Em celulares, computadores, automóveis ou eletrônicos em geral, as baterias são responsáveis pelo armazenamento de energia em diferentes equipamentos utilizados no dia a dia das pessoas. Nesse sentido, o professor Aldo Zarbin, do Departamento de Química da UFPR, aponta desafios na busca de novos materiais para dispositivos de geração e armazenamento de energia com fontes sustentáveis e tecnologia que não agrida o meio ambiente. O pesquisador é o único latino-americano a assinar artigo da revista científica inglesa Nature Chemistry sobre o futuro da Química.
“Essas questões são fundamentais e certamente nortearão as pesquisas na área nos próximos 10 anos”, diz Zarbin. Ao todo, 58 cientistas em destaque nas suas áreas de atuação, de diferentes regiões do mundo, foram convidados para escrever sobre o futuro da Química em comemoração ao aniversário de 10 anos do periódico. “Compreender o potencial dos materiais emergentes, como nanocarbonos, materiais 2D, nanopartículas e nanocompósitos metálicos, para aplicações em conversão solar eficiente, geração de hidrogênio da água e baterias de alta capacidade representam grandes desafios”, considera o pesquisador da UFPR.
Para gerar e armazenar energia sustentável, o professor Zarbin desenvolveu novas baterias e materiais junto ao grupo de pesquisa Grupo Química de Materiais (GQM), da UFPR, que ainda tem a participação de estudantes de pós-doutorado, doutorado, mestrado e graduação. Os pesquisadores já preparam materiais baseados em nanoestruturas de carbono para serem usados em dispositivos fotovoltaicos (métodos limpos de geração de energia), em supercapacitores e baterias que operam em água. Além disso, houve a preparação de materiais para geração de hidrogênio, que é um combustível não poluente. “Os resultados são excelentes para o meio ambiente”, ressalta Zarbin.
O professor explica que foi desenvolvida uma nova rota de processar esses materiais de modo que possam ser depositados sobre outros materiais na forma de filmes finos, que podem ser condutores, semicondutores e isolantes de energia, o que amplia a possibilidade real de sua utilização. “Essa rota se chama Interfacial Líquido Líquido (abreviada para LLIR, do inglês Liquid/liquid Interfacial Route) e foi totalmente descoberta e desenvolvida no nosso grupo de pesquisa. Ela é útil e para alguns casos, única para materiais complexos, formados por mais de um material em conjunto, que não conseguem ser processados pelos métodos convencionais”, acrescenta. Foram desenvolvidos filmes finos de nanotubos de carbono e grafeno com diferentes materiais como polímeros condutores, nanopartículas metálicas, entre outros.
Além do professor Aldo Zarbin, participaram dos trabalhos Rodrigo Salvatierra, Samantha Husmann, Eduardo Neiva e Victor Hugo Rodrigues de Souza, doutores em Química pela UFPR; Leandro Hostert, doutorando em Química na UFPR; e as pesquisadoras colaboradoras Elisa Orth, professora do Departamento de Química da UFPR, Lucimara Roman, professora do Departamento de Física da UFPR, e Marcela Oliveira, professora do Departamento Acadêmico de Química e Biologia da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR).
Baterias sustentáveis e
conversão de luz solar em energia
Resultados alcançados pelo grupo a partir do desenvolvimento de novos materiais para geração e armazenamento de energia sustentável foram publicados em várias revistas científicas internacionais. Novas baterias de íons sódio, com grande capacidade de armazenamento e que operam em água, por exemplo, foram criadas usando materiais à base de nanotubos de carbono e análogos do azul da Prússia. O trabalho foi publicado na revista científica Electrochimica Acta, da Suíça, no ano passado, pelos pesquisadores Samantha Husmann e Aldo Zarbin.
O mesmo tipo de material foi usado pela primeira vez em um dispositivo de conversão de luz solar em energia, que também funciona em água. “Esse dispositivo é uma célula solar diferente das convencionais, que usa um corante como absorvedor de luz, que criamos com muitas diferenças com relação aos convencionais”, explica o professor Zarbin. Os resultados estão em artigo da revista ChemSusChem, que tem sede na Bélgica, do ano passado, assinado por Samantha Husmann, Lucas Lima, Lucimara Roman e Aldo Zarbin. O grupo de pesquisa ainda descreveu novas baterias alcalinas usando materiais a base de grafeno e nanopartículas de níquel em artigo publicado na revista Scientific Reports, da Inglaterra, em 2016, escrito por Eduardo Neiva, Marcela Oliveira, Márcio Bergamini, Luiz Marcolino Jr e Aldo Zarbin.
Para o professor Zarbin, o uso de baterias depende fundamentalmente para tudo e baterias mais sustentáveis trazem um grande impacto social. “Além disso, a energia solar também gera economia. São processos 100% nacionais, desenvolvidos por cientistas brasileiros, que podem ajudar inclusive na economia do país, gerando também mais emprego. E, ainda, formamos recursos humanos de alto nível, que é um dos papéis fundamentais da universidade”, destaca.
Por Chirlei Kohls
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