As próximas
conquistas
O ritmo atual dos
avanços científicos estimula a nossa imaginação e permite-nos vislumbrar um
futuro radicalmente diferente do mundo que hoje conhecemos: vacinas contra o
cancro e as infeções, energias limpas e inesgotáveis, viagens interestelares,
robôs inteligentes, teletransporte... Porém, exceto se surgir alguma surpresa,
estes e outros desafios estão longe de serem materializados, segundo os
especialistas. O mesmo não acontece com outros campos de investigação que, pelo
atual estado de desenvolvimento ou pela sua urgência social, económica ou
ambiental, verão a luz do dia em breve. É o caso dos organismos sintéticos, dos
computadores quânticos, do sequestro dos gases do efeito de estufa e da capa de
invisibilidade. Escolhemos dez sonhos com ar de virem a tornar-se realidade a
muito curto prazo.
E.S./A.P.S
Elevador espacial
Tal como o nome
indica, trata-se de um elevador com um extenso cabo ligado, numa extremidade, à
superfície terrestre e, na outra, a um contrapeso orbital. O objetivo é
transportar carga e passageiros de forma barata e prática. A ideia foi
sugerida, pela primeira vez, em 1895, pelo cientista russo Konstantin
Tsiolkovski, o qual pensou numa torre gigante ligada a um “castelo celestial”.
A fim de manter o
contrapeso numa posição estacionária em relação à Terra, deverá ficar situado a
35 790 quilómetros de altura (cerca de um décimo da distância até à Lua). Nessa
altura, precisaria de 24 horas para completar uma órbita, as mesmas que o nosso
planeta demora a dar uma volta completa sobre o seu eixo. A base seria
instalada perto da linha do equador, para assim aproveitar melhor a força
centrífuga terrestre e manter a tensão do equipamento. De preferência, também,
perto do mar, para evitar acidentes.
É muito provável
que o cabo venha a ser fabricado com nanotubos de carbono, fibras de moléculas
de carbono organizadas em configurações hexagonais. Até agora, foram produzidas
com um comprimento 132 milhões de vezes superior ao do seu diâmetro. Contudo, o
filamento mais comprido que existe, atualmente, não ultrapassa os 20
centímetros, muito longe, portanto dos 35 mil quilómetros que seriam
necessários.
Outro desafio é a
grande diferença de velocidade entre as extremidades do cabo, provocada pelo
efeito Coriolis: embora demorem o mesmo tempo a completar uma rotação, a ponta
inferior move-se mais devagar do que a de cima, pelo que a força centrífuga
poderia desestabilizar todo o sistema. Em fevereiro, a companhia japonesa de
construção Obayashi Corporation anunciou a sua intenção de desenvolver, até 2050,
um elevador espacial cujo contrapeso orbitaria a 96 mil km de altitude, num
esforço para contrariar a força centrífuga. A estação do terminal ficaria a 36
mil km e, como o elevador subiria a uma velocidade de 200 km/h, levaria uma
semana a chegar ao seu destino. Parece que a Google também está a trabalhar no
projeto.
Outra ideia
semelhante, desenvolvida no Reino Unido, é a de um cabo espacial que requer
apenas materiais já amplamente usados, como o kevlar. Neste caso, ambas as
extremidades estariam na Terra, de modo que o elevador levitaria através de um
jogo de campos magnéticos. No próximo dia 25 de agosto, a sede da Microsoft em
Redmond (Estados Unidos) irá receber uma importante conferência para abordar o
futuro do ousado invento. Falta resolver o problema do lixo espacial.
Água e
comida sem falta
Em 2050, a Terra
poderá abrigar uma população de nove mil milhões de seres humanos. Haverá
alimentos para todos? Só se houver uma segunda Revolução Verde, afirmavam
recentemente especialistas da Royal Society. O que significaria recorrer à
biotecnologia para obter plantas que possam resistir à seca e crescer no
deserto, culturas com raízes mais eficazes para retirar nutrientes do solo,
frutas e verduras que não se estraguem durante o transporte, cereais com
propriedades melhoradas, etc.
Em poucos anos, o
regime alimentar da humanidade poderia sofrer algumas alterações. Por exemplo,
a procura global de carne bovina (uma forma pouco eficiente de obter proteínas
para o nosso organismo) é hoje desorbitada. Além disso, produzi-la acarreta
grandes emissões de dióxido de carbono. A alternativa poderia vir do peixe
proveniente da aquicultura marinha, a qual deverá ultrapassar a pesca
tradicional a partir de 2030.
