quinta-feira, 27 de janeiro de 2011
Por: Redação do Site Inovação Tecnológica
Fale sobre um experimento de química e logo as pessoas vão imaginar alguém de jaleco branco balançando um frasco de vidro, ou um tubo de ensaio, contendo alguma substância líquida.
E, de fato, seja nos laboratórios científicos ou nas fábricas, a maioria das reações químicas são feitas em meio líquido.
Mas agora um grupo de cientistas poloneses conseguiu produzir um composto químico importante para a indústria eletrônica usando apenas sólidos.
Química sólida
Você já deve ter visto uma cena bastante comum em oficinas, quando uma peça metálica é colocada em contato com o material abrasivo de um esmeril, girando em alta velocidade.
O resultado é um belo espetáculo de fagulhas voando por todos os lados.
Há muito tempo os cientistas sabem que as partículas do pó metálico que saem do esmeril podem entrar em reações químicas umas com as outras. Mas reproduzir o efeito de forma controlada era um desafio ainda por vencer.
O que o grupo de cientistas da Academia Polonesa de Ciências e da Universidade de Varsóvia fizeram foi exatamente isso, transformando pequenos aglomerados sólidos de determinados compostos químicos, em aglomerados de outros compostos químicos, igualmente sólidos e tridimensionais.
A descoberta criou um novo processo para a produção de compostos precursores do óxido de zinco nanoestruturado, um material utilizado na chamada piezoeletrônica, na fabricação de nano-LEDs e na geração de eletricidade a partir do movimento do corpo humano.
Mecanoquímica
Durante a pesquisa, o grupo também descobriu que a simples moagem do novo composto, mesmo dentro de um pilão comum, levou à criação de estruturas moleculares cúbicas.
"Este último resultado é particularmente impressionante," comenta o professor Janusz Lewinski. "Usando métodos mecanoquímicos simples, nós transformamos uma estrutura molecular tridimensional complicada em outra estrutura, também em três dimensões, e, o que é mais interessante, surpreendentemente regular. Esta é a primeira reação mecanoquímica deste tipo no mundo."
 |
Durante a pesquisa, o grupo também descobriu que a simples moagem do novo composto, mesmo dentro de um pilão comum, levou à criação de estruturas moleculares cúbicas. [Imagem: Lewinski et al.]
|
A mecanoquímica consiste na realização de reações químicas em sólidos, o que na prática se resume a moer pós.
Os químicos conheciam a importância da trituração há muito tempo, mas eles supunham que o elemento mais importante era a alteração na proporção entre a superfície e o volume dos aglomerados da substância triturada.
Somente no final do século XX foi que eles notaram que a moagem também causava alterações na estrutura dos compostos orgânicos.
Isto é possível porque estes compostos formam estruturas cristalinas com fracas ligações não-covalentes. Durante a trituração a ligação se quebra e novos compostos químicos são criados.
Fabricação de óxidos
Como a estrutura cristalográfica do composto gerado pela mecanoquímica é única, as nanopartículas de óxido de zinco produzidas com ele têm propriedades diferentes do mesmo material produzido por outros métodos.
Isso significa que as nanopartículas poderão ter outros usos no campo das nanotecnologias, e sobretudo da eletrônica.
A descoberta dos cientistas poloneses abre o caminho para a síntese de novos grupos de compostos que são precursores de óxidos. Esses componentes têm largo uso na indústria, principalmente na eletrônica e na química dos materiais.
