Novo paradigma para construção de células solares

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/12/2013

Estrutura atômica do cristal de perovskita, que apresenta efeito fotoelétrico maciço para a luz visível.[Imagem: Felice Macera/University of Pennsylvania]

 

Efeito fotoelétrico maciço

Você sabia que existe um material que possui um efeito fotovoltaico muito superior ao apresentado pelos semicondutores usados atualmente na construção das células solares?

E não apenas um material, mas uma classe de materiais, uma classe de materiais que apresenta uma propriedade chamada efeito fotovoltaico maciço, ou em bruto.

As células solares atuais são feitas com materiais que apresentam o efeito fotoelétrico na interface entre dois materiais - essa interface é conhecida como junção p-n porque ela é formada por um material com excesso de cargas positivas e outro com excesso de cargas negativas.

Já no efeito fotovoltaico maciço, o fenômeno ocorre em toda a estrutura do material, e não apenas na sua borda ou na interface com outro tipo de material.

É claro que isso abre a possibilidade de construir células solares muito mais eficientes e muito mais compactas.

Ocorre que, até agora, só se conhecia materiais com efeito fotovoltaico em bruto sensíveis à luz ultravioleta, quando a maior parte da energia do Sol está na faixa visível e infravermelha do espectro.

 

Perovskitas

Agora, Ilya Grinberg e seus colegas das universidades da Pensilvânia e Drexel, ambas nos Estados Unidos, descobriram não o material ideal, mas um composto que mescla os efeitos fotoelétricos em bruto e na interface.

E o efeito fotoelétrico maciço ocorre justamente na porção visível do espectro eletromagnético.

A solução foi encontrada nas perovskitas, que vêm fazendo sucesso no campo das células solares nos últimos anos:

• Células solares de perovskita vieram para ficar

A equipe conseguiu sintetizar um cristal de perovskita que possui o arranjo atômico necessário para preservar as condições nas quais os dois efeitos fotovoltaicos se manifestam.

O material é uma cerâmica complexa, resultado da combinação de niobato de potássio e niobato de níquel-bário.

Os pesquisadores esperam que a perovskita permita romper com o chamado "limite de Shockley-Queisser", que impede o aumento da eficiência das células solares porque uma parte da energia dos fótons é perdida quando os elétrons têm que esperar sua vez para saltar de um material para outro na interface p-n.

Além de tirar proveito do efeito fotovoltaico maciço, torna-se possível também empilhar várias células solares, uma sensível a cada faixa de comprimento de ondas - isso pode ser obtido mudando a dosagem de cada um dos niobatos usados.

"Esta família de materiais é ainda mais notável porque ela é composta por elementos de baixo custo, não-tóxicos e abundantes na Terra, ao contrário dos compostos semicondutores utilizados atualmente na tecnologia de células solares de película fina," comentou o professor Jonathan Spanier, um dos coordenadores do grupo.

 

Bibliografia:
Perovskite oxides for visible-light-absorbing ferroelectric and photovoltaic materials
Ilya Grinberg, D. Vincent West, Maria Torres, Gaoyang Gou, David M. Stein, Liyan Wu, Guannan Chen, Eric M. Gallo, Andrew R. Akbashev, Peter K. Davies, Jonathan E. Spanier, Andrew M. Rappe
Nature
Vol.: 503, 509-512
DOI: 10.1038/nature12622

Navio vertical pretende explorar o oceano de cima a baixo

Por Bruno Calzavara em 3.12.2013 as 13:14

Um navio de pesquisa marinha vertical, chamado de SeaOrbiter, tem sido o sonho do arquiteto francês Jacques Rougerie por 12 anos. Agora, um crowdfunding recentemente lançado através do site KissKissBankBank visa ajudar a tornar o navio de 57 metros de altura uma realidade.

A embarcação é projetada para ficar à deriva, sendo movida pelas correntes oceânicas, e será totalmente sustentável, funcionando com energia solar, eólica e das ondas. Um projeto paralelo em conjunto com o conglomerado europeu de sistemas espaciais de defesa (EADS) está trabalhando para desenvolver um biocombustível para o navio.

• 10 grandes mistérios subaquáticos

50% do barco coletivamente financiado vai passar pela água submersa, dando aos seus passageiros uma oportunidade constante para observar a vida abaixo da superfície.

O SeaOrbiter tem espaço para abrigar 18 biólogos marinhos, oceanógrafos, meteorologistas e outros cientistas, que irão viver e trabalhar a bordo por meses ou talvez anos. Sua forma vertical lhe dá a vantagem única de ser capaz de estudar a vida nos oceanos a partir do topo do navio, onde os pássaros voam, indo até o fundo do oceano, que será explorado por submarinos.

