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  • 11 de fevereiro, 2019

    Rectena transforma sinais de Wi-Fi em eletricidade

    Rectena transforma sinais de Wi-Fi em eletricidade

    Esquema da rectena, um híbrido de antena e retificador, que converte os sinais AC do Wi-Fi em sinais DC para os aparelhos eletrônicos. [Imagem: Xianjing Zhou/MIT]

     
    Rectena
     

     Alimentar aparelhos com eletricidade transmitida à distância já é uma realidade, como nas etiquetas RFID usadas pelas lojas de departamento e nos primeiros sensores da internet das coisas.

     Mas Xu Zhang e seus colegas do MIT estão interessados em ampliar essa tecnologia para que ela possa alimentar aparelhos maiores, como implantes médicos e monitores de saúde, sensores, relógios eletrônicos e futuros telefones celulares de baixo consumo.

     Para isso eles focaram na “colheita de energia” das ondas Wi-Fi, que estão por toda parte.

     Em lugar das antenas usadas pelos aparelhos que usam as redes Wi-Fi da maneira trivial, Zhang construiu uma “rectena“, um componente que é uma mistura de retificador (rectifier) e antena, o que o torna capaz de converter as ondas eletromagnéticas de corrente alternada que vêm pelo ar em corrente contínua, o tipo de eletricidade usada pelos aparelhos eletrônicos.

     
    Molibdenita
     

     A parte da rectena que captura as ondas eletromagnéticas é conectada a uma pastilha de um material semicondutor bidimensional, a molibdenita (MoS2), que vem desbancando o silício e o grafeno na eletrônica. É essa camada monoatômica que faz a conversão de corrente alternada em corrente contínua, que fica então disponível para o aparelho que se deseja alimentar.

     A grande vantagem – em relação às rectenas tradicionais, tipicamente feitas de silício ou arseneto de gálio – é que um material monoatômico permite fabricar coletores de energia flexíveis, lembrando que uma das promessas da colheita de energia é revestir casas, prédios e outras construções com painéis que possam coletar a energia disponível no ambiente.

     O protótipo produziu cerca de 40 microwatts de energia quando exposto aos níveis típicos de energia dos sinais Wi-Fi (cerca de 150 microwatts). Isso seria suficiente para alimentar um mostrador LCD simples ou um chip de silício.

    Rectena transforma sinais de Wi-Fi em eletricidade

    Fotos dos protótipos de rectena flexível feitos com molibdenita. [Imagem: Xu Zhang et al. – 10.1038/s41586-019-0892-1]


     
    Capacitância parasitária
     

     ”Ao usar a MoS2 em uma junção de fase semimetálica semicondutora, construímos um diodo Schottky atomicamente fino e ultrarrápido que minimiza simultaneamente a resistência em série e a capacitância parasitária,” disse Zhang.

     A capacitância parasitária é uma situação virtualmente inevitável na eletrônica, quando os materiais armazenam um pouco de carga elétrica, o que deixa o circuito mais lento. Uma capacitância mais baixa, portanto, significa maiores velocidades do retificador e frequências operacionais mais altas. A capacitância parasitária do diodo Schottky de molibdenita é uma ordem de grandeza menor do que os atuais retificadores flexíveis de última geração, por isso ele é mais rápido na conversão dos sinais e permite capturar e converter até 10 gigahertz de sinais de rádio.

     A eficiência máxima de saída do protótipo é de 40%, dependendo da potência de entrada do sinal Wi-Fi. No nível de energia Wi-Fi típico, a eficiência do retificador de MoS2 é de cerca de 30% – para comparação, as melhores rectenas de silício e arseneto de gálio já fabricadas atingem cerca de 50 a 60% de eficiência, lembrando que elas são rígidas.

