Físico Andre Geim explica tudo sobre o grafeno

andre-geim.jpgPor Ethevaldo Siqueira
16/03/2018 – Não é fácil entrevistar um Prêmio Nobel de Física e ouvir dele as informações mais precisas e confiáveis sobre uma descoberta como a do grafeno. Tive esse privilégio há dois anos, ao conversar com o russo Andre Geim um dos descobridores do grafeno e Prêmio Nobel de Física de 2010, logo após a palestra que proferiu há exatos dois anos na Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM). O outro descobridor do grafeno foi o russo-britânico Konstantin Novoselov.

À esquerda o físico Andre Geim e à direita, o jornalista Ethevaldo Siqueira na Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM) em 2016

Geim acabava de receber o título de Professor Emérito Honoris Causa em solenidade que antecedeu à sua palestra na Universidade Mackenzie. Na mesma oportunidade o Mackenzie inaugurava o MackGraphe – Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologias, o maior da América Latina, no qual foram investidos R$100 milhões.

Eis a visão de Andre Geim sobre as perspectivas do grafeno: "Estamos ainda nos primeiros passos, diante a menor das pontinhas do iceberg de aplicações do grafeno. Nenhum material já descoberto pela ciência tem características tão revolucionárias: melhor transmissor de eletricidade e de calor, resistência 100 vezes superior à do aço, praticamente transparente, impermeável e flexível. Em cerca de dez anos, milhares de produtos e aplicações serão produzidos com o grafeno, uma forma alotrópica do carbono, como o diamante e o grafite".

Andre Geim diz que o potencial de aplicações grafeno é muito superior ao do silício – que revolucionou a eletrônica – e que, por suas propriedades revolucionárias, deverá proporcionar avanços científicos e tecnológicos sem precedentes.

Mil aplicações

O grafeno é um material incrível por suas qualidades. Ele é formado de carbono puro, como o diamante ou o grafite. Mas suas propriedades são únicas e surpreendentes, como, por exemplo:

• Ele é bidimensional. Uma folha ou lâmina de grafeno tem a espessura de apenas um átomo. Ele é tão fino que se torna quase transparente.
• É o melhor condutor de calor e eletricidade já conhecido.
• É 100 vezes mais resistente do que o aço.
• É absolutamente impermeável.

Entre suas incontáveis aplicações possíveis, os especialistas preveem que teremos circuitos integrados com velocidade centenas de vezes maiores do que as atuais. Ou baterias com capacidade de armazenamento mil vezes superior às baterias convencionais. Aliás, a primeira dessas baterias baseadas em grafeno, criada na Espanha, pode dar uma autonomia de até 1.000 km aos carros elétricos.

 No centro MackGraphe, estavam expostos ontem alguns dos muitos produtos já fabricados com grafeno:

• Raquete de tênis;
• Pneu e capacete de bicicleta;
• Capa para celular iPhone 6, acessório não-inflamável, que resiste ao risco de explosão até a 1.300º C, que dissipa o calor e aumenta a vida útil da bateria;
• Aparelho odontológico chamado fotopolimerizador (usado para fixar a resina no dente).

Tudo aconteceu por acaso

Em sua palestra, Andre Geim teve momentos de bom-humor, ao lembrar que nos anos 1990, fazia pesquisas que eram consideradas "pouco acadêmicas", ao investigar o magnetismo dentro d'água, com uso de lagartixas. Essas experiências lhe renderam no ano 2000 o Prêmio Ig Nobel – criado pela revista de humor Anais da Pesquisa Improvável (Annals of Improbable Research) e entregue na Universidade de Harvard, com o propósito principal de premiar pesquisas raras, honrar a imaginação e atrair o interesse público para a ciência, a medicina e a tecnologia. O único vencedor deste prêmio que também foi vencedor do Prêmio Nobel foi Andre Geim. O cientista ri muito ao lembrar essa circunstância.

Durante décadas, os pesquisadore previam a existência do grafeno e teorizavam sobre o grafeno durante décadas. Provavelmente algum pesquisador tenha produzido esse material em pequeníssimas quantidades, a partir do grafite.

Foi, então, que, em 2004, Andre Geim e Konstantin Novoselov descreveram, também, as propriedades, a composição, a estrutura e as propriedades do grafeno. Na realidade, esse material foi redescoberto e isolado em 2004 por esses dois cientistas na Universidade de Manchester. Por essa descoberta, ambos ganharam o Prêmio Nobel de Física de 2010.

Irmão do diamante e do grafite

O grafeno é na realidade um elemento químico formado pelos mesmos átomos do diamante e do grafite – que também são constituídos de carbono puro.

A diferença é que, em cada um desses materiais, os átomos do carbono se agrupam de maneiras diferentes. Na linguagem dos cientistas, diamante, grafite e grafeno são diferentes formas alotrópicas do carbono.

O professor Eunézio Antônio Thoroh de Souza, coordenador do Centro MackGraphe, afirma que nos próximos 20 anos veremos o grafeno presente em diversas tecnologias em nosso dia a dia e outras que ainda nem imaginamos, pois um novo material permite criar novas tecnologias. "Estamos fazendo o dever de casa: aproveitando oportunidades e nos tornando personagens atuantes no campo da inovação. Vivemos uma nova era; um novo Mackenzie", ressalta.

Diante da popularidade crescente, é fato que há interesse na utilização do material por parte das grandes potências mundiais. A China, por exemplo, já possui cerca de 2.204 patentes registradas em produtos com grafeno, seguida dos Estados Unidos, com 1.754, e a Coréia do Sul, com 1.160. "Existe uma verdadeira corrida por trás de tudo isso. Apenas a Samsung (gigante sul-coreana de tecnologia), tem mais de 500 patentes. Há um potencial gigantesco no material", explica Thoroh.

A produção mundial de grafita natural em 2013 foi de 1,1 milhão de toneladas, enquanto a China foi responsável por 70,4% da produção total, seguida pela Índia, Brasil, Coreia do Norte e Canadá, mantendo os números do ranking produtivo feito em 2012. Em escala menor, esse mineral foi produzido nos seguintes países: Rússia, Turquia, México, Noruega, Romênia, Ucrânia, Madagascar e Sri Lanka.

Nesse cenário, o Brasil manteve o terceiro lugar dentre os principais produtores mundiais de grafite. A América do Sul detém a principal ocorrência do material, com grandes reservas e infraestrutura para permitir o crescimento da produção. As reservas brasileiras estão primariamente nos estados de Minas Gerais, Ceará e Bahia.

Em 2013, a produção brasileira do mineral natural beneficiada foi de 91.908 t de minério (65 mil toneladas de contido), com acréscimo de 4,2% (3.808 t) em relação ao ano de 2012. A maior empresa produtora de grafita natural beneficiada no Brasil é a Nacional de Grafite Ltda., responsável por 96% do total, no ano de 2013, estabelecida no Estado de Minas Gerais, nos municípios de Itapecerica, Pedra Azul e Salto da Divisa, conforme o Informe Mineral 2015 do DNPM – Departamento Nacional de Produção Mineral.

Atualmente, 1 kg de grafite custa US$ 1 e dele pode-se extrair 150g de grafeno, avaliado em pelo menos US$ 15 mil, uma fantástica valorização. Prevê-se que o mercado de grafeno terá potencial para atingir até US$ 1 trilhão em 10 anos. E o melhor: estima-se que o Brasil possua a maior reserva mundial, segundo relatório publicado em 2012 pelo DNPM (Departamento Nacional da Produção Mineral), do governo federal.

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