Grafeno – A Revolução do Século

Quem não lembra dos filmes de ficção científica, em que os personagens interagem com o espelho da mesma forma que nós interagimos com um celular ou tablet. De repente, ele “empurra” os dados que estava lendo para parede, e da parede à mesa para que o nosso personagem possa tomar um café enquanto lê as notícias. E quando ele tira um print, ele “empurra” a mídia para uma espécie de uma folha transparente, mas na verdade é um computador dobrável em forma de uma película.

Você deve estar pensando que isso irá demorar para acontecer. Felizmente, isso tudo poderá acontecer em poucos anos. Isso mesmo. O smartphone dentro e breve virará uma folha dobrável, e isso é apenas o começo. Esse milagre da tecnologia já tem o nome do santo: O Grafeno.

Para os que associaram o nome grafeno com o grafite, acertou. O grafeno advém do grafite. E o melhor disso, mais uma vez o nosso Brasil foi contemplado. Das 230 milhões de toneladas de grafita (nome dado ao minério do grafite), 72 milhões de toneladas (31%) são em terras tupiniquins.

O mundo que conhecemos será transformado por um material advindo de uma lapiseira?

Não podemos esquecer que o grafite é composto pelo carbono. E o carbono sendo pressurizado e aquecido terá a sua estrutura molecular realinhada para virar um diamante, que é considerado o material mais duro que existe. Portanto, não precisaremos nos impressionar tanto que um novo realinhamento poderá criar novas características.

Mas antes de explorarmos o assunto, convém entendermos como surgiu o grafeno.

Em 1947, o físico Philip Russel Wallace foi um dos primeiros a descobrir e a pesquisar do que nós conhecemos atualmente como grafeno. Porém, não podia explorar mais devido as limitações tecnológicas daquela época.

O grafeno pôde ser isolado em 1962, pelos químicos alemães Ulrich Holfmann e Hanns-Peter Boehm. Inclusive, foi o próprio Boehm quem batizou o grafeno, que é uma junção de grafite com o sufixo “eno”.A ideia consiste em esticar a estrutura do grafite até virar uma espécie de uma folha plana de átomos de carbono estruturado em forma hexagonal. Esse formato bidimensional ocasionará uma resistência e maleabilidade incrível. Fora também que o carbono alinhado torna-se excelente condutor. O único problema consiste em desenvolvê-lo, pois teria de alinhá-lo no formato bidimensional.

Este problema foi solucionado em 2004 quando os cientistas Andre Geim e Konstantin Novoselov, da Universidade de Manchester, faziam a limpeza de resíduos do grafite em uma fita adesiva. Viram que nessa fita, através de um microscópio atômico, a estrutura cristalina hexagonal do grafite. Com esse feito, além de ganharem o prêmio Nobel de física em 2010, as pesquisas começaram a propagar.

Principais Características do Grafeno

Abaixo, listo as principais características do grafeno:

• Fino – Não é à toa que o grafeno é considerado o primeiro material bidimensional. possui a espessura de um átomo. Com 1 grama de grafeno, é possível cobrir uma superfície de 2700 m². Pra termos uma ideia da dimensão, com 3 gramas cobriríamos um campo de futebol.
• Super-resistente – Cerca de 200 vezes mais resistente que o aço. É até mais resistente que o diamante.
• Flexível – Pode ser curvado e até dobrado.
• Alta condutividade térmica e elétrica – O grafeno tem uma condutividade elétrica 100 vezes maior que a do cobre. Tem menor perda de energia na forma de calor ao conduzir os elétrons.
• Impermeável – Inibe a passagem inclusive do gás hélio.
• Transparente – Transmite 97,5% da luz.
• Barato – A matéria prima, o grafite, não é cara.

Utilidades do Grafeno

Muitos de nós já tivemos o azar da tela do tablet ou smartphone ter arranhado ou quebrado por causa de uma queda ou por estar no bolso de trás da calça. Com o grafeno, nós teremos telas sensíveis ao toque (touch screen), flexíveis, transparentes e inquebráveis. Poderemos dar adeus ao fantasma do estilhaço. E isso é uma das centenas de utilidades. Elenquei abaixo as que mais impactarão em nossas vidas.

