Minas Gerais sediará a primeira planta piloto do Brasil para a produção de grafeno em escala industrial. O projeto inovador do Governo do Estado de Minas Gerais foi encomendado e financiado pela Companhia de Desenvolvimento Econômico de Minas Gerais (Codemig) e será desenvolvido em parceria com o Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear/Comissão Nacional de Energia Nuclear (CDTN/CNEN), por meio do Laboratório de Química de Nanoestruturas de Carbono (LQN), e com a Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), por intermédio do Departamento de Física (DF-UFMG). O empreendimento, que vinha sendo discutido e gestado há cerca de um ano, teve início oficial com a assinatura do acordo de parceria entre o CDTN, a UFMG e a Codemig, no último dia 6/6, em Belo Horizonte. Também integra a parceria a Fundação de Desenvolvimento da Pesquisa (Fundep), que fará a gestão do projeto.
A ação representa um passo importante para o desenvolvimento de uma nova cadeia produtiva em Minas Gerais, com negócios ancorados no uso do grafeno, um nanomaterial de carbono, revolucionário, que apresenta um grande leque de aplicações. Além disso, a iniciativa integra a estratégia do Governo de Minas Gerais para diversificar a produção industrial do estado, para além de materiais básicos e semi-industrializados.
No caso do projeto “MG Grafeno – Produção de grafeno a partir da grafite natural e aplicações”, o grafeno será produzido a partir da grafita natural, que tem em Minas Gerais uma das maiores reservas mundiais de minério de alta qualidade. A produção de grafeno a partir da grafita natural agrega enorme valor a esse mineral: enquanto uma tonelada métrica de grafite é hoje comercializada por aproximadamente US$ 1.000,00 no mercado internacional, uma tonelada métrica de grafeno é comercializada por cerca de 500 vezes esse valor, sendo que, dependendo da aplicação, o preço pode chegar a US$ 100,00 por grama.
“A Codemig e o Estado de Minas Gerais perseguem com o desenvolvimento industrial da produção do grafeno a partir da grafita natural, e com o fomento aos desenvolvedores de suas aplicações, o mesmo impacto econômico e social que foi alcançado com a exploração do Nióbio. O Grafeno insere-se hoje na revolução dos novos materiais que definirão a indústria do século 21”, salienta o presidente da Codemig, Marco Antonio Castello Branco.
“Para que todas as potencialidades do grafeno sejam aproveitadas em aplicações e gerem de fato prosperidade social e econômica, o primeiro passo é disponibilizar esse nanomaterial a um custo competitivo e com controle de suas propriedades estruturais, morfológicas, químicas e físicas, estimulando e desenvolvendo uma nova cadeia produtiva em Minas Gerais e no Brasil”, ressalta o professor Flávio Orlando Plentz Filho, do Departamento de Física da UFMG.
Valorizando o conhecimento e as competências do CDTN e da UFMG na área de nanotecnologias, em especial daquelas associadas a nanomateriais de carbono, a Codemig firmou um acordo de parceria com essas instituições para desenvolver a tecnologia em escala piloto. A unidade, que inicialmente terá capacidade de produzir 30 quilogramas de grafeno de alta qualidade por ano, poderá ser multiplicada para atingir produções na casa de toneladas/ano. O projeto demonstrará a adequação do material produzido a aplicações chave: baterias de íon lítio; compósitos poliméricos; filmes finos condutores; sensores/dispositivos.
A equipe do CDTN, liderada pelas pesquisadoras Adelina Pinheiro Santos e Clascídia Furtado, é responsável pelo desenvolvimento da tecnologia de produção do grafeno, separação e demonstração de aplicações em baterias de íon lítio e compósitos poliméricos.
O diretor do CDTN, Waldemar Macedo, realça que o projeto MG Grafeno é um acordo de grande relevância para todos os parceiros envolvidos, permitindo que o CDTN, assim como a UFMG, dê uma nova e efetiva contribuição ao desenvolvimento do Estado de Minas Gerais, por meio da utilização de parte de suas competências cientificas e tecnológicas em áreas correlatas à área nuclear para o desenvolvimento de uma nova cadeia produtiva, baseada em nanotecnologia e envolvendo produtos de alta tecnologia e de alto valor agregado. “Esse projeto está apoiado no sólido conhecimento hoje existente nos grupos de pesquisa envolvidos no mesmo, fruto de quase duas décadas de dedicação à pesquisa básica”, acentua.
A equipe da UFMG, cujos pesquisadores principais são os professores Luiz Gustavo Cançado, Daniel Cunha Elias e Flávio Orlando Plentz Filho, é responsável pela caracterização dos materiais produzidos, para garantia da qualidade do produto, e por demonstrar sua adequação a filmes finos condutores, sensores e dispositivos.
