Estruturas Metal-Orgânicas
1 de setembro de 2021 - 13:37
Artigo de opinião de João César de Freitas Pinheiro – Diretor de Inovação Tecnológica do Nutec
Digamos que consigamos íons metálicos de um lado e moléculas orgânicas estruturadas de outro. Nas últimas duas décadas mais de 20 mil EMOs (Estruturas Metal-Orgânicas) foram elaboradas na indústria química com esses ingredientes. Essa categoria de materiais é uma das atuais tecnologias de ponta. Vejam uma das propriedades das EMOs: Um grama de material EMO pode se espalhar por uma área comparável a de um campo de futebol. Isso se dá porque a estruturação dos poros desse material é extremamente ordenada.
As reações químicas e a adsorção de moléculas são mais permitidas nestas “esponjas” que acolhem, seguram e liberam moléculas de seus poros. O Nutec procurará se engajar em pesquisas inovadoras de criação de novos materiais compósitos à base de metais e ligantes orgânicos, que podem ser combinados de infinitas maneiras para formar blocos de construção de estruturas EMOs.
As estruturas uniformes, de porosidade ajustável, assim como as variadas funcionalidades irão oferecer soluções para diversos segmentos e aplicações na indústria química. Considerando o parque industrial já instalado no Ceará, o quadro de pesquisadores e os laboratórios já instalados no Nutec (na GEMAT, na GETAQ e na GEMEA), a tendência é iniciar um programa de projetos que abranjam os seguintes objetivos, economicamente viáveis: 1) Adsorção de gás e líquidos; 2) Armazenamento de gás; 3) Condutividade elétrica; 4) Alimentos; 5) Catálise; 6) Sensoriamento e detecção; 7) Tratamento de gases; 8) Modernização de têxteis.
No caso de alimentos, uma demanda importante é a ampliação do prazo de validade de frutas e vegetais. As EMOs podem ser usadas como adsorventes e em sistemas de liberação controlada de conservantes. Testes apontam que a qualidade dos alimentos e a vida útil dos mesmos embalados com as EMOs podem ser prolongadas até 9 meses. Portanto, o desperdício de alimentos pode ser consequentemente reduzido por embalagens à base de EMOs. Isso é por demais interessante para a CEASA, para a SDA e até para o estreitamento de relações com o MAPA.
Ainda não estamos preparados para o setor farmacêutico. As EMOs são usadas para liberar ingredientes farmacêuticos ativos ou em medicamentos que protegem estes ingredientes contra o ácido gástrico. Para as vacinas, por exemplo, a EMO garante uma liberação constante da substância ativa com o ajustamento das estruturas metal-orgânicas à situação. Mas, podemos tentar explorar, por exemplo, o controle de umidade, da adsorção de gases tóxicos e a purificação do ar. Muitas dessas aplicações poderão ser úteis às empresas como CEGÁS, CSP, GNR e outras.
Como o governo cearense tem como alternativa a racionalização da mobilidade urbana e o uso dos carros elétricos, devemos lembrar que as EMOs podem melhorar o armazenamento de gás em veículos movidos a GNV e as baterias em veículos elétricos. Como tem baixa densidade e área de superfície elevada, as EMOs podem armazenar gás, como gás natural ou gases tóxicos, por exemplo arsinas. As moléculas de gás são empilhadas dentro dos poros interagem com a superfície do EMO. Este efeito de adsorção adicional, dentro dos poros, aumenta significativamente a quantidade de gás armazenada em um botijão de gás. Assim, os gases podem ser armazenados em pressão subatmosférica, abaixo de 1 atmosfera, evitando dispersão no caso de vazamento pelo recipiente, o que é muito bom, especificamente em se tratando de veículos a gás.
As melhorias nas baterias estão sendo direcionadas também para computadores e telefones celulares. Novos eletrodos e compósitos eletrolíticos com desempenho aperfeiçoado estão sendo construídos com estas estruturas. O tempo de carregamento das baterias de celulares está sendo reduzido para minutos. Um iPhone pode ter sua bateria carregada em menos de 10 minutos se ela for baseada em EMO. Numa siderúrgica, como a da CSP, ou numa cimenteira como a APODI, por exemplo, a detecção de gases tóxicos requer processos muito sensíveis e rápidos.
As EMOs são capazes de detectar gases rapidamente em baixas concentrações e são reutilizáveis após curta regeneração. Por isso são perfeitos para serem aplicados em sensores. Na indústria química é difícil separar hidrocarbonetos, principalmente etano e etileno. As EMOs conseguem oferecer seletividades para o gás que se quer separar e são capazes de proporcionarem novas rotas para a separação dos gases.
Devemos conviver com o semiárido de forma harmônica. Para isto precisamos de informações seguras sobre a natureza física, química e biológica das águas, que também podem ser coletadas do ar seco do nosso clima, principalmente do Ceará Central, para que elas sejam suficientes ao consumo de inúmeras comunidades. Os EMOs podem adsorver estas águas, coletando-as no semiárido cearense. Fica o recado para o setor industrial, os centros de pesquisa, as universidades do Ceará e do Brasil, assim como as portas abertas do Nutec para atuação conjunta.