GRAFENO VEM DO GRAFITE DA PONTA DO LÁPIS É CHAMADO DE MINERAL DO FUTURO

“Estudem o Grafeno com afinco. Nós temos um grande potencial de Grafite no Norte de Minas.  A Nanotecnologia terá uma função nobre e importantíssima. Desde a tecnologia da informação à melhoria da qualidade de vida das pessoas. Na  saúde, vai trazer grande avanço tecnológico na medicina, Na indústria o mesmo, na  produção de alimentos. Meio ambiente, comunicação, etc... Lembre sempre; de que a Nanotecnologia nasceu com os japoneses . Precisamos  de aulas deles! Assim; podemos aprender  e crescer com o know how deles” (ELIEZER BATISTA)

O grafeno vem do grafite.  

1. China - Em 2018, a China se tornou líder entre os países que mais produzem grafite. Produz 630.000 toneladas métricas (MT) de grafite a cada ano. O país produz aproximadamente 70% de todo o grafite do mundo.

2. Brasil - Com 95.000 MT de sua produção, o Brasil tornou-se o segundo maior país produtor de grafite do mundo. O país está logo atrás da China. A produção do Brasil aumentou apenas em 5.000 toneladas desde 2017. As reservas  e jazidas mais promissoras estão no norte de Minas Gerais

3. Canadá - O Canadá tem produzido constantemente 40.000 MT de grafite há muitos anos. Desde que a Tesla disse que tem planos de adquirir o seu lítio, o cobalto e o grafite, o Canadá tem sido uma fonte potencial de grafite desde então. A Tesla usa grafeno para baterias de íon-lítio.

4. Índia - A Índia produz drasticamente menos grafite por ano, mas ainda está em quarto lugar na lista. Sua produção total é de 35.000 toneladas por ano desde 2017.

5. Moçambique - Moçambique vem produzindo enormes quantidades de grafite. Isso ficou evidente quando a produção passou de 300 MT para 20.000 MT.

6. Ucrânia - Desde 2018 a Ucrânia está produzindo a mesma quantidade de grafite, ou seja, 20.000 MT. Zavalyevskiy Graphite é o maior recurso de produção na Ucrânia. Ela produz até 30.000 toneladas por ano, de acordo com seu site oficial.

7. Rússia - Em 2018, a produção da Rússia chegou a 17.000 MT, de modo semelhante ao que ocorreu em 2017. Apesar deste nível, o país espera aumentar sua produtividade durante os próximos anos devido aos dois projetos futuros, Dalgrafit e Uralgraphite. As informações sobre a mineração na Rússia são bem escassas.

8. Noruega - A Noruega produz quase 16.000 MT anuais. O grafite é encontrado em alguns locais favoráveis, como, por exemplo, mais perto do mar e da rede elétrica.

9. Paquistão - O Paquistão está em 9º lugar na lista de países que mais tem o potencial de produzir grafeno. Produz um total de 14.000 MT de grafite a cada ano. Tem produzido muito desde 2018. Apesar do volume de produção, o grafite no país ainda é raro de ser encontrado.

O grafeno parece ser um dos materiais mais promissores no desenvolvimento de novas tecnologias em uma ampla gama de indústrias. Sua invenção em 2004 rendeu a Andrei Gejm e Konstantin Novosiol o Prêmio Nobel de Física. O projeto internacional “Graphene Flagship” foi iniciado pela União Européia para desenvolver outras aplicações comerciais desta estrutura incomum. Possíveis  aplicações do grafeno na tecnologia
Eletrônica flexível, Células solares, Semicondutores, Filtração da água

Por que o grafeno ainda não é usado?
O grafeno é basicamente uma única camada fina de grafite. O grafite é um alótropo do carbono, então ambos possuem os mesmos átomos. No entanto, eles estão dispostos de uma maneira diferente, fazendo com que o material tenha propriedades diferentes. Por exemplo, o diamante e o grafite são formas de carbono, mas com naturezas distintas, já que os diamantes são fortes e resistentes, enquanto que o grafite é quebradiço. Por outro lado, os átomos do grafeno entregam um arranjo hexagonal, garantindo outras propriedades. Imagine um cabo, mais fino que um fio de cabelo, capaz de rebocar um carro, um caminhão ou um avião. Imagine ser capaz de armazenar e energia circular, sendo flexível como a borracha, mas mais forte que o aço. Por trás dessa vitrine dos sonhos está um material ainda pouco conhecido: o grafeno . Se tem recursos extraordinários, é composto por algo disponível em abundância na natureza: o grafite , que não é nem mais nem menos do que o que compõe a grafite dos nossos lápis.

