Big Ideia 1: Tornar os Aviões Recarregáveis
Tesla. Prius. Volt. A indústria automóvel é abastecida com novos designs radicais que reduzem o impacto ambiental da condução. A indústria aeronáutica tem vindo a melhorar progressivamente a eficiência do combustível durante décadas, mas está a maximizar o potencial dos designs actuais e, em breve, precisará de pensar de forma semelhante e transformadora. E tem de se mover rapidamente. As viagens aéreas vão explodir – mais do dobro até 2031 – à medida que as nações em desenvolvimento se tornam mais prósperas. Esse crescimento pode corroer qualquer outra melhoria que possamos fazer com a limpeza de carros ou redes de energia.
Há uma série de maneiras de resolver o problema. A NASA está repensando o design de aviões, patrocinando conceitos como o MIT Série D – no qual uma carroceria de dois cilindros permite motores montados na traseira e uma redução geral de combustível de cerca de 50 por cento. (Eles também são muito mais silenciosos.) Sistemas de navegação mais inteligentes poderiam permitir que as companhias aéreas voassem em rotas de voo mais curtas e diretas. E aviões pequenos e de curto alcance podem eventualmente tornar-se eléctricos: a empresa eslovena Pipistrel desenvolveu um avião eléctrico de quatro lugares, com o dobro da quilometragem de um avião semelhante. “Todas essas tecnologias estão convergindo para produzir capacidades que não eram imagináveis há dez anos”, diz David Hinton, diretor adjunto de pesquisas aeronáuticas da NASA. O céu é o limite. -Viva Thompson
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Big Idea 2: Fuel the Planet with Micromachines
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Harry Gray conhece seus elétrons. Em 1982, o químico Caltech descobriu que os elétrons “túnel” – escorregam através de longas cadeias de moléculas – através de proteínas. Este truque revela-se o sopro animador da vida; é como os seres vivos convertem a energia em algo que podem usar, desde plantas trancando a energia da luz solar nas suas células a praticamente todas as formas de vida que queimam combustíveis como a glucose para produzir energia. Tudo isso é possível graças às moléculas híbridas chamadas metaloproteínas, que combinam a flexibilidade de mudança de forma das proteínas com a capacidade dos metais de catalisar reações químicas.
Quando Gray descobriu isso, ele já estava interessado na energia solar. Se você estivesse tentando desenvolver um gerador de energia quase infinitamente renovável, ele percebeu, você poderia tentar seqüestrar um sistema movido por metaloproteínas como a fotossíntese. Mas não ia funcionar. A maquinaria biológica é demasiado frágil e ineficaz – e tem de ser resintetizada a cada poucos minutos para funcionar.
Se quiser uma máquina molecular que faça energia de forma eficiente e fiável, diz Gray, tem de a construir você mesmo. Ele e seus colegas visionam baterias de microescala com óxidos metálicos em uma ponta e silício na outra, construídas como matrizes de metaloproteínas em membranas de células vegetais. Os óxidos de metal absorveriam comprimentos de onda azuis da luz solar e usariam a energia para dividir a água do mar em oxigênio e prótons, e o silicone absorveria a luz vermelha e combinaria os prótons com elétrons. Isso é escorregadio, porque um próton combinado com um elétron é na verdade hidrogênio, que pode ser usado como combustível. Versão mais curta: hidrogénio livre da luz solar. “Toda a ênfase do nosso trabalho está vindo com moléculas ou materiais que são muito robustos”, diz ele, “e durarão muito tempo em plantas de combustível solar”
Pode até funcionar. Os divisores artificiais de água já são 10 vezes mais eficientes do que a fotossíntese natural, embora o aumento da escala ainda esteja a décadas de distância, pois os investigadores procuram novos catalisadores para impulsionar a química. (Os metais exóticos que eles usam hoje em dia são caros e tóxicos). Ainda assim, Gray é otimista. “O sistema natural teve de construir algo que pudesse realmente viver”, diz ele. “Tudo o que temos que fazer é fazer combustível.” Oh, e salvar o planeta. -Thomas Hayden
Big Idea 3: Spray Wi-Fi Hot Spots on Everything
A economia móvel inteira é baseada em uma tênue suposição – que seremos capazes de acessar a web móvel, quando e onde quisermos, a velocidades cada vez maiores. A realidade não é tão cor-de-rosa: já vimos operadoras móveis como AT&T e Verizon pararem de oferecer seus ilimitados planos de dados – e a luta pela largura de banda vai ser ainda mais cansativa à medida que o número de tablets e smartphones continuar a explodir.