     
    Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica –  29/01/2019

    Bibliografia:

    Two-dimensional MoS2-enabled flexible rectenna for Wi-Fi-band wireless energy harvesting
    Xu Zhang, Jesús Grajal, Jose Luis Vazquez-Roy, Ujwal Radhakrishna, Xiaoxue Wang, Winston Chern, Lin Zhou, Yuxuan Lin, Pin-Chun Shen, Xiang Ji, Xi Ling, Ahmad Zubair, Yuhao Zhang, Han Wang, Madan Dubey, Jing Kong, Mildred Dresselhaus, Tomás Palacios
    Nature
    DOI: 10.1038/s41586-019-0892-1

  • 28 de janeiro, 2019

    Híbrido de célula a combustível e bateria gera eletricidade e hidrogênio

    Híbrido de célula a combustível e bateria gera eletricidade e hidrogênio

    Ilustração esquemática do sistema híbrido Na-CO2 e seu mecanismo de reação.[Imagem: UNIST]

     
    Dissolução do CO2
     

     Um novo tipo de gerador de energia, uma espécie de híbrido entre célula a combustível e bateria química, produz continuamente eletricidade e hidrogênio usando como matéria-prima o dióxido de carbono (CO2).

     Parece ser o melhor de dois mundos: Além de consumir o gás de efeito estufa, cujo excesso tem causado tantas preocupações, o sistema gera um combustível limpo por excelência, o hidrogênio, que pode ser usado em outras células a combustível para produzir mais eletricidade sem gerar novas emissões.

     Ao contrário das células apróticas (não geradoras de prótons, ou íons hidrogênio) de metal-CO2, que também produzem energia elétrica e hidrogênio continuamente através da conversão de CO2, o novo sistema híbrido não regenera o CO2 durante o carregamento.

     ”A chave para as tecnologias [de captura, utilização e sequestro de carbono] é a fácil conversão de moléculas de CO2 quimicamente estáveis em outros materiais. Nosso novo sistema resolveu esse problema com um mecanismo de dissolução do CO2,” explica o professor Changmin Kim, do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan, na Coreia do Sul.

     
    Gerador de eletricidade e hidrogênio
     

     A equipe coreana explorou um fenômeno bem conhecido dos ambientalistas, o fato de que a maior parte das emissões humanas de CO2 é absorvida pelo oceano e se transforma em acidez. Eles tiveram a ideia de fundir o CO2 na água para induzir uma reação eletroquímica. Se a acidez aumenta, o número de prótons (íons de hidrogênio) aumenta, o que aumenta o poder de atrair elétrons. Isso permite produzir eletricidade removendo CO2.

     O sistema híbrido Na-CO2, de forma similar a uma célula de combustível, consiste de um catodo (sódio metálico), um separador de nasicon (sigla em inglês para condutor superiônico de sódio) e um anodo (catalisador). Ao contrário de outras baterias químicas, os catalisadores estão contidos na água e são conectados por um fio condutor ao catodo.

     Assim que o CO2 é injetado na água a reação se inicia, consumindo o dióxido de carbono e criando eletricidade e H2.

     O protótipo apresentou uma eficiência de conversão do CO2 de 50% e manteve uma operação estável por mais de 1.000 horas de dissolução espontânea de CO2. Mas a equipe ainda não está satisfeita com estes bons resultados.

     ”Esta pesquisa levará a mais pesquisas derivadas e será capaz de produzir H2 e eletricidade de forma mais eficaz quando os eletrólitos, o separador, o projeto do sistema e os eletrocatalisadores forem aprimorados,” disse o professor Kim.

     

    Fonte:Redação do Site Inovação Tecnológica –  28/01/2019
    Bibliografia:
    Efficient CO2 Utilization via a Hybrid Na-CO2 System Based on CO2 Dissolution
    Changmin Kim, Jeongwon Kim, Sangwook Joo, Yunfei Bu, Meilin Liu, Jaephil Cho, Guntae Kim
    iScience
    Vol.: 9, Pages 278-285
    DOI: 10.1016/j.isci.2018.10.027
  • 23 de janeiro, 2019

    Gerador termoelétrico flexível recicla energia de qualquer superfície

    Gerador termoelétrico flexível recicla energia de qualquer superfície

    Foto do protótipo (em cima à esquerda) e esquema (em cima à direita) do gerador termoelétrico flexível. [Imagem: Osaka University]

     

     Pesquisadores japoneses desenvolveram um módulo termoelétrico em grande escala, de baixo custo e com alta confiabilidade mecânica, algo inédito no campo da reciclagem de energia.