Contudo, de pouco
servirá assegurar a comida se não houver que beber. Apenas 2,5 por cento da
água da Terra é doce; dessa percentagem, apenas menos de 1% se encontra em
estado líquido e acessível. As reservas subterrâneas estão a esgotar-se e não
são repostas, afirma Marc Bierkens, da Universidade de Utrecht (Holanda), na
revista Geophysical Research Letters. Quanto à água potável, descobriu-se, no
início do ano, que as sementes da chamada “árvore milagre” (Moringa oleifera,
originária da Índia) podem purificá-la e eliminar micro-organismos que provocam
doenças, como a bactéria Escherichia coli. Outra opção poderia ser a
utilização generalizada das saquetas de chá nanotecnológicas concebidas por
cientistas da Universidade de Stellenbosch (África do Sul), compostas por um
polímero que elimina os contaminantes químicos e por um biocida que aniquila os
micróbios.
Há também a solução
de transformar a água salgada em doce. “Por enquanto, trata-se de um processo
dispendioso e que envolve um elevado gasto energético”, diz Menachem Elimelech,
engenheiro da Universidade de Yale. Por agora, utilizar minúsculos nanotubos de
carbono na osmose inversa poderia reduzir os custos; podemos também recorrer à
dessalinização nuclear, que aproveitaria o excesso de calor das centrais
atómicas para evaporar a água do mar e condensá-la numa forma limpa e potável.
Mapa do epigenoma
"Tudo muda sem
cessar”, dizia o filósofo Heráclito de Éfeso no século V antes de Cristo. Mais
de dois milénios depois, podemos assegurar que os genes se transformam. Em
2009, investigadores do Instituto Salk da Califórnia publicaram o primeiro mapa
detalhado do epigenoma de duas células humanas, isto é, o conjunto de possíveis
modificações dos seus ADN causadas pela alimentação, o álcool, o tabaco, o
estilo de vida, as hormonas, o stress, o exercício, a poluição ambiental e
outros fatores do meio.
O Consórcio
Internacional do Epigenoma Humano (IHEC) propôs-se ampliar a lista até
conseguir obter o mapa de mil células diferentes do organismo humano cerca do
ano 2020. Através desses dados, será possível criar um “livro de instruções”
com as receitas para podermos viver e alimentarmo-nos sem ser vítimas de cancro
ou doenças cardíacas, neuropsiquiátricas e autoimunes. Além disso,
ajudar-nos-ia a envelhecer mais devagar. Não é por acaso que os cientistas
dizem que, se o genoma é formado pelas “letras” (e “palavras”) com que se
escreve o livro da vida, o epigenoma representa os espaços, as vírgulas e os
pontos que determinam o seu verdadeiro significado.
Como afirmam os
responsáveis pela rede europeia EpiGeneSys, especializada na matéria, vai
deixar de ser uma justificação alegar que se nasceu “assim”. A epigenética está
a contribuir para explicar, entre outros enigmas, por que razão os gémeos que
partilham os mesmos genes podem desenvolver comportamentos, características
físicas ou doenças completamente distintos.
Invisibilidade
Tornar algo
invisível implica que o que está por trás seja visível. O primeiro passo para
conseguir a ilusão foi dado por David Smith, da universidade norte-americana de
Duke, que criou, em 2006, um dispositivo para bloquear as micro-ondas do
espetro eletromagnético. Assim, os feixes fluem em redor do objeto como se este
fosse uma rocha no meio do rio, ou seja, quase como se não existisse. O segredo
do invento consistia na utilização de metamateriais, compostos artificiais cuja
estrutura lhes confere propriedades óticas que não se encontram na natureza e
que proporcionam novas formas de focar e projetar a luz, assim como outras
radiações. “Para criá-las, inserimos numa substância minúsculos implantes que
obrigam as ondas a curvar-se de formas heterodoxas”, escreve o cientista e
divulgador Michio Kaku no livro A Física do Impossível. A chave reside na
capacidade para manipular o índice de refração, a curvatura que a trajetória da
luz descreve ao atravessar um meio homogéneo. Para um objeto se tornar
invisível, o metamaterial utilizado para criar a camada exterior deve ter um
índice de refração negativo.
Gunnar Dolling e os
seus colegas do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (Alemanha) inventaram um
protótipo com camadas de prata e fluoreto de magnésio sobre uma placa de vidro
que pode fazer as coisas desaparecer quando são observadas de todos os ângulos.