Bibliografia:
Solid-State Conversion of the Solvated Dimer [{tBuZn(?-OtBu)(thf)}2] into a Long Overlooked Trimeric [{tBuZnOtBu}3] Species
Janusz Lewinski, Michat Dutkiewicz, Michat Lesiuk, Witold Sliwinski, Karolina Zelga, Iwona Justyniak, Janusz Lipkowski
Angewandte Chemie
Vol.: 49, 44 pp 8266-8269
DOI: 10.1002/anie.201004504
Solid-State Conversion of the Solvated Dimer [{tBuZn(?-OtBu)(thf)}2] into a Long Overlooked Trimeric [{tBuZnOtBu}3] Species
Janusz Lewinski, Michat Dutkiewicz, Michat Lesiuk, Witold Sliwinski, Karolina Zelga, Iwona Justyniak, Janusz Lipkowski
Angewandte Chemie
Vol.: 49, 44 pp 8266-8269
DOI: 10.1002/anie.201004504
Esta é uma matéria bastante interessante para quem irá pegar a disciplina Química Inorgânica Básica, principalmente quando relacionar o conteúdo dado em sala sobre o Grupo do Carbono, e para quem for pegar Química Geral, pois também poderá relacionar o conteúdo de números quânticos ao que segue abaixo:
Por: Redação do Site Inovação Tecnológica
Spintrônica
Uma nova descoberta científica poderá ter implicações profundas para os componentes da nanoeletrônica, sobretudo no campo da spintrônica.
Pesquisadores da Dinamarca e Japão, trabalhando conjuntamente, mostraram como os elétrons apresentam uma interação única entre o seu movimento e seu campo magnético associado - o chamado spin - quando estão sobre um nanotubo de carbono.
A descoberta abre caminho para um controle sem precedentes sobre o spin dos elétrons e pode ter um grande impacto sobre a nanoeletrônica baseada no spin - e não baseada apenas na carga dos elétrons, o que é a base da atual eletrônica.
Giro no nanotubo
Além de uma carga, todos os elétrons têm um campo magnético associado - o chamado spin. Pode-se pensar no spin como se cada elétron carregasse consigo uma minúscula barra magnética.
Como aponta para um lado ou para o outro, o spin pode ser usado como um bit, guardando 0 ou 1.
O problema é que medir e controlar o spin é algo bastante difícil.
Nas camadas planas de grafite, ou mesmo no grafeno, o movimento dos elétrons não afeta o spin, e a pequena barra magnética aponta em direções aleatórias. Como resultado, o grafite não era um candidato óbvio para a fabricação de componentes spintrônicos.
"Entretanto, nossos resultados mostram que, se a camada de grafite for curvada em um tubo com um diâmetro de apenas alguns nanômetros, o spin dos elétrons individuais é fortemente influenciado pelo movimento dos elétrons. Quando os elétrons sobre o nanotubo são forçados a se mover em círculos ao redor do tubo, o resultado é que todos os spins passam a apontar na direção do tubo," explicam Thomas Sand Jespersen e Kasper Grove-Rasmussen, do Instituto Niels Bohr.
Componentes realísticos
Os cientistas acreditavam que este fenômeno só poderia ocorrer em casos especiais de um único elétron em um nanotubo de carbono perfeito, flutuando livremente no vácuo - uma situação que é muito difícil de criar na prática.
Agora, os resultados mostram que o alinhamento ocorre de forma geral, com quantidades arbitrárias de elétrons, em nanotubos de carbono com defeitos e impurezas - o que é muito importante quando a preocupação é caminhar rumo a componentes realísticos.
A interação entre o movimento e o spin foi medida transmitindo uma corrente através do nanotubo, onde o número de elétrons pode ser controlado individualmente.
Os pesquisadores explicam que o experimento demonstra também como se pode controlar a intensidade do efeito ou mesmo desligá-lo totalmente, apenas escolhendo o número certo de elétrons. Isso abre um leque de novas possibilidades para o controle do spin e para sua aplicação prática.
 |
O efeito ocorre de forma geral, em nanotubos de carbono com defeitos e impurezas - o que é muito importante quando a preocupação é caminhar rumo a componentes realísticos.[Imagem: Jespersen et al.]