     Mas a flexibilidade é o principal argumento para que possa sair dos laboratórios esse FlexTEG(Flexible Thermoelectric Generator, ou gerador termoelétrico flexível). Leia mais >

  • 14 de janeiro, 2019

    Plantas geram eletricidade para acender 100 LEDs

    Plantas geram eletricidade para acender 100 LEDs

    A planta híbrida é feita de folhas naturais e artificiais, gerando eletricidade quando o vento movimenta as folhas. [Imagem: IIT-Istituto Italiano di Tecnologia]

    Eletricidade das plantas

     Uma equipe interdisciplinar de pesquisadores do Instituto Italiano de Tecnologia afirma ter comprovado que as plantas vivas são literalmente uma fonte de energia verde a ser explorada.

     Essa mesma equipe já havia inovado com uma planta robótica, um robô que cresce como uma planta.

     Agora, Fabian Meder e seus colegas demonstraram que Leia mais >

  • 04 de janeiro, 2019

    Ministro Marcos Pontes revela suas prioridades em ciência e tecnologia

    Ministro Marcos Pontes revela suas prioridades em ciência e Tecnologia

    “Pretendemos […] motivar jovens para as profissões de pesquisa. Também vamos promover maior divulgação científica,” afirmou Marcos Pontes.[Imagem: Marcelo Camargo/Agência Brasi

    Divulgação científica
     

     O novo ministro da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTIC), Marcos Pontes, que carrega o título de primeiro astronauta brasileiro, defendeu como prioridade de sua pasta a divulgação de iniciativas de ciência e tecnologia.

     Uma das secretarias do ministério terá como foco a formação, com vistas a pautar nas instituições de ensino públicas de todo o país a temática e o interesse pela produção de conhecimento.

    “Pretendemos levar ciência e tecnologia junto com o Ministério da Educação e tentar promover a carreira de pesquisador, motivar jovens para as profissões de pesquisa. Também vamos promover maior divulgação científica,” afirmou Pontes ao assumir o cargo.

     Ele acrescentou que tem discutido com entidades da área formas de valorizar as carreiras de produção de conhecimento e de como motivar os pesquisadores brasileiros a ficarem no país. Entre os desafios estão a garantia de infraestrutura e a promoção do desenvolvimento profissional.

     
    Da pesquisa à inovação
     

     Além de ampliar a produção de conhecimento, Pontes registrou como necessidade o fortalecimento dos processos de transformação das pesquisas em inovações, com aplicações no setor produtivo e em outras atividades sociais. Para isso, ele destacou a importância de atrair investimentos privados para a constituição de parcerias com vistas ao desenvolvimento de soluções tecnológicas.

     ”A gente tem coletado vários modelos, como centros de inovação, parques tecnológicos, incubadoras. Vamos trazer isso para um modelo estruturante que a gente possa replicar em vários locais do país e que possam ser adaptados segundo a vocação local de cada lugar. O Brasil é país muito grande e precisamos adaptar a inovação,” defendeu, adiantando que esses projetos devem ganhar o nome de Centros de Formações de Inovações.

     As maiores empresas devem contribuir também com o estímulo às menores, as chamadas startups. Segundo Pontes, isso gera benefícios às duas pois desenvolve soluções que são interessantes às maiores firmas. Além disso, argumentou que é preciso articular outros órgãos, como Sebrae, governos estaduais e prefeituras.

     
    Tecnologias estratégicas
     

     Para além do MEC, Pontes ressaltou que vai buscar parcerias com outros ministérios para promover “tecnologias aplicadas” estratégicas, como as relacionadas ao espaço, nuclear, cibersegurança, inteligência artificial, de apoio ao desenvolvimento sustentável e de suporte à produção agrícola. Políticas já formuladas ou lançadas para determinadas tecnologias, como a de internet das coisas, estão sob análise para avaliar possíveis revisões.