Entre o céu e o fundo do mar, os exploradores serão capazes de investigar o oceano 50 metros abaixo da superfície. Mergulhadores conseguirão chegar a 100 metros. Além disso, os pesquisadores irão utilizar navios submarinos equipados com câmeras e outros sensores.

• 10 histórias assustadoras de navios fantasmas

Rougerie e seus parceiros, incluindo o Ifremer (Instituto Francês de Pesquisa para a Exploração do Mar), a NASA e a emissora National Geographic, querem explorar todos os oceanos e grandes mares.

O site de financiamento coletivo está esperando levantar US$ 436 mil, apenas uma fração do custo esperado de US$ 43 milhões (cerca de R$ 100 milhões) do projeto. O dinheiro irá para a construção dos 18 metros da parte superior do navio, chamada The Eye. [Discovery News]

A beleza secreta por detrás da Web

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/12/2013

[Imagem: Martyn Dade Robertson]

Teia de luz

Que a rede mundial de computadores é útil é algo que ninguém ignora.

Mas que ela também é intrinsecamente bela, isso já é menos óbvio, e vai depender da forma como você olha para ela.

Aos olhos do professor Martyn Dade Robertson, da Universidade de Newcastle, a web ressurge na forma de imagens que lembram mais estrelas explodindo, ou fogos de artifício.

Robertson desenvolveu uma técnica para mapear os sites e transformar os dados das conexões estabelecidas pelos links em obras de arte.

Retratos de dados

[Imagem: Martyn Dade Robertson]

Segundo o pesquisador, cada imagem é única porque captura um site em um determinado momento, já que a informação que cada site contém está mudando constantemente.

Ele mapeou sites grandes e bem conhecidos, como os da NASA, Apple e Google.

O pesquisador chama as imagens de "retratos de dados".

Dinâmica

[Imagem: Martyn Dade Robertson]

"Eu queria pegar a web, que é algo que vemos todos os dias e damos como certa e acabada, e mostrar um lado diferente dela," disse Robertson.

"O que é realmente fascinante nisso é que é realmente um instantâneo de um site em um determinado ponto no tempo. Se eu fizer o mesmo processo de novo apenas um dia mais tarde, o retrato de dados seria diferente, já que as informações disponíveis teriam mudado," concluiu ele.

Pirâmides da usabilidade

[Imagem: Martyn Dade Robertson]

Além da arte, contudo, o trabalho de Robertson trouxe um desafio para os profissionais que projetam sites e melhoram sua usabilidade: explicar por que a maioria dos grandes sites possui uma estrutura central na forma de duas pirâmides invertidas - ou um losango, na visualização 2D.

Empresa gaúcha é pioneira ao buscar gerar energia através da gravidade

Por Fabrízia Ribeiro em 03/12/2013

 

Equipamento deve aproveitar a força da gravidade para gerar energia renovável sem que haja poluição ou aquecimento

Fonte da imagem: Reprodução/RAR Energia

 

Em meados de outubro, a empresa gaúcha RAR Energia concluiu a construção de um equipamento que pode mudar a maneira com que geramos energia no mundo. Depois de passar meses divulgando anúncios misteriosos em Porto Alegre, São Paulo e Rio de Janeiro, a companhia revelou aos poucos o processo de montagem do motor com gerador que utilizaria a força da gravidade para criar energia renovável.

A empresa explica que a partir do sistema de moto-contínuo é possível aproveitar uma fonte inesgotável para criar energia sem que haja poluição no ambiente ou o aumento da temperatura do planeta. De acordo com o site da RAR Energia, esse é o primeiro equipamento com esse tipo de tecnologia no mundo.

Fonte da imagem: Reprodução/RAR Energia

“O sistema mecânico foi criado com uma concepção especial para captar e aproveitar a energia contida na gravidade do planeta, a qualquer momento e lugar, sem qualquer poluição ou calor. Esta tecnologia foi totalmente desenvolvida por nossa empresa e consiste, então, em um moto contínuo, com sobra de energia para ser aproveitada, em um movimento mecânico, contínuo e eterno. Esta máquina tem semelhança com um motor a combustão, onde um conjunto de pesos representa o combustível e pistões, que acionam bielas conectadas a um virabrequim”, informa o site da empresa.

O diferencial desse tipo de tecnologia é justamente a versatilidade e a minimização dos efeitos causados no meio ambiente em comparação com as alternativas tradicionais de geração de energia. Mas para obter resultados, o site Ciclo Vivo informa que a máquina desafia conceitos da física, como as leis da termodinâmica e a lei áurea da mecânica.

