{"id":848,"date":"2010-09-05T20:26:37","date_gmt":"2010-09-05T23:26:37","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/chivononpo\/2010\/09\/eletricidade_a_partir_de_fotos\/"},"modified":"2010-09-05T20:26:37","modified_gmt":"2010-09-05T23:26:37","slug":"eletricidade_a_partir_de_fotos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/2010\/09\/05\/eletricidade_a_partir_de_fotos\/","title":{"rendered":"Eletricidade a partir de “fotoss\u00edntese”"},"content":{"rendered":"

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Massachusetts Institute of Technology<\/a><\/span>
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Pesquisadores do MIT criam uma tecnologia fotovolt\u00e1ica auto-combinante capaz de se auto-reparar<\/h1>\n

As mol\u00e9culas podem transformar a luz solar em eletricidade e podem ser quebradas e rapidamente remontadas<\/h2>\n

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\nIMAGEM<\/b><\/span><\/a><\/b> Esta \u00e9 a c\u00e9lula-prot\u00f3tipo construida pela equipe para medir as propriedades do sistema fotossint\u00e9tico auto-combinante.<\/span>\n<\/p>\n

Clique aqui para mais informa\u00e7\u00f5es.<\/a><\/span><\/p>\n<\/td>\n

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CAMBRIDGE, Massachusetts. — As plantas s\u00e3o boas em fazer o que cientistas e engenheiros tem lutado para fazer por d\u00e9cadas a fio: converter a luz solar em energia armazenada e faz\u00ea-lo de maneira confi\u00e1vel, dia ap\u00f3s dia, ano ap\u00f3s ano. Agora, alguns cientistas do MIT conseguiram imitar um aspecto chave deste processo.<\/p>\n

Um dos problemas com o aproveitamento da luz solar \u00e9 que os raios do Sol podem ser altamente destrutivos para muitos materiais. A luz solar leva a uma degrada\u00e7\u00e3o gradual de muitos dos sistemas desenvolvidos para captur\u00e1-la. No entanto, as plantas adotaram uma estrat\u00e9gia interessante para resolver esse problema: as mol\u00e9culas encarregadas de capturar a luz solar se fracionam constantemente e as plantas as remontam a partir dos peda\u00e7os resultantes, de forma que as estruturas b\u00e1sicas que capturam a energia solar s\u00e3o, por assim dizer, sempre novas em folha. <\/p>\n

Esse processo foi agora imitado por Michael Strano, o Professor Associado Charles & Hilda Roddey<\/em> de Engenharia Qu\u00edmica e sua equipe de estudantes de p\u00f3s-gradua\u00e7\u00e3o e pesquisadores. Eles criaram um novo conjunto de mol\u00e9culas auto-combinantes que podem transformar a luz solar em eletricidade. As mol\u00e9culas podem ser repetidamente quebradas e rapidamente remontadas, mediante a simples adi\u00e7\u00e3o ou remo\u00e7\u00e3o de uma solu\u00e7\u00e3o adicional. O artigo sobre este trabalho foi publicado na edi\u00e7\u00e3o de 5 de setembro da Nature Chemistry<\/i>.<\/p>\n

Strano diz que a ideia lhe ocorreu inicialmente quando ele estava estudando a biologia das plantas. “Eu fiquei realmente impressionado com o fato das plantas terem esse mecanismo extremamente eficaz de reparar suas c\u00e9lulas”, diz ele. E acrescenta que, em pleno Sol de Ver\u00e3o, “uma folha de \u00e1rvore recicla suas prote\u00ednas a cada 45 minutos, embora se possa pensar que ela \u00e9 uma c\u00e9lula fotovolt\u00e1ica est\u00e1tica”.<\/p>\n

Um dos objetivos de longo prazo da pesquisa de Strano sempre foi descobrir modos para imitar os princ\u00edpios encontrados na natureza com o uso de nano-componentes. No caso das mol\u00e9culas usadas pelas plantas para fotoss\u00edntese, a forma reativa de oxig\u00eanio produzida pela luz solar faz com que as prote\u00ednas se decomponham de uma maneira muito precisa. Nas palavras de Strano, o oxig\u00eanio “desata uma amarra\u00e7\u00e3o que mant\u00e9m as prote\u00ednas unidas”, mas as mesmas prote\u00ednas s\u00e3o rapidamente remontadas para recome\u00e7ar o processo. <\/p>\n

Toda essa atividade acontece dentro de pequeninas c\u00e1psulas chamadas cloroplastos<\/a> que existem dentro de cada c\u00e9lula vegetal — e \u00e9 onde acontece a fotoss\u00edntese. Strano diz que o cloroplasto \u00e9 “uma m\u00e1quina formid\u00e1vel. \u00c9 um not\u00e1vel motor que consome di\u00f3xido de carbono e usa a luz para produzir glucose”, a subst\u00e2ncia qu\u00edmica que fornece energia para o metabolismo. <\/p>\n

