Um fator humano

Tecnologia pode migrar dos metais para o carbono

Redação do Site Inovação Tecnológica -  02/10/2017

Será que a tecnologia se desviará de sua rota inicial tipicamente metálica? [Imagem: Cortesia Paramount Pictures/Divulgação]

De volta às origens

Quando a sonda espacial Voyager, que mal acabou de completar 40 anos e ainda está na borda do Sistema Solar, finalmente retorna à Terra, já evoluída, ela se tornou o núcleo central, o coração, de uma nave imensa, além de qualquer tecnologia já pensada pelo homem.

A Voyager, então conhecida como V'Ger, incorpora uma parcela de sua humanidade original, e retorna em busca de seu Criador. Contudo, pura tecnologia que se tornou, ela não reconhece os humanos, e nos chama de "unidades carbono", muito diferentes da tecnologia fria e metálica em que baseia sua existência - tanto estranha que acha que as unidades carbono estão "infestando" a nave Enterprise.

Mas pode ser que, ao menos no caso desse longa-metragem histórico da série Jornada nas Estrelas, a vida não imite a arte, e a tecnologia não prossiga divergindo das unidades carbono que a criaram.

Tecnologia à base de carbono

Da virada do milênio para cá, tem havido um desenvolvimento crescente de materiais à base de carbono que têm tudo não apenas para substituir as atuais tecnologias "metálicas", como também para dar um salto qualitativo em relação a elas. Os nanotubos de carbono e o grafeno são apenas a face mais conhecida desses nanomateriais, que se tornaram a base da eletrônica orgânica.

E vários desses materiais já podem representar uma alternativa viável para alguns dos principais "metais tecnológicos", com vantagens não apenas técnicas, mas também econômicas, já que vários desses metais têm problemas crônicos de escassez porque são muito raros na Terra.

Rickard Arvidsson e Bjorn Sandén, da Universidade Chalmers, na Suécia, identificaram 14 metais que aparecem no topo de duas listas: uma lista de importância tecnológica e uma lista de escassez. São eles, em ordem alfabética: antimônio, berílio, cromo, cobalto, gálio, germânio, ouro, índio, nióbio, platina, prata, tântalo, estanho e tungstênio.

Depois de checar as aplicações tecnológicas de cada um, eles vasculharam a literatura científica e as patentes em busca de materiais à base de carbono que poderiam substituir cada um deles.

A conclusão é que 13 metais da lista não apenas podem ser substituídos por materiais de carbono já conhecidos e em desenvolvimento, como de fato alguns já estão passando por esse processo de substituição.

O caminho oposto também parece ser possível: sair do carbono e pensar em uma vida à base de silício. [Imagem: Lei Chen/Yan Liang/Caltech]

Tecnologia mais próxima à vida

Existem possíveis soluções para substituir os metais com nanomateriais de carbono para todas as aplicações pesquisadas, exceto para o ouro em joias, dizem os pesquisadores - ainda que, afinal de contas, joias não sejam reconhecidas como uma aplicação tecnológica. Os metais que estamos mais próximos de poder substituir são índio, gálio, berílio e prata.

"Existem soluções tecnológicas potenciais para substituir 13 dos 14 metais por nanomateriais de carbono em suas aplicações mais comuns. O desenvolvimento da tecnologia está em diferentes estágios para diferentes metais e aplicações, mas, em alguns casos, como o índio e o gálio, os resultados são muito promissores," disse Arvidsson.

"Isso traz esperanças. No debate sobre restrições de recursos, economia circular e manuseio de materiais pela sociedade, o foco tem sido a reciclagem e a reutilização. A substituição é uma alternativa potencial que não tem sido explorada na mesma medida e, com as questões de recursos se tornando mais urgentes, nós agora temos mais ferramentas com que trabalhar," completou Sandén.

