Making solar fuels by artificial photosynthesis

In order for solar energy to serve as a primary energy source, it must be paired with energy storage on a massive scale. At this scale, solar fuels and energy storage in chemical bonds is the only practical approach. Solar fuels are produced in massive amounts by photosynthesis with the reduction of CO(2) by water to give carbohydrates but efficiencies are low. In photosystem II (PSII), the oxygen-producing site for photosynthesis, light absorption and sensitization trigger a cascade of coupled electron-proton transfer events with time scales ranging from picoseconds to microseconds. Oxidative equivalents are built up at the oxygen evolving complex (OEC) for water oxidation by the Kok cycle. A systematic approach to artificial photo synthesis is available based on a ""modular approach"" in which the separate functions of a final device are studied separately, maximized for rates and stability, and used as modules in constructing integrated devices based on molecular assemblies, nanoscale arrays, self-assembled monolayers, etc. Considerable simplification is available by adopting a ""dyesensitized photoelectrosynthesis cell"" (DSPEC) approach inspired by dye-sensitized solar cells (DSSCs). Water oxidation catalysis is a key feature, and significant progress has been made in developing a single-site solution and surface catalysts based on polypyridyl complexes of Ru. In this series, ligand variations can be used to tune redox potentials and reactivity over a wide range. Water oxidation electrocatalysis has been extended to chromophore-catalyst assemblies for both water oxidation and DSPEC applications.

Performance of a solar energy powered falling film evaporator with film promoter

A solar energy powered failing film evaporator with film promoter was developed for concentrating diluted solutions (industrial effluents). The procedure proposed here does not emit CO(2), making it a viable alternative to the method of concentrating solutions that uses vapor as a heat source and releases CO(2) from burning fuel oil in a furnace, in direct opposition to the carbon reduction agreement established by the Kyoto protocol. This novel device consists of the following components: a flat plate solar collector with adjustable inclination, a film promoter (adhering to the collector), a liquid distributor, a concentrate collector. and accessories. The evaporation rate of the device was found to be affected both by the inclination of the collector and by the feed flow. The meteorological variables cannot be controlled, but were monitored constantly to ascertain the behavior of the equipment in response to the variations occurring throughout the day. Higher efficiencies were attained when the inclination of the collector was adjusted monthly, showing up to 36.4% higher values than when the collector remained in a fixed position. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

USE OF SOLAR ENERGY IN THE TREATMENT OF WATER CONTAMINATED WITH PHENOL BY PHOTOCHEMICAL PROCESSES

The solar driven photo-Fenton process for treating water containing phenol as a contaminant has been evaluated by means of pilot-scale experiments with a parabolic trough solar reactor (PTR). The effects of Fe(II) (0.04-1.0 mmol L(-1)), H(2)O(2) (7-270 mmol L(-1)), initial phenol concentration (100 and 500 mg C L(-1)), solar radiation, and operation mode (batch and fed-batch) on the process efficiency were investigated. More than 90% of the dissolved organic carbon (DOC) was removed within 3 hours of irradiation or less, a performance equivalent to that of artificially-irradiated reactors, indicating that solar light can be used either as an effective complementary or as an alternative source of photons for the photo-Fenton degradation process. A non-linear multivariable model based on a neural network was fit to the experimental results of batch-mode experiments in order to evaluate the relative importance of the process variables considered on the DOC removal over the reaction time. This included solar radiation, which is not a controlled variable. The observed behavior of the system in batch-mode was compared with fed-batch experiments carried out under similar conditions. The main contribution of the study consists of the results from experiments under different conditions and the discussion of the system behavior. Both constitute important information for the design and scale-up of solar radiation-based photodegradation processes.