Fonte da imagem: Reprodução/RAR Energia

Além do motor instalado em Porto Alegre, o site da empresa mostra a construção de um equipamento nos mesmos moldes que está sendo realizada na planta da Incobrasa Industries em Illinois, nos Estados Unidos. A RAR Energia informa que ambos os equipamentos utilizarão a gravidade do planeta em seu sistema mecânico e terão capacidade de gerar 30 kW.

Apesar disso, ainda não existe uma comprovação científica da eficiência da máquina. Em resposta ao site americano PESWiki, Renato Ribeiro, que é o presidente da RAR Energia, afirmou que “esse tipo de tecnologia de energia tem sido buscado há séculos, então é natural que as pessoas estejam céticas”. No entanto, o presidente garante que a tecnologia surpreenderá muita gente e que a patente do equipamento já foi solicitada.

 

• Fonte RAR Energia Ciclo Vivo PESWiki

Jato de tinta imprime tecidos biológicos artificiais vivos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/12/2013

A gelatina é produzida na consistência e na resistência necessárias a cada tecido, o que permite criar de cartilagens sólidas a tecidos adiposos. [Imagem: IGB]

 

Biotecidos sintéticos

Usar tecidos artificiais é uma das grandes promessas da "medicina do futuro", eventualmente resolvendo os problemas dos transplantes e implantes.

E parece que as velhas e boas impressoras jato de tinta são suficientes para fazer a área avançar, não sendo necessário esperar por grandes inovações no campo das impressoras 3-D, por exemplo.

Cientistas do Instituto para Engenharia Interfacial e Biotecnologia, na Alemanha, conseguiram desenvolver tintas biológicas que estão sendo usadas para criar tecidos artificiais usando uma impressora jato de tinta comum, com algumas pequenas adaptações.

Os pesquisadores concluíram que a precisão já alcançada pela tecnologia jato de tinta é suficiente para a deposição controlada de células e outros biomateriais.

O que faltava era o desenvolvimento das biotintas, ou seja, dar ao material biológico que será usado para criar o tecido artificial a consistência de uma tinta que possa sair pelas cabeças de impressão de uma impressora comercial.

Este é o avanço que eles acabam de anunciar.

 

Biotintas

A substância é baseada em um material bem conhecido, a gelatina, que é derivada de colágeno, o principal constituinte do tecido biológico natural.

A equipe modificou quimicamente o comportamento de gelificação da gelatina para adaptar as moléculas biológicas para impressão.

Com as modificações, a gelatina permanece fluida durante a impressão, só endurecendo depois de ser irradiada com luz UV (ultravioleta), quando então o material reticula e cura, formando hidrogéis.

Todo o processo é controlável, permitindo obter a gelatina na consistência e na resistência necessária a cada tecido, o que permite criar de cartilagens sólidas a tecidos adiposos.

Outra possibilidade é criar apenas o suporte, ou andaime, que imita a matriz extracelular, só posteriormente inserindo as células vivas na estrutura, possibilidade que foi demonstrada por uma equipe australiana no ano passado:

 

• Biotinta com células imprime tecidos vivos

Estes são os primeiros testes na impressão de um sistema vascularizado artificial. [Imagem: E. Poschl/UEA]

 

Jato de biotinta

As impressoras usadas são praticamente as mesmas usadas em casa ou no escritório: os reservatórios de tinta e os jatos de impressão são exatamente iguais.

As diferenças estão em um aquecedor no recipiente de tinta, para manter a temperatura adequada de 38º C e no número de jatos acionados, que é menor do que na resolução máxima de uma impressora comum.

O grande desafio no momento é a produção de tecido vascularizado, ou seja, tecidos biológicos artificiais que tenham seu próprio sistema de vasos sanguíneos, por meio do qual o tecido possa receber nutrientes.

A equipe já está trabalhando nisto, usando as mesmas técnicas de geração das biotintas, mas, neste caso, aplicando-as por meio de impressoras 3D.

Gigantesco arco de aço cobrirá o reator 4 de Chernobyl por mais 100 anos

Por Maximilian Rox em 29 de Novembro de 2013

Iniciado em 1992, um dos maiores projetos da arquitetura moderna utilizará 29 mil toneladas de metal para evitar novos vazamentos no sarcófago de Chernobyl

(Fonte da imagem: Reprodução/BBC)

Os riscos de vazamentos nucleares em Chernobyl ainda preocupam os especialistas mesmo depois de 27 anos do desastre na pequena cidade ucraniana. Para evitar mais problemas com a radiação no local, engenheiros do mundo todo estão construindo desde 1992 um gigantesco arco de aço de 29 mil toneladas que cobrirá o reator 4 da usina, palco do maior acidente radioativo da história.

