Baterias feitas com vírus estão a um passo de chegar ao mercado

Em Agosto do ano passado, cientistas do MIT apresentaram um novo conceito de bateria que utiliza vírus geneticamente modificados para otimizar o armazenamento de energia.

Na época, eles já haviam conseguido construir duas partes da bateria, o anodo e o eletrólito (veja Microbaterias feitas com vírus vão alimentar aparelhos biomecânicos).

Bateria de vírus

Agora, naquele que pode ser o passo definitivo na construção dos primeiros protótipos dessa bateria inusitada, eles construíram o catodo, demonstrando que seus vírus geneticamente modificados podem ser utilizados para fabricar tanto os terminais negativos quanto os terminais positivos de uma bateria de íons de lítio.

Em uma bateria de íons de lítio tradicional, os íons de lítio fluem entre o anodo, carregado negativamente e normalmente feito de grafite, e o catodo, carregado positivamente e normalmente feito de óxido de cobalto ou fosfato de ferro-lítio.

Os catodos são mais difíceis de serem fabricados porque eles devem ser excelentes condutores de eletricidade. Entretanto, a maioria dos materiais quimicamente adequados para a tarefa são isolantes.

Vírus e nanotubos de carbono

O enfoque adotado pelos pesquisadores foi alterar geneticamente os vírus para que eles recubram a si mesmos com uma camada de fosfato de ferro e fixem-se sobre nanotubos de carbono, que são condutores elétricos excepcionais, formando uma malha de material altamente condutor.

Como os vírus reconhecem e se ligam especificamente a determinados materiais - os nanotubos de carbono, neste caso - cada nanofio de fosfato de ferro pode ser conectado à malha de nanotubos. Assim, os elétrons podem viajar ao longo da rede de nanotubos de carbono, infiltrando-se através dos eletrodos até o fosfato de ferro e transferindo a energia de maneira otimizada.

Mercado na próxima geração

Os pesquisadores descobriram que a incorporação de nanotubos de carbono aumenta a condutividade do catodo sem adicionar muito peso à bateria. Nos testes de laboratório, o catodo de vírus e nanotubos passou por mais de 100 ciclos de carga e descarga sem perder nenhuma capacitância.

Uma bateria real deve ser capaz de durar muito mais do que isso, mas os pesquisadores acreditam poder avançar muito agora que o novo catodo está pronto. Para isso eles vão fazer os vírus ligarem-se a outros materiais, como fosfato de manganês e fosfato de níquel.

Segundo a Dra. Angela Belcher, em mais uma geração de protótipos, as baterias já poderão estar prontas para ir ao mercado.

Os vírus utilizados são de uma espécie comum de bacteriófagos - vírus que parasitam bactérias, mas que são inofensivos para o homem.

Lâmpadas fluorescentes compactas ganham eficiência e controle de brilho

As lâmpadas fluorescentes compactas, também conhecidas como lâmpadas PL, tornaram-se sinônimo de economia de energia e de comportamento ambientalmente correto. Tanto que alguns países já começam a estabelecer legislações proibindo definitivamente as lâmpadas incandescentes.

Agora, um grupo de pesquisadores da Universidade Queens, no Canadá, encontrou uma forma de tornar essas lâmpadas eficientes ainda melhores: além de aumentar sua eficiência energética, a equipe do Dr. Praveen Jain descobriu como controlar a luminosidade.

Lâmpadas PL não são perfeitas

Embora possam durar até 1.000 vezes mais do que uma lâmpada incandescente - desde que não fiquem sendo ligadas e desligadas seguidamente - as fluorescentes compactas até agora não contavam com um recurso já comum para os usuários das lâmpadas incandescentes: um pequeno aparelho, conhecido comodimmer, capaz de controlar a sua luminosidade - e, consequentemente, o seu gasto de energia - de acordo com as necessidades.

O segundo problema resolvido pela pesquisa é conhecido tecnicamente como fator de potência ruim. Na verdade, apenas uma parte da energia que uma lâmpada fluorescente compacta consome é transformada em luz, o que resulta em uma grande perda da energia que ela se propõe a economizar.

Benefícios desperdiçados

"Lâmpadas fluorescentes compactas para consumo doméstico precisam ser pequenas e baratas. Até agora, os complicados circuitos necessários para alimentar essas lâmpadas de forma mais eficiente eram muito grandes e muito caros para serem posto no mercado," explica o Dr. Jain.

"Na sua forma atual, as lâmpadas fluorescentes compactas domésticas jogam fora os benefícios para o sistema de geração de eletricidade que se supõe que elas ofereçam."

A Europa e o Japão já estabeleceram padrões mínimos para os fatores de potência para as lâmpadas PL acima de 25 watts, mas o Canadá e os Estados Unidos, que planejam banir definitivamente as lâmpadas incandescentes em 2012, ainda não têm esses padrões, o que significa que seus sistemas energéticos não terão os benefícios que se supõe.

Nova geração de lâmpadas PL

A solução pode estar em um novo circuito eletrônico simplificado e em um controlador de potência, que resolvem o problema do fator de potência e ainda oferece aos consumidores a opção de economizar ainda mais energia simplesmente diminuindo o brilho de suas lâmpadas.

O maior desafio enfrentado pelos pesquisadores foi construir o novo circuito de forma que ele possa ser usado no mesmo projeto das lâmpadas fluorescentes compactas que já estão no mercado.

A inovação foi patenteada pela universidade e agora está sendo negociada com os fabricantes de lâmpadas. O mercado mundial de lâmpadas fluorescentes compactas é estimado em US$80 bilhões anuais e, se a inovação for adotada, logo esse mercado poderá estar dividido em lâmpadas fluorescentes compactas "comuns" e de "alta eficiência."

Como nascem as estrelas

Berço agitado

Cientistas descobriram que o berço das estrelas é de fato um lugar conturbado, agitado por turbulências supersônicas.

Utilizando a maior simulação de turbulências supersônicas já feita até hoje, pesquisadores da Universidade de Califórnia em San Diego, nos Estados Unidos, demonstraram como as leis fundamentais dos fluxos de turbulência geofísica podem também ser estendidas para a turbulência supersônica existente no espaço intergaláctico.

Simulação galáctica

A imagem mostra um instante congelado dessa turbulência, uma única foto da simulação que utilizou 4.096 processadores rodando ininterruptamente durante duas semanas, o que resultou em 25 terabytes de dados.

As regiões mais brilhantes da imagem representam os gases de maior densidade, comprimidos pela ação de complexas ondas de choque agindo no fluxo da turbulência.

Colapso gravitacional

Filamentos mais densos e os núcleos criados dessa forma pelo fluxo supersônico estão sujeitos a um colapso gravitacional - justamente o que leva ao nascimento das estrelas.