Pesquisadores da UFMG e de universidade norte-americana aperfeiçoam método para esfoliar grafite e produzir grafeno

A otimização de método de esfoliação de grafite com utilização de micro-ondas para a produção do nanomaterial grafeno [em imagem obtida no Centro de Microscopia da UFMG] acaba de ser descrita em artigo que resultou na 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.

Produzido por pesquisadores da UFMG e da Universidade de Rice (Texas, EUA), o artigo relata o bom desempenho da metodologia, que causa menor impacto para o meio ambiente, por depender de menos reagentes e energia e realizar o processo em uma duração mais curta, resultando em material de muito boa qualidade.

“Uma das dificuldades de esfoliação do grafite é que os processos são trabalhosos, exigem reagentes agressivos e tempo longo, às vezes com rendimentos baixos”, explica a professora Glaura Goulart Silva, coordenadora do grupo da UFMG que produziu o artigo Facile Graphene Oxide Preparationby Microwave-Assisted Acid Method na linha de pesquisa que é desenvolvida em parceria com o professor Vinicius Caliman, também do Departamento de Química.

Foco de corrida internacional de laboratórios e empresas que almejam alcançar produção rápida, barata e em larga escala, o grafeno é, ao lado dos nanotubos, um dos principais nanomateriais de carbono de interesse industrial. Obtido por meio do isolamento de folhas de grafite ou por deposição química de fase vapor, o grafeno pode ser usado em conjunto ou separadamente com os nanotubos, para conferir mais resistência a diversos tipos de materiais.

Arranjo institucional
A obtenção do método otimizado de esfoliação tem, na opinião da professora Glaura, a marca do sucesso também no que se refere ao arranjo institucional que ­viabilizou a pesquisa. “Trata-se de bom exemplo de cooperação internacional, com interesse industrial local”, analisa a pesquisadora.

Glaura Goulart Silva lembra que o financiamento para o estudo foi conquistado pelo grupo da UFMG em projeto com a Petrobras, que forneceu bolsa para que uma das autoras do artigo, a doutoranda Meiriane Lima, permanecesse por seis meses na Universidade de Rice. “É uma instituição top em nanotecnologia nos Estados Unidos, com a qual mantemos colaboração desde 2010”, afirma a professora.

O primeiro autor do artigo, Marcelo Viana, que também estagiou como pós-doutorando na Rice, acaba de ser contratado como professor da PUC Minas, o que, na opinião de Glaura Silva, evidencia a crescente influência do trabalho desenvolvido na UFMG. “Além de lidarmos com temas de alto impacto tecnológico, com colaboração internacional, estamos formando pessoas que vão atuar em outras instituições”, analisa.

De acordo com a professora, a esfoliação do grafite mineral é estratégica para o estado de Minas Gerais, que tem minas de grafite de quantidade e qualidade expressivas. “As pesquisas sobre o grafeno interessam diretamente às empresas mineiras da área de grafite que almejam vender um produto de maior valor agregado”, pondera.

Para a Petrobras, a adição de nanomateriais de carbono pode contribuir para a solução de novos desafios tecnológicos associados à exploração em águas profundas, ao tornar materiais metálicos, cerâmicos e poliméricos mais resistentes a temperatura, pressão e ambientes químicos corrosivos. “É de interesse da empresa obter, em curto prazo e com propriedades melhoradas, materiais como colas, tintas e peças de plástico ou borracha. Esse é o trabalho do nosso grupo”, explica a professora do Departamento de Química.

Em sua avaliação, a UFMG está bem posicionada mundialmente na área de nanomateriais de carbono, tanto por sediar o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do setor quanto por ter criado o Centro de Tecnologia CT-Nanotubos, no Parque Tecnológico de Belo Horizonte (BH-Tec), ambos coordenados pelo professor Marcos Pimenta, do Departamento de Física.

“Há um arranjo científico-tecnológico muito favorável aqui na Universidade, com grande competência em nanotubos e em grafeno, que envolve também o Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN) e outros parceiros do estado”, ressalta a professora Gláucia. Ela destaca que o professor Marcos Pimenta soube agregar, nas iniciativas que coordena há mais de 15 anos, grupos com diversas competências essenciais à pesquisa e ao desenvolvimento na área de nanomateriais de carbono, “e hoje as tecnologias estão maduras para entrar no mercado”.

Ainda ocupando espaço provisório, o CT-Nanotubos está iniciando no BH-Tec a construção do prédio que abrigará a produção de nanomateriais de carbono em escala piloto. “Os recursos para a construção já foram liberados pelo BNDES. Estamos fazendo sondagem do terreno e o detalhamento do projeto executivo do prédio”, informa a professora, que atua como vice-coordenadora do CT-Nanotubos.

Financiamento da Petrobras foi aplicado na aquisição de equipamentos para pesquisa e produção piloto em andamento, que inclui testes de parâmetros para produção industrial. “Já temos a síntese de nanotubos de carbono, produtos com nanotubos – cimento, epóxi e poliuretano – e também a esfoliação do grafite passando para a fase piloto”, descreve Glaura Goulart Silva.

Artigo: Facile Graphene Oxide Preparation by Microwave-Assisted Acid Method
Autores: Marcelo Viana, Meiriane Lima, Jerimiah Forsythe, VarunGangoli, Minjung Cho, YinhongCheng, Glaura Silva, Michael Wong e Vinicius Caliman.
Disponível na página do Journal of Brazilian Chemical Society