O projeto, planejado para término em 2015, tem 110 metros de altura e 257 metros de largura – medidas suficientes para cobrir a Estátua da Liberdade dentro de um estádio de futebol. No entanto, pela grande quantidade de radiação presente na região da usina, os trabalhadores não podem edificar a estrutura diretamente sobre o reator 4. Para contornar este problema, o plano adotado pelos engenheiros é de construir a imensa estrutura em uma distância segura para depois transportá-la por meio de trilhos até o local do acidente.

 

As dificuldades da equipe

Nem tudo será tão fácil na hora de mover a metálica construção. A chaminé do atual sarcófago deve ser cortada para que a estrutura seja encaixada sobre o reator, em um processo complicado e delicado. A separação é feita por um cortador de plasma, e cada pedaço precisa ser segurada por um guindaste para que as 55 toneladas de cada chaminé não caiam sobre a usina.

(Fonte da imagem: Reprodução/BBC)

 

Cada operador neste calculado processo não pode ficar mais que algumas horas no local para que a radiação não prejudique a sua saúde. Além disto, um erro de cálculo nesta operação pode romper o sarcófago que protege a usina e liberar poeiras de radiação na atmosfera – tornando este um trabalho de pura precisão dos operadores.

O sarcófago atual, composto de concreto e chumbo, não é mais visto como seguro pelos especialistas, que aceleram o projeto para evitar que a estrutura atual tenha um colapso e libere mais radiação para a atmosfera.

O gigantesco arco é estimado para segurar a radiação por cerca de 100 anos. Passado este tempo, os cientistas esperam ter tecnologia suficiente para extrair o combustível do reator e depositá-lo em um lugar seguro – tornando, quem sabe, a região menos perigosa dos perigos da radiação.

Fonte: BBC

Computador analisa imagens para 'aprender' bom senso sozinho

Atualizado em  30 de novembro, 2013 - 13:43 (Brasília) 15:43 GMT

Projeto quer fazer com que computadores aprendam sem ser programados

Um programa de computador está "aprendendo sozinho" como adquirir bom senso através da análise de fotos do dia a dia.

O Never Ending Image Learner (NEIL, em inglês) - ou Aprendiz Sem Fim de Imagens, em português - é um projeto da universidade Carnegie Mellon, nos Estados Unidos.

O objetivo do projeto é verificar se os computadores conseguem identificar – da mesma forma como fazem os humanos – aspectos comuns encontrados em imagens, como por exemplo perceber que barcos costumam navegar na água.

O computador do projeto NEIL passa todas as horas do dia analisando imagens. Desde julho, foram três milhões de imagens registradas.

Até agora o programa conseguiu identificar 1,5 mil objetos e 1,2 mil paisagens, além de descobrir 2,5 mil associações entre objetos presentes em diferentes fotos.

Os pesquisadores querem que o NEIL consiga aprender sobre a relação entre objetos diferentes sem precisar ser "ensinado" – ou seja, programado por humanos para fazê-lo.

"As imagens são a melhor forma de aprender sobre propriedades visuais", diz o pesquisador Abhinav Gupta, do Instituto de Robótica da Carnegie Mellon.

"Elas também trazem muita informação de bom senso sobre o resto do mundo. As pessoas aprendem isso sozinhas, e queremos que, da mesma forma, o NEIL faça isso."

 

Carros e patos

O NEIL já conseguiu "aprender" algumas coisas sozinho, como o fato de que carros estão bastante relacionados a estradas, e que patos se parecem com gansos.

Mas o programa também erra. O computador pode confundir o termo "pink" ("rosa") com uma famosa cantora com o mesmo nome.

Por conta destes erros, os humanos que controlam o computador do projeto NEIL ainda precisam interferir no seu processo de aprendizagem.

"As pessoas não sabem direito como nem o que ensinar aos computadores", diz o estudante de doutorado Abhinav Shivastava, que trabalha no laboratório.

"Mas os humanos são bons para dizer quando os computadores erram."

Outra função do NEIL é ajudar a criar o maior banco de dados visuais do mundo, onde objetos, paisagens, ações, atributos e relações podem ser rotulados e catalogados.

"O que aprendemos nos últimos cinco ou dez anos de pesquisa sobre visão computacional é que quanto mais dados conseguimos, melhor a capacidade de visão dos computadores", diz Gupta.

O supercomputador precisa de bastante memória para rodar, com mais de 200 processadores. Os pesquisadores têm planos de deixar o NEIL rodando por tempo indeterminado.

BBC