperação com a Universidade da Califórnia em Berkeley", disse.

Como esses balões gigantescos levam a bordo vários equipamentos, com cargas totais da ordem de 8 a 12 toneladas, e o aparato brasileiro pesa apenas cerca de 60 quilos, as datas de lançamento podem sofrer alterações para a compatibilização dos cronogramas dos diferentes experimentos. A missão sobre a Rússia está prevista para julho ou agosto de 2014. E a missão sobre a Antártica, para o verão 2015-2016 no hemisfério Sul, precedida de voo-teste de um dia sobre o Texas, no ano anterior.

No voo sobre a Antártica, o Solar-T será instalado junto ao experimento de raios gama GRIPS, da Universidade da Califórnia em Berkeley, que tem seu próprio sistema automático de apontamento e rastreio do Sol. O balão será lançado e recuperado na base norte-americana de McMurdo, situada na ilha vulcânica de Ross, próxima à costa antártica.

Segundo Kaufmann, o voo sobre a Rússia, lançado de Kamchatka, no extremo leste da Sibéria, e recuperado em Volgogrado, requererá uma gôndola para o rastreio automático do Sol, desenvolvida e construída em colaboração com a Universidade da Califórnia em Santa Bárbara.

"As missões do Solar-T em balões estratosféricos devem ser realizadas, necessariamente, em curto prazo, para aproveitar, nos próximos poucos anos, a fase cíclica de intensificação da atividade solar, na qual as explosões se tornam mais frequentes", disse Kaufmann.

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Físicos mais próximos da Quinta Força Fundamental da natureza

Espaço

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/02/2013

As interações spin-spin de longo alcance (linhas azuis) permitem que os elétrons na superfície "sintam" seus parentes no interior da Terra, a milhares de quilômetros de profundidade.[Imagem: Marc Airhart (UTexas-Austin)/Steve Jacobsen (Northwestern University)]

Quinta Força da natureza

Cientistas estão usando a própria Terra como laboratório para detectar partículas elusivas que podem comprovar a existência de uma quinta força fundamental no Universo.

O Modelo Padrão da Física é baseado em quatro forças fundamentais - gravidade, eletromagnetismo, força fraca e força forte, estas duas últimas atuando em escala atômica.

Mas teorias sugerem que pode haver uma quinta força, que permitiria que partículas subatômicas "sintam" umas às outras em distâncias extremamente grandes.

São as chamadas interações spin-spin de longo alcance, que seriam uma propriedade fundamental dessas partículas - partículas virtuais que seriam tão estranhas que os próprios físicos costumam chamá-las de "não-partículas" (unparticles).

Se elas de fato existirem, essa exótica quinta força da natureza conectaria a matéria na superfície da Terra com a matéria a centenas, ou mesmo milhares, de quilômetros abaixo da superfície.

Isso significaria que as partículas fundamentais constituintes dos átomos - elétrons, prótons e nêutrons - poderiam "sentir" umas às outras mesmo separadas por distâncias muito grandes.

Além de uma nova peça no quebra-cabeças da física, essa nova partícula traria uma ferramenta totalmente nova para estudar o inacessível interior da Terra, dando informações sobre as características e a composição do manto.

Não-partícula

O momento angular intrínseco, ou spin, uma propriedade dos elétrons, é normalmente explicada por uma analogia com a interação magnética entre dois ímãs.

Dependendo de como você posiciona os pólos magnéticos de um ímã, as interações dipolo podem criar uma atração ou uma repulsão entre os ímãs.

Os físicos interpretam a interação magnética entre os spins de duas partículas como sendo uma consequência da troca de "fótons virtuais".

Alguns deles têm sugerido que pode haver outros tipos de partículas, além dos fótons, que podem ser trocadas virtualmente entre dois spins.

Embora um pico detectado no acelerador Tevratron, nos EUA, em 2010, tenha deixado os pesquisadores entusiasmados com a identificação dessa não-partícula, os resultados até agora não têm sido conclusivos.

O estudo resultou em um mapa da magnitude e direção dos spins dos elétrons através da Terra, criado a partir de um modelo do interior da Terra e de medições precisas das linhas do campo geomagnético. [Imagem: Daniel Ang/Larry Hunter (Amherst College)]

Interações spin-spin de longo alcance

Larry Hunter e seus colegas, da Universidade Amherst, deram um impulso totalmente novo à busca pela não-partícula.