Por definição técnica - industrial:  Grafeno é um nanomaterial composto apenas por carbono, em que os átomos se ligam formando estruturas hexagonais. É o cristal mais fino conhecido e suas propriedades o fazem ser muito desejado. Esse material é leve, condutor de eletricidade, rígido e impermeável.

Nanomateriais = são materiais que possuem graus estruturais na ordem de 10⁻⁹m ou um nanômetro. As propriedades dos materiais de escala nanométrica diferem daquelas observadas em maior escala. São objeto de estudo da nanociência e da nanotecnologia.

Nanotecnologia = Nanotecnologia é um campo científico-tecnológico transversal, disruptivo e pervasivo, dedicada à compreensão, controle e utilização das propriedades da matéria na nanoescala (1,0x10-9m, que equivale a 1 bilionésimo do metro).

 Norio Taniguchi  (27 de Maio de 1912 — 15 de Novembro de 1999) foi professor da Tokyo Science University. Ele cunhou o termo nanotecnologia, em 1974 para descrever processos de semicondutores, como deposição de filme fino e moagem de feixe de íons exibindo controle característico da ordem de um nanômetro: "Nanotecnologia" consiste principalmente no processamento de separação, consolidação, e deformação de materiais por um átomo ou uma molécula".

Taniguchi iniciou sua pesquisa em mecanismos abrasivos de usinagem de alta precisão de materiais duros e quebradiços. Na Universidade de Ciência de Tóquio, ele foi o pioneiro na aplicação de técnicas de feixe de energia para processamento de materiais de ultraprecisão; estes incluíam eletro descarga, microondas, feixe de elétrons, fótons (laser) e feixes de íons.

Ele estudou o desenvolvimento das técnicas de usinagem de 1940 até o início dos anos 1970 e previu corretamente que, no final dos anos 1980, as técnicas teriam evoluído a um grau em que precisões dimensionais superiores a 100 nm seriam alcançáveis.

Grafeno, onde está?

O examina microscopicamente a maior parte do grafite que é composto por uma infinidade de camadas de átomos de carbono, colocados um sobre os outros.

Se tratarmos este mineral de forma a obter apenas uma camada única de átomos , obtemos um dos únicos materiais existentes com apenas duas dimensões (“em 2D” portero), algo que a ciência acreditava ser impossível há apenas 20 anos. Aí está o nosso grafeno.

Atualmente, existem processos industriais para alcançar este resultado: esfoliação e CVD (cujo aspecto técnico não desenvolveremos neste artigo).

O grafeno assume a forma de uma folha 2D, muito flexível e incrivelmente forte

Essa pressão nos dá acesso a propriedades alucinantes : 200 vezes mais forte que o aço, mas 6 vezes mais leve (uma folha de 1 grama de grafeno pode cobrir uma área equivalente ao meio campo de rugby), 50 vezes mais condutora que o cobre, gerando 40 vezes menos calor, o grafeno é um daqueles super-heróis cujos poderes nunca nos cansamos de descobrir.

A dificuldade da produção em larga escala

Pegue um pouco de grafite e isole uma camada de um átomo de espessura, estúpido, você diria?

Este é realmente um verdadeiro quebra-cabeça no qual os cientistas trabalham desde 2004 , ano da descoberta do grafeno pelos pesquisadores Geim e Novoselov (uma descoberta pela qual eles ganharam o Prêmio Nobel de Física em 2010).

Hoje existem vários métodos para conseguir a produção de folhas de grafeno, mas o custo proibitivo , na ordem dos 500€/m² em dezembro de 2015, e a lentidão da produção são de tal ordem que desencorajam potenciais investidores. Podemos no entanto notar iniciativas notáveis, em particular a da empresa chinesa Ningbo Moxi Co. Ltd que anunciou que está a iniciar o estudo e construção de uma linha de produção capaz de fabricar 30 toneladas de grafeno por ano a um custo que poderá ser menos de 1€  por metro quadrado.

Portanto, é razoável pensar que eventualmente ocorrerão de escala específica para o aumento da produção, esperando-se que em breve possamos aproveitar todas as possibilidades abertas por esse material.

Grafeno, para quê?

