Aplicações Energéticas e Ambientais
As necessidades cada vez maiores de energia, juntamente com as preocupações com as emissões de gases com efeito de estufa, enfatizaram a necessidade de fontes de energia alternativas, bem como a necessidade de aumentar a eficiência energética dos sistemas que utilizamos hoje.
Um esforço notável foi a substituição de lâmpadas incandescentes (antes amplamente utilizado em residências e escritórios) com fontes de iluminação mais eficientes. As lâmpadas incandescentes, originalmente comercializadas no final do século XIX, estão sendo substituídas por dispositivos que fornecem mais luz visível para o mesmo nível de entrada de energia elétrica. A União Europeia está em processo de eliminação progressiva das lâmpadas incandescentes em favor de uma iluminação mais eficiente em termos energéticos. Se todas as lâmpadas de filamento nos EUA fossem substituídas por uma fonte de iluminação de estado sólido, o consumo de electricidade nos EUA seria reduzido em 10%, reduzindo também as emissões de carbono em cerca de 28 milhões de toneladas por ano.
As fontes de luz alternativas incluíram lâmpadas fluorescentes e lâmpadas de descarga de alta intensidade, mas os diodos emissores de luz (LEDs) tornaram-se rapidamente o substituto preferido para muitas aplicações. As inovações da nanotecnologia abriram caminho na redução do custo de produção de alguns designs alternativos de lâmpadas, especialmente aquelas que usam LEDs.
Os nanomateriais estão começando a desempenhar um papel proeminente no desenvolvimento de outras tecnologias energéticas alternativas. Muito dos células solares produzidos hoje em todo o mundo dependem de tecnologia cristalina em massa que compete com a indústria de chips de computador pelo silício – a principal matéria-prima usada para fazer circuitos integrados e células solares. Esta não é uma situação desejável, uma vez que tanto a energia solar como a electrónica informática são tecnologias críticas, com elevada procura e volumes em expansão. Direções alternativas de pesquisa incluem novos nanomateriais, como pontos quânticos para aumentar a eficiência das células solares e a produção de células solares em substratos flexíveis (incluindo filmes poliméricos e folhas metálicas finas). Compósitos leves e de alta resistência para pás de turbina eólica estão sendo desenvolvidos usando nanocompósitos para aproveitar a energia eólica.
A poluição ambiental do ar, do solo e da água, incluindo o impacto dos resíduos tóxicos nos aterros, é uma grande preocupação em todo o mundo. Utilizando a nanotecnologia, os cientistas estão a conceber novos catalisadores para a remediação de resíduos e para a conversão de gases tóxicos em espécies benignas. Esses projetos aproveitam a grande área superficial dos nanomateriais e as novas propriedades e reatividade que surgem em nanoescala. Estão a ser desenvolvidos filtros novos e eficientes para reter mercúrio, metais pesados e outras substâncias perigosas, utilizando nanotubos de carbono e outros nanomateriais.
