Peneira de Deutério Produz o Combustível da Nave Estelar Enterprise
Olá
leitores e leitoras do BS!
Pois então amigos leitores, fica aí uma
pergunta para vocês: Para vocês era ou não era um ‘gênio visionário’ o fantástico Gene Robespierre?
Brazilian Space
MATERIAIS AVANÇADOS
Peneira de Deutério Produz o Combustível da Nave Estelar Enterprise
Por Redação
do Site Inovação Tecnológica
25/04/2022
[Imagem: Volodymyr
Bon]
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Apenas o
deutério consegue abrir os poros do material, enquanto o hidrogênio comum deixa
a estrutura fechada. Esta detecção altamente seletiva leva a uma separação
muito eficiente do deutério. |
A nave
espacial Enterprise, de Jornada nas Estrelas, voou por onde ninguém nunca havia
ido antes usando deutério como combustível.
Mesmo que
isso seja apenas na ficção científica, pesquisas sobre aplicações reais do
isótopo de hidrogênio para geração de energia continuam de vento em popa.
O principal
desafio na vida real é a separação do isótopo. O deutério (D, ou hidrogênio
pesado) é um dos três isótopos naturais do hidrogênio, junto com o prótio (H,
hidrogênio leve) e o trítio (T, hidrogênio
superpesado). Tanto o deutério quanto o prótio são isótopos estáveis de
hidrogênio.
A água
comum e a água pesada, formada por oxigênio e deutério, são igualmente
estáveis. O trítio é extremamente promissor do ponto de vista técnico, mas ele
não está isento de preocupações de segurança devido à sua radioatividade.
O deutério
é extraído justamente da água pesada, que vem misturada numa proporção de 0,15
por mil nos recursos hídricos naturais da Terra. Para fazer essa extração, a
água pesada é primeiro isolada usando processos químicos e físicos e, em
seguida, extrai-se o gás deutério. Esses processos são tão complexos e consomem
tanta energia que um grama de deutério é mais caro que um grama de ouro, embora
sua ocorrência natural seja muitas vezes maior.
Peneira de Deutério
Agora,
pesquisadores alemães desenvolveram um novo mecanismo de separação dos isótopos
de hidrogênio que é uma autêntica "peneira de deutério".
A peneira
consiste em uma estrutura metal-orgânica, ou MOF,
uma família de materiais funcionais nanoestruturados com uma porosidade
extrema, o que os torna adequados para armazenamento e conversão de energia,
entre várias outras aplicações. O MOF criado pela equipe, chamado DUT-8, tem
outra vantagem inusitada para uma cerâmica: O fato de ser flexível.
"Nosso
material permite a separação do deutério gasoso do hidrogênio. A estrutura
metal-orgânica exclusiva DUT-8 é altamente flexível e pode adaptar
dinamicamente o tamanho dos seus poros. Mas esta resposta estrutural se mostrou
altamente seletiva: Somente o deutério consegue abrir os poros, enquanto o
hidrogênio deixa a estrutura fechada. Esse reconhecimento altamente seletivo
leva a uma alta seletividade de separação, combinada com alta absorção de
deutério," explicou o professor Stefan Kaskel, da Universidade Técnica de
Dresden, cuja equipe recentemente criou o material mais poroso do mundo.
[Imagem: Linda
Bondorf et al. - 10.1126/sciadv.abn7035]
 |
| Peneira com os poros fechados para o hidrogênio comum (esquerda) e aberta para o deutério (direita). |
Usos do Deutério
A equipe
acredita que irá licenciar rapidamente a tecnologia de extração de deutério
porque a demanda pelo isótopo puro continua a crescer: Quando usado em
medicamentos, por exemplo, o deutério já demonstrou ter um efeito de
prolongamento da vida, embora inicialmente apenas para o ingrediente ativo em
si. Os medicamentos contendo deutério também podem ter dosagens mais baixas,
reduzindo os efeitos colaterais.
Nos
reatores nucleares, o deutério desempenha um papel importante como moderador.
Além disso, uma mistura de deutério e trítio ou hélio-3 será usada como
combustível em futuros reatores de fusão, inclusive em um reator que promete a fusão nuclear já em
2024. Outros campos de aplicação do deutério incluem medicina,
ciências da vida e até telas de TV mais eficientes.
E, mais no
futuro, eventualmente como combustível de uma nave espacial para explorar além
do Sistema Solar.
Bibliografia:
Artigo: Isotope-selective pore
opening in a flexible metal-organic framework
Autores: Linda Bondorf, Jhonatan Luiz Fiorio, Volodymyr Bon, Linda Zhang,
XMariia Maliuta, Sebastian Ehrling, Irena Senkovska, Jack D. Evans, Jan-Ole
Joswig, Stefan Kaskel, Thomas Heine, Michael Hirscher
Revista: Science Advances
Vol.: 8, Issue 15
DOI: 10.1126/sciadv.abn7035
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