Open-circuit voltages: Theoretical and experimental optimizations of rear passivated silicon solar cells using Fz and Cz wafers

The theoretical and experimental open-circuit voltage optimizations of a simple fabrication process of silicon solar cells n(+)p with rear passivation are presented. The theoretical results were obtained by using an in-house developed program, including the light trapping effect and metal-grid optimization. On the other hand, the experimental steps were monitored by the photoconductive decay technique. The starting materials presented thickness of about 300 pm and resistivities: FZ (0.5 Omega cm), Cz-type 1 (2.5 Omega cm) and Cz-type 2 (3.3 Omega cm). The Gaussian profile emitters were optimized with sheet resistance between 55 Omega/sq and 100 Omega/sq, and approximately 2.0 mu m thickness in accordance to the theoretical results. Excellent implied open-circuit voltages of 670.8 mV, 652.5 mV and 662.6 mV, for FZ, Cz-type 1 and Cz-type 2 silicon wafers, respectively, could be associated to the measured lifetimes that represents solar cell efficiency up to 20% if a low cost anti-reflection coating system, composed by random pyramids and SiO(2) layer, is considered even for typical Cz silicon. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Implication of the visual system in the regulation of activity cycles in the absence of solar light: 2-[I-125]iodomelatonin binding sites and melatonin receptor gene expression in the brains of demersal deep-sea gadiform fish

Relative eye size, gross brain morphology and central localization of 2-[I-125]iodomelatonin binding sites and melatonin receptor gene expression were compared in six gadiform fish living at different depths in the north-east Atlantic Ocean: Phycis blennoides (capture depth range 265-1260 m), Nezumia aequalis (445-1512 m), Coryphaenoides rupestris (706-1932 m), Trachyrincus murrayi (1010-1884 m), Coryphaenoides guentheri (1030 m) and Coryphaenoides (Nematonurus) armatus (2172-4787 m). Amongst these, the eye size range was 0.15-0.35 of head length with a value of 0.19 for C.(N.) armatus, the deepest species. Brain morphology reflected behavioural differences with well-developed olfactory regions in P.blennoides, T.murrayi and C. (N.) armatus and evidence of olfactory deficit in N. aequalis, C. rupestris and C. guentheri. All species had a clearly defined optic tectum with 2-[I-125] iodomelatonin binding and melatonin receptor gene expression localized to specific brain regions in a similar pattern to that found in shallow-water fish. Melatonin receptors were found throughout the visual structures of the brains of all species. Despite living beyond the depth of penetration of solar light these fish have retained central features associated with the coupling of cycles of growth, behaviour and reproduction to the diel light-dark cycle. How this functions in the deep sea remains enigmatic.

The polar ionosphere at Zhongshan Station on May 11, 1999, the day the solar wind almost disappeared

The solar wind almost disappeared on May 11,1999: the solar wind plasma density and' dynamic pressure were less than 1 cm(-3) and 0.1 nPa respectively, while the interplanetary magnetic field was northward. The polar ionospheric data observed by the multi-instruments at Zhongshan Station in Antarctica on such special event day was compared with those of the control day (May 14). It was shown that geomagnetic activity was very quiet on May 11 at Zhongshan. The magnetic pulsation, which usually occurred at about magnetic noon, did not appear. The ionosphere was steady and stratified, and the F-2 layer spread very little. The critical frequency of dayside F-2 layer, f(0)F(2), was larger than that of control day, and the peak of f(0)F(2) appeared 2 hours earlier. The ionospheric drift velocity was less than usual. There were intensive auroral E-s appearing at magnetic noon. All this indicates that the polar ionosphere was extremely quiet and geomagnetic field was much more dipolar on May 11. There were some signatures of auroral substorm before midnight, such as the negative deviation of the geomagnetic H component, accompanied with auroral E-s and weak Pc3 pulsation.

