A Química Vista por … Cliton Watualero

A Química Vista por … Cliton Watualero

Formando do curso PRR “Química Verde: do conhecimento à ação” edição 2026

A química, enquanto ciência central, assume um papel crucial na resposta aos desafios contemporâneos associados à sustentabilidade, à redução das emissões de carbono e à eficiência energética. Neste enquadramento, a química verde propõe estratégias que minimizam o impacto ambiental dos processos e produtos químicos, privilegiando matérias-primas renováveis e tecnologias mais limpas. Entre essas estratégias, destaca-se a valorização da biomassa para a produção de biochar e a sua aplicação em dispositivos energéticos, como baterias de iões de lítio, supercapacitores e sistemas baseados em materiais de mudança de fase. Esta abordagem apresenta vantagens relevantes, mas também limitações que importa discutir.

Uma das principais vantagens do uso da biomassa é o seu carácter renovável e a sua ampla disponibilidade. Resíduos agrícolas, florestais e industriais podem ser convertidos, através de processos como a pirólise, em biochar (um material carbonoso com elevada estabilidade e estrutura porosa ajustável). Esta valorização de resíduos contribui para a economia circular e reduz a dependência de recursos fósseis, tradicionalmente utilizados na produção de materiais de carbono, como o grafite sintético.

Biochar é um material sólido rico em carbono, produzido a partir da queima de biomassa (como resíduos agrícolas, madeira ou cascas) em uma atmosfera inerte ou num ambiente com pouco, um processo chamado pirólise. Pode também ser produzido dentro de um reator hidrotérmico, onde o precursor fica imerso na água, nestes caso chama-se hidrochar.

Do ponto de vista ambiental, o biochar apresenta um benefício significativo ao nível do sequestro de carbono. Durante a sua produção, parte do carbono da biomassa é fixado numa forma estável, impedindo a sua libertação imediata para a atmosfera. Quando utilizado como substituto de materiais convencionais em dispositivos energéticos, pode contribuir para a redução da pegada carbónica global desses sistemas, alinhando-se com os objetivos de desenvolvimento sustentável.

No caso das baterias de iões de lítio, o biochar tem sido explorado como material de ânodo. A sua estrutura porosa facilita a difusão dos iões de lítio, e a sua composição pode ser ajustada para melhorar a condutividade elétrica. Comparativamente aos materiais sintéticos, cuja produção é frequentemente dispendiosa e energeticamente intensiva, o biochar pode representar uma alternativa mais económica e sustentável. De forma semelhante, nos supercapacitores, a elevada área superficial do biochar favorece o armazenamento de carga, podendo substituir carvões ativados obtidos por processos menos ecológicos.

Adicionalmente, o biochar pode ser utilizado como suporte em materiais de mudança de fase (PCM), usados para armazenamento de energia térmica. A sua estrutura porosa permite estabilizar os PCM, evitando fugas durante a transição de fase e melhorando a condutividade térmica do sistema. Esta aplicação é particularmente relevante em edifícios energeticamente eficientes, contribuindo para a redução do consumo de energia.

Contudo, apesar destas vantagens, existem limitações importantes. A variabilidade da biomassa é um dos principais desafios, uma vez que diferentes fontes e condições de processamento originam biochars com propriedades distintas. Esta heterogeneidade dificulta a padronização e pode comprometer a consistência do desempenho em aplicações industriais.

Outro aspeto crítico prende-se com os custos e o consumo energético associados ao processamento. Embora a pirólise seja uma técnica relativamente simples, a produção de biochar com propriedades adequadas para aplicações avançadas pode exigir temperaturas elevadas e etapas adicionais de ativação ou modificação, aumentando os custos e reduzindo parte dos benefícios ambientais.

Além disso, o desempenho do biochar ainda não atinge, em muitos casos, o nível dos materiais convencionais. Em baterias de iões de lítio, por exemplo, a capacidade e a estabilidade podem ser inferiores às do grafite altamente otimizado. Nos supercapacitores, a densidade de energia pode ser limitada, exigindo investigação adicional para melhorar as suas propriedades.

Por fim, questões logísticas, como a recolha e o transporte da biomassa, podem influenciar a viabilidade económica e ambiental desta abordagem. Assim, é essencial considerar todo o ciclo de vida do material.

Em conclusão, a utilização de biomassa para a produção de biochar constitui uma solução promissora no âmbito da química sustentável, com potencial para substituir materiais de origem não renovável. No entanto, a sua implementação em larga escala exige a superação de desafios técnicos, económicos e logísticos, de modo a garantir benefícios reais e duradouros.