Ou seja, um metamaterial em 3D. Por outro lado, em março, a Universidade
Autónoma de Barcelona apresentou na Science um cilindro revestido de
ferro, níquel e crómio, arrefecido com azoto líquido, que torna os seus
conteúdos inexistentes para o campo magnético em que for colocado. Outro grupo
internacional anunciou, no ano passado, o desenvolvimento de um método de impressão
para criar grandes lâminas de metamateriais de até 9 cm de comprimento. O
avanço é importante: até agora, os fragmentos maiores não ultrapassavam os 200
microns (milésima parte do milímetro). O objetivo é a produção em massa de
suficiente material para elaborar a primeira capa de invisibilidade.
O próximo passo,
segundo Smith, será criar um composto flexível que possa interagir com todo o
espetro eletromagnético: não só com as micro-ondas das experiências atuais
como, também, com as frequências de rádio, os raios X e a luz visível.
A receita (completa)
do universo
Qual é a origem da
massa? Por que é que as coisas têm peso? De que é feita a matéria escura? Como
era o cosmos no momento da sua criação? São perguntas relacionadas com a
estrutura e a composição do universo que ainda estão por desvendar.
A comunidade
internacional continua emocionada com a surpreendente descoberta, em 1998, da
matéria escura, que configura 74 por cento do universo e está a acelerar a sua
expansão. Não fazem ideia do que possa ser. Sabe-se também que a não menos
enigmática energia escura perfaz 22% da realidade. Restam, pois, 4% para a
massa total presente em todos os objetos que podemos observar diretamente.
Pensa-se que a
matéria escura é composta por partículas massivas que interagem tão pouco com o
universo visível que os instrumentos não têm conseguido detetá-la. Por isso, os
físicos repetem constantemente o mesmo truque: fazem explodir os protões que
compõem o núcleo dos átomos a velocidades impressionantes no interior de
aceleradores como o Large Hadron Collider (LHC), do CERN, em Genebra
(Suíça), e esperam para ver que novas divisões subatómicas resultam das
infernais colisões. É mais ou menos como dar uma martelada num relógio para
estudar as peças que voam pelos ares.
Por outro lado, em
1964, o físico Peter Higgs, da Universidade de Edimburgo, sugeriu que devia
haver um mecanismo capaz de conferir massa a todas as coisas. Batizado com o
nome de bosão de Higgs, seria um elemento omnipresente no espaço que se
juntaria às outras partículas durante a sua viagem pelo cosmos. Ganhariam peso
dessa forma.
Em 2011, dois
grupos de cientistas anunciaram possuir “indícios promissores” de ter
conseguido caçar o esquivo bosão, 500 mil vezes mais pesado do que um eletrão.
Talvez haja mais dados sobre ele até ao final deste ano.
Pastilhas de
inteligência
Quem não gostaria
de ter em casa um comprimido que ajudasse a reter toda a informação contida num
livro depois de lhe dar uma rápida vista de olhos, aprender um novo idioma com
toda a facilidade ou saber tomar sempre as melhores decisões? Há muito que os
neurocientistas procuram identificar moléculas que permitam tirar o máximo
partido do nosso órgão pensante e, simultaneamente, evitar as maleitas
neurológicas do envelhecimento. Não é descabido pensar que conseguirão
condensar grande parte delas numa pastilha até ao final da próxima década.
Se tivéssemos de
adivinhar a sua composição, o comprimido poderia incluir um composto denominado
P7C3, o qual potencia, segundo um estudo norte-americano publicado na revistaCell,
a formação de neurónios no hipocampo, a zona ligada à memória e à aprendizagem.
É também provável que incorpore C3a, um elemento que regula a maturação das
células estaminais para formarem novos neurónios. Não poderá também faltar um
fármaco que ponha a funcionar a molécula RBE1, encarregada de ativar genes
associados à longevidade e de aumentar o rendimento cognitivo, além de reduzir
os níveis de agressividade e impedir o avanço da doença de Alzheimer. Outros
ingredientes seriam os ácidos gordos ómega-3, que não apenas melhoram os
resultados em testes de memória e raciocínio como evitam, também, que o cérebro
encolha com a idade, como acabam de demonstrar neurologistas da Universidade do
Oregon.
O ideal seria que o
suplemento em questão emulasse os benefícios do exercício físico, pois já se
comprovou que se estimula, assim, o córtex pré-frontal e se promove a criação
de neurónios e de vasos sanguíneos que os abastecem de glicose e oxigénio. É
por isso que os praticantes de desporto têm o cérebro até dois por cento maior
e uma memória de elefante. Além disso, tomam melhores decisiones e planificam
com maior eficácia do que a população sedentária, segundo assegura uma
investigação feita no Japão.
