Sexta-feira, 31 de julho de 2020

Projeto Grafita Brasil reúne professores da UFMG para discutir origens e aplicações da grafita

Para entender melhor e aprofundar as discussões sobre a grafita, o Projeto Grafita Brasil promoveu, na quarta-feira (29), a live “Uma conversa sobre grafita e grafeno”, com a participação dos professores Antônio Carlos Pedrosa Soares (Geologia) e Flávio Plentz (Física), da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG).

Iniciado em 2017, o Grafita Brasil é um projeto da Divisão de Geologia Econômica (DIGECO), vinculada ao Departamento de Recursos Minerais (DEREM), da Diretoria de Geologia e Recursos Minerais (DGM). O trabalho estuda o potencial brasileiro de grafita e atualmente está na Fase II. A primeira etapa, que realizou um primeiro levantamento sobre a potencialidade geológica e geoquímica do território nacional a fim de selecionar as primeiras áreas para estudos, foi concluída no fim de 2019 com a elaboração de um Informe Mineral.

Durante a live, Pedrosa Soares tratou das principais ocorrências de depósito da grafita no Brasil, em Minas Gerais e na Bahia. O docente, que orienta trabalhos e estuda as regiões desde 1994, afirmou que, embora o território brasileiro não abrigue muitas ocorrências da grafita, os depósitos existentes são gigantescos. "Em 2015, o Brasil produzia 80 mil toneladas de grafita, que é um mineral de alta tecnologia, ou seja, sustenta as grandes indústrias do mundo moderno. A produção mundial daquele ano era de 1,17 milhão de toneladas", explicou.

De acordo com Pedrosa Soares, a grafita aparece na natureza de três formas diferentes: microcristalina, lamelar (flake) e lump (maciça). O foco de sua apresentação foi no tipo lamelar. “É uma grafita de estrutura cristalina bem desenvolvida, com teor de carbono variando entre 80% e 90%. Pode apresentar impurezas de sulfetos e inclusões de minerais aluminosos, por exemplo”, caracterizou. A disseminação lamelar ocorre na forma de palhetas orientadas na foliação, com lamelas de variados tamanhos, de até 4cm, e originadas do metamorfismo regional de sedimentos carbonosos em alta temperatura. “O regime de pressão não importa muito, mas a temperatura alta, sim”, explicou o professor.

O Brasil é um dos maiores produtores da grafita lamelar do mundo, ao lado de China e Moçambique, com grandes distribuições em dois focos: a Província Grafítica Minas-Bahia, no nordeste mineiro; e o maior, na região de Itapecerica, no sul de Minas Gerais. De acordo com o pesquisador, a Província Grafítica Minas-Bahia, com idade do metamorfismo regional gerador da grafita entre 570 e 540 ma, possui três distritos: Pedra Azul Maiquinique (depósitos do tipo xisto), Almenara (transição dos tipos xisto e gnaisse) e Salto da Divisa - Itamaraju (depósitos do tipo gnaisse e tipo lump).

A origem dos depósitos de grafita no Brasil, conforme expôs o professor, data do período ediacarano. Esses depósitos começaram com o golfo Araçuaí Orogeno, formado dentro do paleocontinente com o Cráton São Francisco. A bacia do complexo Jequitinhonha, na terminação norte do golfo ediacarano, foi alimentada por duas fontes, uma antes da fase orogênica e outra por meio de rochas situadas no arco rio Doce (provedor de zircões). “A deposição de organismos marinhos durante o ediacarano ocorreu após a última grande glaciação do neoproterozóico. A matéria orgânica marinha resultou na grafita gnaisse. A lama, por sua vez, formada por lagunas e depósitos de areia, tornou-se grafita do tipo xisto”, especificou.

Grafeno e aplicações industriais
O professor Flávio Plentz abordou o Projeto MGrafeno, encomendado pela Companhia de Desenvolvimento de Minas Gerais (CODEMGE), e feito pelos institutos de Física e Ciência da Computação da UFMG, pelos centros de Microscopia e de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN) da instituição e pelo Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Universidade de São Paulo (USP). A iniciativa, que reúne 62 pesquisadores, busca elaborar a produção de grafeno a partir de grafite natural por esfoliação em fase líquida e demonstração de aplicações. “A CODEMGE pediu que fosse desenvolvida uma tecnologia de produção de grafeno inteiramente nacional a partir do grafite produzido em Minas Gerais”, explicou Plentz.

De acordo com o professor, a reserva de grafite do Brasil é a 2ª maior do mundo e o país é o 3º maior fornecedor de grafite mundial. A produção brasileira é responsável por 27% do número global, de 270 milhões de toneladas. “O grafeno é considerado um dos materiais-chave na atual era econômica de transformação e modernização, e Minas é pioneira em iniciativas envolvendo o mineral”, mostrou o pesquisador.

Plentz definiu o grafeno como um material lamelar feito pelo empilhamento de folhas bidimensionais formadas exclusivamente por átomos de carbono. Nos planos, as ligações são covalentes, as mesmas dos diamantes, ou seja, muito fortes. Entre os planos, as ligações são mais fracas, porque acontecem entre elétrons, perpendiculares aos planos. "São fracas quando comparadas com as ligações no plano, mas continuam sendo ligações fortes. O desafio é separar cada uma das folhas sem destruí-las. No final das contas, é promover uma clivagem ao longo do plano e estabilizar o material de tal forma que o que for gerado preserve as propriedades do original", destrinchou.

Segundo o docente, o processo de elaboração começa na mina de grafite, com a mineração, passando por processamento e refinamento, lixiviação (filtragem), até chegar à aplicação industrial do grafeno.

O MGrafeno começou em 2016 e terá três fases. Atualmente está na fase dois, que deve durar até 2022. “O status do projeto hoje inclui uma planta piloto, com taxa de conversão grafite - grafeno de 10%, elevadíssima para qualquer padrão internacional. A capacidade de produção é 150 kg/ano, sendo que na fase dois a expectativa é que chegue a 500 kg/ano. A água utilizada é 100% reciclada e reaproveitada no próprio projeto”, argumentou Plentz, que apresentou os três produtos-base gerados: grafeno de poucas camadas, nanografite e nanoplacas de grafeno.

“Todo o processo foi desenvolvido para que possa ser escalonado para produção em grandes quantidades”, argumentou o professor. “O objetivo do projeto é tornar o grafeno largamente disponível, partindo de algumas fraquezas observadas no mercado”, continuou. Segundo Plentz, as folhas de dados normalmente fornecidas não têm caracterização transparente, que diga como foi feita e a partir de qual material. "A matriz e a metodologia de caracterização que desenvolvemos são as mais completas do mundo. Isso é fruto de muito trabalho”, orgulha-se.

Entre as aplicações do grafeno, estão: tintas condutoras, cimento, baterias de lítio-enxofre, proteções anticorrosão, elastômeros e sensores, filmes finos, hidrogéis e supercapacitores. "A ideia toda baseia-se em demonstrar e ter o know how como um recurso a ser ofertado às companhias que queiram introduzir grafeno em suas aplicações", concluiu Plentz.



Ana Isabel Mansur
Assessoria de Comunicação
Serviço Geológico do Brasil — CPRM
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