Pesquisa dos Departamentos de Física e Química fixam CO₂ no estado sólido em forma de nanomateriais com potenciais aplicações no âmbito da indústria 

Resultados da pesquisa quebram padrões científicos de 40 anos

Depois de quase dez anos de pesquisas, seis laboratórios, dez professores e pesquisadores, cinco parcerias nacionais e seis internacionais, os departamentos de Física e Química do Centro Técnico Científico da PUC-Rio (CTC/PUC-Rio) conseguiram demonstrar a possibilidade de fixar CO₂ do estado gasoso para o sólido para gerar nanomateriais pouco voláteis, sem alto teor de evaporação. Esta fixação se deu via pulsos laser de alta intensidade sobre alvos de ouro em um ambiente líquido (água). A iniciativa confirmou que os produtos gerados durante os estudos têm potenciais aplicações no âmbito da indústria farmacêutica, da optoeletrônica e no setor energético.

Os resultados da pesquisa “Reação de redução de CO₂ acionada por laser pulsado para o controle do rendimento quântico de fotoluminescência de nano compósitos de ouro organometálicos” foram aceitos para publicação na renomada revista científica Small Science, periódico premium e multidisciplinar de acesso aberto dedicado a divulgar as pesquisas mais impactantes de todas as áreas da nanociência e da nanotecnologia.

“A curto prazo visamos a aplicação desses nanomateriais no âmbito da nanomedicina: resultados em fase de publicação mostram que os nanomateriais produzidos têm a capacidade de liberar pequenas quantidades de monóxido de carbono em diferentes tipos de células humanas, levando a diferentes propriedades. Entre elas, destacamos as propriedades favoráveis à formação e organização de vasos sanguíneos para a regeneração de tecidos endoteliais, além de possuir propriedades anti-inflamatórias”, explica o Prof. Tommaso Del Rosso, do Departamento de Física do CTC/PUC-Rio, autor principal do artigo e coordenador da pesquisa.

Segundo o professor, os métodos tradicionais de fixação do dióxido de carbono (CO₂) levam à produção de gases (metano, monóxido de carbono) ou solventes orgânicos (etanol, metanol) que são altamente voláteis. Se os gases produzidos têm ainda um impacto ambiental comparável a CO₂, os solventes orgânicos são altamente voláteis e inflamáveis, o que causa um alto custo de armazenamento. “Nossa pesquisa confirmou que os nanomateriais gerados através da fixação do CO₂ a partir da irradiação de alvos de ouro em água, com pulsos laser de alta intensidade, não têm nenhum impacto ambiental, são caracterizados por uma baixa volatilidade e têm diferentes potencialidades aplicativas”, reforça Del Rosso.

Pesquisa quebra processo científico defendido por 40 anos

O estudo do CTC/PUC-Rio revoluciona o entendimento sobre a produção de nanomateriais via laser pulsados em água. Por quatro décadas, ele foi descrito como um processo de química verde, sem a geração de produtos secundários. Com os resultados obtidos na PUC-Rio, foi confirmada a primeira demonstração experimental, em âmbito mundial, da possibilidade de fixar o CO₂ em nano compósitos em fase coloidal, proporcionando produtos altamente estáveis e sem problemas ambientais relacionados ao armazenamento de materiais voláteis.

“No momento que a teoria vigente considerava impossível gerar produtos sólidos secundários no processo de irradiação laser de alvos metálicos em água, qualquer eventual produto secundário observado era geralmente identificado como contaminação das amostras produzidas. Nós precisamos de quase uma década para demonstrar que os produtos secundários observados podem ser controlados dependendo da particular metodologia experimental, e derivam unicamente do processo de fixação do CO₂ atmosférico, que, de forma inevitável, reside na água usada para efetuar os experimentos”, explica.

Ele frisa ainda que, até agora, foram explorados somente os efeitos da fixação do CO₂ através da interação de pulsos laser com alvos de ouro, e que existem inúmeros metais ainda a serem explorados, que podem levar a resultados inesperados. “Nós abrimos novos caminhos na pesquisa sobre a fixação do CO₂, demonstrando a possibilidade de gerar produtos com zero impacto ambiental, com potenciais aplicações em diferentes áreas produtivas e de interesse social e com baixa volatilidade, o que minimiza os custos de armazenamento”, comemora o professor Tommaso.

Cientistas envolvidos na pesquisa:

Departamento de Física do CTC/PUC-Rio

Professores:

• Tommaso Del Rosso (autor principal e coordenador da pesquisa)
• Marco Cremona
• Fernando Lazaro Freire Jr
• Marcelo Eduardo Huguenin Maia da Costa

Pesquisadores:

• Tahir
• Suellen de Barros

Estudantes:

• Guilherme Conceição Concas
• Mariana Gisbert

Laboratórios:

• Laboratório de Síntese e Caracterização Laser de Nanomateriais (NanoLaserLab, laboratório principal e coordenador do projeto)
• Laboratório de Optoeletrônica Orgânica e Molecular (LOEM)
• Laboratório Van de Graaff

Departamento de Química do CTC/PUC-Rio

Professores:

• Ricardo Queiroz Aucélio
• Tatiana Saint Pierre
• José Marcus Godoy

Pesquisador

• Diogo Mendes

Laboratórios:

• Laboratório de Eletroanalítica, Espectroanalítica e Análise Elementar Aplicada (LEEA)
• Laboratório de Espectrometria Atômica (LABSPECTRO)
• Laboratório de Caracterização de Águas (LAB-ÁGUAS)

Outros Centros de Pesquisa que participaram da pesquisa:

Nacionais

• Centro Brasileiro de Pesquisas em Física (CBPF)
• InMetro
• Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)
• Universidade Federal Fluminense (UFF)
• Universidade Federal de Goiás (UFG)

Internacionais

• Universitá degli Studi di Firenze (Italia)
• Universitá degli Studi di Verona (Italia)
• Laboratório Ibérico Internacional de Nanotecnologia (INL, Portugal)
• Universidade de Duisburg-Essen e Centro de Nanointegração Duisburg-Essen (CENIDE, Alemanha)
• Instituto dos Sistemas Complexos (ISC-CNR, Itália)
• Universidade dos Emirados Árabes Unidos (Emirados Árabes Unidos)