Contudo, não se
trata apenas de aumentar o número de células nervosas. O verdadeiro segredo
reside em estabelecerem abundantes interligações. Moléculas como a Dasm1
encarregam-se de multiplar tais ligações, enquanto a proteína PSD-45,
descoberta por investigadores do MIT, é responsável por fortalecê-las.
Por último, uma boa
dose do neurotransmissor GABA irá ajudar a formar novas recordações e arquivar
a informação de forma permanente, segundo explicou recentemente Inna Slutsky,
da Universidade de Telavive (Israel), na revista Neuron.
Computador
quântico
Até agora, a
eletrónica regia-se pela lei de Moore, segundo a qual o poder computacional
duplica a cada 18 meses, à medida que os chips se tornam mais
pequenos. O problema é que os processadores estão a atingir o seu limite de
miniaturização, e a solução que se propõe é saltar para os domínios do átomo.
Os computadores
clássicos são feitos com transístores que permanecem em estado ligado ou
desligado, representados respetivamente por um e zero. É aquilo que se designa
por “código binário”, o que permite à máquina ler instruções e informação. Em
vez disso, os computadores quânticos funcionariam com os chamados “qubits”, que
poderiam ser 1, 0 ou ambos em simultâneo. Outra qualidade desse estranho e
minúsculo mundo é a interligação, quando partículas separadas por grandes
distâncias interagem instantaneamente. Através dessas duas características, “é
possível resolver problemas com muitas variáveis e fazer em segundos o que
levaria um tempo infinito aos computadores convencionais, que têm de efetuar
milhares de milhões de operações para obter o mesmo resultado”, afirma o
professor David Awschalom, da Universidade da Califórnia.
Os resultados dos
protótipos deixavam muito a desejar, mas, agora, esforços e investimentos
milionários voltam a animar o panorama. As universidades da Califórnia e de
Yale estudam a forma de tornar possível a computação subatómica com
tecnologias padrão. Além disso, Zhengbing Bian, da empresa canadiana D-Wave,
anunciou, em janeiro, ter conseguido efetuar o cálculo quântico mais extenso da
história em 270 milésimos de segundo, com recurso a 84 qubits.
Organismos
sintéticos
Em 2010, o biólogo
norte-americano Craig Venter incubou uma célula após sintetizar o seu genoma em
laboratório, peça por peça. Em princípio, Venter limitou-se a montar o ADN de
um ser vivo ao copiar o de outro já existente, e introduziu-o numa bactéria à
qual extraíra o material genético. Contudo, será que conseguiremos criar toda a
maquinaria celular de um micro-organismo completamente novo? E de uma criatura
mais complexa?
Ainda distantes
desse feito, o primeiro passo consiste em dominar a edição e a escrita do
genoma. No fim de contas, os componentes genéticos são a versão biológica dos
transístores e interruptores utilizados na eletrónica, embora, neste caso, os
especialistas os manipulem para montar o sofisticado circuito de um espécime
vivo.
Por enquanto, o MIT
já criou um Registo de Partes Biológicas Padrão, que se encontra à
disposição de qualquer investigador através da internet (partsregistry.org). A
base de dados contém mais de 5000 peças, embora não haja informação em todos os
casos sobre como funcionarão se forem combinadas.
De facto, os
cientistas terão necessidade, para além de poder contar com um arquivo de
biotijolos, de perceber com exatidão as suas formas de interação. Será tão
importante conhecer o funcionamento do software (o programa genético)
como o trabalho do hardware (proteínas, membranas celulares...).
Devem mesmo estar preparados para o novo organismo poder evoluir, conforme a
teoria de Darwin. Nesse sentido, serão sem dúvida muito úteis os modelos de
simulação por computador. Estará a biorrevolução industrial ao virar da
esquina?
Tecnologia de
enrolar
"Imagino uma
sala revestida de papel eletrónico, programado para mostrar uma série de
pinturas de Van Gogh, e jornais dobráveis e reutilizáveis, que vão sendo
atualizados com as notícias de cada dia”, vaticina Zheng-Hong Lu, investigador
da Universidade de Toronto (Canadá) e criador dos díodos emissores de luz
orgânicos e flexíveis (FLOED). Através deles, todos os ecrãs poderiam ser
substituídos por uma fina película, leve e transparente, capaz de se adaptar a
qualquer forma. Outro material de que se fala é o grafeno, uma forma alotrópica
do carbono extremamente maleável, resistente e condutora de eletricidade.
