Química Verde: tratamento de resíduos com outros resíduos

9 de setembro de 2009

Um novo método de tratamento de águas residuais utiliza uma espécie de resíduo corante para remover outro tipo de resíduos de corante, essencialmente “elimina duas sujeiras com uma só varrida”

A cada ano as fábricas em todo o mundo estão despejando milhares de toneladas de corantes sem tratamento em rios e cursos d’água. A maioria destes corantes é tóxica para o meio ambiente e pode provocar mutações e cânceres em animais.

A equipe de Hongwen Gao na Universidade de Tongji em Shanghai desenvolveu um novo método de tratamento de águas residuais para tratar dois tipos de resíduos corantes orgânicos em uma única ação.

O método é baseado na hibridização inorgânico-orgânico – uma técnica freqüentemente empregada na síntese de materiais funcionais, como as células fotossensíveis e na ótica de filmes finos.

Para simular situações da vida real, os pesquisadores prepararam dois tipos de águas residuais dissolvendo o corante aniônico “vermelho do congo” e do corante catiônico “azul de metileno” em água destilada.

Depois derramaram essa solução em um recipiente rotativo contendo carbonato de sódio (Na2CO3) e quando estava completamente misturada, adicionaram cloreto de cálcio (CaCl2).

Após 30 minutos, os resíduos de corantes orgânicos precipitaram como lodo.

O método de tratamento de águas residuais é simples, eficaz e ecologicamente corrente. O lodo pode ser armazenado ou reutilizado para dar cor em produtos poliméricos.

Os pesquisadores também testaram seu método em águas residuais industriais e descobriram que seu método pode remover cerca de 71% a 83% dos compostos orgânicos destas águas residuais.

Em teoria, as fábricas podem descarregar a água tratada para os rios ou cursos de água, sem fazer muito dano ao ambiente aquático.

Há necessidade urgente de novos métodos menos caros para ajudar a convencer os industriais a não colaborarem com a destruição deste planetinha.

Quer outras informações? Leia:

Zhao, D. H., Zhang, Y. L., Wei, Y. P. & Gao, H. W. Facile eco-friendly treatment of a dye wastewater mixture by in situ hybridization with growing calcium carbonate. J. Mater. Chem. doi:10.1039/b911830f (2009).

Poesia Serena do Beça

2 de setembro de 2009
AníbalBeça

Poeta Caboclo ou Caboclo Poeta?

  TEMPO DE BUSCA

Procuro por uma porta que me abra um tempo mais sereno.

Pressinto que ela está por aí, talvez próxima, à toa nos meus caminhos vagos.

Entre uma passada e outra me apresso em tocá-la, e ela na sua calma surda de madeira se afasta para voltar ao estado de árvore.

Sinto que também ela procura por alguma coisa com algo de vento mastigando capim.

Vez por outra escuto um mugido rangendo entradas e saídas, trompa pastoral se fechando em tardes.

Meus amigos me dizem que possuem sua chave, que são íntimos no entrar e sair.

— seja pela parte da frente seja pela parte de trás —

sabem até do seu humor pela leitura enrugada dos múltiplos nós, mas não podem emprestá-la.

Temem que eu não volte para devolvê-la. 

Aníbal Beça (1946-2009)

Química Ambiental: Solução de dois grandes problemas com uma única sacada.

20 de agosto de 2009

CélulaDessalinizadoraUma célula de combustível microbiana é modificada para usar matéria orgânica como fonte de energia e consegue dessalinizar a água enquanto gera eletricidade.

Ninguém mais duvida de que a água potável no planeta Terra é um recurso inestimável o qual devemos e temos que gerir cuidadosamente, pois a oferta mundial está diminuindo.

É sabido também que a água do mar é uma grande e atrativa fonte alternativa para a produção de água potável, porém as atuais tecnologias de dessalinização consomem grandes quantidades de energia e isso inviabiliza a proposta.

Existem vários processos para dessalinizar a água do mar, ou seja, para separar o cloreto de sódio (NaCl) da água (H2O).

A decantação gravitacional é um processo utilizado há muitos milênios, no entanto apresenta baixo índice de eficiência, visto que são necessários vários ciclos de decantação para conseguir eliminar mais que 90% do sal.

A utilização de um reator – uma célula apropriada para quebrar a ligação iônica entre os átomos de sódio (Na) e cloro (Cl) – depende de muita energia externa para realizar o processo desejado.