Melanocytic nevi, solar keratoses, and divergent pathways to cutaneous melanoma

Background: Some melanomas form on sun-exposed body sites, whereas others do not. We previously proposed that melanomas at different body sites arise through different pathways that have different associations with melanocytic nevi and solar keratoses. We tested this hypothesis in a case-case comparative study of melanoma patients in Queensland, Australia. Methods: We randomly selected patients from among three prespecified groups reported to the population-based Queensland Cancer Registry: those with superficial spreading or nodular melanomas of the trunk (n = 154, the reference group), those with such melanomas of the head and neck (n = 77, the main comparison group), and those with lentigo maligna melanoma (LMM) (n = 75, the chronic sun-exposed group). Each participant completed a questionnaire, and a research nurse counted melanocytic nevi and solar keratoses. We calculated exposure odds ratios (ORs) and 95% confidence intervals (CIs) to quantify the association between factors of interest and each melanoma group. Results: Patients with head and neck melanomas, compared with patients with melanomas of the trunk, were statistically significantly less likely to have more than 60 nevi (OR = 0.34, 95% CI = 0.15 to 0.79) but were statistically significantly more likely to have more than 20 solar keratoses (OR = 3.61, 95% CI = 1.42 to 9.17) and also tended to have a past history of excised solar skin lesions (OR = 1.87, 95% CI = 0.89 to 3.92). Patients with LMM were also less likely than patients with truncal melanomas to have more than 60 nevi (OR = 0.32, 95% CI = 0.14 to 0.75) and tended toward more solar keratoses (OR = 2.14, 95% CI = 0.88 to 5.16). Conclusions: Prevalences of nevi and solar keratoses differ markedly between patients with head and neck melanomas or LMM and patients with melanomas of the trunk. Cutaneous melanomas may arise through two pathways, one associated with melanocyte proliferation and the other with chronic exposure to sunlight.

O Minist??rio de Minas e Energia El??trica como parte da reforma na administra????o brasileira

N??o se p??e a menor d??vida de que, frente ao formid??vel progresso t??cnico dos tempos atuais, a eletricidade constitui a mola mestra para o desenvolvimento econ??mico de um pa??s. Para o Brasil, em especial, que disp??e de vastos recursos de energia hidr??ulica, ocupando, na estat??stica mundial, o 4?? lugar, abaixo apenas da R??ssia, do Canad?? e dos Estados Unidos da Am??rica do Norte, ent??o o problema aparece com maior destaque e digno de aten????es e estudos mais aprofundados, com o fim de tornar o Pa??s mais rico e gozarem de maior conforto os seus habitantes. ?? verdade que apesar do muito que ainda se poder?? fazer, o governo vem dispensando especial carinho a t??o importante problema nacional, dentro naturalmente dos recursos atuais e com o que permite a nossa estrutura administrativa.

Influência da luminosidade na fisiologia e morfoanatomia de jequitibá branco (Cariniana estrellensis (Raddi.) Kuntze) e jequitibá rosa (Cariniana legalis (Mart.) Kuntze)