Eles projetaram um equipamento para tentar detectar interações entre os "geoelétrons" no manto e partículas subatômicas na superfície da Terra.

Eles essencialmente estudaram se os spins de elétrons, nêutrons e prótons medidos em vários laboratórios ao redor da Terra podem ter uma energia diferente dependendo de sua orientação em relação à Terra - com uma analogia muito próxima ao mecanismo de funcionamento de uma bússola.

Os spins polarizados se originam principalmente de elétrons de minerais ricos em ferro no manto da Terra, que se alinham com o campo magnético do planeta.

"Nossos experimentos eliminaram [a possibilidade] dessa interação magnética, então procuramos por alguma outra interação em nossos spins experimentais. Uma das interpretações dessa 'outra interação' é que pode ser uma interação de longo alcance entre os spins em nosso equipamento e os spins dos elétrons no interior da Terra, que estão alinhados pelo campo geomagnético," disse Hunter.

Encantoando a quinta força

Embora os dados não tenham sido conclusivos, eles serviram para estipular limites muito mais precisos para a faixa de valores que a quinta força pode ter.

Graças ao grande número de elétrons polarizados, a equipe foi capaz de limitar a magnitude da interação spin-spin entre dois elétrons muito distantes um do outro para um valor cerca de um milhão de vezes menor do que a sua atração gravitacional.

O estudo resultou em um mapa da magnitude e direção dos spins dos elétrons através da Terra, criado a partir de um modelo do interior da Terra e de medições precisas das linhas do campo geomagnético.

Os resultados deverão ajudar na elaboração de novos experimentos mais precisos, que possam finalmente detectar a quinta força fundamental - se ela de fato existir.

Segundo os físicos, os resultados poderão ser positivos mudando a posição geográfica e a orientação de dois aparelhos de medição, que possam detectar diferenças entre os valores dos spins com maior precisão.

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Bibliografia:
Using the Earth as a Polarized Electron Source to Search for Long-Range Spin-Spin Interactions
Larry Hunter, Joel Gordon, Stephen Peck, Daniel Ang, Jung-Fu Lin
Science
Vol.: 339 - 6122
DOI: 10.1126/science.1227460

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Asfalto vegetal pode ser a solução para estradas de terra

Materiais Avançados

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/01/2013

Wilson Smith se entusiasma com a coesão e a dureza apresentada pela mistura de poeira de estrada e lignina. [Imagem: KSU]

Bioasfalto

O asfalto parece ser a melhor solução do mundo quando se é forçado a viajar por uma estrada de terra.

Mas Wilson Smith, estudante da Universidade do Kansas, nos Estados Unidos, defende que nenhum dos dois é o ideal: nem o asfalto é a solução para todas as estradas, e nem tampouco há que se resignar a viajar por estradas poeirentas e esburacadas.

Por isso ele decidiu trabalhar com um material de origem vegetal, na tentativa de criar uma alternativa que melhore as condições de tráfego das estradas não pavimentadas.

Smith está trabalhando com a lignina, o material que dá rigidez às células vegetais, para fazer um composto que possa dar rigidez à terra solta e aos pedregulhos das estradas vicinais.

Lignina

O que torna a lignina um material particularmente valioso para essa aplicação é o seu comportamento adesivo quando é umedecida, com capacidade para agregar os materiais do solo, gerando uma coesão e criando uma espécie de "bioasfalto".

Isto torna a estrada de terra menos poeirenta, mais lisa e com uma menor necessidade de manutenção, sobretudo no período das chuvas.

A lignina está presente em todas as plantas, sendo rejeito de culturas comerciais, como no caso do bagaço da cana-de-açúcar, da palha de milho e de outros resíduos da agricultura, assim como da indústria do papel, o que a torna um material sustentável e renovável.

Depois de diversos experimentos, Smith selecionou cinco diferentes concentrações de lignina no solo, que se mostraram mais promissoras - 2%, 4%, 6% e 9% - e que agora estão sendo avaliadas na resistência da coesão do solo e, portanto, da diminuição da erosão da estrada.

Testes de campo

Com os bons resultados dos testes iniciais, a coordenadora do grupo, Dra Dunja Peric, selecionou novos estudantes para avaliar o uso do material em outras condições, o que inclui a secagem prévia e a aplicação direta da lignina no solo.

"Nós queremos fazer uma análise exaustiva de como a coesão varia quando você muda a concentração de lignina, a quantidade de água e a compactação," disse Smith. "Isso vai determinar, em estudos de campo, qual a porcentagem de lignina produz a maior estabilização do solo."

