Algumas das últimas inovações científicas desenvolvidas em Portugal

Conheça algumas das últimas criações concebidas em universidades portuguesas.

     

Fotografia por Mark Thiessen
Por Filipa Coutinho
Publicado 25/08/2022, 14:32

Albert Einstein tinha razão. As coisas são impossíveis apenas até alguém as contestar e resolver provar o contrário. Portugal continua na vanguarda da inovação científica e tem acolhido cada vez mais eventos globais.

Em julho, o país foi palco da Conferência dos Oceanos das Nações Unidas, coorganizada pelos governos de Portugal e do Quénia com o intuito de promover soluções inovadoras de base científica com vista a lançar um novo capítulo na ação global para os oceanos. Lisboa recebeu chefes de Estado e de Governo, bem como líderes do setor privado e da comunidade científica, que em conjunto definiram um novo caminho para garantir a proteção e conservação dos oceanos e dos seus recursos.

No final do encontro mundial foi reconhecido que é necessária mais ambição para salvar os oceanos do impacto do encalço humano. Portugal comprometeu-se, até 2030, a atingir dez gigawatts de capacidade nas energias renováveis oceânicas e a duplicar o número de startups na economia azul. O governo assumiu também o compromisso de classificar 30% das áreas marinhas nacionais até 2030. No decorrer da conferência da ONU foi também decidido que seria criada uma plataforma de cooperação dos países lusófonos para promover a pesca sustentável e combater a pesca ilegal.

Pouco depois, na ilha de São Miguel, aconteceu a terceira edição da GLEX - Global Exploration Summit. Este evento pioneiro à escala global levou alguns dos melhores exploradores do mundo aos Açores numa apresentação das últimas descobertas e inovações científicas. O programa deste ano focou-se nos oceanos, na exploração espacial, na conservação da natureza e nas alterações climáticas. Foi um verdadeiro boost de inspiração para a proteção do planeta e evolução da ciência.

No campo da investigação, reunimos algumas das invenções científicas formuladas e concebidas por equipas de universidades portuguesas nos últimos meses.

Novas neurotecnologias para travar distúrbios neurológicos

A descoberta é de investigadores da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP), do INESC Microsistemas e Nanotecnologias e do Instituto de Investigação e Inovação em Saúde (i3S).

Fotografia por Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Universidade do Porto

E se fosse possível gravar as nossas memórias numa espécie de disco rígido e recuperá-las em casos de demência? Ou interromper um ataque epilético com componentes eletrónicos implantados no nosso cérebro que trabalhem em conjunto com os neurónios biológicos? É com esses cenários em mente que trabalha uma equipa de investigadores liderada por João Ventura, na física e fabricação dos memristors (dispositivos eletrónicos com propriedades neuromórficas), investigador da FCUP, e por Paulo Aguiar do i3S, na área da neuroengenharia.

Os investigadores provaram recentemente que é possível estabelecer uma ligação entre memristores e neurónios biológicos. O trabalho foi publicado na ACS Applied Eletronic Materials. Estes dispositivos podem ser implantados no cérebro para fomentar a neuroestimulação em pacientes com doença de Parkinson ou epilepsia, por exemplo. No entanto, têm uma exigência grande sobre as baterias, o que obriga a uma intervenção invasiva. Além disso, os neurónios adaptam-se rapidamente ao estímulo, provocando a necessidade de aumento da intensidade até deixar de produzir efeito.

Agora, numa nova fase da investigação, a equipa pretende descobrir se consegue guardar a forma como os neurónios biológicos disparam dentro do cérebro numa rede neuromórfica. O objetivo é guardar a informação e transferi-la para um conjunto neuronal, repondo a memória que foi guardada. Este estudo pode promover um grande avanço no estudo do cérebro humano e conduzir a terapêuticas inovadoras para distúrbios neurológicos.

Borras de café transformadas em matéria-prima verde para construção civil

Foi num instituto de investigação de Aveiro que se descobriu uma nova utilização para as borras de café.

Estima-se que em Portugal sejam consumidas cerca de 34 toneladas de café por dia. Mas o que fazer com as toneladas de borras de café que ficam nas máquinas? Duas investigadoras da Universidade de Aveiro descobriram, com a contribuição de investigadores da Universidade de Palermo e do Instituto de Nanotecnologia de Lecce, que as borras podem ser utilizadas na construção civil.

Quando adicionadas a argamassas de reboco, as borras de café promovem exponencialmente a melhoria na eficiência energética dos edifícios. Esta utilização inovadora pode evitar que as borras continuem a ser depositadas em aterros sanitários, uma prática com enormes custos ambientais e económicos.

Esta aplicação reduz o consumo de matérias-primas virgens usadas nas argamassas de reboco e melhora a eficiência energética dos edifícios. As investigadoras do trabalho, Paula Seabra e Marinélia Capela, estão agora a estudar a utilização de borras de café na criação de materiais de construção com outros materiais, como o cimento.