     Para ter uma pesquisa básica “forte” no país, outro desafio é o financiamento. Neste tema, Pontes reconheceu as restrições orçamentárias e destacou a necessidade de ampliar os recursos a essa atividade. “Nós temos no CNPq [Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico] um problema atual de investimentos, de orçamento, que a gente vai ter que trabalhar ao longo do ano com o Congresso Nacional ou com outras possibilidades para que a gente complete este orçamento, como foi feito no passado”, disse.

     Na área de comunicações, Marcos Pontes destacou como desafio a ampliação do acesso à banda larga no país. Segundo a edição mais recente da pesquisa TIC Domicílios, do Comitê Gestor da Internet, 74% dos brasileiros afirmaram já ter acessado a internet, índice abaixo dos de nações mais desenvolvidas. Essa penetração é marcada por desigualdades, já que a conectividade é de 77% na área urbana e de 54% na rural, de 79% na região Sudeste e de 66% na Nordeste e de 96% entre os que ganham mais de 10 salários mínimos e 60% entre aqueles com renda de até 1 salário mínimo.

     Em relação ao Satélite Geoestacionário de Defesa e Comunicações Estratégicas (SGDC), utilizado em um programa para dar suporte à oferta de conexão à internet a áreas remotas, ele afirmou que é preciso “destravar a questão”. O satélite foi lançado em 2017 mas passou por polêmicas jurídicas em razão da contratação de uma empresa dos Estados Unidos, a Viasat, para a operação de serviços. A operação sem licitação foi questionada na Justiça.

     
    Fonte: Informações da Agência Brasil –  02/01/2019

  • 20 de dezembro, 2018

    LabOceano inaugura sistema para ensaios em águas profundas

     O Laboratório de Tecnologia Oceânica (LabOceano) do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (Coppe/UFRJ), inaugurou hoje (19) o sistema de correnteza que será capaz de reproduzir, com precisão elevada, as correntes marinhas em função da profundidade do mar. Leia mais >

  • 10 de dezembro, 2018

    Inovação no tratamento de água é inspirada em criatura marinha

    Inovação no tratamento de água é inspirada em criatura marinha

     A Actinia (esquerda), a nanoestrutura do coagulante (centro) e a coisa real (direita). [Imagem: Huazhang Zhao/Jinwei Liu et al. – 10.1038/s41565-018-0307-8]

     
    Biomimetismo
     

     Inspirados na Actinia, um organismo marinho que envolve sua presa com tentáculos, pesquisadores dos EUA e da China desenvolveram um método que torna o tratamento de água mais eficiente e mais barato.

     Ao remover uma ampla gama de contaminantes em uma única etapa, a descoberta promete melhorar significativamente o uso de coagulantes Leia mais >

  • 03 de dezembro, 2018

    Chesf inicia estudo com painéis solares em reservatório de Sobradinho

    Sobradinho-BA, 28/11/2018Usina Fotovoltaica Flutuante, da Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (Chesf). Foto: Saulo Cruz/MME

    Fonte: Saulo Cruz

     Além dos múltiplus usos já tradicionais, como abastecimento urbano, geração hidrelétrica, irrigação, navegação, lazer e piscicultura, as águas verdes do Rio São Francisco agora também abrigam uma Usina Solar Fotovoltaica Flutuante, que transforma a luz solar em energia elétrica.A planta piloto de painéis solares foi instalada pela Chesf Leia mais >

  • 26 de novembro, 2018

    Brasil tem matriz energética menos poluente entre as grandes economias

    País é “estrela ascendente no uso sustentável da energia”, diz AIE

    Energia renovável no Brasil: Política Nacional de Biocombustíveis (RenovaBio), regulamentada este ano, fortalecerá as bases econômicas da produção de biocombustíveis (Adriano Machado/Getty Images)

     

     O Brasil é o país que apresenta a matriz energética menos poluente entre os grandes consumidores globais de energia, sendo a nação com maior participação de fontes renováveis, mostra o Relatório sobre Mercado de Energias Renováveis 2018 da Agência Internacional de Energia (AIE).

