domingo, 13 de março de 2022

Grafeno verde. Elvira Fortunato continua a revolucionar a eletrónica com materiais sustentáveis

A investigadora portuguesa dá um novo contributo para reduzir o problema ambiental do lixo eletrónico. Projeto valeu-lhe uma terceira bolsa do Conselho Europeu de Investigação.



Acumulando mais de 250 milhões de toneladas por ano, o lixo eletrónico é o fluxo de resíduos com maior crescimento em todo o mundo e constitui aquele que é, provavelmente, o próximo grande problema ambiental numa sociedade em transformação digital. Pioneira no domínio da chamada eletrónica de papel, a cientista portuguesa Elvira Fortunato tem vindo a destacar-se entre os protagonistas de uma nova revolução tecnológica mais "verde", à base de materiais ecossustentáveis que permitam uma eletrónica amiga do ambiente. Um trabalho que voltou a ser reconhecido recentemente a nível europeu com aquela que é já a sua terceira bolsa do Conselho Europeu de Investigação (ERC), desta vez a premiar um projeto que pretende utilizar o grafeno verde como forma de reduzir o desperdício eletrónico.

Denominado "e-GREEN. Da floresta à eletrónica: grafeno verde", o projeto liderado pela investigadora e diretora do CENIMAT|i3N, laboratório associado da Universidade Nova de Lisboa, propõe "uma nova abordagem sustentável, tanto em termos de materiais quanto de processos" para a produção das placas de circuito impresso - as placas eletrónicas que estão em diversos equipamentos, desde telemóveis a eletrodomésticos.

"O que se pretende com este projeto é substituir as placas convencionais, que são aquelas placas verdes com várias camadas de polímeros. Queremos substituir esses materiais feitos com tecnologias poluentes, e que têm origem fóssil, por materiais à base de papel, celulose. Além disso, evitamos a utilização de cobres e metais como materiais condutores, porque temos uma tecnologia laser que carboniza a superfície destes materiais celulósicos, transformando-a em grafeno. E o grafeno é um material muito condutor, tem propriedades muito boas do ponto de vista elétrico", descreve a cientista, em conversa com o DN.

Com isso, Elvira Fortunato consegue providenciar ao mercado uma solução ao mesmo tempo sustentável e de menor custo. "Um problema que temos com as placas de circuito impresso é a sua reciclabilidade. Temos elevados volumes de milhões de toneladas de lixo eletrónico acumulados por ano. E é um problema que o hemisfério Norte não está a resolver: os países mais desenvolvidos estão a exportar estes resíduos para países na África ou na Ásia, onde se está a utilizar mão de obra muito barata para, através de raspagens e outras técnicas, aproveitar ainda parte desses metais", diz a cientista que ganhou o Prémio Pessoa em 2020.

Urge, portanto, criar alternativas e este projeto é mais uma contribuição de Elvira Fortunato nesse sentido. "Não podemos estar continuamente a usar materiais, neste caso metais, à taxa que utilizamos agora. São materiais caros e são finitos na natureza, vão acabar um dia. Neste projeto, a solução é utilizar materiais de origem renovável. E, por outro lado, a tecnologia também é não poluente. Temos circuitos elétricos feitos à base de celulose em que os condutores são à base de grafeno e são biodegradáveis. Podem ser completamente reciclados e fazer mais pasta de papel e novos produtos à base de celulose. Há desperdício zero."

De resto, "a sustentabilidade tem sido sempre um elemento crítico" no trabalho da cientista. Agora, a ideia do "grafeno verde" convenceu o Conselho Europeu de Investigação a atribuir-lhe uma bolsa Prova de Conceito, no valor de 150 mil euros, para testar a viabilidade comercial no mercado. Uma bolsa que vem na sequência de uma outra maior anterior, uma ERC Advanced Grant que Elvira Fortunato conquistou pela segunda vez em 2019, no valor de 3,5 milhões de euros, a premiar o projeto Digismart, cujo objetivo é revolucionar a forma como os circuitos integrados e componentes eletrónicos são produzidos. Foi através desse projeto que a equipa liderada pela diretora do Cenimat|I3N obteve uma grande variedade de materiais à base de grafeno, materiais de origem renovável - como celulose, nanocelulose e cortiça - utilizando um novo processo baseado em grafeno induzido por laser, que agora mereceu esta nova bolsa."

Elvira Fortunato compara esta tecnologia com as tecnologias laser de remoção de tatuagens. "Nós temos um laser que vai escrever um determinado padrão na superfície do papel. Ou seja, vai carbonizar esse papel. E esse material queimado, que é o produto resultante desta conversão protoquímica (reação química induzida pela ação do laser), é o grafeno. Assim, ficamos com pistas condutoras à base de grafeno", diz.

Este é um grafeno verde, porque "é convertido através das árvores, da celulose extraída das árvores. E é verde também porque a tecnologia é feita à temperatura ambiente, sem quaisquer reagentes, ao passo que o grafeno convencional é produzido a altas temperaturas, na casa dos 1000 graus centígrados, com equipamentos muito caros e com muita complexidade", salienta a investigadora. "Aqui conseguimos ter material mais sustentável e de mais baixo custo. Daí o interesse por parte das indústrias e da própria Comissão Europeia", refere a cientista que revolucionou o papel, reinventando-o como um "material eletrónico".

Especialista em Microeletrónica e Optoelectrónica, a "mãe" do transístor de papel tem na celulose a matéria prima por excelência dos seus projetos, mas não a única, naturalmente. A ecossustentabilidade, contudo, estende-se a todas as escolhas. É por isso que Elvira Fortunato privilegia também alternativas ao silício como semicondutor. "Para fazer um transístor, que é a unidade de base de um circuito integrado, tenho de ter sempre um conjunto de três materiais: isolantes, condutores e semicondutores. O papel é um dos componentes, é um material isolante que pode ainda ser convertido num material condutor, o grafeno, mas depois precisamos ainda de materiais semicondutores, e aí também trabalhamos com outra classe de materiais sustentáveis. Não trabalhamos com silício, mas sim com materiais à base de óxidos metálicos, como por exemplo o óxido de zinco, que é um dos componentes dos cremes cicatrizantes, como o Halibut, os cremes da Mustela ou os protetores solares", explica.

A cientista portuguesa, que já viu o seu nome associado a um possível Nobel da Física, acredita que é viável caminharmos para uma eletrónica 100% sustentável. "Estou convencida que sim. Aliás, não temos alternativa. Isto não é uma opção, é uma obrigação. A população está a aumentar, cada vez mais pessoas vão tendo acesso a equipamentos como computadores, telemóveis, eletrodomésticos, temos o 5G e o 6G, e hoje em dia nada se repara, tudo se muda... Isto não é sustentável. Temos de arranjar soluções", aponta.

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