Cariniana estrellensis (Raddi.) Kuntze e C. legalis (Mart.) Kuntze são arbóreas nativas do Brasil que, além de possuírem alto poder econômico, são objeto de interesse em programas de recuperação de áreas degradadas e em plantios comerciais. A escassez de informações relacionadas ao desempenho ecofisiológico dessas espécies em condições ambientais estressantes dificultam o manejo e conservação das mesmas. Dessa forma, o presente estudo objetivou avaliar a ecofisiologia das espécies em um gradiente de irradiância, por meio de dois experimentos. No experimento 1, plantas de C. estrellensis com 12 meses de idade foram submetidas a quatro tratamentos: 40%, 50%, 70% e 100% de irradiância, durante 104 dias. Ao final desse período foram feitas análises de crescimento, do conteúdo de pigmentos fotossintéticos, de trocas gasosas, da fluorescência da clorofila a, do conteúdo foliar de carboidratos solúveis, das características anatômicas foliares e caulinares e da plasticidade fenotípica da espécie. No experimento 2, plantas de C. estrellensis e C. legalis com 14 meses de idade foram submetidas a dois tratamentos: 30% e 100% de irradiância (sombra e sol, respectivamente), durante 30 dias. Ao final desse período foram feitas análises do estresse oxidativo das espécies, por meio da quantificação da atividade das enzimas catalase e peroxidase do ascorbato e por meio da quantificação do conteúdo foliar de pigmentos fotossintéticos. No experimento 1, em 70% de irradiância, as plantas apresentaram melhor crescimento em altura e diâmetro, maior massa seca de folhas (MSF), de caule (MSC) e de raiz (MSR). Em 70% e 100% de irradiância, as plantas apresentaram folhas menores (AFU) e mais espessas (AFE e MFE) resultando em menor área foliar total (AFT). Nesses tratamentos as plantas também apresentaram menor conteúdo foliar de clorofila a (Chl a) e b (Chl b), porém, maior razão Chl a/b e maior conteúdo de carotenóides, o que implicou em menor razão Chl a/Carot. Taxas fotossintéticas maiores foram encontradas nas plantas em 70% e inibidas em 40% e 50%, em função da baixa irradiância solar, e em 100%, possivelmente pela ocorrência de fotoinibição, como mostraram os parâmetros do fluxo de energia do fotossistema II. De acordo com a análise da fluorescência da clorofila a, em pleno sol, as plantas apresentaram menor densidade de centros de reação ativos (RC/ABS) e maior dissipação de energia (DI0/ABS), culminando com menor desempenho do fotossistema II (PIabs) e desempenho total (PITotal). O conteúdo foliar de carboidratos solúveis foi maior nas plantas em 70%, seguido das plantas em 100% de irradiância, com exceção da glicose, que não variou entre os tratamentos. A maior espessura encontrada nas folhas sob 100% de irradiância foi em função da maior espessura das epidermes adaxial e abaxial e dos parênquimas paliçádico e esponjoso. E o maior diâmetro do caule em 70% de irradiância se deu pela maior espessura do xilema e floema secundários. No experimento 2, as plantas em pleno sol de ambas as espécies também apresentaram menor conteúdo foliar de clorofila a (Chl a) e b (Chl b) e maior razão Chl a/b. No entanto, o conteúdo de carotenóides foi maior, o que implicou em menores razões Chl a/Carot. A atividade da catalase (CAT) variou em função do tempo e da espécie, apresentando uma queda em C. estrellensis aos 16 dias, possivelmente em função de fotoinativação, e um aumento em C. legalis aos 30 dias. Já a atividade da peroxidase do ascorbato (APX) não variou em função do tempo, da espécie ou dos tratamentos. O estudo da plasticidade fenotípica mostrou que C. estrellensis é uma espécie plástica, principalmente em função das variáveis de fotossíntese e trocas gasosas, sendo capaz de sobreviver no gradiente de irradiância testado, o que viabiliza o seu uso em projetos de recuperação de áreas degradadas. E, uma vez que as análises ecofisiológicas mostraram que C. estrellensis e C. legalis apresentaram melhor desempenho em luminosidade moderada, sugere-se que ambas comportaram-se como espécies intermediárias no processo de sucessão florestal. No entanto, uma vez que a concentração de pigmentos foliares e a produção de enzimas antioxidantes inferiram maior susceptibilidade de C. estrellensis à fotoinibição em alta irradiância, sugere-se maior viabilidade do uso de C. legalis em projetos de recuperação de áreas degradas.

