90 segundos de Ciência | Investigadores do Técnico

Este estudo está a avaliar o impacto que esta interação tem junto dos utilizadores e da comunidade como um todo.

“Pretendo modelar a interação das comunidades de energia com diferentes desenhos de mercado de energia locais para perceber que impacto é que isso terá ao nível dos utilizadores e da comunidade e, numa perspectiva mais macro, qual a sua contribuição para a descarbonização da economia”, explica.

Para tal, Diana Neves está a analisar indicadores económicos que determinam as poupanças que os utilizadores poderão alcançar se investirem em sistemas de produção renovável, seja através de painéis solares, ou de energia eólica, para depois comparar esta poupança com indicadores ambientais como a redução de emissões de dióxido de carbono (CO2).

“As comunidades de energia podem-se aplicar em diferentes contextos, por exemplo em bairros residenciais, ou em clusters industriais, mas onde elas têm maior potencial de terem resultados positivos é em contextos onde existem diferentes tipos de utilizadores, de consumos, de diferentes tipos de produção, e de outros serviços passíveis de serem implementados, como seja a flexibilidade de procura ou sistemas de armazenamento”, revela.

O objetivo final desta investigação é ajudar a desenhar políticas públicas para a transição energética que sejam mais inclusivas e que tenham em conta diferentes perspectivas económicas, ambientais e sociais.

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O objetivo deste laboratório é promover a síntese sustentável de compostos de forma a reduzir o impacto ambiental destas indústrias.

Um dos projetos em curso no laboratório de Ana Cristina Fernandes está a desenhar novas metodologias de catálise com o propósito de converter recursos de biomassa, nomeadamente hidratos de carbono como a frutose e a xilose em produtos de valor acrescentado, como o furfural e a furfurilamina, compostos utilizados na indústria farmacêutica para a síntese de diferentes medicamentos.

Dentro da mesma área, está também a ser desenvolvido um projeto financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) que visa a despolimerização e a valorização de resíduos de plásticos com o intuito de os usar como matéria-prima barata para a construção e produção de compostos com interesse para a indústria.

“No nosso laboratório desenvolvemos já duas metodologias eficientes para a dispolimerização de resíduos de poliéster obtidos, por exemplo, a partir de garrafas de água ou até de peças de vestuário, em compostos com interesse para a indústria. Nomeadamente álcool, compostos aromáticos e até gás propano, usando como catalisadores metais baratos e ecológicos como o molibdénio e o zinco”, acrescenta.

Ana Cristina Fernandes espera que o conhecimento gerado a partir destes projetos permita num futuro próximo sintetizar compostos biologicamente ativos ou até mesmo fármacos a partir de resíduos de plástico.

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Este estudo está a avaliar a implementação de um futuro sistema de partilha de veículos autónomos entre cidadãos.

“A minha investigação é sobre veículos autónomos partilhados entre cidadãos, pondo isto por outras tens palavras a ideia é, eu comprei um veículo autónomo e uso o veículo para me deslocar. Saio de casa pelas nove da manhã, vou trabalhar e até às cinco da tarde o meu veículo está estacionado na garagem ou a pagar parquímetro lá fora. Em vez disso, por que não pôr o carro a trabalhar, a fazer de táxi ou de Uber, e responder às necessidades de mobilidade dos cidadãos em Lisboa?”, questiona.

Num futuro em que os carros autónomos são uma realidade, Ana Martins está a estudar a possibilidade de deixar o seu carro a render durante os períodos do dia em que este normalmente estaria parado.

“A ideia é rentabilizar o carro enquanto ele está parado. Às cinco da tarde eu preciso do carro para regressar a casa e então ele vem-me buscar e leva-me a casa, como se fosse uma espécie de AirBnB dos veículos autónomos”, explica.

Para fazer esta análise, a estudante de doutoramento desenvolveu um modelo de partilha de veículos autónomos entre pares integrado com um modelo das viagens realizadas pelos habitantes da capital portuguesa.

A partir destes dados foi possível simular a operação de uma frota de veículos autónomos na cidade de Lisboa.

“Trabalho com cenários de mobilidade no futuro e aplico o referente de mobilidade para analisar os impactos que uma solução deste tipo pode trazer à cidade de Lisboa”, reforça.

Através destes modelos Ana Martins espera compreender a viabilidade deste sistema não só no que toca aos ganhos para o utilizador mas também como uma alternativa de mobilidade em ambientes urbanos.

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O melanoma maligno é a forma mais agressiva do cancro da pele. Uma vez metastizado é praticamente incurável.

Na quimioterapia convencional os fármacos são pouco seletivos e tipicamente matam tanto as células cancerígenas como as células saudáveis. É esta ação que leva ao desenvolvimento de efeitos secundários.

Em colaboração com Catarina Reis e Manuela Gaspar da Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa (FFUL), Isabel Correia está a usar nanopartículas para entregar selectivamente compostos farmacêuticos junto das células cancerígenas com o intuito de baixar os efeitos secundários da terapêutica.