O acesso limitado é mais do que apenas um incômodo, é uma ameaça mortal à inovação. Até 2020, espera-se que a tecnologia sem fio tenha um impacto global de 4,5 trilhões de dólares. Mas o crescimento depende de nossa capacidade de expansão. Precisamos de um acesso que corresponda ao número de dispositivos que o exigem.
O Wi-Fi disponível de imediato pode ajudar a resolver esse problema. A Internet e as empresas de telefonia já estão começando a implantar pequenas torres de telefonia móvel, essencialmente pequenas, que servem Wi-Fi junto com áreas densamente povoadas de 4G-in. Mas essas empresas têm pouco incentivo para construir a enorme infraestrutura necessária para conectar o resto do mundo.
Uma empresa criou uma solução única e audaciosa – uma antena Wi-Fi em uma lata de spray. A Chamtech Enterprises desenvolveu um líquido cheio de milhões de nano-capacitores, que quando pulverizados em uma superfície podem receber sinais de rádio melhor do que uma haste metálica padrão. Com um router, as antenas Chamtech podem comunicar com uma rede de fibra, receber sinais de satélites alvo e configurar uma cadeia de margaridas com nós próximos, potencialmente criando uma rede mesh de pontos quentes Wi-Fi de baixo custo e banda larga. Como as antenas podem ser pintadas em qualquer superfície, não haveria nenhum NIMBY-ismo que cumprimenta cada nova torre de telefonia celular. Se isso não for fantástico o suficiente, experimente isto: Chega de praguejar AT&T. -Rachel Swaby
Big Idea 4: Virar desertos em centrais eléctricas
Não pense em extensões áridas como o Saara como desertos desolados. Pense nelas como fontes quase infinitas de energia limpa. Em seis horas do dia, os desertos da Terra absorvem mais energia do que a humanidade consome em um ano. Agora, um improvável consórcio de políticos, cientistas e economistas de todo o Mediterrâneo tem um plano para aproveitá-lo. O “Desertec” envolveria centenas de quilômetros quadrados de plantas eólicas e solares nos desertos do mundo, ligados a redes elétricas para canalizar energia confiável, renovável e acessível para regiões mais desafiadas pelo sol. Os planejadores esperam conseguir que a energia solar flua primeiro do Norte da África para a Europa. Estima-se que 1.300 milhas quadradas do deserto norte-africano possam suportar 20 por cento das necessidades energéticas da Europa até 2050. “Tudo o que é necessário para realizar o conceito Desertec já está lá”, diz o codirector da fundação, Thiemo Gropp. Como na maioria dos projetos de infraestrutura maciça, os maiores desafios são políticos. Os líderes norte-africanos vêem o Desertec como um criador de empregos, mas a primavera árabe deixou os investidores incertos sobre a estabilidade da região a longo prazo. A crise econômica da Europa esgotou o financiamento das obras públicas, e o continente é um emaranhado de redes e regulamentos de energia incompatíveis. Ainda assim, o conceito Desertec pode viajar. Noventa por cento da população mundial vive num raio de 1.800 milhas de um deserto. As cidades da China poderiam ser alimentadas pelo Gobi; a América do Sul poderia ter linhas a partir do Atacama. Onde há luz, há esperança.
-Andrew Curry
Big Idea 5: Coloque Displays Digitais em Seus Olhos
Smartphones nos deram uma conexão sempre ativa com as informações do mundo. Mas, na verdade, o acesso a essa informação exige que olhemos para baixo para os nossos aparelhos, deixando-nos propenso a dobradores de pára-lamas e a companheiros de jantar atarefados. E se pudéssemos aproveitar todas essas informações sem problemas, sem arriscar nossas vidas ou amizades?
Os cofundadores do Google têm falado sobre uma linha direta em nossos cérebros desde 2002. Até agora, o mais próximo que eles chegaram é o protótipo do Google Glass, um óculos que projeta informações em um visor de cabeça para cima, visível apenas para o usuário. Mas Babak Parviz, o fundador do Projeto Glass, que também é professor associado da Universidade de Washington, espera levar as coisas um passo adiante. Ele sugere um plano de longo alcance para acabar com os óculos volumosos e construir um microsistema sobre uma lente de contato. Usando rádios não mais largos que alguns cabelos humanos, ele acha que essas lentes podem aumentar a realidade e, incidentalmente, eliminar a necessidade de monitores em telefones, PCs e TVs de tela plana. “A única coisa que esses monitores fazem é gerar um padrão na sua retina”, diz Parviz. “Então, se você tem uma lente de contato que faz isso, você não precisa mais de nenhum desses monitores.” Um bónus: as lentes podem funcionar como um monitor de saúde persistente, usando pequenos biosensores para analisar as células do seu olho. -S.L.
