A nanotecnologia vem ganhando espaço com o passar do tempo em grande parte das áreas da ciência e, claro, vem contribuindo significativamente no avanço da engenharia química.
Contudo, é uma área que ainda carece de estudos o que a torna mais desafiadora.
Quer conhecer mais a fundo essa área da engenharia química? Siga com a leitura!
A escala nano
A nanotecnologia é a ciência que visa a manipulação da matéria em escalas atômicas, com dimensões que variam de 1 a 100 nanômetros. A título de referência, é como se nós pegássemos um átomo de hidrogênio e multiplicamos por 100.
Essa ciência tem atuação desde a medicina até a engenharia de materiais, onde busca-se a construção de materiais de alta complexidade com um menor custo, mais eficiente e com pouca ou nenhuma geração de resíduos.
Já na engenharia química, a nanotecnologia é estudada durante o processo de fabricação, ou seja, a síntese de nanomateriais que serão aplicados desde a etapa reacional até os processos de separação.
E quais materiais e/ou aplicações? Temos, por exemplo, nanocatalisadores, aplicação na produção de cosméticos e medicamentos, aplicações medicinais, dentre outros
Vamos nos aprofundar nessas aplicações?!
A medicina e a nanotecnologia
Conhecemos a aplicação da nanotecnologia na medicina como nanomedicina. Essa ferramenta auxilia nos processos de tratamento do câncer, como também na formulação de vacinas.
Sendo assim, nós temos como missão, sintetizar nanopartículas com características bem específicas. Tais características são, por exemplo: maior tempo de liberação e circulação dos fármacos no organismo, maior especificidade de células, viabilizar a absorção de fármacos pouco solúveis em água, dentre outros.
A síntese desses componentes seguem duas vias, a saber: bottom-up e top-down.
A mais utilizada é a top-down, cujo processo utiliza altas energias e pressão para redução dos tamanhos e tornando as partículas com tamanhos parecidos. Em contrapartida, as nanopartículas são sintetizadas com o tamanho final já especificado, não necessitando de um tratamento posterior.
Microfluídica
A ciência microfluídica tem por objetivo o manuseio e a manipulação de pequenas quantidades de fluido.
E qual sua importância?
Na área da engenharia química, vemos essa aplicação na produção de nanomateriais como em dispositivos para bioprocessos.
A característica destes processos é que temos a garantia que o processo irá ocorrer sempre em regime laminar.
Como resultado, temos uma maior reprodutibilidade e controle das concentrações do fluido durante todo o processo, redução de resíduos, maior seletividade, sofre menor efeito do transporte de calor e massa e, por fim, menos custo ao se tratar de investimentos.
Em termos de aplicação, podemos citar a avaliação da cinética de reações químicas em tempo real.
Polímeros
A indústria de polímeros é vasta e pode agregar o uso da nanotecnologia em diversas partes do processo, por isso, vamos despender esforços em conhecer a nanocelulose.
Primeiramente, temos que definir o que é a celulose.
Este biopolímero é obtido através de processos químicos no qual temos como matéria prima a madeira.
Industrialmente, são realizados tratamentos químicos, através da hidrólise ácida, e mecânicos, tais como fluidização e disco de refino, para a produção de nanocelulose.
Sendo assim, a partir das fibras da celulose, podemos obter três tipos de nanocelulose, quer dizer, podemos classificá-las em três tipos: nanofibrilada, microfibrilada e nanocristalina.
A nanocelulose pode ser empregada na fabricação de aviões, borrachas para indústria automobilística, melhorando a composição de outros materiais, lhe conferindo uma maior resistência, maior alongamento, melhoria na tensão de ruptura e menor peso. Características importantes nesta área!
Similarmente, a nanocelulose modifica composições de base aquosa, o que é muito desejado pela indústria de cosméticos. Essa característica, tixotrópica, garante uma melhor espalhabilidade de cremes e, ainda, é de baixa toxidade e é biodegradável.
Por último, serve como barreira contra umidade e gordura. Logo, podemos citar a fabricação de plásticos e filmes ao se tratar da produção de embalagens de alimentos e fármacos.
Grafenos
Esse nanomaterial é oriundo do carbono, assim como outras estruturas cristalinas, tais como grafite, diamante, fulereno e nanotubos de carbono.
Contudo, esse material é formado por apenas átomos de carbono que possuem configuração sp2 e possuem uma constituição em camadas bidimensionais.
Essa configuração faz com que o grafeno seja um bom condutor eletrônico, leve, rígido e impermeável e, por fim, possui aplicabilidade em sistemas ópticos, térmicos e catalíticos.
Essa aplicação da nanotecnologia é obtida através do tratamento químico e térmico. Um dos métodos é o método de Hummers que se baseia na oxidação do grafite. Uma outra forma de obtenção é através da redução.
A nanotecnologia no futuro
O estudo e aplicação da nanotecnologia no Brasil ainda é bem precário. As empresas, por sua vez, possuem certa insegurança na implementação dessa tecnologia, ainda mais pelo extenso processo burocrático de regularização no nosso país.
Outro fator que contribui, negativamente, é a redução dos investimentos em pesquisa e desenvolvimento. O resultado disso, é a transferência de profissionais para outros países para desenvolvimento dessa nova tecnologia.
Contudo, estamos tendo avanço em várias áreas de aplicação como pode ser visto nos exemplos acima.
Porém, não para por aí, temos aplicações em tintas e revestimentos, catalisadores, processamento de petróleo e gás, insumos para outros materiais nanotecnológicos.
Ainda, temos as áreas de nanotoxicologia e nanosegurança.
Em resumo…