Procurando alguma solução para esse problema, a equipe de Xia Huang na Universidade Tsinghua, em Pequim, teve a idéia de modificar uma célula de combustível microbiana para dessalinizar a água e, ao mesmo tempo, gerar energia elétrica.

Uma célula de combustível microbiana típica consiste de dois compartimentos – o ânodo (carga negativa) e o cátodo (carga positiva) – separados por uma membrana iônica.

No compartimento do ânodo, as bactérias oxidam a matéria orgânica para gerar elétrons e prótons, enquanto no compartimento do cátodo, prótons e elétrons combinam com o oxigênio para formar a água.

Para completar o processo, uma corrente elétrica flui do ânodo para o cátodo através de um circuito externo.

Em seu novo aparelho (ver foto), os pesquisadores inseriram uma membrana de troca aniônica próxima ao ânodo e uma membrana de troca catiônica próxima do cátodo. Esta alteração introduz um compartimento central dentro da célula onde ocorre a dessalinização.

Após a produção de eletricidade pelas bactérias, os íons positivos de sódio e os íons negativos de cloro, separados no compartimento central, avançam para os respectivos compartimentos de ânodo e de cátodo.

Usando essa célula modificada, os pesquisadores conseguiram remover cerca de 90% do sal da água do mar em um ciclo e gerar potência elétrica de até 31 watts por metro cúbico de água – 31 W/m3(com base no volume total do reator).

Embora o desempenho nas duas contagens ainda seja insuficiente para aplicações práticas, a abordagem é muito animadora, pois demonstra um grande potencial para resolver problemas de água potável e de energia, simultaneamente.

Vamos ficar torcendo para que essa célula continue sendo desenvolvida e que os resultados logo se tornem economicamente viáveis.

Quem estiver interessado em mais e melhores informações, deve consultar:

Cao, X. et al. A new method for water desalination using microbial desalination cells. Environ. Sci. Technol. doi:10.1021/es901950j (2009).

O Espaço Infinito é o LIMITE!!!

15 de agosto de 2009

Ontem à noite, 14 de agosto de 2009, tive a imensa e quase incontrolável satisfação de ver a formatura de meus dois filhos em Ciência da Computação na Universidade Federal do Amazonas – UFAM.

É indescritível a emocionante alegria daquele momento ao ver concretizado mais um dos sonhos que qualquer pai costuma sonhar para os filhos: uma vida feliz adornada por uma profissão digna.

Nunca lhes foi imposta a escolha profissional, embora eu seja da área de Física, e a Ciência da Computação veio por vontades e escolhas próprias.

Foi inevitável, naquele momento, lembrar da noite de 31 anos atrás quando eu recebi o meu diploma de Licenciatura em Física, também pela UFAM – naquele tempo era apenas UA - e, assim, confirmar a importância dessa Instituição na sociedade amazônica.

 Provavelmente os meus futuros netos – ainda não fui chamado de vovô – também farão os seus cursos superiores nessa Casa.

Enquanto isso, vou continuar torcendo (bem de perto) pelo pleno sucesso profissional desses dois Homens.

Homens que agora estão prontos e com asas bem fortes para alçarem vôos maiores e muito melhores.

O Espaço infinito é o Limite!

Só lhes peço para nunca esquecerem de que continuam sendo Humanos e, por essa razão, não podem se esquivar de, pelo menos, tentar melhorar a Vida neste Planeta.

Caloã e Raoni, Filhos muito Amados, continuem a desenvolver a plena Felicidade em suas Vidas e, desse modo, a acelerar os batimentos deste velho coração com muitas outras ALEGRIAS!!!

Beijos!!!!!!!!!!!!!!

Uma “reforma universitária”: sem doutor e sem pesquisa?

5 de agosto de 2009

(por Otaviano Helene e Lighia B. Horodynski-Matsushigue)

A educação superior no Brasil destaca-se, em comparações internacionais, por algumas características negativas, tais como a alta privatização e a pequena quantidade de estudantes atendidos com a devida qualidade do ensino.

A oferta de educação superior por empresas privadas traz uma série de conseqüências negativas, pois a procura por lucro faz com que apenas haja cursos em áreas de conhecimento e regiões geográficas onde está a clientela e não naquelas que seriam as mais necessárias para a promoção do desenvolvimento científico, cultural, econômico e social do país.