Protótipo de dessalinização não intrusiva com excedentes de energia fotovoltaica

Este protótipo desenvolvido por uma equipa da Universidade do Algarve venceu um concurso internacional.

A propósito de um concurso internacional da SMILO, Sustainable Islands de propostas de sustentabilidade inovadoras em ilhas, Cláudia Sequeira, André Pacheco, Manuela Moreira da Silva e Ewan Rochard coordenaram um projeto pensado para a ilha da Culatra, na Ria Formosa. Em colaboração com a Associação de Moradores da ilha da Culatra, o CIMA apresentou um protótipo de dessalinização não intrusivo que permite dessalinizar água do mar para produzir água doce não potável com recurso a excedentes de produção fotovoltaica.

Esta é uma solução de baixo custo, de fácil implementação e manutenção, e que não exige filtros ou produtos químicos. Um dos objetivos deste projeto é utilizar o excedente de energia que é produzida na ilha e integrá-lo no novo sistema de dessalinização.

O projeto será implementado no Centro Social com o envolvimento da comunidade na gestão sustentável da água, acompanhado por ações de compostagem, reativação do armazenamento de água da chuva em cisternas e produção de energia fotovoltaica. Esta inovação aumentará a disponibilidade hídrica na irrigação da ilha, lavagem de espaços comuns, produção de gelo para pescado e permitirá reduzir a pegada de carbono.

Etiquetas inteligentes para medir parâmetros físicos com smartphone

Esta tecnologia criada recentemente já tem uma patente registada em Portugal e está a aguardar a aprovação de patente nos EUA.

Um grupo de investigadores da Universidade de Aveiro liderados por Rute A. S. Ferreira e por Paulo S. B. André desenvolveu etiquetas inteligentes para monitorizar em tempo real parâmetros físicos como a temperatura, humidade e a exposição a radiação ultravioleta. Estas etiquetas têm um código QR, composto por camadas luminescentes sensíveis a parâmetros físicos que são medidos com a câmara de um smartphone.

Este trabalho oferece novas abordagens que aliam a rastreabilidade e autenticação à monitorização de objetos, documentos ou pessoas, codificando os dados e assegurando um acesso restrito à informação. As etiquetas podem ser usadas no rastreamento e monitorização de pessoas ou bens. As utilizações vão desde o rastreamento de notas bancárias à monitorização de produtos alimentares.

O potencial desta tecnologia de baixo custo foi alargado no contexto da pandemia de COVID-19 que tornou mais evidente a necessidade da medição simultânea da temperatura corporal e o rastreamento rápido e autenticação de pessoas. As etiquetas permitem a prestação de cuidados de saúde em qualquer local e de forma remota, com recurso a dispositivos inteligentes.

Esta metodologia possibilitou a projeção de novos sensores óticos de última geração para serviços de saúde fornecidos eletronicamente.

Carregamento inteligente de frotas de autocarros elétricos

Existem ainda limites ao crescimento da frota dos veículos elétricos nos grandes centros urbanos.

A descarbonização dos transportes públicos é fundamental para o aumento da eficiência energética e para a redução da poluição urbana. Neste campo há ainda alguns limites ao aumento da frota dos veículos movidos a energia elétrica. A rede elétrica ainda não está preparada para uma eletrificação completa dos transportes públicos.

Com este problema em mente, uma equipa de investigação da Universidade de Coimbra desenvolveu um modelo que permite otimizar o carregamento das baterias de frotas de autocarros elétricos em 30 a 40%. Isto permite diminuir os custos de operação e aumentar o ciclo de vida das baterias.

O estudo publicado na Energy foi desenvolvido por Jônatas Augusto Manzolli, João Pedro Trovão e Carlos Henggeler Antunes do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores de Coimbra. Os três investigadores propõem uma abordagem que considera tanto a venda de energia à rede através da tecnologia V2G como a degradação das baterias. É esta última característica que distingue o modelo, incluindo uma estrutura de envelhecimento da bateria que permite avaliar os seus custos de degradação e aumentar o ciclo de vida da mesma. A equipa conseguiu demonstrar que se o carregamento for coordenado com a informação de degradação, a redução dos custos é bastante significativa.

Novo material biodegradável que pode substituir o plástico

Uma amostra do novo material produzido em laboratório.

São precisas alternativas mais sustentáveis e melhor recicláveis do que o plástico, e se possível, biodegradáveis. É o caso do material recentemente criado por uma equipa de investigadores liderada pela Universidade de Coimbra, em parceria com o Instituto Politécnico de Tomar e a Universidade da Beira Interior, e com a colaboração da empresa espanhola TOLSA.

