Material mais leve do mundo apresentado na «Science»

Microrede Metálica Ultraleve é cem vezes mais leve do que a esferovite

 

Para desenvolver esta Microrede Metálica Ultraleve, a equipa criou um molde, utilizando um truque óptico de criação de fibras poliméricas por um feixe de luz com posterior aplicação de uma camada de níquel.

Além de muito leve, o material é também resistente. Os investigadores submeteram o material a stress térmico, amortecimento acústico e vibração sempre com bons resultados. Após uma compressão de 50 por cento do seu volume, a microrede recuperou em 98 por cento o seu volume original.

“Os materiais tornam-se mais fortes à medida que as suas dimensões são reduzidas para escalas nanométricas”, explica o engenheiro mecânico e aeroespacial Lorenzo Valdevit, investigador principal do projecto.

Microrede Metálica Ultraleve

O material sólido mais leve do mundo é apresentado e descrito esta semana na revista «Science», cem vezes mais leve do que a esferovite, a Microrede Metálica Ultraleve e foi inventada por investigadores do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da Universidade de Califórnia em Irvine, dos laboratórios HRL e do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech).

Composto por pequenos tubos metálicos conectados em rede, com uma espessura 1000 vezes mais pequena do que um fio de cabelo, este material deve a sua leveza ao facto dos tubos serem ocos, o que faz com que 99,9 por cento da sua composição seja ar.

Investigadores transformam água do mar em água potável através de nanotecnologia

Objetivo é criar um dispositivo portátil que possa ser utilizado em situações de emergência

 

Estudo está publicado na «Nature Nanotechnology»

Uma equipa de investigadores do MIT desenvolveu um dispositivo que consegue transformar pequenas quantidades de água do mar (salgada) em água potável. Graças à nanotecnologia este método é bastante mais simples do que os métodos de dessalinização habituais. O estudo está publicado na «Nature Nanotechnology».

O instrumento agora apresentado funciona mediante um fenómeno conhecido como “polarização por concentração de iões” que acontece quanto uma corrente de iões circula através de um nano-canal que vai seleccionando os iões.

Os processos tradicionais de dessalinização requerem um grande consumo energético. A água é forçada a passar por uma membrana que remove as células do sal. Por isso, só funcionam com grandes quantidades de água. Economicamente, são dispendiosas.

Neste novo método, que já tem sido utilizado para outros fins, a água com carga iónica, salgada, passa por um nano-canal. Ao longo do canal existe uma voltagem que repele as partículas com carga. Isto faz com que o líquido se separe, criando dois fluxos, um com carga e outro com partículas neutras.

Os investigadores ainda não sabem como sequenciar e juntar várias destas unidades. O seu objectivo é conseguir criar um dispositivo portátil que possa funcionar com uma bateria que trabalhe a energia solar. Isto para ser utilizado em situações de emergência (ajudar pessoas que vivem em ambientes de seca, vítimas de cheias ou outros desastres naturais).

Segundo os cálculos dos cientistas, seria necessário integrar 1600 unidades nano para um dispositivo de 20 centímetros. Com isso seria possível gerar 300 mililitros de água por minuto.

O que é uma nanopartícula ?

Não há uma definição internacional consensual do que é uma nanopartícula. Contudo, um resumo do novo documento PAS71 [1], desenvolvido no Reino Unido, menciona: "Uma nanopartícula é um corpo tendo uma dimensão da ordem de 100 nm [2] ou menor".
Uma observação deve ser associada a essa definição: "Propriedades únicas que diferenciam as nanopartículas dos materiais de origem (sólido "bulk" [3] ou sólido estendido), tipicamente desenvolvidos em uma escala crítica de 100 nm".




Nanopartículas de Cobalto.Créditos: NIST (EUA)
As "novas propriedades" [4] mencionadas são inteiramente dependentes do fato de que na escala das nanopartículas, as suas propriedades físicas e químicas, e mesmo mecânicas, são diferentes das propriedades do material de origem.
Isso implica que os atributos mais importantes que definem suas características são o tamanho dessas ditas partículas.


O que caracteriza uma nanopartícula?

Não há uma definição bastante marcada entre as nanopartículas e aquelas que não o são. O tamanho no qual os materiais demonstram propriedades diferentes do produto de origem depende do material estudado, o que certamente pode ser ampliado para materiais de um tamanho superior a 100 nm.