Atuação da Fundep
Essa iniciativa pioneira de criação da 1ª planta piloto do Brasil para produção de grafeno prevê investimentos de R$ 21,3 milhões em três anos, para desenvolver a tecnologia e implantar a produção em escala piloto. Como fundação de apoio das duas instituições executoras (CDTN/CNEN e UFMG), a Fundep será responsável pela gestão administrativo-financeira do projeto.
A Fundep participou ativamente das discussões com a Codemig, CTIT e CDTN, contribuindo para a construção de um modelo de contratação que contemplasse as exigências do financiador e das procuradorias jurídicas e, ao mesmo tempo, atendesse às prerrogativas do novo Marco Legal de Ciência e Tecnologia.
O projeto
A contratação define ações como aquisição de equipamentos e adequações de laboratórios para a montagem e a operação da planta piloto. Após 18 meses do início do projeto, a unidade piloto já deverá estar em funcionamento. Os recursos a serem aportados pela Codemig permitirão a contratação de uma equipe de 28 pesquisadores e técnicos, para desenvolver as diversas etapas previstas no projeto, promovendo a capacitação de pessoal na área de nanotecnologia. Conforme orçamento, 45% do valor do projeto será alocado em laboratórios e equipamentos; o restante será aplicado em recursos humanos e ações complementares.
O projeto MG Grafeno permitirá ainda a atração de parceiros industriais para o desenvolvimento de aplicações, tendo-se em vista a segurança gerada pela disponibilização do grafeno em quantidades e qualidade adequadas à industrialização de novos produtos e processos. A iniciativa também envolverá o suporte aos desenvolvedores de produtos e processos, além de estimular pesquisas realizadas em universidades e institutos de tecnologia, bem como a formação essencial de recursos humanos especializados. Todas essas ações culminarão na criação de um ambiente propício para a geração de conhecimento técnico-científico em pesquisa e desenvolvimento (P&D), operação, produção, manufatura e serviços.
Grafeno e grafite
O grafeno apresenta baixa densidade e altos índices de condutividade elétrica, alta resistência mecânica (maior que o aço), alta condutividade térmica e alta estabilidade química, embora possa ser ligado a grupamentos químicos diversos. Além disso, ele é impermeável até mesmo a átomos de hélio. Sendo um material bidimensional, é ideal para aplicações que necessitam de altas áreas superficiais ativas.
Entre as aplicações do grafeno, destacam-se: compósitos com polímeros, permitindo a criação de plásticos condutores mecanicamente resistentes e com barreiras, por exemplo, para umidade e oxigênio; adição a tintas e vernizes, gerando filmes e recobrimentos protetores de alto desempenho; produção de tintas, recobrimentos para eletrônica impressa e flexível, painéis fotovoltaicos e produção de filmes ativos para fabricação de sensores, inclusive biosensores; produção de baterias de íon lítio de nova geração, produção de membranas eficientes para filtragem, dessalinização de água e permeação seletiva de moléculas orgânicas e inorgânicas e adição a materiais estruturais para reforço de propriedades mecânicas.
Segundo estudo realizado pela Coordenadoria de Transferência e Inovação Tecnológica (CTIT) da UFMG, por encomenda da Codemig, atualmente há, no mundo, cerca de 100 empresas relacionadas ao grafeno, sendo que a maioria atua tanto na produção quanto na exploração de aplicações desse novo e extraordinário nanomaterial. As previsões para o mercado mundial de grafeno indicam uma Taxa de Crescimento Anual Composta (CARG) de 44% até 2020. As recentes movimentações financeiras nos países à frente dos investimentos no grafeno dão uma ideia da crescente importância econômica desse nanomaterial: US$ 2,15 bilhões em 2013, incluindo investimentos em Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (PD&I), investimentos produtivos e a criação de novas empresas e aquisições.
O grafite é o ponto de partida para a produção de grafeno. Minas Gerais possui uma das maiores reservas mundiais de grafita, mineral a partir do qual se extrai o grafite. De acordo com o Departamento Nacional de Produção Mineral, as reservas mundiais de grafita são de aproximadamente 131,4 milhões de toneladas, dos quais 59,5 milhões estão localizados no Brasil, o que constitui a maior reserva mundial. No País, há ocorrência de grafita natural em quase todos os estados, mas as reservas economicamente exploráveis estão localizadas, principalmente, em Minas Gerais, no Ceará e na Bahia.
Fonte: Com informações do site Codemig