Este substituto do plástico foi desenvolvido ao longo de três anos e é fabricado a partir de nanocelulose juntamente com um mineral fibroso totalmente biodegradável e biocompatível. Pode ser utilizado em embalagens de vários tipos, assim como em impressões eletrónicas. Mas uma das ambições dos investigadores é estudar outro tipo de aplicações, como o restauro de livros antigos.

Este material ecológico que integra uma nova classe de filmes compósitos, foi obtido através de processos mecânicos, químicos e enzimáticos, combinado com um mineral fibroso – o que lhe confere melhores propriedades mecânicas e maior resistência. O projeto foi coordenado por José Gamelas e o investigador principal do estudo foi Luís Alves, que explicam que a grande inovação deste material é o uso de “minerais que não têm qualquer risco para a saúde, e também a preparação dos filmes por filtração, o que acelera muito o processo de produção”. Enquanto o método tradicional pode demorar uma semana, este processo por filtração permite obter o material em poucas horas e com propriedades melhores.

Uma camisola inteligente contra agentes químicos e biológicos

Esta camisola inteligente com base em nanotecnologia é fruto de um projeto inovador da empresa A. Ferreira & Filhos e de um centro de investigação da Universidade do Minho.

Este produto têxtil disruptivo oferece proteção máxima contra agentes químicos e tem a capacidade de detetar, alertar, proteger e degradar agentes nocivos. O sistema de alerta funciona através de dois patches quadrados que alteram a sua cor perante situações de perigo com agentes químicos e agentes biológicos. O equipamento foi desenvolvido numa parceria entre a Fibrenamics da Universidade do Minho e a empresa A. Ferreira & Filhos, S.A. com o objetivo de produzir materiais fibrosos de proteção ativa contra agentes químicos e biológicos. Destaca-se de outros produtos no mercado por ter a funcionalidade de deteção, alerta e degradação de agentes nocivos.

A camisola com uma malha multicamada, fornece proteção máxima de nível 3, contra agentes químicos, segundo as normas ISO 6530, EN ISO 14325 e ISO 13034 e uma inibição da atividade bacteriana superior a 70% no que toca a agentes biológicos. A estrutura fibrosa foi funcionalizada com nanopartículas de óxido de zinco por knife coating, tendo sido observado um efeito de inibição da atividade bacteriana superior a 70%. Foram estampadas malhas de poliéster com agentes halocrómicos que têm cor amarela, mas que mudam para vermelho e azul-escuro ao contactarem com agentes ácidos e básicos, respetivamente. A mesma malha foi igualmente estampada com azul de Prússia que assume cores distintas em função do seu estado de oxidação ou redução. Este composto azul ao contactar com agentes biológicos altera-se para branco.

As malhas estampadas com os dois sistemas de alerta foram aplicadas sob a forma de patch no final da manga da camisola, no entanto, podem ser dispostas em qualquer parte do corpo.

Frigoríficos e arcas congeladoras para zonas sem eletricidade

Os investigadores que lideraram este projeto pretendem implementar os resultados na África Subsariana, onde cerca de 600 milhões de pessoas não têm acesso a eletricidade.

Uma equipa de Coimbra criou um conjunto de protótipos de baixo custo para refrigeração, que serão alimentados a energia solar. Esta é uma solução importante para zonas onde não existe acesso a eletricidade.

O projeto de investigadores do Instituto de Sistemas e Robótica da Universidade de Coimbra foi desenvolvido ao longo dos últimos dois anos com financiamento do governo do Reino Unido e da IKEA Foundation. A equipa está também a trabalhar na criação de um dispositivo inteligente que monitorize e controle as temperaturas no interior dos equipamentos, de modo a consumir a menor quantidade de energia possível.

Estes equipamentos podem ter um grande impacto na África Subsariana, onde os sistemas de refrigeração “autónomos” podem minimizar os desperdícios alimentares e assegurar o acondicionamento de vacinas. Segundo Evandro Garcia, investigador principal do projeto, os painéis fotovoltaicos são o melhor caminho para a geração de eletricidade em frigoríficos adaptados para estas regiões.

A equipa integrou módulos para acumular energia sob forma de frio ao sistema, fabricados a partir de impressão 3D. Isto permite que o protótipo utilize a energia gerada pelo painel solar para refrigeração do seu interior durante o dia e manter a temperatura durante a noite, devido à libertação do frio acumulado nos módulos. Apesar desta solução ter sido projetada para países em vias de desenvolvimento, pode ser adaptada para países industrializados, por exemplo, nas horas em que a energia elétrica é mais cara.
 

A pandemia de COVID-19 trouxe novos desafios, mas permitiu acelerar várias frentes da ciência e fazer progressos notáveis. A vida continua a ser repleta de mistérios e à medida que as alterações climáticas se agravam, a ação humana deve caminhar de mãos dadas com a ciência.

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