Grafeno: conheça essa nova aposta de tecnologia da indústria brasileira [Parte 2]

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Recentemente, nós, do Engenharia 360, comentamos sobre como o grafeno foi descoberto. Mas é importante falar, agora, sobre como utilizar esse material, na prática. Sabe-se que o Brasil está investindo bastante nessa tecnologia a partir de 2021. Mas por que tamanho interesse no assunto? É isso que iremos entender com as explicações e exemplos apresentados no texto a seguir! Confira!

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Imagem extraída de Minas Faz Ciência

As principais utilizações do Grafeno

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Imagem extraída de AMS Brasil

Na tecnologia

O grafeno pode ter muitas utilidades, dependendo de como ele é isolado e usado. Hoje, o material é considerado uma grande solução para várias áreas da tecnologia, substituindo outras matérias-primas raras e escassas aplicadas na fabricação de equipamentos e até mesmo barateando os custos disso para o consumidor.

O principal motivo das empresas apostarem tanto nesse composto químico é a revolução na indústria de eletrônicos do momento, que projeta uma nova geração de componentes e dispositivos. Por exemplo, já está sendo desenvolvido, a partir do grafeno, um novo tipo de cabo de transmissão, aproveitando todo o potencial dos elétrons e potencializando a velocidade de troca de dados a centenas de vezes acima do que existe atualmente. Além disso, uma antena de grafeno, com a qual é possível transmitir, a 1 m de distância, 128 GB (ou 1 terabit) por segundo.

Ainda podemos citar projetos para baterias usando-se as propriedades do material. E, por último, as tentativas para a utilização de derivados do grafeno na fabricação de nanochips, fones de ouvidos, filtragem de água salgada, telas touchscreen e dispositivos biônicos.

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Imagem extraída de

Na medicina

Segundo especialistas, a medicina pretende rastrear e localizar tumores de câncer de mama utilizando um microchip de grafeno, rastreando vestígios de HER2, proteína presente em 30% dos casos. A expectativa é detectar câncer seis meses antes de um nódulo brotar no seio. Porém, reduzir o custo de produção, que ainda é muito alto, é o grande desafio.

Em pesquisa sobre glioma – o tipo de câncer que ataca o sistema nervoso – cientistas realizaram testes em animais isolando a célula cancerosa com uma película de grafeno. Com isso, eles conseguiram interromper o fornecimento de oxigênio e nutrientes, matando a célula cancerosa.

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Imagem extraída de Alagoas 24 Horas

E o número de patentes relacionadas ao grafeno cresce a cada ano no campo da medicina e da bioquímica – a sul-coreana Samsung, a chinesa OKTECH e a americana IBM ocupam a primeira, segunda e terceira colocação, respectivamente!

Já foi criada uma lente de contato capaz de captar todo o espectro de raios infravermelho, permitindo ao usuário enxergar no escuro e prometendo devolver a visão a pacientes por meio de implantes de retinas de grafeno. Também foi utilizado grafeno na fabricação de camisinhas, produção de músculos artificiais, pele artificial, leitura de sequenciamento genético, e muito mais.

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Imagem extraída de TecMundo

Na Captação de Energia Solar

Sistema Fotovoltaico

A busca por energia limpa, sustentável, está fazendo com que o investimento em sistemas fotovoltaicos aumente muito. Alguns painéis solares já estão sendo fabricados com uma cobertura de grafeno – o que aumentaria a eficiência energética e facilitaria a limpeza das placas, pois o material consegue eliminar mais facilmente as sujeiras causadas por exposições climáticas e naturais. Em síntese, os sistemas fotovoltaicos, formados por módulos, geram energia através da exposição à luz solar, podendo captar as ondas de luz emitidas pelo sol e transformá-las em energia elétrica.

Coberto com uma camada de grafeno, o sistema funciona mesmo em dias nublados, captando ondas de luz que muitas vezes não são perceptíveis ao olho humano como, por exemplo, os raios ultravioletas. Isso é possível porque ele possui propriedades oxidantes que aceleram a decomposição das matérias orgânicas que caem na superfície e que podem comprometer o módulo e a absorção de luz.

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Imagem extraída de CPG Click Petroleo e Gas

Sistema Híbrido – Solar e Eólico

A turbina híbrida desenvolvida no Brasil, que une as fontes solar e eólica, traz muitas novidades no que diz respeito ao aspecto tecnológico. O projeto também utiliza grafeno; dessa forma, o equipamento fica livre de cargas mecânicas e elétricas, possibilitando produção contínua de energia.