No futuro, os
painéis solares serão também flexíveis. A empresa DuPont aposta na sua última
invenção: o kapton, ideal como base para se obter módulos fotovoltaicos de
telúrio de cádmio, finos como uma folha de cartolina. É cem vezes mais fino e
2000 vezes mais leve do que o vidro utilizado, até agora, nas placas solares,
suporta temperaturas elevadíssimas e detém o record mundial de
eficiência na conversão de luz solar em eletricidade.
Por sua vez,
engenheiros belgas desenvolveram uma tecnologia para implantar um chip num
substrato flexível. Denominada Ultra Thin Chip Packaging, permitiria, por
exemplo, andar com música incorporada na camisa, mostrar o nível de humidade e
a temperatura no casaco, ou ver na roupa desportiva como acelera o ritmo
cardíaco enquanto se corre. Tudo isso seria possível se se acrescentasse ao
algodão ou ao poliéster uma película com uma espessura de apenas 25 milésimos
de milímetro.
De igual modo, se
quiser saber a que temperatura está o café antes de dar um golo, o Human
Media Lab da Universidade de Queen (Canadá) concebeu um papel eletrónico
tátil que o permitirá: um computador interativo, que poderá caber na carteira
de notas. “O escritório sem papéis nem impressoras está aí”, vaticina Roel
Vertegaal, um dos autores do invento, que se adapta a qualquer superfície: lata
de refrigerante, pratos, móveis, sapatos...
Por outro lado, o
Instituto de Ciência e Tecnologia Avançada da Coreia (KAIST) anunciou, no ano
passado, na revista Nano Energy, a criação de um tipo de LED (díodo
emissor de luz) de nitreto de gálio, flexível e biocompatível, o qual, depois
de implantado sob a pele ou num órgão, se ilumina ao detetar a presença de
determinadas doenças.
Caçar e
sequestrar o dióxido de carbono
Segundo um
relatório do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente, “o aumento
observado na concentração de gases de efeito de estufa de 1750 até aos nossos
dias provocou um aquecimento de entre 1,4 e 4,3 ºC. Sem uma alteração das
políticas ambientais, a temperatura global irá aumentar até 6 ºC” durante este
século.
Reduzir as
concentrações de dióxido de carbono atmosférico para níveis anteriores à
Revolução Industrial é uma impossibilidade. A alternativa é contê-las nos
atuais 550 ppm (partes por milhão), sem deixar que aumentem. Para isso, a
quantidade de CO2 que deveríamos enterrar seria de três mil milhões de
toneladas por ano, um oitavo das emissões globais. O equivalente, para termos
uma perspetiva, à produção mundial anual de petróleo.
A estratégia de
captura e armazenamento de carbono (Carbon Capture and Storage, CCS) combina
tecnologias para captar, comprimir, transportar e injetar o gás em reservas
subterrâneas ou sob o leito marinho, ou para transformá-lo em materiais sólidos
como pedra. O conceito não é novo, já que é utilizado há várias décadas nas
indústrias química, petrolífera e energética. A novidade reside no esforço de
investigação para otimizar e integrar os atuais procedimentos e ferramentas.
Segundo o Global CCS Institute, existem no mundo cerca de 230 projetos, em
estudo ou já em execução. Todavia, até agora, não há operações a funcionar em
grande escala.
Sem escapatória
Existem várias
maneiras de proceder ao armazenamento geológico do CO2: pode ser injetado em
campos de petróleo ou de gás natural que já se encontrem desativados, ou em
formações salinas de grande profundidade, basaltos e outros tipos de jazidas.
Para funcionar, deve ser introduzido a uma profundidade não inferior aos 800
metros. Os candidatos são refinarias de petróleo e fábricas de eletricidade,
amoníaco, fertilizantes e cimento. A fim de evitar que haja uma fuga do gás
sepultado para a superfície, são escolhidos locais sob camadas de rocha
impermeável. Outra possibilidade que está a ser estudada é escolher aquíferos adequados
para dissolver o CO2.
Em 2005, o Painel
Intergovernamental das Nações Unidas para as Alterações Climáticas estimou que
o mundo possui uma capacidade de armazenamento de dois biliões de toneladas de
CO2. Outros peritos opinam que esse potencial aumentará para onze biliões de
toneladas graças aos últimos avanços.
Todavia, o maior
desafio consiste, atualmente, em reduzir os custos. Segundo o World
Resources Institute, o sistema de captura ainda não é competitivo comparado com
outras formas de evitar as emissões. Estamos a falar de cerca de 70 dólares por
tonelada se o objetivo for mesmo conseguir um impacto na mudança do clima. Por
outro lado, a tecnologia existente deveria multiplicar a sua potência por mil
para se tornar eficaz.