Bibliografia:
Gate-dependent spin-orbit coupling in multielectron carbon nanotubes T. S. Jespersen, K. Grove-Rasmussen, J. Paaske, K. Muraki, T. Fujisawa, J. Nygård, K. Flensberg Nature Physics 23 January 2011 Vol.: Published online DOI: 10.1038/NPHYS1880 |
terça-feira, 25 de janeiro de 2011
Por: Redação do Site Inovação Tecnológica
Pesquisadores desenvolveram uma técnica capaz de produzir grandes volumes de matérias-primas químicas, hoje obtidas pelo processamento dos combustíveis fósseis, a partir do biocombustível líquido mais barato disponível atualmente.
Os cientistas da Universidade de Massachusetts, nos EUA, comprovaram que é possível obter vários compostos químicos - incluindo benzeno, tolueno, xileno e olefinas - a partir do bio-óleo pirolítico, um combustível líquido obtido da biomassa que é muito barato.
O novo processo tem potencial para reduzir ou até mesmo eliminar a dependência da indústria dos combustíveis fósseis. Estima-se que a indústria desses químicos industriais movimente cifras na faixa dos US$ 400 bilhões ao ano.
Os óleos de pirólise podem ser produzidos a partir de resíduos de madeira, resíduos agrícolas e de grãos não-alimentícios.
O novo processo transforma esses óleos de origem vegetal nos mesmos materiais usados na fabricação de quase tudo na indústria química, de solventes e detergentes a plásticos e fibras.
Petroquímicos verdes
Petroquímicos verdes
A conversão de bio-óleo em compostos químicos industriais é uma meta perseguida em todo o mundo. Mas os processos desenvolvidos até agora tinham rendimento muito fraco para serem comercialmente competitivos.
"Mas aqui nós mostramos como atingir um rendimento três vezes maior do óleo de pirólise. Nós essencialmente estabelecemos uma rota para converter os óleos de pirólise de baixo valor em produtos com um valor maior do que os combustíveis líquidos usados em transporte," afirmou George Huber, coordenador da pesquisa.
Em um artigo publicado na revista Science, Huber e seus colegas mostram como fazer olefinas, tais como etileno e propileno, a matéria-prima de muitos plásticos e resinas, além de compostos aromáticos, como benzeno, tolueno e xilenos, usados em tintas, plásticos e poliuretano, a partir de óleos de pirólise de biomassa.
Reação ajustável
Os pesquisadores desenvolveram uma abordagem catalítica integrada em duas etapas, que começa com um estágio "ajustável" de hidrogenação de reação variável.
A segunda etapa usa um catalisador à base de zeólitas, um mineral que tem a estrutura porosa adequada e locais ativos para converter as moléculas da biomassa em hidrocarbonetos aromáticos e olefinas.
No artigo, os pesquisadores discutem como escolher entre três opções, incluindo as etapas de hidrogenação de baixa e alta temperatura, bem como a conversão com zeólitas, de forma a obter os melhores resultados.
Os dados indicam que "a proporção de olefinas-aromáticos e os tipos de olefinas e aromáticos produzidos podem ser ajustados de acordo com a demanda do mercado."
Os pesquisadores construíram uma usina-piloto para testar todas as variáveis, que já está em funcionamento, produzindo os químicos em pequena escala.
 |
O novo processo transforma óleos de origem vegetal nos mesmos materiais usados na fabricação de quase tudo na indústria química, de solventes e detergentes a plásticos e fibras.[Imagem: Phil Badger/Renewable Oil Internatiional]
|
Bibliografia:
Renewable Chemical Commodity Feedstocks from Integrated Catalytic Processing of Pyrolysis Oils
Tushar P. Vispute, Huiyan Zhang, Aimaro Sanna, Rui Xiao, George W. Huber
Science
26 November 2010
Vol.: 330 no. 6008 pp. 1222-1227
DOI: 10.1126/science.1194218
Renewable Chemical Commodity Feedstocks from Integrated Catalytic Processing of Pyrolysis Oils
Tushar P. Vispute, Huiyan Zhang, Aimaro Sanna, Rui Xiao, George W. Huber
Science
26 November 2010
Vol.: 330 no. 6008 pp. 1222-1227
DOI: 10.1126/science.1194218
sexta-feira, 14 de janeiro de 2011
 |
| Leveduras foram usadas para criar etanol |
Um grupo internacional de cientistas
anunciou ter conseguido obter geneticamente uma nova linhagem de levedura que
se mostrou capaz de produzir etanol a partir do uso de mais tipos de açúcares
de plantas.
