O processo permite uma rota de síntese menos onerosa se comparado aos métodos tradicionais e tem aplicabilidade em diversos setores da indústria
Texto por: Nayara Campos | Imagem: PUC-Rio
Em nova invenção desenvolvida por pesquisadores da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio), um método inovador para a produção de nanomateriais a partir da utilização de nanofibras de celulose (TCNF) torna possível extrair metais de soluções aquosas e produzir nanomateriais de base oxidada, também conhecidos como nano-óxidos.
Os estudos foram conduzidos pelos pesquisadores Rogério Navarro, professor adjunto do Departamento de Engenharia Química e Materiais e membro do Grupo de Síntese de Nanomateriais Avançados da PUC-Rio (NAPAM), e Lucas Tonetti, pós-doutorando na UFRJ e, à época, doutorando do programa de pós–graduação em Engenharia Química, de Materiais e Processos Ambientais da PUC-Rio.
Segundo Navarro, o método desenvolvido se destaca por sua versatilidade ao permitir a produção de óxidos a partir de um ou mais metais presentes em solução. “A depender da interação da nanocelulose com esses metais, nós conseguimos produzir uma gama de materiais ao final desse processo. Essa flexibilidade abre um leque de aplicações em diversas áreas, com destaque para o setor energético”, destaca.
O pesquisador ressalta que, na área de energia, os nanomateriais produzidos podem ser utilizados para a fabricação de eletrodos de alta eficiência para transmissão de energia elétrica, dispositivos para baterias e armazenamento de energia, eletrocatalisadores para a quebra da água — processo fundamental para a produção de hidrogênio verde — e catalisadores heterogêneos para processos químicos mais sustentáveis.
Como funciona a invenção?
De acordo com Tonetti, o processo consiste em tratar soluções aquosas provenientes de indústrias que utilizam metais ou soluções sintéticas. “As TCNF atuam como agentes adsorventes para cátions metálicos presentes em soluções aquosas, levando à formação de óxidos nanoestruturados”, explica o pesquisador.
Com o método, as nanofibras de celulose, um polímero orgânico abundante na natureza, são funcionalizadas com grupos carboxilatos, que possuem afinidade com os cátions metálicos dissolvidos na água. Após a adsorção dos metais, as TCNF são filtradas, secas e submetidas a um tratamento térmico em atmosfera oxidante ou inerte. Esse processo, chamado de calcinação, promove a formação dos óxidos metálicos na superfície das nanofibras.
Simplicidade, eficiência e baixo custo
Para os pesquisadores, um dos principais diferenciais da invenção é seu custo acessível em comparação com métodos tradicionais que, muitas vezes, dependem de materiais caros, como a platina. “Os resultados obtidos com testes utilizando óxido de níquel para a eletrólise da água, por exemplo, demonstraram eficiência semelhante à da platina, mas a um custo significativamente menor”, afirma Tonetti. O resultado posiciona a tecnologia como uma alternativa viável e competitiva no mercado. Ainda, segundo Navarro, “o processo emprega uma matéria-prima acessível (celulose), que pode ser extraída a partir de resíduos agrícolas, além de processos simples, sem a necessidade de equipamentos sofisticados”.
Embora esteja em fase de bancada, a escalabilidade demonstrada nos testes indica um potencial para o processo ser ampliado sem a necessidade de rigorosos controles, facilitando sua adoção em larga escala. “A simplicidade do método, que não requer equipamentos complexos, torna-o ainda mais atrativo para indústrias que buscam inovação com baixo investimento”, ressalta Navarro.
O método desenvolvido pelos pesquisadores da PUC-Rio tem grande potencial de mercado, principalmente por oferecer uma alternativa menos onerosa e baseada em química verde para a produção de nanomateriais. Com auxílio da Agência PUC-Rio de Inovação (AGI/PUC-Rio), a invenção teve pedido de patente depositado junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) e faz parte do portfólio de patentes da universidade. A pesquisa contou com financiamento da FAPERJ e do CNPq.