     Segundo o estudo, o país deverá somar quase 45% de fontes renováveis no consumo final de energia em 2023, principalmente em função da bionergia nos transportes e na indústria e da hidroeletricidade, no setor elétrico. Atualmente, esse percentual corresponde a cerca de 43%.

     

    Heymi Bahar, analista de mercados de energias renováveis da Agência Internacional de Energia (AIE), durante lançamento da edição 2018 do Relatório sobre o Mercado de Energias Renováveis, no Palácio do Itamaraty.

    Representante da AIE, Heymi Bahar, diz que Brasil é exemplo para outros países – Marcelo Camargo/Agência Brasil

     

     Para o diretor executivo da AIE, Faith Birol, o Brasil é “a estrela ascendente no uso sustentável da energia”. “A enorme parcela de renováveis na matriz energética brasileira é uma fonte de inspiração para muitos países em todo o mundo. A ênfase que o governo brasileiro tem colocado nas energias sustentáveis é única”, disse Birol, em mensagem enviada para o lançamento do relatório no Brasil no Palácio Itamaraty.

     O analista de Mercados de Energias Renováveis da AIE, Heymi Bahar, também destacou a liderança do Brasil na energia renovável. “Queremos que outros países sigam os passos do Brasil na questão dos renováveis para cumprir os compromissos do Acordo de Paris [sobre mudanças climáticas]. O país tem muito a mostrar ao mundo”, disse Bahar, um dos principais autores do documento.

     O relatório indica que o ano de 2020 será “crucial” para as políticas de biocombustíveis ao redor do mundo pois entrará em vigor na China a mistura obrigatória de 10% de etanol à gasolina. Além disso, no Brasil, prevê-se que a Política Nacional de Biocombustíveis (RenovaBio), regulamentada este ano, fortalecerá as bases econômicas da produção de biocombustíveis, acelerando os investimentos em nova capacidade instalada e na produção de usinas existentes. Ainda segundo o estudo, até 2020, a política de biocombustíveis recentemente anunciada na Índia também deverá resultar em aumento da produção.

     De acordo com o levantamento, a bioenergia moderna (etanol, biodiesel) representou 50% do consumo energético global oriundo de fontes renováveis no ano passado, quatro vezes mais que as fontes solar fotovoltaica e eólica combinadas. Em 2023, segundo a projeção da AIE, a bioenergia deverá permanecer como a principal fonte de energia renovável, “embora sua participação proporcional deva diminuir ligeiramente, devido à expectativa de aceleração da expansão das fontes eólica e solar fotovoltaica no setor elétrico”.

     O relatório projeta que a participação de fontes renováveis na demanda energética global deverá aumentar para 12,4% em 2023, um quinto a mais que no período 2012-2017, e que as energias renováveis vão responder por cerca de 40% do crescimento do consumo energético mundial projetado para os próximos cinco anos.

     

    O embaixador José Antônio Marcondes, durante lançamento da edição 2018 do Relatório sobre o Mercado de Energias Renováveis, no Palácio do Itamaraty.

    Brasil fez as escolhas corretas, diz o embaixador José Antônio Marcondes – Marcelo Camargo/Agência Brasil

     

     O subsecretário-geral de Meio Ambiente, Energia, Ciência e Tecnologia do Ministério das Relações Exteriores, embaixador José Antonio Marcondes, destacou a importância da plataforma para o Biofuturo, iniciativa multilateral de 20 países para promoção da bioeconomia sustentável de baixo carbono, concebida pelo governo brasileiro e lançada em 2016.

     Marcondes disse que a iniciativa multilateral já contribui para estimular mudanças positivas em vários países, como na China, que anunciou recentemente plano de implementar a política nacional de mistura de etanol; no Canadá, onde está em elaboração um plano que “será exemplo de política sofisticada de redução de carbono na matriz de transportes”, e na Índia, que manifestou interesse em investir em biorrefinarias avançadas.

