Não se trata do petróleo. Nossa riqueza, encontrada largamente em Minas, recebe o nome de grafeno, as folhas que compõem o grafite. Primo pobre do diamante, o grafite há um tempo tem papel de destaque na indústria, que deverá ser potencializado. Minas foi, no período áureo da mineração, um dos principais fornecedores de diamante para o mundo e não só extrai o grafite, como desenvolveu tecnologia de ponta para esfoliá-lo, tornando-o um material mais resistente e de maior valor para a indústria. Objeto de interesse da corrida internacional de laboratórios, o grafeno é, ao lado dos nanotubos, um dos principais nanomateriais de carbono de interesse industrial.
Por um capricho da natureza, o carbono pode formar o grafite da ponta de um lápis ou o diamante cobiçado de uma joia avaliada em milhões. A diferença entre os dois minerais é a forma como os átomos de carbono se organizam. Mas, se a natureza pode rearranjar os átomos de carbono de modo a torná-los mais preciosos, a ciência também dispõe de tecnologia para esfoliar o grafite e torná-lo um material mais nobre. “O grafite é o nosso novo ouro negro. Quando esfoliado, se torna material de alto valor agregado”, diz a professora e pesquisadora da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) Glaura Goulart Silva. O grafeno é obtido por meio do isolamento de folhas de grafite ou por deposição química de fase vapor.
A tecnologia foi desenvolvida por pesquisadores do Centro de Tecnologia e Nanomateriais de Carbono (CTNT) e a patente foi depositada pela UFMG. O grafite é um mineral composto por folhas empilhadas de carbono na estrutura do grafeno. Pode ser usado na produção desde um simples lápis, como também em lubrificantes e baterias. “Quando se esfolia o grafite, separando essas folhas, temos o grafeno.” Isso é feito em uma escala nano, em que as partículas podem ser mil vezes menor do que o micro. O termo nano se refere a um material com fator de grandeza correspondente a um bilionésimo do metro. Para se ter uma ideia, seria algo como o diâmetro de um fio de cabelo dividido por 100 mil. Nova fronteira do conhecimento científico, a nanotecnologia é um campo de pesquisa avançado na UFMG. “Grafite é um material abundante em Minas. Nós o temos em quantidade e qualidade superiores a vários lugares do mundo. Outra riqueza que o estado tem é a competência científica para explorar o grafite”, ressalta a pesquisadora.
Aplicações
A esfoliação do grafite é um processo que está sendo estudado por pesquisadores em diferentes universidades no mundo. “Desenvolvemos uma rota tecnológica de esfoliação do grafite. Não é a única do mundo, mas é uma tecnologia que compete com o que há de mais avançado em nanotecnologia”, diz. O processo permite esfoliar o grafite em poucas folhas, duas ou três, o que exige muita tecnologia. O grafeno pode ter aplicações do mesmo tipo que o grafite, como o uso em misturas para lubrificantes, dispositivos de energia, eletrônica, revestimentos com alto poder de proteção contra corrosão e agentes químicos agressivos. “Pelo fato de ser um material nanométrico, o impacto pode ser muitas vezes superior ao grafite. As propriedades finais podem ser expandidas milhares de vezes. Isso faz toda a diferença.” Os materiais feitos com o grafeno podem ser mais resistentes em um espectro maior de temperatura e pressão.
Uma das dificuldades de esfoliação do grafite é que são processos trabalhosos, que exigem reagentes agressivos e tempo longo, às vezes com rendimentos baixos, conforme explica Glaura. Pela sua inovação, a pesquisa foi capa da edição de maio da revista Journal of Brazilian Chemical Society, publicação com maior fator de impacto entre revistas científicas sobre química na América do Sul.
A pesquisa foi desenvolvida por uma equipe interdisciplinar formada por químicos, físicos, engenheiros e biólogos. Com a coordenação do professor Marcos Pimenta, o grupo com 40 pesquisadores é formado por professores, graduados, mestres e doutores. “Também temos alunos de iniciação científica, que é uma maneira de formarmos recursos humanos de alto nível. Nenhuma tecnologia tem chances de crescer se não houver especialistas para lidar com ela”, pondera Glaura. A patente foi depositada em 2012 e está aguardando o processo para o registro. No momento, a pesquisa está na etapa de desenvolvimento. “Saímos do laboratório e estamos agora aumentando a escala”, diz. A pesquisa com grafeno em nosso grupo é feita em uma parceria entre a universidade e a Petrobras. No entanto, os nanomateriais poderão ser usados para melhorar o desempenho de diversos produtos de interesse da indústria brasileira. A Fapemig apoia o CTNT desde seu início, em 2010.
O desenvolvimento da tecnologia é uma forma de aumentar o valor dos produtos extraídos em Minas. O extrativismo mineral, embora fonte de riqueza para o estado, não explora todo o potencial dos materiais. “É uma maneira de desenvolver produtos mais especializados. Sempre foi um desejo ultrapassar a fase da exploração do mineral bruto e produzir algo com maior valor agregado.” A pesquisadora lembra que, na corrida internacional para o desenvolvimento dessa tecnologia, Minas está em pé de igualdade no campo da nanotecnologia com o que é produzido nos principais centros mundiais.
Nanotecnologia
O CTNT começou a ser implantado no Parque Tecnológico de Belo Horizonte (BHTec) em 2010. Nos primeiros anos, o foco foi no desenvolvimento dos nanotubos de carbono, que são sistemas unidimensionais que podem se comportar eletronicamente como metal ou como um semicondutor, a depender da configuração geométrica que assumem. As propriedades eletrônicas peculiares colocam os nanotubos como materiais do futuro. Podem ser usados em diferentes áreas da biomedicina aos sensores, passando por eletrônicos e componentes aeroespaciais. O centro ampliou a pesquisa para outros nanomateriais, como é o caso do grafeno.