O Instituto de Física da Universidade de Brasília (UnB), com apoio da Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF), busca tornar mais próxima à realidade a produção do hidrogênio verde. Coordenada pelo professor Jorlandio F. Felix, doutor em física, bolsista de produtividade do CNPq e docente associado da UnB, a pesquisa produz e caracteriza filmes finos (camadas extremamente finas) baseados em materiais de Van der Waals (forças fracas) para aplicação como catalisadores na geração de hidrogênio e também em dispositivos eletrônicos.
O projeto conta com investimento de R$ 179 mil da FAPDF. Para o professor Felix, “essa tecnologia não representa apenas um avanço científico; ela demonstra que é possível produzir energia limpa com menor custo e menor impacto ambiental, criando oportunidades econômicas e formando profissionais altamente qualificados no Distrito Federal.”
O hidrogênio é considerado um dos pilares da transição energética porque pode substituir combustíveis fósseis em setores onde a eletrificação direta é mais difícil, como na indústria pesada e no transporte. Ele pode ser utilizado como combustível para ônibus, caminhões e trens, gerando apenas vapor d’água como resíduo; em processos industriais que exigem altas temperaturas, como a produção de aço; e como forma de armazenar energia solar e eólica, funcionando como uma espécie de “bateria química” de grande escala. Quando produzido a partir da eletrólise da água usando energia renovável — como solar ou eólica —, ele é chamado de hidrogênio verde, pois não gera emissões de carbono no processo.
Para produzir esse hidrogênio, é necessário quebrar a molécula da água (H₂O) usando eletricidade. Essa reação, chamada eletrólise, só ocorre com eficiência quando há um catalisador — material que acelera a reação e reduz o gasto energético. Hoje, o catalisador mais eficiente é a platina, um metal raro e caro. É nesse cenário que a pesquisa da UnB apresenta uma alternativa promissora.
O grupo trabalha com filmes finos produzidos a partir de materiais bidimensionais (2D). Filmes finos são camadas extremamente finas de material aplicadas sobre uma superfície. Elas podem ser milhares de vezes mais finas que um fio de cabelo e, mesmo quase invisíveis, conseguem conduzir eletricidade ou acelerar reações químicas. Filmes semelhantes já estão presentes no cotidiano — por exemplo, nas telas de celulares sensíveis ao toque, em espelhos e até em alguns tipos de painéis solares.
Entre os materiais utilizados estão os chamados dicalcogenetos de metais de transição (TMDCs), como o dissulfeto de molibdênio (MoS₂) e o dissulfeto de tungstênio (WS₂). O MoS₂ já é utilizado há décadas como lubrificante industrial, reduzindo o atrito entre peças metálicas graças à estrutura em camadas. Na pesquisa da UnB, porém, esses mesmos materiais são aplicados em escala nanométrica — quase atômica — para acelerar reações químicas e produzir hidrogênio verde.
Um dos grandes diferenciais do projeto é o desenvolvimento da técnica chamada Esfoliação Mecânica Automática (AME). De forma simplificada, trata-se de um sistema automatizado que deposita materiais bidimensionais, como MoS₂ e WS₂, sobre uma superfície com controle preciso de pressão e movimento.
Esses materiais começam como um pó escuro comum, mas têm uma estrutura formada por camadas muito finas, unidas por forças fracas chamadas forças de van der Waals. Quando pressionadas contra uma superfície, essas camadas se desprendem e formam o filme fino.
O sistema funciona como uma “caneta” de alta precisão, guiada por motores que controlam o movimento em diferentes direções e a força aplicada, garantindo uniformidade e padronização. Essa automação resolve um dos principais desafios da nanotecnologia: a reprodutibilidade, ou seja, assegurar que o material seja produzido sempre com a mesma qualidade.
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