Diferentes tipos de nanotubos de carbono.Créditos: University of Bristol

Seguramente, as definições se tornam mais difíceis para os materiais que não são semelhantes às esferas, como os nanotubos de carbono, por exemplo. Um dos objetivos a atingir com esses materiais é transformá-los em longos tubos; longe das escala das nanopartículas em comprimento, eles têm um diâmetro da ordem de 3 nm, têm, portanto, propriedades que os distinguem de outros alótropos de carbono e podem, nesse caso, ser considerados como nanomateriais.
Tais tipos de materiais têm conduzido à ampliação da idéia segundo a qual, os materiais - dos quais pelo menos uma das dimensões tem uma escala inferior a 100 nm -, são considerados como nanomateriais, especialmente se isso implica em diferenças de propriedades em relação ao material de origem.


Método de fabricação de nanopartículas

Muitos desses materiais são fabricados diretamente sob a forma de pós secos, sendo um mito bastante difundido acreditar que uma vez juntos conservarão esse mesmo estado. De fato, em alguns segundos, eles se aglomerarão rapidamente através de um mecanismo de agregação. A possibilidade de que esses agregados sejam prejudiciais depende inteiramente da aplicação do nanomaterial.
Se as nanopartículas precisam ser conservadas separadamente, devem, então, ser preparadas e conservadas em um líquido [5] destinado a facilitar uma repulsão suficiente entre as partículas, prevenindo, assim, uma agregação.

[1] PAS71 - Esta Especificação Pública (do inglês Publicy Available Specification - PAS) foi comissionada pelo Departamento inglês de Comércio e Indústria (UK Department of Trade and Industry) - DTI) em colaboração com a Instituição Britânica de Padrões (British Standards Institution - BSI) com a finalidade de desenvolver e encorajar o uso de uma linguagem comum para as tecnologias de nanopartícula. Consultado em (www.bsi-global.com/en/).

[2] O nanômetro equivale a 1 bilionésimo do metro ou 10^-9 m, cerca de 70.000 vezes menor do que o diâmetro de um fio de cabelo.

[3] Sólido "bulk" pode ser entendido como um conjunto de partículas sólidas tão grande o suficiente para que a média estatística de suas propriedades seja independente do número de partículas.

[4] Estas propriedades podem ser eletrônicas, ópticas, magnéticas, mecânicas ou mesmo de reatividade química.

[5] Geralmente são formadas suspensões coloidais.

www.malvern.co.uk. Texto/Adaptação - Oswaldo Luiz Alves.

FUNGOS NA PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E BEBIDAS – BIOTECNOLOGIA

Os fungos são responsáveis pelo processamento de um grande número de itens básicos alimentícios de nossa dieta. Nosso pão de cada dia tem sua textura criada pela levedura Saccharomyces cerevisiae, que fermenta pequenas quantidades de açúcar e libera bolhas de dióxido de carbono. Segundo Kendrick, pão sem levedura é como um dia sem o brilho do sol, ou assistir uma partida de futebol sem beber cerveja. Cerveja, aliás, também é produzida a partir de leveduras. A principal delas (e mais utilizada) é a Saccharomyces carlsbergensis (seu nome se refere à Carlsberg, uma cervejaria dinamarquesa, considerada como uma das maiores do mundo), mas também se utiliza a Saccharomyces cerevisiae. A cerveja é produzida através da fermentação controlada do açúcar (advindo do amido dos grãos de cevada convertidos pela ação da amilase). Os países referência na produção dessa bebida amplamente consumida são a Alemanha, Bélgica, Brasil (através da AMBEV), Dinamarca (Carlsberg), Holanda (Heineken) e República Tcheca (reconhecida pelos apreciadores como o país das melhores e mais fortes cervejas de todo o planeta, como a Budweiser ou Budvar e outras marcas artesanais).

Ainda se referindo à bebidas, os vinhos e espumantes são outras obras gastronômicas produzidas por fungos. Produzir vinhos ainda é visto como arte em algumas partes da França, como Bordeaux e Burgundy. Mas para se produzir os melhores, apenas algumas variações da Vitis vinifera são utilizadas. Além disso, o clima e o tipo de solo são características determinantes na qualidade do vinho. Mas o aspecto que nos interessa mais são os fungos empregados na sua produção. Novamente a Saccharomyces cerevisiae é o protagonista, porém geralmente se utiliza sua variação ellipsoideus. O estágio fermentativo crucial dos vinhos foi elucidado para a ciência através do cientista francês Louis Pasteur, através do seu clássico artigo ‘Études sur le vin’, publicado em 1866. A França é o principal produtor (não só levando em conta a quantidade produzida, mas também, a qualidade de seus vinhos), porém podemos mencionar também a África do Sul, Austrália, Argentina, Alemanha, Chile e Hungria.