O grupo programou uma apresentação dos resultados da sua pesquisa para meados de Fevereiro, quando eles esperam fazer parcerias para os testes de campo, o que não deverá ser difícil, já que o Kansas é um estado agrícola, com quase dois terços das estradas sem pavimentação.

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Embrapa lança alimentos com maior teor de vitaminas e nutrientes

diariodasaude.com.br

08/01/2013

Com informações da Agência Brasil

A técnica não usa a manipulação genética, o que significa que os alimentos biofortificados não são alimentos transgênicos.[Imagem: Embrapa]

Alimentos reforçados

Feijão com o dobro de ferro, batata-doce alaranjada com muita vitamina A e arroz polido com altos teores de zinco.

Esses alimentos já estão sendo produzidos no Brasil e podem ser aliados importantes no combate à desnutrição, principalmente da população mais pobre.

Os produtos foram desenvolvidos pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) e são conhecidos como alimentos biofortificados.

Sem transgênicos

A técnica proporciona o melhoramento por meio da seleção das sementes que apresentam características desejáveis de micronutrientes e não usa a manipulação genética, o que significa que não são alimentos transgênicos.

A pesquisa começou há cerca de dez anos, sob a coordenação da engenheira de alimentos da Embrapa Marilia Nucci.

"Nós estamos desenvolvendo cultivos agrícolas com maiores teores de ferro, zinco e pró-vitamina A. Começamos trabalhando com mandioca, feijão e milho. Depois fomos adicionando outros alimentos, como o feijão caupi [variedade resistente à seca], batata-doce, trigo e abóbora. Estamos buscando alimentos básicos, consumidos em grande quantidade pela população mais carente."

Alimentos biofortificados

O feijão teve os teores elevados de 50 gramas para 90 gramas de ferro por quilo.

A mandioca, que praticamente não tem betacaroteno, passou para nove microgramas por grama.

A batata-doce teve o betacaroteno elevado de 10 microgramas por grama para 115 microgramas por grama. O arroz teve o teor de zinco acrescido de 12 para 18 microgramas por quilo.

"A batata-doce que nós lançamos é cor de abóbora. Ela tem a mesma quantidade de pró-vitamina A que a cenoura. O gosto é muito bom e está agradando principalmente as crianças", disse.

A Embrapa faz parte de uma aliança internacional para desenvolver alimentos biofortificados, mas a propriedade intelectual do que for desenvolvido no Brasil pertencerá à empresa.

No país, já são cerca de 1,2 mil famílias plantando alimentos biofortificados, com expectativa de se chegar a 15 mil nos próximos três anos.

Projeto Biofort

Em 2014, a Embrapa pretende desenvolver um teste de impacto nutricional com a população para medir os resultados dos alimentos biofortificados em comparação aos convencionais.

Atualmente a empresa desenvolve sete variedades agrícolas: abóbora, arroz, batata-doce, feijão, feijão caupi, mandioca e milho.

A Embrapa dispõe de uma quantidade de sementes para o plantio das safras. A distribuição é feita por meio de pedidos diretos, que podem ser feitos por prefeituras ou escolas, podendo ser utilizados nos programas de merenda escolar.

O foco do projeto é a Região Nordeste. Testes foram feitos nos estados do Maranhão, de Sergipe e do Piauí, onde também é processada a multiplicação das sementes.

Outras informações podem ser acessadas na página da Embrapa sobre o projeto: www.biofort.com.br .

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Revestimento que não molha repele até ácido

Materiais Avançados

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/01/2013

De café a ácido, os cientistas testaram mais de 100 substâncias, e nenhum conseguiu molhar o material, que reveste o pequeno pedaço de tecido mostrado na foto. [Imagem: Pan et al./JACS]

Superomnifóbico

Tecidos à prova d'água não são nenhuma novidade, ainda que também não seja nenhuma novidade que eles funcionem bem apenas quando novos.

Mas que tal um tecido - ou qualquer outro material - que seja à prova não apenas de água, mas também de tinta, molhos e até ácido concentrado?

É o que demonstraram Shuaijun Pan e seus colegas da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

Pan criou um revestimento que é tão inimigo dos líquidos que o material está sendo chamado de "superomnifóbico" - um material que faz qualquer líquido formar gotas e escorrer.