Para produzir comercialmente
combustíveis como o etanol, que no Brasil é derivado da cana-de-açúcar,
microrganismos devem ser capazes de fermentar sacarídeos encontrados em
vegetais, como glicose, xilose ou celobiose. O problema é que a maioria dos
micróbios não consegue converter todos esses açúcares em combustível que possa
ser produzido em escala.
No novo estudo, Yong-Su Jin, da
Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, e colegas, expandiram a
capacidade natural da levedura Saccharomyces cerevisiae de fermentar glicose ao
modificar geneticamente o fungo – que também é usado na produção de pão e
cerveja – para que se tornasse capaz de transportar proteínas de outro tipo de
levedura, a Pichia stipitis.
Embora as duas leveduras sejam da
mesma família, apenas a Pichia stipitis é capaz de fermentar a xilose, açúcar
derivado de madeiras e associado à celulose.
A linhagem de levedura resultante se
mostrou capaz de fermentar os três açúcares – glicose, xilose e celobiose – e,
segundo a pesquisa, que será publicada esta semana no site da revista
Proceedings of the National Academy of Sciences, com a produção de muito mais
etanol do que as linhagens naturais.
A levedura modificada também superou
um problema de linhagens obtidas em pesquisas anteriores, que fermentavam
açúcares pobremente mesmo na presença de glicose abundante. Segundo os autores
da nova pesquisa, os resultados deverão ajudar no desenvolvimento de
biocombustíveis avançados feitos a partir de matéria orgânica.
O artigo Engineered Saccharomyces
cerevisiae capable of simultaneous cellobiose and xylose fermentation
(doi/10.1073/pnas.1010456108), de Yong-Su Jin e outros, poderá ser lido em
breve por assinantes da PNAS em www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1010456108.
Um reator capaz de produzir
rapidamente combustível a partir da luz solar, com o uso de dióxido de carbono
e água, é a novidade descrita por um grupo de cientistas na edição atual da
revista Science
O processo, que emprega também um
óxido do raro metal cério, é semelhante ao observado no crescimento das
plantas: o uso de energia do sol para converter dióxido de carbono em polímeros
baseados em açúcar, isto é, compostos orgânicos.
Os compostos derivados da fotossíntese
podem perder oxigênio por meio da degradação no subsolo durante milhares de
anos (cujo resultado são os combustíveis fósseis como o petróleo) ou por um
processo muito mais rápido de dissolução, fermentação e hidrogenização,
empregado na produção de biocombustíveis.
Até agora, a conversão de luz solar em
combustível químico não se mostrou um processo eficiente e a geração de
combustível solar, na prática, continua distante.
Na nova pesquisa, William Chueh, do
Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos, e colegas demonstram
um possível modelo de reator para essa produção.
No modelo, a luz solar é concentrada
para aquecer o óxido de cério a uma temperatura suficiente para que o oxigênio
se desprenda de sua estrutura. O modelo então também tiraria átomos de oxigênio
da água ou do dióxido de carbono para substituir os que foram perdidos no
óxido, resultando na produção de hidrogênio e de monóxido de carbono.