Bebidas mais fortes, como o whisky também possuem fermentação realizada por leveduras. O Scotch Whisky, um dos mais consumidos, é produzido a partir da fermentação da cevada, porém outros grãos possam ser utilizados, como o milho no caso do Bourbon Whisky.

Direcionando a atenção agora nos itens alimentícios, além do pão, podemos destacar os queijos, alimento básico no nosso dia-a-dia. Eles provavelmente estão presentes na dieta humana desde a domesticação dos animais, como uma forma eficiente de estocar as proteínas do leite por períodos mais longos. Existem mais de 500 tipos de queijos diferentes, cada um com características específicas do seu local de origem. Porém vale salientar que apenas uma parcela deles é processado por fungos, sendo esses queijos, os de sabor e textura mais apreciados. Tais queijos são divididos em duas categorias: os do tipo Camembert e os do tipo Roquefort azul.

O primeiro tipo engloba os mundialmente famosos Camembert e Brie, mas também outros menos conhecidos como o Troyes, Thenay e Vendome. Esses queijos são todos processados por duas espécies de Penicillium: o camembertii e o caseiolum (Hyphomycetes).

Já os queijos azuis - Roquefort, Stilton, Gorgonzola, Dinamarquês Azul, e Wensleydale - são produzidos através da ação fermentativa do Penicillium roquefortii. Esse fungo oxida os ácidos graxos em metil-cetonas, produzindo sabores e odores únicos. Sob condições não-controladas, o P. roquefortii pode produzir também uma perigosíssima micotoxina chamada toxina PR, mas que felizmente não é formada durante o processo de produção do queijo.

Seguindo em direção ao oriente, muitos países asiáticos criaram uma ampla gama de alimentos e condimentos produzidos a partir de fungos. O mais conhecido mundialmente é sem dúvida o shoyu, molho japonês à base de grãos de soja, no qual se utiliza o Aspergillus oryzae em seu processo fermentativo. Outro produto japonês importante é o misô, uma pasta fina produzida com grãos de soja apenas ou com grãos de arroz ou cevada acrescido. Os fungos aplicados na produção do misô são Saccharomyces rouxii e Aspergillus oryzae. 

Fungos utilizados na fabricação de pães e bebidas alcoólicas

            Na fabricação do pão são utilizadas as leveduras (Saccharomyces cerevisiae), também chamadas de fermento. Estes fungos realizam um processo chamado fermentação, através do qual produzem gás carbônico e álcool etílico a partir do açúcar. O gás carbônico, liberado neste processo, cria pequenas bolhas de gás no interior da massa, fazendo com que o pão cresça e fique fofinho.

            Duas das bebidas mais populares do mundo, o vinho e a cerveja, contam com uma 'mãozinha' dos fungos no processo de fabricação. O vinho é feito a partir de uvas. Extrai-se o suco da fruta e misturam-se levedos, um tipo de fungo. Os levedos alimentam-se do açúcar da fruta e produzem gás carbônico e álcool etílico – processo chamado fermentação. É isto o que dá o teor alcoólico da bebida. O mesmo acontece na cerveja. A diferença é que, em vez da uva, o alimento dos levedos é o açúcar do malte.Bebidas mais fortes, como o whisky também possuem fermentação realizada por leveduras. O Scotch Whisky, um dos mais consumidos, é produzido a partir da fermentação da cevada, porém outros grãos possam ser utilizados, como o milho no caso do Bourbon Whisky.

Produção de Queijos

            Certos fungos são empregados na produção de queijos, sendo responsáveis por seu sabor característico. Os fungos Penicillium roqueforti , Penicillium camemberti e Penicillium glaucum, pertencentes ao filo Ascomycota , por exemplo, são utilizados na fabricação de queijos tipos roquefort e camembert respectivamente.

Produção de molhos e pastas

      Muitos países asiáticos criaram uma ampla gama de alimentos e condimentos produzidos a partir de fungos.

O mais conhecido mundialmente é sem dúvida o shoyu, molho japonês à base de grãos de soja, no qual se utiliza o Aspergillus oryzae em seu processo fermentativo.

Outro produto japonês importante é o misô, uma pasta fina produzida com grãos de soja apenas ou com grãos de arroz ou cevada acrescido. Os fungos aplicados na produção do misô são Saccharomyces rouxii e Aspergillus oryzae.

Biotecnologia

O Que é Biotecnologia?

