Energia mento de biomassa para produção de combustíveis e produtos químicos. Essas inclusões, ao contrário dos casos de contaminação apresentados no item anterior, são ocorrências naturais, sintetizadas pela própria planta com o propósito de armazenamento de certos elementos químicos, defesa contra patógenos ou herbívoros ou até como função estrutural. O detalhamento dessas estruturas submicrométricas em estado natural, em geral, é bastante difícil, já que elas encontram-se embebidas na estrutura de fibras das plantas. Por outro lado, removê-las para realização de imagens pode criar alterações morfológicas em suas estruturas. Uma técnica nova, disponível apenas em síncrotrons de 3ª e 4ª geração, permite modificar esse cenário e fazer imagens 3D de nanocristais incrustrados em meio vegetal, com especificidade estrutural, sem necessidade de remover essas nanopartículas das plantas que as sintetizaram. Isso foi demonstrado recentemente[8] em um experimento realizado no síncrotron de Argonne nos EUA (o APS). O experimento vale-se de uma técnica de imagem que utiliza contraste por difração de Bragg coerente. A técnica explora o fato de que todos os picos de Bragg de uma estrutura cristalina guardam informação da forma do cristal, desde que o comprimento de coerência da radiação seja grande o suficiente. Esta será uma das técnicas disponíveis na linha Carnaúba. Para que esta técnica seja possível é necessário que o feixe seja focalizado em regiões submicrométricas, mantendo uma baixa divergência, ao mesmo tempo. Esta é uma combinação que necessariamente requer baixa emitância como a do Sirius. Na figura 7 é apresentado o mapeamento químico de componentes do caule, obtido por μXRF, e determinação estrutural das nanopartículas sintetizadas pelo milho obtida por BCDI, conforme publicado na referência[8]. Os nanocristais observados são de oxalato de cálcio, encontrados em muitas plantas tropicais e extremamente venenosos. Esses cristais são os principais depósitos minerais em plantas, e acreditava-se que eles eram encontrados apenas nas suas folhas. Neste experimento, com o uso de raios X coerentes, demonstrou-se não apenas sua existência, mas também o tamanho e formato destes nanocristais no caule das amostras de milho. Considerando o uso de biomassa para produção de etanol de segunda geração, ou mesmo para produção de materiais derivados de biomassa, esse tipo de caracterização é importante para guiar estratégias de processos industriais para purificação de produtos.
Plataforma de petróleo em Angra dos Reis Crédito: Glauco Umbelino
O conhecimento científico adquirido das ciências físicas, até o presente, deu à humanidade habilidades para manipular a matéria em níveis quântico, atômico e molecular. Não obstante, a civilização cresceu tão dependente de energia, que tais habilidades, agora, são a maior esperança para a transposição dos maiores desafios dessa era: a disponibilidade de energia abundante, limpa e barata. Esse é um dos maiores gargalos de desenvolvimento tecnológico, inclusive de países em desenvolvimento como o Brasil. Mesmo considerando fontes renováveis de energia, como os biocombustíveis, o grande uso de recursos hídricos na agricultura remete a um problema energético, já que o processo de dessalinização ainda requer muita energia[9]. Novos materiais, mais inteligentes e funcionais do que os materiais já disponíveis, serão necessários para converter biomassa em combustíveis e para canalizar de forma eficiente fontes de energia abundantes e limpas, como a energia luminosa do sol, energia cinética dos ventos ou energia potencial dos recursos hídricos. Novos materiais para armazenar eletricidade, para ajudar na obtenção e uso mais eficiente de combustíveis fósseis e para reciclar o dióxido de carbono (CO2) também serão necessários. Com efeito, o controle de propriedades eletrônicas e a catálise de reações químicas para conversão de biomassa em combustíveis ou da luz em eletricidade requerem a coordenação de muitos processos microscópicos, que são controlados por meio de materiais e superfícies arquitetadas em nível atômico e molecular, utilizando princípios revelados pelas ciências básicas. Muitas vezes esses processos podem ser desenhados inspirados na própria natureza que, por meio da evolução, teve bilhões de anos para depurá-los. No entanto, seja qual for a fonte de inspiração, ferramentas para enxergar em detalhe as interações en-
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