Para quem ainda pensa que o sal serve apenas para temperar e dar gosto às receitas culinárias, precisa atualizar seus conhecimentos. Em tempos imemoriais, o sal foi uma das commodities mais valiosas da história, agindo como conservante de alimentos essencial, moeda de troca chamada ‘ouro branco’ e motor de impérios.
Por milênios, permitiu a conservação de carnes e peixes, possibilitando longas viagens e a expansão de civilizações. Vale lembrar ainda que o termo “salário” originou-se do pagamento aos soldados romanos com sal.
Na ciência, a aplicação em várias frentes fez do cloreto de sódio (NaCI), encontrado no sal de cozinha, a base para experimentos em laboratórios, nas indústrias de energia, eletrônica e meio Ambiente, medicina e, até, na extração do DNA de plantas e animais. Assim, diversos fenômenos físicos/químicos usam o composto devido a sua estrutura iônica, solubilidade e propriedades osmóticas, ou seja, como os sais são organizados, se dissolvem e afetam o movimento da água.
No contexto de armazenamento de energia, pesquisadores de todo o mundo estão, há décadas, tentando encontrar soluções que substituam o metal lítio (Li), como sódio e potássio, elementos mais fáceis e baratos de encontrar na natureza. A priori, uma nova bateria que fosse de baixo custo, flexível, transparente e não tóxica, iria gabaritar em todos os quesitos quando o objetivo é a descarbonização da matriz energética.
Nessa corrida, a pesquisa desenvolvida na Universidade Federal do Paraná (UFPR) usou o sódio encontrado no sal de cozinha para criar um protótipo de bateria funcional que reúne, simultaneamente e de forma inédita para o setor, três características inovadoras: ela é flexível, transparente e funciona em meio aquoso, eliminando riscos de explosões.
Ciência com paixão
O protótipo foi criado no Grupo de Química de Materiais (GQM), que tem à frente o Aldo José Gorgatti Zarbin, professor do Departamento de Química da UFPR e que pesquisa o tema há quase três décadas. A bateria foi desenvolvida durante o mestrado, o doutorado e o projeto de pós-doutorado da pesquisadora Maria Karolina Ramos, orientada por ele, com atributos que possibilitam uma série de aplicações inovadoras das baterias, desde eletrônicos vestíveis a roupas e até em janelas inteligentes.
A paixão de Maria Karolina pela Química se deu ainda na adolescência, quando já tinha definido o que iria estudar no futuro. “Em 2013, no meu primeiro ano da graduação em Química Tecnológica, com ênfase em Química Ambiental, na Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG), eu já fazia iniciação científica, o que não era comum. Com duas semanas na universidade, eu já estava no laboratório sob orientação da professora Cristiana Andrade Pessoa”, relembra a pesquisadora.
A graduanda Maria Karolina começou a ter contato com o ambiente científico ao participar da pesquisa da, então doutoranda, Rosana Mossanha, desde os artigos científicos até como usar uma micropipeta no laboratório, conhecendo o tipo de técnica que se usava, inclusive as eletroquímicas. No final da graduação, o Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) não podia ter outro tema senão os ligados ao laboratório.
Ainda no final do primeiro ano, dos cinco do curso, durante um simpósio na UEPG, o professor Zarbin fez a palestra de abertura. “Não o conhecia pessoalmente, mas sabia que ele trabalhava com nanomateriais, com nanotecnologia, esse tipo de pesquisa. E as palestras do professor Aldo são sempre muito inspiradoras”, recorda Karolina.
Em 2017, decidida a fazer mestrado na sequência, ela se encontrou novamente com o palestrante, no mesmo simpósio. A conversa foi rápida, já que ela estava decidida “Fiz a prova, passei, consegui bolsa e entrei no grupo de Química de Materiais, que é o grupo da UFPR e eu estou aqui até hoje”, conta a pesquisadora.
Filmes finos
Com o trabalho no grupo de pesquisa coordenado por Zarbin, o interesse por nanomateriais e, consequentemente, nanotecnologia, só aumentou. “No começo, eu escolhi um projeto que eu pudesse sintetizar materiais. Então, uma das grandes frentes que a gente tem é a técnica chamada LLIR, do inglês Liquid-Liquid Interfacial Route. Usamos dois líquidos imiscíveis, que não se misturam, para produzir filmes finos na interface entre esses líquidos e, a partir desse filme fino, a gente consegue depositar em diferentes substratos que permitem essas variadas aplicações”, explica Maria Karolina.
O protótipo inovador da bateria de íon-sódio (SIBs) é resultado de estudos, desde 2018, do conhecimento acumulado na linha de pesquisa do professor Aldo, somado ao que ela construiu em seus anos de estudos no laboratório do GQM/UFPR.