“Iremos usar duas estratégias diferentes e alternativas. Uma que envolve o encapsulamento de compostos em lipossomas para administração intravenosa e com isso pretendemos tratar o melanoma metastisado, e outro que envolve o uso de nanopartículas poliméricas para administração local diretamente no local do tumor”, conta.

Testes preliminares demonstraram que esta técnica tem bons resultados quer na redução dos tumores, quer na redução da toxicidade sistémica dos compostos farmacêuticos junto das células saudáveis.

“Nos próximos tempos iremos por um lado desenvolver novos compostos e novas formulações de nanopartículas, e estudar os seus mecanismos de ação de forma a desenvolver compostos mais eficazes e menos tóxicos para o organismo”, revela.

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Os reatores de fusão nuclear são uma alternativa futura para produção de energia limpa e sustentável.

Atualmente existem reatores, chamados de tokamak, que permitem realizar a fusão nuclear de plasmas para a produção de energia. Nestes reatores é usado um campo magnético para conseguir confinar e aquecer um plasma a temperaturas muito elevadas. Para atingir a fusão nuclear são necessárias temperaturas na ordem dos 100 milhões de graus celsius.

“Agora acontece que o plasma não gosta de ser de ser confinado e de ser comprimido a estas temperaturas muito muito elevadas. Isto gera muitas instabilidades e muitas flutuações”, conta.

Para perceber melhor o comportamento dos plasmas de fusão são necessários meios de diagnóstico. Carlos Silva, é especialista num dispositivo de diagnóstico conhecido como radar de micro-ondas.

“O meu trabalho em concreto é usar este tipo de meios de diagnósticos em diferentes experiências para caracterizar a turbulência e as instabilidades do plasma de fusão”, reforça.

O objetivo final deste estudo é controlar as instabilidades e assim contribuir para uma melhoria da eficiência dos reatores de fusão nuclear.

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A fusão nuclear é uma área da física que visa controlar e conhecer os fenómenos que ocorrem no interior do Sol, onde a matéria está em forma de plasma.

Existem umas máquinas, chamadas de tokamak, que permitem realizar a fusão nuclear de plasmas para a produção de energia. Rui Coelho está a estudar a física por trás deste fenómenos, na esperança de um dia tornar estes equipamentos mais eficientes de forma a garantir uma boa relação de custo-benefício na produção de energia através da fusão nuclear.

As centrais nucleares atualmente em funcionamento usam uma técnica conhecida por fissão nuclear. Na fissão nuclear a energia é obtida através da divisão de núcleos de átomos pesados como urânio ou plutónio. É esta divisão que produz energia que é depois convertida em energia elétrica.

Na fusão nuclear acontece o oposto. Em vez de se dividirem núcleos de átomos pesados, são unidos núcleos de átomos leves de isótopos de hidrogénio, como o deutério ou o trítio. Ao fundir estes átomos é possível ganhar energia que é expressa maioritariamente através de neutrões.

Atualmente está em fase de construção muito avançada um reator experimental chamado ITER – International Thermonuclear Experimental Reactor, em França.

Segundo Rui Coelho, este reator vai poder mostrar se é ou não possível termos descargas em tokamak de forma controlada para obter uma potência de fusão apreciável durante longos intervalos de tempo.

O sucesso desta experiência poderá abrir um novo mercado para a produção de energia limpa e sustentável através da fusão nuclear.

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Este grupo de investigação está a estudar sistemas eficientes de armazenamento de energia elétrica e térmica.

Um dos pontos deste estudo incidiu sobre o uso de hidrogénio como combustível no setor dos transportes. Segundo Rui Costa Neto, em comparação com as baterias de lítio convencionais, as baterias de hidrogénio são menos eficientes no armazenamento de energia. Contudo, as células de combustível à base de hidrogénio apresentam um tempo de carga consideravelmente inferior em comparação com as baterias convencionais.

“Conseguimos abastecer um veículo de uma pilha de combustível de hidrogénio em cerca de cinco minutos, o que é muito parecido com o que acontece com a gasolina ou com o diesel, enquanto que com uma bateria de lítio precisamos de pelo menos de uma hora para a abastecer”, conta.

As baterias de lítio têm um número limitado de ciclos de recarga que podem fazer antes de terem que ser trocadas. Se tentarmos abastecer uma bateria de forma rápida vamos reduzir o número de ciclos de recarga e o seu tempo de vida útil.

O hidrogénio apresenta-se assim como uma alternativa competitiva para o setor dos transportes pesados como camiões, comboios a diesel em linhas não eletrificadas, barcos e até mesmo para o setor da aviação.

“No setor da aviação o hidrogénio pode desempenhar um papel fundamental ao conseguir que um avião tenha energia suficiente para substituir os combustíveis líquidos poluentes usados neste setor”, reforça.