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Projeto brasileiro assinado pela empresa Japan Solar – Imagem reproduzida de PetroNotícias

Telhas para captação de energia

A empresa Telite, do Rio de Janeiro, criou uma telha feita com grafeno capaz de transformar a luz solar em energia elétrica por cerca de 80 anos. A princípio, a tecnologia foi desenvolvida para produzir 30 quilowatts de eletricidade por mês com apenas quatro telhas. Cada peça pesaria 7 kg e teria pouco mais de 2 metros de comprimento, custando 40% mais baixo do que os painéis solares convencionais.

Essas telhas de grafeno ainda apresentam outras características interessantes. Por exemplo, elas seriam feitas com plástico reciclado, poliuretano de alta densidade; impermeáveis; atóxicas; e resistentes a altas temperaturas. Elas não devem agredir o meio ambiente e poderiam absorver energia solar em dias nublados e chuvosos, sem comprometer sua capacidade fotovoltaica.

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Imagem extraída de TecMundo

A Telite planeja, com esse seu produto, atingir todas as classes sociais e levar energia limpa e renovável a todos os lugares do país. Já a empresa S2A, dos Estados Unidos, acredita que o grafeno será o material do futuro para a construção de painéis solares mais eficientes. A saber, os primeiros telhados de grafeno foram instalados no país em um condomínio ecológico de luxo na Califórnia. A promessa é que todas as casas do residencial estejam equipadas com a mesma tecnologia, fazendo com que elas sejam autossuficientes em energia elétrica!

Então, o que achou da tecnologia do grafeno? Imaginava que o material podia ser empregado em tantos produtos e sistemas diferentes? Diga nos comentários!


Fontes: Canal Tech, Tecmundo, Plástico em Revista, Gaucha ZH, Canal Tech 2, Techtudo, Canal Tech 3, Saúde Abril, Petro Notícias.

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Biotecnologia: bactérias podem produzir grafeno

A gente já comentou por aqui sobre como o grafeno vem
revolucionando a indústria, da perspectiva dos materiais. Mas a demanda por
esse insumo implica a busca por diferentes formas de produção dele, correto? E
em um contexto em que biotecnologia se apresenta como um excelente recurso, de
forma ousada, a engenharia recorreu às bactérias para a produção de grafeno!

bactérias grafeno
Imagem: onlinelibrary.wiley.com

O desafio da produção de grafeno em larga escala:

O grafeno é um nanomaterial de grande interesse na engenharia devido à sua alta capacidade de conduzir eletricidade, bem como a sua extraordinária força mecânica e flexibilidade. No entanto, o grande obstáculo em adotá-lo para aplicações cotidianas é a sua produção em grande escala, mantendo suas propriedades surpreendentes.

Uma equipe de pesquisadores em nanociência, liderados pela bióloga
Dra. Meyer, descreveu seu método para produzir materiais de grafeno usando uma
nova técnica: misturar grafite oxidada com… Bactérias! Segundo a equipe, a
metodologia constitui uma maneira mais eficiente em termos de custo, economia
de tempo e respeito ao meio ambiente, ao ser comparada com os métodos químicos
de produção do grafeno.

grafeno bacterias
Imagem: phys.org

Produção biológica do grafeno:

A fim de produzir maiores quantidades de materiais de
grafeno, a bióloga Meyer e seus colegas começaram com um mero frasco de
grafite. Eles esfoliaram o grafite – derramando as camadas de material – para
produzir o óxido de grafeno, que eles então misturaram com a bactéria Shewanella. Eles deixam o béquer de
bactérias e materiais precursores repousar durante a noite, período em que as
bactérias reduziram o óxido de grafite a um material de grafeno.

As bactérias removeram os grupos de oxigênio do material,
transformando-o em condutível para eletricidade. Basicamente, fizeram o
trabalho.

Aplicações para o grafeno produzido por bactérias:

O material de grafeno produzido por bactérias criado no
laboratório de Meyer é condutor e também é mais fino e mais estável do que o
grafeno produzido quimicamente. Além disso, ele pode ser armazenado por
períodos mais longos.

Essas propriedades tornam o grafeno produzido biologicamente adequado para uma variedade de aplicações, incluindo biossensores de transistores de efeito de campo (FET) e tinta condutora. Os biossensores FET são dispositivos que detectam moléculas biológicas e poderiam ser usados para realizar, por exemplo, monitoramento de glicose em tempo real para diabéticos. Legal, né?

Imagem: graphenea.com

O artigo original está disponível na ChemPubSociety Europe e comentários dos autores podem ser consultados no Phys.org.

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