• Cabos de fibra ótica de alta velocidade – Estudos demonstram, através do grafeno associado com a fibra ótica, tornará a internet até cem vezes mais rápida. Será o grafeno o sucessor do 5G?
• Bateria de carro e de celular – Os cientistas estão conseguindo em testes reduzir o tempo de carga das baterias de celular em até 30 segundos. E o tempo de duração de uma semana. Para os carros elétricos, teremos uma bateria que carregará em poucos minutos e que poderá andar por 300 ou 500 km.
• Energia solar – As placas solares atualmente são caras. Sua substituição por grafeno barateará no investimento. Associado aos estudos de eficientização das suas baterias, beneficiará ainda mais o pacote. Posteriormente aprofundarei mais nesse tema.
• Tinta sustentável – A película de grafeno associado com a tinta pintado nas paredes de edifícios tornará essas paredes mais resistentes e duráveis às intempéries do tempo, bem como reterá o calor.
• Camisinhas – Devido a sua impermeabilidade, o grafeno estará sendo testado em preservativos.
• Isolar Tumores – Em testes realizados com animais, o grafeno teve bons resultados no combate ao glioma (tipo de tumor no cérebro e na espinha).
• Saúde dos dentes – Estudo prevê a criação de um sensor de grafeno em formato de “tatuagem” para monitorar a saúde bucal.
• Biomédica – Próteses flexíveis e leves, além de implantes.
• Transmissão FM – Engenheiros usaram grafeno para desenvolver o menor transmissor de Frequência Modulada (FM) de que se tem notícia.
• Dessalinizar água – Com o grafeno poderemos tornar a água do mar potável.
• Acelerar chips – A IBM está usando grafeno e silício combinados para desenvolver um novo tipo de chip mais potente.
• Dissipar calor – Eficaz para peças eletrônicas que se aquecem com frequência.
• Sequenciar DNA – Pesquisadores da universidade de Harvad e do MIT desenvolveram um novo método para sequenciar o material genético usando água, grafeno e eletricidade.

Além das informações já citadas, há várias utilidades na indústria aeroespacial, naval, automotiva, civil e nas telecomunicações.

Com tantas utilidades, a substância vale ouro. Aliás, vale cerca de duas vezes e meia mais. Enquanto cada quilo de ouro custa US$ 40 mil, o do grafeno é comercializada em torno de US$ 100 mil no mercado internacional.

Quando o Grafeno chegará nas Prateleiras?

Uma das maiores dificuldades que os cientistas estão tendo é na diminuição de custos na produção, pois como as empresas estarão trabalhando com materiais em escalas atômicas ainda levará um tempo para desenvolverem projetos com custos de produção mais acessíveis. Ou seja, poderemos ver materiais a base de grafeno em 2 anos como também em 20 anos.

Investimentos do Grafeno no Brasil

Mais de 150 empresas em todo o mundo já estão correndo atrás em pesquisar e patentear ideias para o uso do grafeno. E no Brasil, já foram investidos inicialmente mais de 20 milhões de dólares para criar o primeiro (e até o momento deste artigo o único) laboratório para estudos e pesquisas no grafeno – o MackGrafe – instalado na Universidade Presbiteriana de Mackenzie, em São Paulo. Além de pesquisar o grafeno, os pesquisadores do MackGrafe se dedicam também em outros nano materiais bidimensionais que poderão surgir.

O MackGrafe se dividiu em 4 setores de interesse:

• Fotônica – Geração, controle e detecção de luz, por exemplo, na fibra óptica, microchips, entre outros.
• Energia – Armazenamento e produção de energia como baterias para carros e celulares.
• Compósitos – Materiais plásticos como tintas e revestimentos.
• Teoria – Modelagem e simulação tanto do grafeno quanto de novos materiais bidimensionais que poderão nascer.

Com toda essa estrutura e organização, o MackGrafe necessita de mais apoio do governo tanto para dar prosseguimento nos trabalhos em cada setor quanto em agilizar na conclusão de seus projetos. E infelizmente, os nossos governantes não estão dando o apoio que eles mereceriam. E para completar estamos perdendo gente especializada em grafeno e não estamos capacitando o nosso pessoal para trabalhar em nano material.

E não adianta falar da crise, pois é diante da crise que se busca oportunidades. E não há maior oportunidade do que investir em algo 100% garantido a médio e longo prazo.

Apesar do Brasil ter a maior reserva de Grafite e ser o 3ª maior produtor de grafite, nós estamos perdendo a grande oportunidade de criarmos e produzirmos os nossos próprios materiais a base de grafeno. Em breve outros países conseguirão e estaremos em um cenário de vender grafite e comprar materiais a base de grafeno. Ou seja, gastaremos mais que ganharemos ao longo do tempo. Isso poderá distanciar economicamente de nós para os demais países que investem no grafeno.

E se esse cenário se confirmar, estaremos dentro de uma nação que parou no tempo. E para viajarmos para o futuro teremos de pagar passagem para visitarmos um país que investiu no grafeno.