Além da água, o material repele várias soluções poliméricas, solventes, óleos e álcoois com tensão superficial extremamente baixa, e até ácidos e bases concentrados - foram testados mais de 100 líquidos diferentes, e nenhum conseguiu molhar, ou impregnar o material.

Isso abre a possibilidade de usar o revestimento para fabricar roupas de proteção para trabalhadores, além dos tão sonhados tecidos antimancha que sejam de fato à prova de qualquer mancha.

Outra possibilidade é o revestimento de materiais sujeitos a elevada corrosão, como o casco de navios.

Líquido fica no ar

O revestimento superomnifóbico é formado por nanopartículas do polímero PDMS (polidimetilsiloxano) misturados a um material hidrofóbico composto de carbono, flúor, silício e oxigênio.

A mistura é aplicada ao tecido, ou outro material que se deseja revestir, por uma técnica chamada deposição eletrostática.

O segredo está em evitar que o líquido de fato toque a superfície sólida revestida. [Imagem: Pan et al./JACS]

O composto, inicialmente líquido, solidifica-se nos poros do material a ser protegido, formando uma textura em nanoescala que impede que os líquidos se espalhem.

Devido à nanoestrutura, a maior parte da textura é na verdade ar, impedindo que os líquidos toquem de fato o material sólido - em vez disso, eles formam gotas e escorrem.

"Normalmente, quando dois materiais se aproximam, eles trocam uma pequena carga positiva ou negativa, e logo que o líquido entra em contato com a superfície sólida ele começa a se espalhar," explicou Anish Tuteja, coordenadora da pesquisa.

"Nós reduzimos drasticamente a interação entre a superfície e a gota," concluiu ela.

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Bibliografia:
Superomniphobic Surfaces for Effective Chemical Shielding
Shuaijun Pan, Arun K. Kota, Joseph M. Mabry, Anish Tuteja
Journal of the American Chemical Society
Vol.: 135 (2), pp 578-581
DOI: 10.1021/ja310517s

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Fibrocimento de fibras de Eucalipto tem diversas vantagens

Por João Ortega - joao.ortega@usp.br

Publicado em 18/junho/2012

 

Fibras de eucalipto dentro do fibrocimento em aumento de 300 vezes

Experimentos realizados na USP de São Carlos comprovaram que as fibras de eucalipto podem substituir as fibras de amianto como componente do fibrocimento. O amianto é um produto não-renovável e que pode causar problemas de saúde para quem trabalha com ele. A alternativa ao material mais usada é a fibra de Pinus (espécie de pinheiro). Contudo, os testes mostraram que o uso das fibras de eucalipto tem custo menor em relação ao Pinus, além de ser biodegradável e de caráter renovável.

Os resultados foram obtidos na pesquisa de doutorado Fibras curtas Eucalipto para novas tecnologias em fibrocimento, do engenheiro Gustavo Henrique Denzin Tonoli, atualmente professor na Universidade Federal de Lavras, em Minas Gerais. O estudo foi orientado pelo professor Francisco Antonio Rocco Lahr, recebeu recentemente o Prêmio Capes 2011, que premia teses de doutorado no Brasil pela sua qualidade e originalidade. A tese foi apresentada no programa de pós-graduação Interunidades Ciências e Engenharia de Materiais (CEM) da USP, em São Carlos.

O fibrocimento é um produto de baixo custo amplamente utilizado para diversos materiais de construção civil como caixas d’água, paredes pré-fabricadas e telhas, entre outros. No Brasil, a fabricação desse produto chega a 2,5 milhões de toneladas por ano, correspondente a um mercado de aproximadamente R$ 2 bilhões.

“A pesquisa é multidisciplinar, trabalha com química, física e engenharia”, afirma Tonoli, ressaltando os diversos atributos que o fizeram receber o prêmio. “Ela também tem aspectos sociais e ambientais, de sustentabilidade, que são importantes”.

Vantagens

Produção de fibrocimento chega a 2,5 bilhões de toneladas anuais no Brasil

As fibras de Eucalipto têm custo menor do que as de Pinus, o que é importante para o fibrocimento, que pretende ser um produto de baixo custo, podendo ser usado, por exemplo, em programas de habitação. Além disso, o Brasil é o maior produtor do mundo de polpa celulósica de Eucalipto.

