Para evitar que as temperaturas globais subam mais de 1,5 graus Celsius, precisamos de reduzir as emissões para metade até 2035 – apesar de provavelmente atingirmos outro recorde de queima de combustíveis fósseis este ano. Ainda assim, a engenharia brilhante demonstrada nos projetos vencedores deste ano dá esperança de que possamos estar à altura do desafio. Um novo tipo de bateria térmica nos permitirá descarbonizar o calor que alimenta os processos industriais por trás de tudo, desde cimento até produtos químicos. Lasers recentemente baratos estão ajudando a transformar minério em ferro puro para a produção de aço usando eletricidade renovável. Os desafios alimentares geraram diferentes tipos de inovação: em vez de transportar resíduos agrícolas para se decomporem no lixão, porque não criar um robô tipo colheitadeira que possa processá-los em biocarvão que sequestra carbono e enriquece o solo? Para combater pragas, uma técnica chamada interferência de mRNA permite que os bioengenheiros criem um veneno de precisão para um besouro particularmente problemático. A conquista alimentar mais milagrosa deste ano pode ser um queijo vegano formulado por IA que é realmente delicioso.
Bateria térmica de “tijolo refratário” Joule Hive da Electrified Thermal Options (ETS): um tijolo refratário mais limpo do século 21
Saber mais
Embora os custos da energia eólica e photo voltaic estejam a cair, os custos das baterias continuam a ser um obstáculo persistente à descarbonização da economia. Afinal, o sol nem sempre brilha e o vento nem sempre sopra. Esta questão é particularmente problemática para indústrias pesadas como cimento, aço, vidro e produção química, que requerem temperaturas muito altas e normalmente mantêm os fornos funcionando 24 horas por dia, 7 dias por semana. A queima de combustíveis fósseis para produzir calor para a indústria pesada é responsável por cerca de 17% das emissões mundiais de CO2.
Uma solução impressionante para este problema é o Joule Hive, uma aplicação do século XXI de uma tecnologia que remonta à Idade do Bronze: tijolos refratários, que armazenam calor em estruturas isoladas. O Joule Hive usa eletricidade limpa para manter temperaturas de até 3.270 graus Fahrenheit em uma caixa do tamanho de um contêiner cheia de tijolos cerâmicos quentes. Os canais na caixa distribuem calor para os processos de fábrica por meio de um fluxo de ar frio, que o Joule Hive aquece até temperaturas próximas da chama. Quase dez anos de pesquisa no MIT resultaram no ajuste de óxidos metálicos para funcionarem como tijolos refratários Joule Hive. Esses tijolos consistem em certos compostos que são eletricamente condutores intercalados com outros que fornecem isolamento para conter o calor.
Receba o boletim informativo da Ciência Fashionable
Avanços, descobertas e dicas DIY enviadas todos os dias da semana.
Ao contrário da sua torradeira antiga, na qual a eletricidade se combina com a oxidação do ar para eventualmente queimar o elemento de aquecimento, os tijolos refratários Joule Hive já estão oxidados. Esta abordagem de alta tecnologia à tecnologia antiga permite que o Joule Hive atinja temperaturas mais altas e exija menos manutenção do que os concorrentes. Um estudo recente de Stanford descobriu que, se fossem amplamente utilizados em todo o mundo, os tijolos refratários aquecidos através de eletricidade renovável poderiam eliminar 90% das queimadas de combustíveis fósseis da indústria pesada para obter calor. Para sua primeira instalação em escala comercial, a ETS implantará um Joule Hive no Southwest Analysis Institute de San Antonio em 2025.
Robô agrícola móvel de biochar da Utilized Carbon: coletando resíduos agrícolas e transformando-os em biochar no campo
Saber mais
Nove das dez empresas que mais retiraram carbono do meio ambiente use versões modernas de um método antigo conhecido como biochar. O aquecimento de restos de madeira ou resíduos agrícolas particularmente densos, como cascas de nozes, em ambientes privados de oxigénio – um processo chamado pirólise – transforma a biomassa em carbono negro, também chamado biocarvão, que bactérias e fungos não conseguem decompor ainda mais. Mas há um problema de aumento de escala: simplesmente não há resíduos densos de madeira suficientes para sequestrar milhares de milhões de toneladas de carbono.
A inovação da Utilized Carbon foi desenvolver uma nova câmara de pirólise capaz de lidar com os prodigiosos resíduos deixados após as colheitas de milho, trigo e açúcar, mesmo que as pilhas de talos, cascas e folhas não sejam muito densas. O robô Utilized Carbon pirolisa os resíduos no campo, produzindo gás de síntese como um coproduto útil que o robô esfrega e depois queima para ajudar a manter temperaturas acima de 1.400 graus Fahrenheit na câmara. Fazer o biochar no mesmo campo onde será depositado economiza emissões adicionais e custos de transporte do materials até uma instalação central e de volta. Durante o verão, a empresa implantou quatro robôs em campos de milho na região do Texas para processar os resíduos em biochar e vender créditos de carbono.
A longo prazo, a empresa planeia vender ou alugar versões maiores dos robôs, estimando que os resíduos das fábricas em fileiras do mundo podem sequestrar cerca de 2 mil milhões de toneladas de CO2 como biochar todos os anos. O cofundador Jason Aramburu, meio brincando, compara seus futuros veículos aos rastreadores Jawa de Star Wars – aqueles que procuram talos e espigas de milho em vez de robôs mortos.