O hidrogênio e o monóxido de carbono
que sobraram podem ser combinados de modo a produzir combustíveis por meio de
uma nova catálise.
 |
| Modelo do reator |
O modelo conta com uma abertura para
permitir a entrada de luz solar de forma concentrada e desenhada de modo a
refleti-la internamente por múltiplas vezes, garantindo a captura eficiente da
luz. Peças cilíndricas do óxido são posicionadas dentro da cavidade e passam
por centenas de ciclos de aquecimento e esfriamento de modo a induzir a
produção de combustível.
segunda-feira, 3 de janeiro de 2011
A Norsa, fabricante da Coca-cola na Bahia,
está de parabéns! A empresa já está engarrafando, na unidade de Simões Filho,
parte de sua produção com garrafas PET de 600ml feitas com 30% de cana de
açúcar. A embalagem é chamada de PlantBottle™ e reduz a dependência da empresa
por recursos renováveis, além de diminuir em 25% a emissão de CO2. O recipiente
é, claro, 100% reciclável.
As garrafas PlantBottle™ são compostas por
30% de material vegetal e por 70% de PET tradicional. A The Coca-Cola
Company trabalhou com parceiros para desenvolver um processo de criação de
garrafas PET que possuam uma combinação desses componentes. Atualmente, o
material vegetal é composto por cana-de-açúcar e melado, um produto derivado do
processamento da cana-de-açúcar.
Essas garrafas devem aprimorar o benefício
ambiental associado à embalagem PlantBottle™ por reduzir ainda mais o uso de
material baseado em petróleo virgem durante sua manufatura.
A The Dow Chemical Company
(NYSE: DOW) anuncia que sua maior unidade produtiva no Brasil, localizada no
Complexo de Aratu, adicionará biomassa ao seu portfólio de fontes de energia
limpa até o final de 2012. Quando o projeto for concluído, em dezembro de 2012,
75% das necessidades de energia e vapor da unidade serão atendidas por meio da
cogeração de energia hídrica e biomassa de eucalipto.
 |
| Complexo da Dow em Aratu (BA) |
A biomassa da madeira de
eucalipto será utilizada para produzir vapor para os processos de produção de
cloro-soda e clorohidrina do site. A Dow fechou um contrato de fornecimento com
a Energias Renováveis do Brasil (ERB), que irá investir, instalar e operar a
fábrica de cogeração de biomassa. Com essa nova instalação, as emissões de
dióxido de carbono (CO2) da unidade deverão ser reduzidas em 180.000
toneladas por ano. A unidade também assegurará economias diárias de 200.000 m3
de gás natural. Além disso, o acordo permitirá que a Dow adquira créditos de
carbono graças à redução nas emissões de CO2.
“Na Dow, concentramo-nos em soluções
de energia capazes de gerar melhorias significativas não apenas para o nosso
perfil energético, mas também para o de nossos clientes e parceiros”, destacou
Andrew Liveris, presidente e CEO da Companhia. “Nosso compromisso com um futuro
sustentável no campo da energia, como o do projeto Aratu, continuará a gerar
benefícios econômicos e sociais sem precedentes”.
A eletricidade consumida na unidade de
Aratu é hoje integralmente gerada por fontes de energia hídrica. Com esse
acordo, Aratu será a primeira usuária petroquímica de biomassa no Brasil. O
vapor produzido pela unidade de cogeração será integralmente utilizado na
fabricação de materiais para os setores automotivo, industrial e de construção.
“O novo acordo de Aratu representa um
marco importante em nossa estratégia voltada à implantação de tecnologia de
energia limpa em nossas operações, além de alavancar nossa liderança em
eficiência energética e gerenciamento de carbono”, afirmou Doug May,
vice-presidente da área de energia e mudanças climáticas da Dow.
Entre 1994 e 2009, a Dow economizou
1,700 trilhões de Btu de energia em suas operações, o que equivale à energia
elétrica utilizada por todos os domicílios na Califórnia durante um ano
inteiro. As iniciativas de eficiência energética da Companhia também evitaram
que mais de 90 milhões de toneladas métricas de CO2 fossem
despejadas na atmosfera.
Assinar:
Postagens (Atom)
Receba nossas atualizações
Postagens
Comentários