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A cor estrutural é um tipo de cor que não depende da absorção de luz. Esta cor baseia-se na interação da luz com nanoestruturas que produzem cores vivas e brilhantes.

A maior parte da cor que nos rodeia é produzida por corantes e pigmentos que absorvem a luz visível. Esta absorção de luz é responsável pela cor mas também causa a degradação dos corantes, o que os leva a desvanecer ao longo do tempo.

Existe no entanto uma alternativa a este tipo de cor, a cor estrutural. A cor estrutural pode ser encontrada na natureza em opalas, nas asas de algumas borboletas ou nas penas de pavões.

Como a cor estrutural não depende da absorção de luz mas sim da interacção da luz com nanoestruturas, ela não se degrada ao longo do tempo. São tão resistentes que foram inclusive encontradas nanoestruturas de cor estrutural em fósseis de penas de dinossauros com mais de 90 milhões de anos.

“No nosso grupo estamos a trabalhar em cor estrutural e para isso desenvolvemos nanopartículas que se auto-organizam para formar pigmentos com cor estrutural. Conseguimos obter todas as cores variando apenas o tamanho das partículas”, conta.

Como a cor depende da estrutura e não da composição é possível usar matérias-primas muito baratas e acessíveis para o desenvolvimento de pigmentos.

Isto faz desta técnica uma alternativa sustentável e económica para a produção de revestimentos como tintas e vernizes.

“No futuro o que nós queremos é introduzir estes pigmentos em ecrãs que refletem a luz como papel e que não consomem tanta energia como os ecrãs dos nossos telemóveis”, revela.

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Este grupo de investigação dedica o seu estudo a analisar como as propriedades óticas dos materiais se relacionam com a sua estrutura.

O objetivo é correlacionar as propriedades óticas de um dado material com a sua estrutura, no sentido de perceber se é possível modificá-lo para que este possa ser usado numa aplicação previamente definida.

“Esta resposta pode ser muito diversa. Os materiais podem, por exemplo, dar origem a novos materiais, podem sofrer alterações de cor, e podem, também por ação da luz, gerar cargas. Nós inclusive já estamos a estudar semicondutores orgânicos para utilização em fototransístores. Os materiais podem também emitir luz de comprimentos de onda diferentes”, revela.

Atualmente Ermelinda Maçôas está a estudar como nanomateriais à base de carbono emitem luz através de excitação não-linear.

Estes materiais podem ser utilizados como corantes fluorescentes para imagem em sistemas biológicos que, segundo Ermelinda Maçôas, permitem obter imagens de melhor qualidade quando comparados com marcadores fluorescentes comerciais usados, por exemplo, como contraste em imagiologia médica.

“O problema é que os marcadores fluorescentes comerciais não tem uma resposta não-linear muito eficiente e é nesse sentido que nós estamos a trabalhar para desenvolver novos materiais à base de carbono de dimensões nanométricas com resposta não-linear mais eficiente”, explica.

Este conhecimento poderá ser útil para o desenvolvimento de sensores com aplicação em investigação biomédica e em nanomedicina.

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Este estudo está a desenvolver novas formulações com recurso a metais com o intuito de aumentar a eficácia de antibióticos já comercializados.​

Este projeto visa desenvolver redes de coordenação de antibióticos de forma a potenciar a eficácia dos fármacos.

Este estudo surgiu da necessidade de combater um desafio atual que é a proliferação de microrganismos multirresistentes contra os quais os antibióticos que existem atualmente no mercado estão-se a tornar menos eficazes.

Os agentes bactericidas tais com os antibióticos reduziram drasticamente o número de mortes causadas por doenças infecciosas nas últimas décadas. No entanto devido ao seu abuso e má utilização, muitos microrganismos desenvolveram mecanismos de resistência levando a um elevado número de mortes, e a um incremento das despesas de saúde e de quebras na produtividade.

Nesse sentido, é necessário encontrar alternativas que permitam combater estes mecanismos de resistência.

Segundo Vânia André, este projeto explora uma nova abordagem para rejuvenescer os antibióticos já comercializados, utilizando-os como ligandos na construção de redes metalorgânicas, com o intuito de melhorar a sua atividade antimicrobiana.

“Nós estamos a testar uma lista de antibióticos com diferentes de bactérias. Uma delas é precisamente a Escherichia coli (E. coli), uma das bactérias que tem desenvolvido mecanismos de resistência contra antibióticos”, revela.

Embora o laboratório de Vânia André não esteja para já a realizar ensaios com estirpes multirresistentes, foi já possível verificar que vários compostos coordenados com diferentes metais têm um atividade antimicrobiana superior à do antibiótico original.

Vânia André espera que este conhecimento possa ser usado para desenvolver fármacos capazes de combater estes microrganismos multirresistentes num futuro próximo.

Este projeto foi financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) no âmbito do programa europeu para o desenvolvimento regional (FEDER).

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