Estudo morfofisiológico e anatômico de dois genótipos de cacaueiro (Theobroma cacao L.) submetidos a diferentes condições de radiação solar

A luminosidade desponta como um dos fatores abióticos de maior importância no estabelecimento das plantas, podendo ocasionar alterações a nível fisiológico e anatômico, interferindo diretamente no desenvolvimento das mesmas e consequentemente, sua produtividade. O cacaueiro (Theobroma cacao – Malvaceae) possui grande interesse econômico devido à utilização de suas sementes para produção de manteiga de cacau e chocolate. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi comparar características fisiológicas e anatômicas de dois genótipos de cacaueiro (PH 16 e IPIRANGA 01), submetidos a diferentes condições de radiação solar de modo a inferir a respeito das condições de luminosidade mais favoráveis ao desenvolvimento dos mesmos. Foram realizadas análises de crescimento, teor de pigmentos, trocas gasosas e anatômicas caulinares e foliares. O delineamento experimental foi em Blocos casualizados (DBC), com 4 repetições em arranjo fatorial 2 x 5, constituído de dois genótipos e 5 níveis de luminosidade (0% - pleno sol -, 18%, 30%, 50% e 80% de sombreamento), totalizando 40 parcelas com 10 plantas cada. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância e regressão. Os resultados de crescimento indicam maior adaptação, de ambos os genótipos, em condições de irradiância alta a moderada. O índice de qualidade de Dickson demonstrou maior capacidade de sobrevivência em condições de campo a níveis altos de irradiância para o genótipo PH 16 e a níveis de irradiância moderada para IPIRANGA 01. Os teores de pigmentos fotossintetizantes de IPIRANGA 01 mostram-se mais elevados na condição de 30% de sombreamento, enquanto que, para PH 16 os maiores teores foram observados em 50% de sombreamento. Ambos os genótipos demonstraram altas taxas de A, Ci, E, A/E, A/Gs e A/Ci, sob elevadas irradiâncias, assim como adaptações anatômicas caulinares e foliares a maiores luminosidades, tais como, maior espessamento do limbo foliar, parênquima paliçádico, esponjoso, limbo foliar, epiderme adaxial e densidade estomática, além de maior densidade e frequência de elementos de vaso e espessura do xilema secundário. Os genótipos PH 16 e IPIRANGA 01 apresentaram uma grande plasticidade em relação aos diferentes níveis de irradiância, no entanto, constatou-se que PH 16 apresentou melhor desempenho sob condições de alta irradiância, como as obtidas nos tratamentos a pleno sol e 18% de sombreamento, enquanto que, IPIRANGA 01 mostrou-se mais adaptado sob sombreamento moderado, a 30% de sombra.

Mudança institucional, reformas regulatórias e os desafios da regulação por parte da Agência Nacional de Energia Elétrica–ANEEEL

As mudanças institucionais e regulatórias inseridas principalmente no setor de infraestrutura, em particular no setor de energia, passaram a ser um novo ponto de governança para o Estado a partir de meados da década de 1990. Naquele formato inicial, ficou claro um planejamento inadequado, uma vez que as privatizações de empresas do setor de energia ocorreram antes da criação da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Esse ponto, segundo os principais autores foi decisivo e pontual para que, nos primeiros anos, o processo regulatório não ter atendido as necessidades dos agentes envolvidos (Estado, empresa e cidadão). Esta situação culminou com uma forte crise no setor, bem como no racionamento de energia ocorrido no início do Século XXI. Essa situação levou a um outro período de reforma, instalado em 2004. O ponto principal desse trabalho esta fundamentando em apresentar algumas questões ligadas aos desafios da ANEEL, sendo esta sedimentada nos processos de aprendizado e conhecimento, porém não esquecendo de abordar os pontos fundamentais e impeditivos para que a plena eficiência seja alcançada. Ao longo desse estudo, podemos analisar que os resultados alcançados pela ANEEL são em parte sólidos, porém fatores como: dificuldades em retenção de pessoas no corpo da agência, restrições orçamentárias, riscos constantes de captura, aliado ao processo de assimetria de informação, bem como a convivência com o misto de empresas públicas e privadas, são fatores que aumentam as incertezas no ambiente e no processo regulatório, contribuindo, ainda que indiretamente, para que os investimentos não sejam aplicados de acordo com o planejado, conseqüentemente, toda essa condição tem afetado os resultados e o equilíbrio do setor de energia.