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Novo material pode revolucionar geração de energia solar

Após o isolamento do grafeno, em 2004, iniciou-se uma corrida para se conseguir sintetizar novos materiais bidimensionais – como são chamados materiais com espessura de um átomo até alguns poucos nanômetros (da bilionésima parte do metro). Tais materiais possuem propriedades únicas ligadas à sua dimensionalidade e podem ser protagonistas do desenvolvimento da nanotecnologia e da nanoengenharia. Um grupo internacional, com a participação de pesquisadores vinculados à Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), conseguiu dar origem a um novo material com essas características. Os cientistas conseguiram extrair de um minério de ferro comum, como os explorados por muitas mineradoras no Brasil, um material chamado hemateno, que tem três átomos de espessura e propriedades fotocatalíticas incomuns. O novo material foi descrito em um artigo publicado na revista Nature Nanotechnology. A pesquisa foi feita no Centro de Engenharia e Ciências Computacionais (CECC) – um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) apoiados pela FAPESP – e em um estágio de pesquisa no exterior, realizado também com Bolsa da FAPESP. “O material que sintetizamos pode atuar como fotocatalisador – para dividir a água em hidrogênio e oxigênio – e permitir a geração de energia elétrica a partir de hidrogênio, por exemplo, além de ter diversas outras aplicações”, disse Douglas Soares Galvão, pesquisador do CECC e um dos autores do estudo, à Agência FAPESP. O novo material foi extraído da hematita – mineral que é a principal fonte de ferro e o mais comum, barato e importante dos metais, usado em vários produtos, principalmente ao ser transformado em aço. Ao contrário do carbono e de sua forma bidimensional (grafeno), a hematita é um material não van der Waals, como se chamam aqueles mantidos unidos por redes de ligações tridimensionais, em vez de interações atômicas não covalentes – em que não há compartilhamento de um ou mais pares de elétrons entre os átomos participantes na ligação – e, comparativamente, mais fracas do que as dos materiais van der Waals. Por ser um mineral que ocorre naturalmente, ser um material não van der Waals e ter cristais grandes e altamente orientados, os pesquisadores levantaram a hipótese de que a hematita poderia atuar como um excelente precursor para obtenção de um novo material bidimensional não van der Waals. “A maioria dos materiais bidimensionais sintetizados até hoje foi derivada de amostras de sólidos de van der Waals. Materiais bidimensionais não van der Waals, com camadas atômicas altamente ordenadas e grãos grandes, ainda são raros”, disse Galvão. A fim de obter a partir da hematita um material com tais características – o hemateno –, os pesquisadores utilizaram a técnica de esfoliação líquida em um solvente orgânico, a N-dimetilformamida (DMF). Por meio de microscopia eletrônica de transmissão, eles conseguiram confirmar a esfoliação e a formação do hemateno em folhas soltas de três átomos de ferro e de oxigênio (monocamada) e em folhas soltas empilhadas aleatoriamente (bicamada). Com ensaios e cálculos matemáticos foram estudadas as propriedades magnéticas do hemateno. Por meio desses cálculos e testes, os pesquisadores descobriram que as propriedades magnéticas do hemateno diferem daquelas da hematita. Enquanto a hematita é tipicamente antiferromagnética – seus dipolos magnéticos estão dispostos antiparalelamente –, os testes mostraram que o hemateno é ferromagnético, como um ímã comum. “Nos ferromagnetos, os momentos magnéticos dos átomos apontam na mesma direção. Nos antiferromagnetos, os momentos nos átomos adjacentes se alternam”, explicou Galvão. Fotocatalisador eficiente Os pesquisadores também avaliaram as propriedades fotocatalíticas – de aumentar a velocidade de uma fotorreação pela ação de um catalisador – do hemateno. Os resultados das análises também demonstraram que a fotocatálise do hemateno é mais eficiente do que a da hematita, que já era conhecida por ter propriedades fotocatalíticas, mas não suficientemente boas para serem úteis. Para um material ser um eficiente fotocatalisador, ele deve absorver a parte visível da luz solar, por exemplo, gerar cargas elétricas e transportá-las à superfície do material de modo a realizar a reação desejada. A hematita, por exemplo, absorve a luz do sol da região ultravioleta à amarelo-alaranjada, mas as cargas produzidas são de vida muito curta. Como resultado, elas se extinguem antes de chegar à superfície. Já a fotocatálise do hemateno é mais eficiente, uma vez que os fótons geram cargas negativas e positivas dentro de poucos átomos da superfície, compararam os pesquisadores. E, ao emparelhar o novo material com matrizes de nanotubos de dióxido de titânio – que fornecem um caminho fácil para os elétrons deixarem o hemateno –, eles descobriram que poderiam permitir que mais luz visível fosse absorvida. “O hemateno pode ser um eficiente fotocatalisador, especialmente para dividir a água em hidrogênio e oxigênio, mas também pode servir como um material magnético ultrafino para dispositivos baseados em spintrônica [ou magnetoeletrônica]”, disse Galvão. O grupo tem investigado outros materiais não van der Waals por seu potencial para dar origem a outros materiais bidimensionais com propriedades exóticas. “Há uma série de outros óxidos de ferro e seus derivados que são candidatos a dar origem a novos materiais bidimensionais”, disse Galvão.

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Consumo e geração de energia crescem 2% em março

O consumo e a geração de energia elétrica no Brasil cresceram 2% em março na comparação com o mesmo período do ano passado. Os números constam de boletim preliminar da Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) divulgado na noite da última quinta-feira (5). O boletim comporta dados de medição coletados entre os dias 1º e 31 de março, com a prévia de geração e consumo de energia, além da posição dos consumidores livres e especiais. Segundo o boletim, no mês de março, a elevação no consumo foi influenciada diretamente pelas maiores temperaturas registradas este ano. Com o aumento, foram consumidos 64.949 MW médios no Sistema Interligado Nacional (SIN). No que diz respeito à geração de energia, o mês de março alcançou 68.314 MW médios. Essa geração mostra que também houve aumento de 2% em relação ao mesmo período de 2017. O boletim destaca que a produção das usinas hidrelétricas aumentou 3,5% – o percentual também inclui a geração das pequenas centrais hidrelétricas. Já a geração das usinas eólicas subiu 9,3%, enquanto que a das usinas nucleares e térmicas caiu 35,4% e 10,1%, respectivamente, no período. A explicação para a queda na geração térmica é a menor produção das usinas termelétricas a gás, que ficou em 14,1%. Os setores cujo consumo cresceu, considerando autoprodutores, comercializadores varejistas, consumidores livres e especiais, foram: comércio (25,7%), serviços (11,0%) e manufaturados diversos (9,4%). O crescimento desses setores está vinculado à migração dos consumidores para o mercado livre”, informou a CCEE. O mercado livre, segmento de venda da energia, voltado para grandes consumidores, permite que o cliente escolha de quem comprar e negociar preço e duração do contrato. Dados da Associação Brasileira dos Comercializadores de Energia (Abraceel), que representa empresas que atuam na compra e venda de energia nesse mercado, indicam que esse segmento cresceu 17% no ano passado. Dentro do mercado regulado, a CCEE informa que o consumo subiu 1,2%. Esse valor leva em consideração a migração de consumidores para o mercado livre. Sem esse efeito na análise, o aumento alcançaria 3% no período.

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