Quanto à segunda característica, uma das mais graves conseqüências é a falta de pessoas qualificadas em quase todas as áreas profissionais e regiões do país.

As respostas a esses problemas, por parte dos poderes executivos, têm sido totalmente insuficientes, inadequadas ou ambas as coisas, como a história tem demonstrado.

Contudo, o mais preocupante, neste momento, é a “reforma universitária”, ora tramitando no Congresso nacional e cujo cerne é constituído por três Projetos de Lei (PLs 4212 e 4221, ambos de 2004, e PL 7200, de 2006, facilmente acessíveis pela página eletrônica da Câmara Federal) e um conjunto de emendas. Como característica geral, esses projetos e emendas caminham no sentido de piorar a legislação atual, do ponto de vista das necessidades e possibilidades nacionais.

Mesmo o projeto depositado pelo poder executivo na Câmara dos Deputados, em junho de 2006, o PL 7200, sob uma análise mais detalhada, apresenta uma grande série de problemas, e, considerando as emendas que recebeu, certamente, será piorado durante o processo legislativo, repetindo o que já aconteceu anteriormente com outros projetos.

Como não cabe em um curto artigo uma análise mais abrangente da situação, aqui vão apenas algumas observações, talvez suficientes para sensibilizar uma parte dos leitores para a questão.

Por mais absurdo que possa parecer, frente à autonomia que as universidades detêm para criar cursos, definir currículos e à obrigatoriedade constitucional de realizar pesquisas, ainda hoje é possível a existência de uma universidade sem doutores em seu quadro docente.

Pela Lei de Diretrizes e Bases, em vigor desde 1996, para que uma instituição seja credenciada como universidade basta ter um terço do corpo docente com “mestrado ou doutorado”. A partícula “ou” diz tudo: bastam mestres.

Há também a exigência legal de que pelo menos um terço dos docentes em universidades sejam contratados em regime de tempo integral.

Isso poderia ser interessante, não fosse a definição do que é tempo integral: quarenta horas semanais de trabalho na mesma instituição e com uma carga horária de 20 horas de aulas, características suficientes para inviabilizar um ensino superior de qualidade e o desenvolvimento de pesquisa acadêmica.

As exigências feitas a centros universitários e instituições isoladas, onde está a grande maioria dos estudantes, são ainda mais fracas do que as feitas a universidades.

Se essas exigências já estavam muito aquém das necessidades e, concretamente, das possibilidades há cerca de uma década e meia atrás, ou seja, em 1996, atualmente, quando temos mais do que o dobro de doutores formados no país e uma maior necessidade de produção científica, cultural, tecnológica e artística, são absolutamente inaceitáveis.

Apesar disso, essas parcas exigências poderão ser mantidas ou mesmo diminuídas, considerando-se as propostas de “reforma universitária” e as emendas aos projetos de leis em discussão no Congresso: há propostas de reduzir, ainda mais, o percentual de docentes contratados em 40 horas, aumentando-se a participação dos, assim chamados, professores horistas ou de contratados em tempo parcial; há propostas de retirar qualquer exigência de que universidades devam fazer pesquisa.

Há, até mesmo, uma proposta de eliminar qualquer exigência de mestres ou doutores em universidades!

Enfim, se uma pequena parte dessas propostas, que tratam a educação superior como apenas mais um ramo do setor comercial, tiverem êxito, nossos doutores continuarão desempregados ou sub empregados, nossos cursos continuarão fracos e as necessidades nacionais continuarão sem solução.

Frente a essa situação e considerando o perfil privatista do Congresso brasileiro, é necessária uma forte ação para reduzir os estragos que a “reforma universitária” poderá causar ao país.

Uma forte atuação dos colegiados das instituições de ensino superior, sérias e comprometidas com o desenvolvimento nacional, das associações profissionais e acadêmicas, das entidades representativas de docentes e estudantes, entre diversos outros setores da sociedade civil, poderá contribuir para evitar o perigoso retrocesso que se desenha para o país.

OBS: Diante da imensa ameaça denunciada no texto acima, tomei a liberdade de reproduzi-lo, mesmo sem haver pedido permissão para os autores.

Física Quântica: uma pintura Atômica

14 de maio de 2009

Os Condensados de Bose-Einstein (BECs) são nuvens de átomos ultrafrios – com temperaturas próximas ao zero absoluto – que se comportam como um único e gigantesco objeto cujo comportamento só é conhecido com a interpretaçãp quântica, pois é um objeto de natureza quântica.