Calantha da GreenLight Biosciences: Biopesticida de precisão usando interferência de RNA mensageiro
Saber mais
O besouro da batata do Colorado é um dos insetos mais vorazes e resistentes a pesticidas, alimentando-se de tomates, berinjelas, pimentões e, claro, batatas. O inseto desenvolveu resistência a dezenas de produtos químicos e causa cerca de US$ 500 milhões em danos anuais às colheitas em todo o mundo. Em vez de aumentar a corrida armamentista por produtos químicos mais fortes e em doses mais altas para matá-lo, Calantha, criado pela GreenLight Biosciences, é um veneno de precisão orientado para interferir na reprodução de proteínas cruciais no corpo do besouro. O pesticida direcionado com precisão é altamente eficaz. Melhor ainda, os investigadores da GreenLight Biosciences vasculharam bases de dados de bioinformática para encontrar o gene certo a ser perturbado para evitar danos colaterais às abelhas e outras espécies inofensivas.
Uma aplicação do trabalho que ganhou o Prêmio Nobel em 2006, Calantha consiste em RNA de fita dupla que os agricultores podem “introduzir” em pulverizadores convencionais, como um pesticida típico. O besouro ingere o RNA, desencadeando interferência ao se ligar às instruções do RNA mensageiro para um gene chamado PSMB5, que é basic para a eliminação de proteínas danificadas. Esses mRNAs são então direcionados para degradação nas células intestinais do besouro, fazendo com que as proteínas danificadas atinjam níveis fatais no inseto.
Apesar do seu sucesso, a Calantha não está imune à ameaça dos besouros que desenvolvem imunidade, por isso a GreenLight recomenda que os agricultores alternem a Calantha com pesticidas convencionais. Ainda assim, a empresa aposta que qualquer tecnologia que reduza o uso de produtos químicos será um importante impulsionador da aceitação do consumidor. Calantha esgotou seus dois primeiros lotes e agora conquistou 10% do mercado de pesticida para besouro da batata.
Queijo vegano da Climax Meals: queijos vegetais azuis, brie e feta formulados pela IA
Saber mais
O queijo tem um pior pegada de gases de efeito estufa do que carne de porco ou frangomas até agora, os fabricantes veganos não conseguiram decifrar o código de sabor, textura e delícia em geral. Para resolver isso, a Climax Meals, com sede na Califórnia, criou um conjunto de métricas de treinamento para características do queijo, como aroma e elasticidade. Em seguida, eles usaram IA e suposições dos produtores de queijo para desenvolver formulações à base de plantas que atingissem os mesmos padrões de referência do queijo lácteo.
O chef Dominique Crenn, com estrela Michelin, disse que o queijo azul resultante, com ingredientes principais de sementes de abóbora, proteína de cânhamo em pó, feijão e óleo de coco, é “além da imaginação para um queijo vegano.” Climax se tornou o primeiro queijeiro vegano a ganhar um prestigiado prêmio Prêmio Boa Comida– embora reclamações sobre laticínios tenham causado a rescisão do prêmio no último minuto, com tons de trapaça authorized e protecionista enfrentados por produtos lácteos não lácteos.
Por enquanto, a Climax está tentando crescer para capitalizar a boa imprensa, embora tenha enfrentado licenças enquanto busca investimento adicional “pista.” A empresa tem um acordo de licenciamento com o fabricante de “Laughing Cow”, Bel Group, e um segundo produtor, ainda sem nome. Enquanto isso, o queijo azul está disponível on-line e em restaurantes selecionados na Califórnia, Nova York e Las Vegas.
Forno a laser da Limelight Metal: Processamento a laser de minério de ferro para produção de aço com 95% menos emissões
Saber mais
Em 1985, um laser de 1 watt custava cerca de US$ 1 milhão. Hoje, um laser do mesmo tamanho custa apenas US$ 1. A Limelight Metal, sediada em Oakland, está capitalizando esta “Lei dos lasers de Moore” para reinventar o processamento de minério de ferro em aço para reduzir as emissões. Afinal, 75% da indústria siderúrgica mundial ainda utiliza altos-fornos a carvão, e a indústria como um todo é responsável por cerca de 8% das emissões globais. O processo Limelight Metal direciona a luz do laser através de espelhos e lentes para a superfície do minério, elevando-o a temperaturas acima de 2.800 graus Fahrenheit. O conjunto proprietário de condições criadas pelos lasers quebra as ligações entre o ferro e o oxigênio no minério sem a necessidade de carbono ou hidrogênio verde caro para agir como um segurança que carrega o oxigênio indesejado embora. A Limelight então segue técnicas padrão de fabricação de aço para criar uma escória de impurezas no topo da mistura, permitindo que o ferro puro e denso flua através de um canal abaixo. Finalmente, as siderúrgicas ligam o ferro puro com pequenas quantidades de carbono e outros elementos para produzir diferentes tipos de aço.
O CTO e cofundador Andy Zhao diz que os lasers se aproximam de 70-80% de eficiência na conversão de eletricidade em energia luminosa. Quando alimentado por eletricidade renovável, o processo produz 95% menos emissões do quesiderurgia tradicional. Tendo usado um Doação de US$ 2,9 milhões da ARPA-E para demonstrar a prova de conceito, a Limelight está agora planejando uma planta em escala piloto em 2025, capaz de produzir 100 toneladas anualmente.
Ganhe as férias com os guias de presentes da PopSci
Comprando, bem, alguém? As recomendações de presentes de Natal da equipe PopSci significam que você nunca mais precisará comprar outro vale-presente de última hora.
