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48ª RASBQ: A importância da química para a transição energética

A expressão transição energética anda na boca das pessoas: empresários, investidores, e o setor público estão atentos para a grande mudança necessária no modo de produção global, que irá gradualmente substituir a energia de fontes fósseis por energia de fontes renováveis, com menor impacto ambiental. Essa mudança está expressa também no Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 7, que preconiza o fornecimento de energia de forma acessível, sustentável e renovável para a população.

A Química é a ciência fundamental nesta transição. E dentro da Química, muitas áreas já vêm atuando neste tema e terão contribuições importantes ao longo dos próximos anos.

A sessão temática 'A Química Solucionando os Problemas Energéticos', na 48a RASBQ, propõe reunir pesquisadores atuantes na área de transição energética, com o objetivo de discutir e demonstrar "onde" a química brasileira vem colaborando para essa questão global.

"Esta sessão é uma atividade conjunta de diferentes divisões da SBQ (Química de Materiais, Eletroquímica e Eletroanalítica, Físico-Química e Catálise). Ela está centrada em demonstrar por meio dos quatro convidados, que atuam em diferentes áreas, o papel da Química como uma ferramenta para a solução de problemas energéticos", afirma a professora Maria Luiza Rocco (UFRJ), diretora da Divisão de Química de Materiais e co-organizadora da sessão.

Maria Luiza Rocco (UFRJ): "Um papel importante da Química neste campo é o aperfeiçoamento de processos já existentes, isto é, novos compostos ou materiais que, devido a propriedades específicas e aprimoradas quando empregados em processos industriais, melhoram a eficiência do processo, podendo até mesmo diminuir o seu consumo energético"

Segundo ela, a Química pode atuar em diferentes eixos, como no desenvolvimento de fontes renováveis de energia; na descarbonização dos processos industriais; na síntese e caracterização de novos materiais sustentáveis com propriedades singulares que possam ser aplicados em células solares; em catalisadores para geração de hidrogênio, de amônia e de aço de baixo carbono; na captura de CO2; na produção de gases de síntese e de produtos de elevado valor agregado a partir de biomassa; em baterias de nova geração e supercapacitores.

"Outro papel importante da Química neste campo é o aperfeiçoamento de processos já existentes, isto é, novos compostos ou materiais que, devido a propriedades específicas e aprimoradas quando empregados em processos industriais, melhoram a eficiência do processo, podendo até mesmo diminuir o seu consumo energético", ressalta. "O Brasil conta com pesquisadores de renome mundial que o colocam em posição de destaque, seja na geração ou no armazenamento de energia."

A sessão temática terá a participação dos seguintes pesquisadores: Roberto Torresi (IQ-USP), Desenvolvimento de Novos Materiais para Armazenamento Eletroquímico de Energia: Desafios e Perspectivas Tecnológicas; Hebe de las Mercedes Villullas (Unesp), Nanostructured materials for clean energy: how hybrid supports can play a role on the electroactivity of metal nanoparticles; Tulio Matencio (UFMG), Pilhas a Combustível e Hidrogênio como Soluções Energéticas Sustentáveis; e Ana Flávia Nogueira (Unicamp), Challenges with metal halide perovskites solar cells: what we have learned so far.

A professora Ana Flávia venceu, em 2020, o prêmio Brazilian Women in Chemistry and Related Sciences Award, outorgado pela American Chemical Society e pela SBQ. Nos últimos anos, seu grupo tem se destacado na compreensão das propriedades da perovskita, material promissor para células fotovoltaicas mais eficientes. Ela concedeu a seguinte entrevista ao Boletim Eletrônico SBQ:

Prof. Ana Flávia Nogueira (Unicamp)

Como você chegou à ideia de trabalhar com a perovskita?
Eu pesquiso células fotovoltaicas emergentes desde o mestrado. As células solares de perovskita são a terceira tecnologia que trabalho. No mestrado e no doutorado, sob a orientação do Prof. Marco-Aurelio De Paoli, investiguei as células solares de dióxido de titânio e corante, que era uma tecnologia da época. Já no pós-doc, no Imperial College de Londres, fui trabalhar com as células solares orgânicas.

Foi natural ir para a tecnologia de perovskita, porque todos os colegas que tinham o mesmo background também migraram para a perovskita. Isso porque ela é muito mais eficiente que as outras duas, comparável com o silício. As outras duas não conseguem atingir esse nível de eficiência.

Quando e como você soube que sua pesquisa com a perovskita estava no caminho certo?
No começo foi bem difícil. Nós fomos o primeiro grupo a montar as células solares de perovskita em laboratório brasileiro. Tínhamos uma experiência prévia com células solares de corante, as orgânicas e tal... mas a perovskita era uma tecnologia diferente, com outros materiais, e foi um desafio muito grande no início.

Percebi que estávamos no caminho certo, quando conseguimos atingir valores de eficiência comparados aos melhores laboratórios do mundo, em torno de 20% de eficiência.

Por volta de 2016, 2017, eu entendi que era muito difícil para um grupo de Campinas competir com os laboratórios que têm o recorde de eficiência. Eles têm mais de 30 pessoas trabalhando. Eu não tinha como competir, e tinha que procurar um nicho: onde poderíamos dar nossa contribuição? Foi aí que pensei no CNPEM -- na época o Sirius ainda estava em comissionamento. Percebi que seria uma oportunidade muito interessante: utilizar as linhas de luz do Sirius para entender melhor as propriedades da perovskita. Nessa época, se avançou muito em eficiência, mas o entendimento da correlação do desempenho e estabilidade com as propriedades era muito escasso.

Isso foi muito importante para a gente, porque o grupo acabou se destacando nessa área. Posso dizer que hoje temos, junto com outros grupos, uma certa liderança nesse tema.

Qual é seu desafio científico atualmente?
Atualmente temos um desafio enorme: aumentar o tamanho dos dispositivos. Trabalhamos com células muito pequenas em áreas pequenas. É um desafio muito grande para nós e laboratórios do mundo todo conseguir reproduzir essas células solares em uma área maior. Quando você sai da escala de laboratório e vai para protótipo, tem uma perda grande em eficiência. A perovskita tem esse desafio muito grande: levar para dimensão maior, o que chamamos de upscalling da tecnologia, ou seja desenvolver células com área maior e boa eficiência (e reprodutível).

Você vem sendo mais citada ano a ano desde 2022. Qual a chave do sucesso?
São vários fatores: ter um time de pesquisadores muito bom, alunos interessados e comprometidos; ter um networking com colaborações com vários grupos, seja no Brasil ou em outros países.

Também conseguimos montar uma estrutura muito avançada, com apoio da Fapesp e da Shell. Isso levou a nossa pesquisa a ser de fato reconhecida no Brasil e no exterior.

Mais informações: https://www.sbq.org.br/48ra/pagina/sessoes-tematicas.php

Texto: Mario Henrique Viana (Assessoria de Imprensa da SBQ)