A grande vantagem na substituição é que, em vez de procurar minas cada vez mais profundas e usar técnicas nem sempre ambientalmente amigáveis para extrair os metais raros de minérios muito pobres ou como subprodutos de outros metais, o carbono pode ser reciclado da própria biomassa, criando um ciclo produtivo mais próximo do ciclo natural da vida na Terra.

"Os nanomateriais de carbono são uma descoberta relativamente recente, e até agora o conhecimento é limitado sobre seu impacto ambiental na perspectiva do ciclo de vida. Mas geralmente parece haver um potencial de baixo impacto ambiental," finalizou Arvidsson.

Bibliografia:

Carbon nanomaterials as potential substitutes for scarce metals
Rickard Arvidsson, Björn A. Sandén
Journal of Cleaner Production
Vol.: 156, 10 July 2017, Pages 253-261
DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.04.048

E vários desses materiais já podem representar uma alternativa viável para alguns dos principais "metais tecnológicos", com vantagens não apenas técnicas, mas também econômicas, já que vários desses metais têm problemas crônicos de escassez porque são muito raros na Terra.

Rickard Arvidsson e Bjorn Sandén, da Universidade Chalmers, na Suécia, identificaram 14 metais que aparecem no topo de duas listas: uma lista de importância tecnológica e uma lista de escassez. São eles, em ordem alfabética: antimônio, berílio, cromo, cobalto, gálio, germânio, ouro, índio, nióbio, platina, prata, tântalo, estanho e tungstênio.

Depois de checar as aplicações tecnológicas de cada um, eles vasculharam a literatura científica e as patentes em busca de materiais à base de carbono que poderiam substituir cada um deles.

A conclusão é que 13 metais da lista não apenas podem ser substituídos por materiais de carbono já conhecidos e em desenvolvimento, como de fato alguns já estão passando por esse processo de substituição.

O caminho oposto também parece ser possível: sair do carbono e pensar em uma vida à base de silício. [Imagem: Lei Chen/Yan Liang/Caltech]

Tecnologia mais próxima à vida

Existem possíveis soluções para substituir os metais com nanomateriais de carbono para todas as aplicações pesquisadas, exceto para o ouro em joias, dizem os pesquisadores - ainda que, afinal de contas, joias não sejam reconhecidas como uma aplicação tecnológica. Os metais que estamos mais próximos de poder substituir são índio, gálio, berílio e prata.

"Existem soluções tecnológicas potenciais para substituir 13 dos 14 metais por nanomateriais de carbono em suas aplicações mais comuns. O desenvolvimento da tecnologia está em diferentes estágios para diferentes metais e aplicações, mas, em alguns casos, como o índio e o gálio, os resultados são muito promissores," disse Arvidsson.

"Isso traz esperanças. No debate sobre restrições de recursos, economia circular e manuseio de materiais pela sociedade, o foco tem sido a reciclagem e a reutilização. A substituição é uma alternativa potencial que não tem sido explorada na mesma medida e, com as questões de recursos se tornando mais urgentes, nós agora temos mais ferramentas com que trabalhar," completou Sandén.

A grande vantagem na substituição é que, em vez de procurar minas cada vez mais profundas e usar técnicas nem sempre ambientalmente amigáveis para extrair os metais raros de minérios muito pobres ou como subprodutos de outros metais, o carbono pode ser reciclado da própria biomassa, criando um ciclo produtivo mais próximo do ciclo natural da vida na Terra.

"Os nanomateriais de carbono são uma descoberta relativamente recente, e até agora o conhecimento é limitado sobre seu impacto ambiental na perspectiva do ciclo de vida. Mas geralmente parece haver um potencial de baixo impacto ambiental," finalizou Arvidsson.

Bibliografia:

Carbon nanomaterials as potential substitutes for scarce metals
Rickard Arvidsson, Björn A. Sandén
Journal of Cleaner Production
Vol.: 156, 10 July 2017, Pages 253-261
DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.04.048