Big Idea 6: Declare War on Incoming Asteroids
O filme Armageddon acertou em duas coisas: Primeiro, estamos terrivelmente despreparados para um asteróide a chegar. E segundo? A ferramenta certa para o trabalho certo. “Bruce Willis fez uma contribuição muito significativa para a defesa planetária”, diz Bong Wie, diretor do Centro de Pesquisa sobre Deflexão de Asteróides da Universidade Estadual de Iowa. Veja, o Armagedão ajudou a popularizar a teoria das explosões subsuperficiais. E Wie tem um míssil – o Hyper-Velocity Asteroid Intercept Vehicle (Veículo de Intercepção do Asteróide Hiper-Velocidade) – que faz um. Na frente: um “interceptor de energia cinética”. Na parte de trás: uma bomba nuclear. A parte cinética vai para a rocha e a bomba explode tudo em pedaços. Ei, soou bem para a NASA; a agência deu ao Wie um subsídio de 100.000 dólares. O design aborda uma das maiores falhas das bombas nucleares no espaço. Lançar uma bomba na superfície de um asteróide faria com que o material físsil derretesse antes que pudesse detonar, e uma explosão não destruiria o alvo. O HAIV coloca a bomba dentro da rocha, onde cria choques no solo, ampliando em vinte vezes a força da explosão. Wie planeja testar o sistema, sem bombas nucleares, por volta de 2020, mas ele diz que poderia ter um aerotransportado em menos de um ano, se uma colisão parecesse iminente. “Muitas pessoas na nossa comunidade pensam que sempre que precisarmos podemos simplesmente montar o sistema de que estou falando”, diz Wie. Custaria 500 milhões de dólares, mas isso são alguns grãos de poeira de estrela em comparação com o fim da civilização como a conhecemos (e 50 milhões de dólares a menos que a bilheteria global do Armageddon).
-Ben Paynter
Big Idea 7: Construir Arranha-céus com Diamantes
É um dos materiais mais difíceis do universo. É totalmente claro, praticamente sem fricção, quimicamente inerte, e um excelente condutor de calor. E é feito de um dos elementos mais comuns: o carbono. O diamante – apenas cristal de carbono, realmente – é extremamente útil em campos desde a microeletrônica até o tratamento de água. Infelizmente, os diamantes grandes também são extremamente raros. Mas imagine se o material fosse tão ubíquo como o aço.
Stephen Bates poderia apenas fazer isso acontecer. Além de trabalhar para lugares como NASA e Princeton, o cientista de 64 anos de idade passou alguns anos na General Motors, onde ele construiu um motor de pistão transparente usando safira, produzindo uma visão sem precedentes do fluxo de chamas e gases. Esse motor de safira fez Bates pensar no diamante. “Qualquer coisa que você possa fazer com safira funcionaria melhor com o diamante, se você pudesse pagar”, diz ele.
Depois de mergulhar na pesquisa sobre a síntese de cristais em filmes finos através de um processo chamado deposição de vapor, Bates patenteou um método para fazer a mesma coisa com diamantes. O conceito é simples: Embalar grão de diamante, um produto industrial barato, em um molde com C60 fullerene-uma gaiola em forma de bola de futebol com 60 átomos de carbono. Em seguida, explodir tudo com um raio laser. O fullerene se rompe, e o carbono se condensa entre as partículas de diamante, fundindo-as efetivamente em uma massa relativamente sólida.
Even se o método se mostrar técnica e economicamente viável, o material resultante seria poroso, e ninguém sabe realmente quais propriedades o diamante poroso teria. O primeiro passo é o Bates adquirir um laser pulsado de $100.000. Mas se funcionar? Imagine fundações de diamantes sob a sua casa, vigas de diamantes em arranha-céus, ossos de diamantes nas suas pernas, e peças de diamantes para aviões e naves espaciais. Só não planeie uma casa só com paredes de diamantes feitas com o melhor condutor de calor do mundo, para um lugar bem frio. -Ted Greenwald