     “O relatório mostra que o Brasil fez escolhas corretas, com políticas de estímulo ao uso do biocombustível, que tem expressões no plano interno, com a RenovaBio, e no plano externo, na plataforma do Biofuturo, na qual o Brasil exerce papel de liderança”, disse o embaixador.

     
    Fonte:Por Ana Cristina Campos – Repórter da Agência Brasil  

  • 19 de novembro, 2018

    Primeira etapa do acelerador Sirius está pronta

    O acelerador Sirius é uma fonte de luz síncrotron de terceira geração, com aplicações em diversas áreas do conhecimento, como nanobiologia, farmacologia, energia, microeletrônica, alimentos, materiais e paleontologia.[Imagem:  Infográfico: Juliane Monteiro, Igor Estrella e Rodrigo Cunha/G1]

    Aceleradores de elétrons
     

     Depois de seis anos de construção, está sendo entregue a primeira etapa do Sirius, o novo acelerador de elétrons do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas (SP).

     O acelerador Sirius é o maior projeto da ciência brasileira, uma infraestrutura de pesquisa de última geração, estratégica para a investigação científica de ponta em áreas como saúde, agricultura, energia e meio ambiente. Será um laboratório aberto, no qual as comunidades científica e industrial terão acesso às instalações de pesquisa.

     Até hoje, só há um outro equipamento comparável ao Sirius em operação, na Suécia.

     A instalação conta na verdade com três aceleradores de elétrons, que têm como função gerar um tipo especial de luz: a luz síncrotron. Essa luz de altíssimo brilho é capaz de revelar estruturas, em alta resolução, dos mais variados materiais orgânicos e inorgânicos, como proteínas, vírus, rochas, plantas, ligas metálicas e outros.

     
    Luz síncrotron
     

     Esta primeira etapa compreende a conclusão das obras civis e a entrega do prédio que abriga toda a infraestrutura de pesquisa, além da conclusão da montagem de dois dos três aceleradores de elétrons.

     O terceiro acelerador – e também o principal deles – está em processo de montagem.

     Todos os três aceleradores de elétrons foram projetados para permitir atualizações tecnológicas no futuro, o que prolongará sua vida útil.

     Para se obter luz síncrotron é necessário que feixes de elétrons com espessura 35 vezes menor que um fio de cabelo sejam acelerados e atinjam uma velocidade próxima à da luz. Esses elétrons, ditos relativísticos, viajam dentro de túneis de ultra-alto vácuo ao longo de uma circunferência de 518 metros, onde esses elétrons têm sua trajetória finamente guiada por mais de mil ímãs.

     Cada vez que esses elétrons são obrigados a mudar de trajetória pela força dos ímãs, eles emitem um tipo de luz especial, chamada luz síncrotron. Emitida em um feixe extremamente brilhante e concentrado, a luz síncrotron é dirigida à amostra que se deseja estudar, permitindo desvendar a estrutura do material em nível molecular.

     
    Linhas de luz
     

     A próxima etapa do projeto, com conclusão prevista para o segundo semestre de 2019, inclui o início da operação do Sirius e a abertura das seis primeiras estações de pesquisa, denominadas “linhas de luz”. O projeto completo inclui outras sete estações de pesquisa, que deverão entrar em operação até 2021.

     O acelerador Sirius conta com um prédio de 68 mil metros quadrados (equivalente a um estádio de futebol). A necessidade de estabilidade e prevenção de vibrações demandou um piso constituído de uma única peça de concreto armado, de 90 cm de espessura e com precisão de nivelamento de menos de 10 milímetros. A temperatura na área dos aceleradores não poderá variar mais que 0,1 grau Celsius.

     Orçado em R$ 1,8 bilhão e financiado pelo Ministério da Ciência e Tecnologia (MCTIC), o Sirius já recebeu até agora um aporte de cerca de R$ 1,12 bilhão.

     
    Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica –  13/11/2018