O nióbio (columbita) é um elemento químico utilizado principalmente na produção de tubos condutores, a fim de conferir melhoria a produtos de aço. Ele é bastante parecido com o tântalo (tantalita). O Brasil hoje possui, aproximadamente, 98% da reserva mundial de nióbio e 70% de tântalo. No Rio Grande do norte, a maior concentração dos minérios está na região Seridó. Foi essa informação que despertou o primeiro interesse do hoje professor do IFRN Cleonilson Mafra, quando ainda estava na graduação. “Se temos quase toda a reserva mundial dos minérios, por que não pesquisá-los?” – foi isso que perguntou a sua professora.
Durante seus estudos, Mafra descobriu que o país exporta o material em sua forma bruta, principalmente para China, Japão e Estados Unidos, arrecadando cerca de R$3.200 por cada tonelada. Já o quilo dos óxidos de nióbio e tântalo comercial, com 98% de pureza, chegava ao valor de exportação de R$ 19 mil. E se conseguíssemos purificá-lo totalmente? Foi com essa inquietação que o professor do Campus Nova Cruz do IFRN partiu para o doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais da UFRN. “Eu me lancei o desafio de purificar 100% estes minerais que são as principais fontes de nióbio/tântalo. Os professores me diziam que era impossível, que não havia método para isso. Pois eu vou descobri-lo até porque o impossível não existe, pois eu vou lá e faço ser possível, foi o que respondi”, revelou o pesquisador.
No início da pesquisa, ainda no Brasil (instalações da UFRN e IFRN com recursos da CAPES), ele conseguiu obter a purificação total destes minerais com reagentes de baixo custo e ao final da investigação, com passagem pela Case Western Reserve University (CWRU), através do doutorado sanduíche custeado pela CAPES/Ciência sem Fronteiras, sob orientação do professor Chung Chiun Liu, no Centro de Pesquisa Electronics Design Center (EDC), Mafra conseguiu o que disseram ser impossível.
Com o apoio de recursos financeiros da National Aeronautics and Space Administration (NASA), ele desenvolveu aplicações para utilizar esses óxidos, obtidos pelo processo da purificação total da columbita/tantalita, como catalisadores para reações de oxidação do metanol e etanol. Devido à excelência observada nos experimentos realizados, estes materiais poderão substituir o ouro ou platina que são utilizados como catalisadores hoje na indústria, pois ultrapassou em até duas ordens de grandeza a corrente gerada pelo ouro nessas reações.
“Essa foi uma das grandes inovações descobertas pela pesquisa. Além disso, os novos catalisadores gerarão energia de forma mais limpa e eficiente. Dessa forma, essa é uma contribuição para o desenvolvimento científico e tecnológico de novos materiais que apresenta um alto impacto na economia do estado e do país”, explica o professor.
RESULTADOS
A tecnologia desenvolvida permite a transformação da tonelada bruta dos metais em aproximadamente 750 kg de óxidos puros. Em moeda brasileira, isso chega a um valor aproximado de treze milhões e quinhentos mil reais. Ou seja, ao invés de o Brasil exportar uma tonelada da matéria-prima bruta por R$3.200, poderá, através do processo desenvolvido, exportar 750 Kg de um produto de alta pureza por treze milhões e quinhentos mil reais. Como o tântalo e nióbio são utilizados em diversas aplicações, como subprodutos de capacitores, lentes de câmeras, películas para foguetes aeroespaciais e outros, a descoberta poderá incrementar bastante as exportações brasileiras voltadas a setores industriais.
Além disso, em parceria entre IFRN e UFRN, a pesquisa poderá gerar nove patentes, sendo oito de produtos e uma de processo. As inovações já foram comprovadas e o pedido encontra-se em fase final para ser submetido ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI).
PESQUISA
Cleonilson Mafra realizou seu doutorado por meio do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da UFRN, sob orientação do professor Carlson Pereira de Souza e Uílame Umbelino Gomes. O trabalho teve como objetivo a purificação total do mineral de base, a columbita/tantalita, através de uma rota alternativa de síntese de eletrocatalisadores para reações de oxidação do metanol e etanol a serem aplicados em células a combustível.
Mafra salienta a participação do IFRN, em especial o Campus Nova Cruz, em seu processo de pesquisa: “Poder contar com a estrutura e apoio do Instituto foi de fundamental importância. Aqui fiz vários dos testes que precisava. Na UFRN, eu teria que dividir o laboratório com mais de 20 outros estudantes e isso tornava mais lenta a evolução do meu trabalho. O IFRN é uma paixão, eu amo ser professor aqui e, agora, tenho também uma dívida de gratidão com a Instituição”, contou o professor, com largo sorriso no rosto.
A defesa do doutorado do professor Mafra aconteceu no último dia 31 de julho e, em virtude de ser um trabalho que engloba diversas áreas, estiveram presentes professores da Engenharia Química, Físico-química, Física, Geologia e Engenharia de Materiais.