Para imitar esse processo, Strano e sua equipe – financiados pela MIT Energy Initiative<\/i> e pelo Departamento de Energia – produziram mol\u00e9culas sint\u00e9ticas chamadas fosfolip\u00eddeos que formam discos; esses discos fornecem o suporte estrutural para as outras mol\u00e9culas que realmente respondem \u00e0 luz, em estruturas chamadas de centros de rea\u00e7\u00e3o, os quais liberam el\u00e9trons quando atingidos por part\u00edculas de luz. Os discos que portam os centros de rea\u00e7\u00e3o, ficam em uma solu\u00e7\u00e3o onde eles se afixam espontaneamente a nano-tubos de carbono — tubos ocos de \u00e1tomos de carbono que tem bilion\u00e9simos de metro de espessura e s\u00e3o, no entanto, mais fortes do que a\u00e7o e capazes de conduzir a eletricidade mil vezes melhor que o cobre. Os nano-tubos mant\u00e9m os discos de fosfolip\u00eddeo em um alinhamento uniforme, de forma que os centros de rea\u00e7\u00e3o podem ficar todos expostos \u00e0 luz solar de uma s\u00f3 vez e tamb\u00e9m funcionam como condutores para coletar e canalizar o fluxo de el\u00e9trons liberados pelas mol\u00e9culas reativas.<\/p>\n

O sistema produzido pela equipe de Strano \u00e9 feito de sete compostos diferentes que incluem os nano-tubos de carbono, os fosfolip\u00eddeos e as prote\u00ednas que comp\u00f5em os centros de rea\u00e7\u00e3o, os quais, nas condi\u00e7\u00f5es corretas, se montam espontaneamente em uma estrutura para a coleta da luz solar e produzir uma corrente el\u00e9trica. Strano diz acreditar que isso estabelece um novo recorde quanto \u00e0 complexidade de um sistema auto-combinante. Quando um surfatante<\/a> — similar \u00e0queles lan\u00e7ados no Golfo do M\u00e9xico para dissolver o petr\u00f3leo derramado — \u00e9 adicionado \u00e0 mistura, os sete componentes se separam e formam uma esp\u00e9cie de “sopa”. Ent\u00e3o, quando os pesquisadores removeram o surfatante, for\u00e7ando a solu\u00e7\u00e3o atrav\u00e9s de uma membrana, os componentes se remontaram de novo em uma fotoc\u00e9lula perfeitamente formada e rejuvenescida. <\/p>\n

“N\u00f3s basicamente estamos imitando os truques que a natureza descobriu ao longo de milh\u00f5es de anos” — em particular, “reversibildade, a capacidade de desmontar e remontar”, declara Strano. A equipe que incluiu o pesquisador p\u00f3s-doutorado Moon-Ho Ham e o estudante de p\u00f3s-gradua\u00e7\u00e3o Ardemis
\nBoghossian, chegou ao sistema com base em uma an\u00e1lise te\u00f3rica, mas que ent\u00e3o decidiu construir uma c\u00e9lula-prot\u00f3tipo para test\u00e1-la. Eles passaram a \u00b4c\u00e9lula-prot\u00f3tipo por repetidos ciclos de montagem e desmontagem ao longo de um per\u00edodo de 14 horas, sem qualquer perda de efici\u00eancia.<\/p>\n

Strano argumenta que, ao desenvolver novos sistemas para gerar energia el\u00e9trica a partir de luz, os pesquisadores frequentemente n\u00e3o estudam como os sistemas se modificam ao longo do tempo. Nas c\u00e9lulas fotovolt\u00e1icas convencionai com base no sil\u00edcio, a degrada\u00e7\u00e3o \u00e9 pequena, por\u00e9m, no caso de v\u00e1rios sistemas novos que se encontram em desenvolvimento —
\nseja buscando um custo menor, maior efici\u00eancia, flexibilidade ou outras caracter\u00edsticas melhoradas — a degrada\u00e7\u00e3o pode ser muito significativa. “Frequentemente se v\u00ea a efici\u00eancia cair, depois de 60 horas, a 10% do original”, afirma ele.<\/p>\n

As rea\u00e7\u00f5es individuais dessas novas estruturas moleculares apresentam uma efici\u00eancia de cerca de 40%, ou cerca do dobro da efici\u00eancia das melhores c\u00e9lulas solares comercialmente dispon\u00edveis agora. Teoricamente, a efici\u00eancia das estruturas poderia ficar pr\u00f3ximo dos 100%, diz ele. Mas, no trabalho inicial, a concentra\u00e7\u00e3o das estruturas na solu\u00e7\u00e3o era baixa, de forma que a efici\u00eancia geral do dispositivo — a quantidade de energia el\u00e9trica produzida por uma dada \u00e1rea de superf\u00edcie — foi muito baixa. Agora eles est\u00e3o trabalhando para encontrar maneiras para aumentar em muito a concentra\u00e7\u00e3o. <\/p>\n

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