 

Os físicos muitas vezes utilizam uma combinação de luz de laser e campos magnéticos para aprisionar e, em seguida, resfriar um pequeno aglomerado de átomos até perto do zero absoluto.

A equipe de Malcolm Boshier no Laboratório Nacional de Los Alamos, Novo México, desenvolveu um método para “pintar um quadro” de um sistema Condensado de Bose-Einstein utilizando dois laseres.


O primeiro laser mantém os átomos aprisionados em uma tela plana, enquanto o segundo laser age como um pincel, digitalizando uma forma desejada e resfriando o sistema atômico até que se forma um Condensado de Bose-Einstein.

O grupo pode estabelecer um Condensado de Bose-Einstein de átomos de rubídio em qualquer forma (um exemplo é mostrado na foto acima), para ser utilizado em estudos fundamentais ou no processamento de informação quântica.

N. J. Phys. 11, 043030 (2009)

AMAZÔNIA: muita Água Doce e mais de 300 mil pessoas desabrigadas!

6 de maio de 2009

Rio Mar! Mar Dulce!

Foi o sentimento de surpresa manifestado pelos primeiros europeus que por estas terras se aventuraram.

Dessa época não conhecemos nenhum registro dos períodos de cheias dos rios da Amazônia, onde a quantidade de água da maioria desses rios já impressiona mesmo em períodos normais depois da vazante.

Dos registros já realizados no século XX na cidade de Manaus, o maior nível do rio Negro – forte afluente do rio Amazonas – foi atingido no ano de 1953: 29,69 metros acima.

Outra grande enchente aconteceu em 1976, quando o nível alcançado foi de 29, 61 metros. 

Naqueles anos as águas de todos os rios transbordaram por cima de todos as barreiras naturais ou não, causando enorme prejuízo a todo a população.

Este ano, 2009, essa marca está seriamente ameaçada, pois hoje, início do mês de maio o nível das águas do rio Negro já alcança os 28,83 metros.

Mesmo que isso não aconteça, infelizmente os prejuízos continuam sendo imensos, principalmente para os habitantes das margens dos rios: os ribeirinhos.

Além de perderem a colheita da época (melancia, juta, macacheira, banana, hotaliças etc…) incluindo as poucas criações de animais domésticos, perdem o bem mais precioso: a casa onde vivem.

Ainda por cima a maioria desses ribeirinhos fica mais ilhada do que já é normalmente, sem ou com muita dificuldade de acesso a alimentação, a saúde e a escola.

Nesses casos, em geral as pessoas idosas e crianças são as mais prejudicadas.

É claro que sempre surge a célebre argumentação: se a enchente sempre acontece, por que essas pessoas não se previnem? Não é assim que fazem os povos que vivem nas regiões mais frias do planeta? Armazenam lenha, comida e agasalhos para os dias mais frios do ano?

Para quem não conhece a região, parece lógica essa argumentação.

Porém as enchentes como a de 1953 e a deste ano não são frequentes e, para melhor desarmar a lógica apresentada, para a grande maioria dos ribeirinhos não há terra seca para onde ir, pois tudo fica alagado.

A Amazônia se torna um MAR de água doce, literalmente, pois é realmente uma planura só.

Um olhada de avião dá a impressão que não há solo onde aterrissar.

É muito complexo buscar soluções eficazes em outras regiões: aqui não é frio, por isso para conservar o alimento é preciso ter geladeira, a qual precisa de energia elétrica e a energia elétrica… não tem, porque não é fácil estender rede elétrica ao longo do rio.

Aproveitando a tecnologia atual – inexistente em 1953 – o que a nossa sociedade tem obrigação de providenciar são esquemas preventivos:

1- um setor meteorológico eficiente para prever com eficácia e antecipadamente a ocorrência desse tipo de fenômeno;

2- articulação dos governos locais – estadual e municipal - com apoio logístico eficaz para a retirada estratégica dos moradores das regiões ribeirinhas, antes que sejam atingidos pela ocorrência e a situação passe a ser de emergência e calamidade só ouvida pelos gritos de SOCORRO!!!

É desse modo que agem os governos dos povos das regiões frias do planeta: quando há previsão de ameaça de nevasca ou de avalanches de neve – boa parte da população vive aos pés das montanhas – os esquemas articulados funcionam e as pessoas são rapidamente retiradas desses locais antes que a situação se torne calamitosa.