A aplicabilidade do grafeno está em diversas áreas. As mais conhecidas são: construção civil, energia, telecomunicações, medicina e eletrônica. Desde que foi descoberto, o grafeno continua sendo o centro de interesse em pesquisas. Se seu uso em massa não está planejado para hoje, o grafeno apresenta a versatilidade extraordinária, abrindo espaço para múltiplas  aplicações .

Desse material, tecnologias que antes pareciam pertencer ao imaginário de alguns poucos esclarecidos ganham um significado cada vez mais concreto. As suas áreas de utilização são a priori ilimitadas, quer:

No cálculo : Novos transistores substituindo os clássicos em silício. Transistores atuais atingindo seu limite absoluto de miniaturização (14 nanômetros), este pode ser o sinal de partida para os computadores ultra rápidos de amanhã.

Discos rígidos com capacidade de armazenamento que pode ultrapassar  um petabyte (ou seja, mas de 1.000 TB). No digital em geral: Televisões “Organic LEDs” (ou OLED ), que usam a tela muito mais barata e com baixo consumo de energia. Câmeras, microscopia e lentes de contato lentas para enxergar no escuro.

Novas redes de telecomunicações ultra rápidas . Sendo o grafeno completamente impermeável, pode-se também imaginar que ele substituirá a fibra ótica de corrente, com velocidades de conexão muito maiores.

Telas roláveis ​​​​e dobráveis ​​​​extremamente finas (lembre-se que o grafeno não tem espessura). É fácil imaginar um computador mas ou menos parecido com um jornal de papel, tão maleável quanto este.

Ecrãs ultra-flexíveis, em breve uma realidade?  Meio Ambiente. Painéis solares capazes de converter 42% da energia que recebem (contra 16% atualmente).

Baterias com uma autonomia mais de 10 vezes superior à dos nossos computadores atuais, tablets e telefones, o que também pode resolver o problema da autonomia dos carros elétricos.

O grafeno também pode dessalinizar a água do mar . Muito grafeno com poros de um nanometro de diâmetro será permeável à água e só permitiria a passagem de moléculas de H2O, permitindo um fenômeno de osmose centenária de vezes mas rápido do que com as membranas usuais. Poderíamos, assim, produzir grandes quantidades de água doce com água do mar muito rapidamente. Sua robustez é suficiente para sustentar a pressão necessária para a dessalinização, na ciência aeroespacial. A leveza do material possibilitaria a criação de aviões muito mas rápidos e que emitiriam menos gases nocivos à atmosfera.

Uso na medicina avançada,  vacinas contra ou câncer.  Sensores a serem tatuados nos dentes capazes de detectar as patologias do hospedeiro. No mundo dos esportes e esportivos. Raquetes de tênis com cabeça parcialmente feitas de grafeno já são vendidas no mercado. Gulf tacos, varas de pesca e arcos, mas leves e resistentes. A líder industrial do grafeno, a empresa Vorbecek, planeja usar esse material para criar roupas ultra  resistentes. O fabricante HEAD produz uma linha de raquetes utilizando grafeno, proporcionando a leveza e resistência do material

Resumidamente

Se tivesse que dar uma imagem do futuro, seria como o grafeno. Ainda impensável pela ciência ate pouco tempo atrás, ela vem se tornando cada vez mais concreta com os avanços científicos e a queda de seu custo de produção, que ainda é muito alto em comparação com outros materiais como a fibra de carbono.

  No entanto, muitos projetos aguardam sua chegada. Seja na área digital, aeronáutica ou médica, as inovações possibilitadas pelo uso desse material milagroso prometem transformar toda uma faceta da economia, impactando até mesmo o nosso próprio modo de vida. Já presente em escala reduzida em determinados setores, não é a miragem distante, mas um trem em movimento para o qual a única barreira ao transporte é financeiro . Vamos nos preparar para a chegada do grafeno, porque está chegando.

(*) Rowan Pedro de Araújo - Graduado em Administração com Ênfase em Marketing, Pós Graduado em  Gerência de Projetos, pós Graduado Economia Local. Diretor Pleno e também Vice Presidente dos Conselhos Empresariais de Mineração e Siderurgia da ACMinas e do Agronegócio da Associação Comercial e Empresariais de Minas, ambientalista, educador. Presidente  interino da ASMAGS - Associação Mineira do Agronegócio Sustentável. Co Fundador do IDIS Instituto Ivone Di Spírito, destinado a ajudar crianças com síndrome de down, APAE´S e Equoterapia - Fundador da UNIDIS Universidade Corporativa Virtual