Fibras de Eucalipto apresentam, em uma mesma massa, quatro vezes mais filamentos que as de Pinus. Isso acarreta em uma maior resistência do fibrocimento.  Além disso, existe uma melhoria nos aspectos econômicos e ambientais em relação ao Pinus: “A questão da maior quantidade de filamentos faz com que as máquinas que fazem o fibrocimento tenham o mesmo ou até melhor desempenho, gastando menos energia”, explica o engenheiro.

Reconhecimento

No dia 6 de junho, a pesquisa de Tonoli estava entre as ganhadoras anunciadas da edição de 2011 do Prêmio Capes. Na sede da Capes, em Brasília, no dia 11 de julho, haverá a cerimônia de entrega da premiação. Além disso, acontece também o anúncio dos três vencedores do Grande Prêmio Capes de Tese. O engenheiro concorre na área de Engenharias e Ciências Exatas e da Terra.

Porém, esta não foi a única premiação recebida pela pesquisa. Na própria banca de defesa de doutorado, o estudo recebeu Menção de Louvor. O Prêmio Excelência em Construção Sustentável, organizado pela empresa Holcim e a Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído (Antac), também foi ganho pela tese. No Prêmio Brasil de Engenharia 2010, a pesquisa ficou em primeiro lugar com louvor na categoria “Construção Sustentável”.

Imagens: cedidas pelo pesquisador

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Fibrocimento sem amianto, ecologicamente correto..., e brasileiro

Materiais Avançados

Antonio Carlos Quinto - Agência USP - 08/03/2007

Um novo tipo de fibrocimento, composto com fibras de escória, poderá ser usado como alternativa ao cimento-amianto na confecção de telhas, placas planas e acessórios, como caixas d'água e suportes para ar condicionado. O amianto é um mineral altamente prejudicial à saúde, cancerígeno, e já foi banido da maioria dos países. No Brasil ele continua sendo utilizado.

A novidade surgiu como conseqüência de uma pesquisa desenvolvida pelo engenheiro Carlos Eduardo Marmorato Gomes, formado na Universidade de São Paulo. "Considero que seja um produto 'ecologicamente correto', já que o amianto, usado no método tradicional de fabricação desses produtos é extraído da natureza e é nocivo à saúde", ressalta o engenheiro.

Fibrocimento sem amianto

Protótipos do novo fibrocimento já foram construídos e aprovados em testes de resistência e durabilidade. A escória usada no processo é um subproduto da siderurgia. Gomes explica que boa parte deste material é encaminhado a aterros sanitários, "o que também é prejudicial ao meio ambiente". Além da escória, o novo produto é constituído por um composto híbrido de fibras poliméricas e de celulose.

De acordo com o engenheiro, além do ganho ecológico, considerando-se todo sistema produtivo do novo fibrocimento, pode-se atingir a uma economia de 30% em relação ao produto convencional. Nos testes, a composição de uma telha de amianto foi constituída de 8% a 15% de amianto, cerca de 25% de calcário e por um composto híbrido de fibras poliméricas, celulose e escória. "O restante foi complementado com cimento Portland", conta Gomes. Contudo ele alerta não tratar-se de um "receituário". "As composições podem variar de acordo com o produto e com o sistema de fabricação", diz.

Casas de aço

Além do aspecto ecológico do novo produto, Gomes chama atenção para a inovação também no processo produtivo. "Poderá por meio deste produto, ser viabilizada uma nova tecnologia para a produção de moradias, denominada steel-frame", conta.

Nos laboratórios, o método de fabricação usado foi o da extrusão, que mostrou-se mais econômico no gasto de energia elétrica, gerando menos resíduos e registrando menor consumo de água. "O método de produção convencional, denominado Hatschek, apesar de ainda usado na indústria nacional, pode ser considerado obsoleto", diz o engenheiro.

Casas de baixo custo

Os estudos de Gomes visaram principalmente a utilização do fibrocimento em habitações populares. "Temos a garantia de que esse novo produto tem durabilidade e resistência semelhantes aos convencionais. Além disso, atingiu níveis satisfatórios no que diz respeito às normas de aplicação", garante.

Dados de 2003, do Sindicato Nacional dos Produtores de Artefatos de Cimento (SINAPROCIM) mostram que no Brasil, naquele período, existiam cerca de 400 milhões de metros quadrados (m2) de cobertura, sendo que aproximadamente 50% desse total eram fabricados em amianto. "Em 2006, subiu para cerca de 420 milhões de m2 de coberturas, sendo 46,7% em fibrocimento de amianto. Isso mostra o mercado promissor para esses novos produtos", avalia.

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