Biotecnologia é o conjunto de conhecimentos que permite a utilização de agentes biológicos (organismos, células, organelas, moléculas) para obter bens ou assegurar serviços.

Assim, é Biotecnologia o conjunto de técnicas que permite à Indústria Farmacêutica cultivar microrganismos para produzir os antibióticos que serão comprados na Farmácia. Como é Biotecnologia o saber que permite cultivar células de morango para a obtenção de mudas comerciais. E também é Biotecnologia o processo que permite o tratamento de despejos sanitários pela ação de microorganismos em fossas sépticas.

A Biotecnologia abrange diferentes áreas do conhecimento que incluem a ciência básica (Biologia Molecular, Microbiologia, Biologia celular, Genética, Genômica, Embriologia etc.), a ciência aplicada (Técnicas imunológicas, químicas e bioquímicas) e outras tecnologias (Informática, Robótica e Controle de processos).

A Engenharia Genética ocupa um lugar de destaque como tecnologia inovadora, seja porque permite substituir métodos tradicionais de produção (Hormônio de crescimento, Insulina), seja porque permite obter produtos inteiramente novos (Organismos transgênicos).

A Biotecnologia transforma nossa vida cotidiana. O seu impacto atinge vários setores produtivos, oferecendo novas oportunidades de emprego e inversões.

Hoje contamos com plantas resistentes a doenças, plásticos biodegradáveis, detergentes mais eficientes, biocombustíveis, processos industriais e agrícolas menos poluentes, métodos de biorremediação do meio ambiente e centenas de testes diagnósticos e novos medicamentos.

Produtos de origem biotecnológica, por setor:

Setores	Bens e Serviços
Agricultura	Adubo composto, pesticidas, silagem, mudas de plantas ou de árvores, plantas com propriedades novas etc.
Alimentação	Pães, queijos, picles, cerveja, vinho, proteína unicelular, aditivos, etc.
Ind. Química	Butanol, acetona, glicerol, ácidos orgânicos, enzimas etc.
Eletrônica	Biosensores
Energia	Etanol, biogás
Meio Ambiente	Recuperação de petróleo, tratamento do lixo, purificação da água etc.
Pecuária	Embriões
Saúde	Antibióticos, hormônios e outros medicamentos, vacinas, reagentes e testes de diagnóstico, etc.

Biotecnologia no Brasil

 A biotecnologia nacional teve início com trabalhos realizados na década de 1930, no melhoramento genético de café, milho e outras espécies .Na última década pesquisadores brasileiros têm desenvolvido um grande volume de trabalhos utilizando a tecnologia de DNA, pesquisas genômicas e proteômicas.Segundo o relatório do The Economist Inteligence Unit (Reino Unido), a o mercado biotecnológico nacional tem se desenvolvido principalmente nas indústrias da saúde, agropecuária, de equipamentos e componentes, essas atividades juntas a outras de menor expressão são atualmente responsáveis por 2.8% do PIB . Dentro destes seguimentos a biotecnologia pode aparecer em diversas aplicações, como por exemplo, o uso de biopesticidas, desenvolvimento de organismos geneticamente modificados (OGM), desenvolvimento de novas vacinas, kits de diagnósticos, novos medicamentos, produção de proteínas terapêuticas, novas matrizes energéticas, materiais e componentes eletrônicos biodegradáveis.

Através da biotecnologia, pode-se aumentar o número de processos industriais que utilizam recursos renováveis. Recursos não renováveis como o petróleo, poderiam ser substituídos por matérias-primas de origem vegetal para a produção de combustíveis líquidos mais limpos. No setor agrário, a biotecnologia pode ser aplicada através do uso de biopesticidas para preservar e proteger as florestas, bem como através da produção e utilização de OGMs, que apesar de ser muito discutível pela sociedade, oferece uma série de vantagens como o desenvolvimento de características desejáveis, melhoria na qualidade do produto, resistência a pragas e doenças. Para uma segurança alimentar global da população mundial, que está em constante crescimento, é naturalmente importante aumentar a produção de alimentos. Portanto, a aplicação biotecnológica seria fundamental para o aumento da qualidade de produtos gerados, bem como da produtividade de alguns plantios.
A biotecnologia possui infinitas relações com a indústria e a sociedade, podendo ser utilizada em diversos segmentos e trazer muitos benefícios. No entanto, sabemos que as mudanças não são rápidas e que muitos princípios científicos não são facilmente aceitos pela população. Por esse motivo é importante entender o que realmente pode ser considerado um avanço biotecnológico capaz de beneficiar a sociedade em relação ao ambiente daquele que somente trará benefícios econômicos.