Embrapa faz pesquisa sobre grafeno verde
Leve, flexível, excelente condutor de calor e eletricidade, quase transparente e cerca de 200 vezes mais forte que o aço, o grafeno é considerado um material capaz de provocar uma revolução tecnológica na indústria de eletrônicos, dizem os pesquisadores da Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária).
Mas há desafios. Entre eles, para o seu desenvolvimento e aplicações, está a sua produção a partir de fontes renováveis. O que os pesquisadores afirmam é que isso pode ser resolvido por meio da tecnologia de grafeno verde induzido por laser (gLIG),que foi foco de um estudo publicado na revista Applied Physics Reviews, assinado por cientistas brasileiros e portugueses.
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A tecnologia abre caminhos para a fabricação de dispositivos simples, sustentáveis e de baixo custo, baseados em fontes de carbono abundantes e renováveis como madeira, folhas, cortiça, cascas e celulose. Com isso, ela deve contribuir para a redução do lixo eletrônico, também conhecido como resíduo computacional, e-lixo ou e-waste, na sigla em inglês. Esses termos são usados para designar dispositivos que funcionam através de energia elétrica, pilhas ou baterias.
Em 2019, o e-lixo chegou ao recorde de 53,6 milhões de toneladas métricas mundialmente, um aumento de 21% em cinco anos, de acordo com a terceira edição do Global E-waste Monitor 2020 da ONU (Organizações das Nações Unidas). O Brasil lidera a geração de lixo eletrônico com 2.141 toneladas entre as nações de língua portuguesa.
“O grafeno induzido por laser (LIG) abre a possibilidade para a produção simples, econômica e escalável de componentes tecnológicos”, diz o engenheiro de materiais, Pedro Ivo Cunha Claro, um dos autores do artigo escrito durante a sua pós-graduação pela UFSCar (Universidade Federal de São Carlos) e pela UNL (Universidade Nova de Lisboa). O pesquisador lembra que os últimos anos testemunharam pesquisas cada vez mais extensas em torno do gLIG para integração em várias aplicações eletrônicas, como supercapacitores, sensores, eletrocatalisadores e nanogeradores triboelétricos.
“As técnicas de processamento assistidas por laser surgiram como ferramentas poderosas para uma infinidade de aplicações, desde o processamento de materiais até a fabricação de dispositivos”, diz Claro, atualmente analista do CNPEM (Desenvolvimento Tecnológico no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais), em Campinas (SP).
Segundo ele, vários sistemas baseados em gLIG para armazenamento de energia, eletrocatálise, tratamento de água e sensores têm sido relatados na literatura. Além disso, o gLIG foi proposto para formulação de tinta ou incorporação em matrizes de polímeros, para expandir ainda mais seu uso para substratos não baseados em carbono ou aplicações para as quais o LIG original não pode ser usado diretamente. “Suas propriedades mecânicas e físico-químicas, como alta capacidade de resistência mecânica e condutividade elétrica, o tornam um material com potencial de aplicabilidade tecnológica enorme em diversas áreas”, afirma o engenheiro.
Menos e-lixo jogado no mundo
Além de Pedro Claro, assinam o artigo os pesquisadores da Embrapa Instrumentação (SP) Luiz Henrique Capparelli Mattoso e José Manoel Marconcini, e a professora da Universidade Nova de Lisboa (UNL), Elvira Maria Fortunato, atual ministra de Ciência, Tecnologia e Ensino Superior de Portugal (veja a lista completa de autores no fim da matéria).
Especialista em nanotecnologia, Mattoso, que orientou Claro no Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio da Embrapa em São Carlos (SP), afirma que as recentes descobertas abrem caminho para a preparação de eletrônica verde escalável e de baixo custo. “É possível aplicar gLIG em diversos substratos, visando ao surgimento de materiais eletrônicos vestíveis e comestíveis”, diz ele. “O gLIG pode ser extraído de resíduos de madeira, folhas, cortiça e carvão, e de outras fontes naturais, permitindo o desenvolvimento de plataformas flexíveis e sustentáveis como alternativa às tecnologias convencionais.”
Responsável por introduzir a nanotecnologia e estudos com novos materiais no agro brasileiro, Mattoso explica que a cortiça, que são cascas de árvores, é um substrato que tem despertado muito interesse e é considerada uma fonte promissora de gLIG, pela possibilidade de ser um material híbrido que permite flexibilidade e leveza.
“Do ponto de vista ambiental e econômico, esses suportes podem ser um dos materiais mais versáteis da natureza, com extraordinárias características intrínsecas, como a biodegradabilidade, impermeabilidade, leveza e resistência a diferentes condições térmicas, dando novas funcionalidades além do seu emprego já consolidado na confecção de rolhas de vinho”, detalha Claro.
Já a madeira tem potencial para produzir gLIG devido à sua superfície uniforme e lisa, o que permite uma fácil padronização de várias arquiteturas de eletrodos desejados. Outra fonte natural de matérias-primas apontada pelo pesquisador é o carvão mineral, uma rocha sedimentar orgânica rica em carbono, produzida a partir da compactação e endurecimento de restos vegetais alterados.
As folhas de plantas, por sua vez, poderiam ser aplicadas a dispositivos vestíveis, mas a processabilidade é limitada por seu tamanho e resistência mecânica, bem como pela degradação ao longo do tempo. Marconcini lembra que foram feitos esforços recentes para produzir LIG a partir de outros substratos à base de carbono, de uma variedade de materiais, desde polímeros termoplásticos a materiais têxteis e alimentos, como casca de batata, pão e casca de coco. A versatilidade e o potencial desses materiais já foram demonstrados em diversas aplicações. (Com Embrapa)