Chega de tanto abandono!!!

CHINA: Acelerando para o Futuro

5 de maio de 2009

Os chineses continuam com os avanços em alta tecnologia!

Após 5 anos, acabaram de construir um Acelerador de Partículas -  o Shangai Synchrotron Radiation Facility  (SSRF).

Não é dos maiores, pois a circunferência do SSRF tem só 432 metros e opera com energia de 3,5 giga-eletronvolts e custou a bagatela de 176 milhões de dólares.

Tem o objetivo de atender as pesquisas nas áreas biológicas, bioquímica, médicas, física e novos materiais.

Vamos brincar com Mármores Líquidos?

23 de abril de 2009

Os “mármores líquidos” são gotas de água estabilizadas por uma camada de partículas altamente hidrofóbicas na interface ar-água, no interior da qual a água é mantida e, desse modo, as gotas podem rolar e até pular.

 

Dupin e sua equipe introduziram uma dimensão extra para estes fascinantes materiais, através da criação de mármores líquidos que respondem a estímulos externos.

 

A equipe estabiliza as gotículas de água com nanopartículas de poliestireno (um tipo de látex) que apresentam uma camada exterior macromonomérica de poli(metacrilato de amina terciária).

 

Em pH baixo, esta camada externa é protonada, tornando-se
hidrofílica, de modo que as nanopartículas de látex dispersam na solução aquosa e os mármores líquidos não se formam.

 

No entanto, em condições de meio alcalino a camada macromonomérica exterior é desprotonada, tornando-se hidrofóbica.

Quando as partículas de látex são secas a partir de um solução de pH 10 e gotículas com 10-μl rolam sobre o pó resultante, as gotículas são revestidas, formando os mármores líquidos.

 

 

 

 

Os mármores permanecem intactos quando repousam sobre uma superfície sólida ou até mesmo flutuando na água com pH neutro ou pH alcalino, só se desestabilizando quando evapora a água no interior dos mármores.

Em contrapartida, quando as bolas de mármore são lançadas em solução com baixo pH, se desintegram imediatamente.

 

Uma brincadeira que permite “visualizar” brevemente essa experiência é jogar água sobre uma superfície de vidro, na posição horizontal, coberta de poeira.

 

Enquanto a poeira não absorve a água, as gotas formadas rolam sobre a superfície do vidro.

 

Journal Of American Chemical Society

ONDAS CARDÍACAS? Que onda!

22 de abril de 2009

Será que o ritmo cardíaco anormal pode ser explicado pelo estudo da dinâmica das ondas espirais cardíacas ?

Muitos sistemas naturais – incluindo os corações humanos, as colônias de bolor e algumas reações químicas – produzem um tipo de oscilação chamada de onda espiral.

Em recente trabalho, Zengru Di e colaboradores da Normal University de Beijing e da Universidade da Califórnia, conseguiram explicar como diferentes tipos de ondas espirais respondem a diferentes condições ambientais. 

O resultado desse trabalho poderá explicar o comportamento de arritmias anormais na atividade elétrica do coração que podem ser fatais.

 

Os estudos sobre reações químicas oscilantes revelaram que, quando ondas espirais são expostas a campos eletromagnéticos externos, as mesmas tendem a se deslocar em uma direção perpendicular ao campo.

O mais interessante é que uma onda espiral densa, no interior da qual outras ondas são hermeticamente embaladas, (diagrama superior na figura) irá se deslocar em direção oposta a uma onda espiral esparsa (diagrama inferior na figura), sob a ação do mesmo campo elétrico.

 

Zengru Di e sua equipe de trabalho utilizaram simulações numéricas para pesquisar o comportamento dos dois tipos de ondas espirais – as densas e as esparsas – em uma variedade de ambientes.

Desse modo, eles apresentam a primeira explicação teórica para a propagação diferente desses dois tipos de ondas espirais.

As ondas espirais densas tendem a ser encontradas em ambientes que é facilmente excitável, enquanto as ondas esparsas surgem em ambientes menos excitáveis.

O estudo revela como as diferentes partes do músculo cardíaco podem afetar o comportamento dos sinais elétricos associados ao seu movimento.

Quem quiser aprender mais sobre o assunto, deve consultar o artigo original.

Xu, L., Qu, Z. & Di, Z. Drifting dynamics of dense and sparse spiral waves in heterogeneous excitable media. Physical Review E 79, 036212 (2009).