Em 2023, já havia sido publicado um artigo no periódico da Royal Society of Chemistry, que destacava a composição obtida com a nanoarquitetura. O texto ressalta que “os dispositivos resultantes oferecem um desempenho eletroquímico robusto, mantendo a segurança, o baixo custo e a compatibilidade ambiental, contando com a água como solvente e o sódio como portador de carga, ambos abundantes e não tóxicos. Além disso, o uso mínimo de materiais ativos apoia o desenvolvimento de dispositivos leves, sistemas de armazenamento de energia de alta eficiência e escaláveis, alinhados com os dispositivos futuros que exigem transparência e flexibilidade”. Desde então, a pesquisa ganhou robustez e relevância, tanto que já foi dada entrada na requisição da patente pelo grupo.
“O material que a gente sintetizou tinha esse potencial para ser aplicado em bateria. Mas além disso, o trabalho teve uma grande repercussão agora porque foi onde a gente conseguiu fazer um protótipo e tudo mais”, avalia Maria Karolina.
O próximo passo é continuar a explorar os potenciais do filme fino. “Temos um longo caminho ainda de estudos para viabilizar o projeto em termos de mercado. Entramos na fase de acrescentar células fotoelétricas para verificar se a bateria de íon-sódio, além de armazenar, é capaz de gerar energia”, adianta a pesquisadora.
Reconhecimento
Em dezembro de 2025, o professor José Aldo Zarbin recebeu, pelo conjunto da pesquisa, o Prêmio Paranaense de Ciência e Tecnologia, na categoria “Pesquisador”, na área de Ciências Exatas e da Terra. Organizado pela Secretaria de Estado da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior do Paraná (Seti), o prêmio, que está em sua 38ª edição, é voltado para pesquisadores e cientistas vinculados às instituições públicas e privadas de ensino superior e de pesquisa, além de inventores independentes e jornalistas que atuam nos meios de comunicação de todo o estado.
À época da premiação, o professor afirmou que, “sempre que a gente pode receber qualquer tipo de reconhecimento pelo trabalho que fazemos é bastante positivo, então, fiquei muito satisfeito”.
A trajetória de Zarbin na Química é bem similar a de Maria Karolina. Ainda no Ensino Médio e logo no primeiro semestre da graduação em Química, em 1986, pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), a paixão aflorou e traçou o destino na academia do atual pesquisador e docente da UFPR.
“Lembro que antes de entrar na graduação, uma multinacional fazia uma propaganda na televisão que tinha como mote ‘a Química a serviço da vida’. Eu achava a coisa mais bacana”, lembra o professor. O interesse pela nanociência se aprofunda à medida que as pesquisas avançam. “A minha tese de doutorado é a primeira em Química, no Brasil, que tem o prefixo nano, lá em 1997”.
O Conexão Ciência preparou um vídeo que explica o conceito de nanociência, sua história e aplicações na atualidade. Dê um play!
Docente na UFPR desde 1998, Zarbin coordena o Grupo de Química de Materiais e também uma rede de pesquisadores de 26 instituições em todo o Brasil, o INCT de Nanomateriais para a vida, que recebe financiamento do CNPq desde 2023, e passará a ter fomento da Fundação Araucária a partir de 2026. Os Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCT) são estruturas de pesquisa que desenvolvem projetos em rede de maneira articulada, com foco na solução de problemas nacionais e em estudos em áreas estratégicas do conhecimento.
O Nanomateriais para a vida (NanoVida) que tem como objetivo preparar novos nanomateriais para resolver problemas que impactam diretamente a vida do cidadão comum nas áreas de energia, meio ambiente e de diagnóstico. Com recursos da Fundação Araucária, será possível fortalecer grupos de excelência reconhecidos nacionalmente, aprimorando a infraestrutura de pesquisa, a formação de recursos humanos e a capacidade de inovação dos INCTs instalados no Paraná.
Sinergismo entre materiais
O prefixo ‘nano’ vem do grego ‘anão’. Na ciência, o ‘n’ é símbolo usado para representar o tamanho 10−9 ou 0,000000001, que é igual a um milionésimo de milímetro. Assim, quando você ler ou ouvir algo com esse prefixo, saiba que se está tratando de algo extremamente minúsculo, ou seja, a nível atômico. Este é o princípio básico da nanotecnologia para a construção de estruturas e novos materiais a partir dos átomos.
O doutorado de Zarbin, defendido em 1997, na UNICAMP, sob orientação do professor Oswaldo Alves, foi baseado em nanocompósitos, que é uma mistura entre dois materiais, no caso era um vidro e um polímero, ou um vidro e uma partícula de óxido. Já no pós-doutorado, seu mentor foi Daniel Mario Ugarte, professor da Unicamp que na época era pesquisador do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM).
“O professor Daniel era o brasileiro que estava trabalhando com nanotubos de carbono, uma nova forma de carbono, que foi descoberta em 91. Com ele me apaixonei completamente por aquilo, tendo a certeza que eu precisava trabalhar com nanoestrutura de carbono”, reforça.
E é na nanoarquitetura que a bateria de íon-sódio desenvolvida no Paraná encontra sua inovação. “Recém contratado na UFPR, mesmo sem estrutura e apoio de agora, tive a oportunidade de ser um dos primeiros a trabalhar com um tema muito quente”, enfatiza o professor.
Com o seu grupo já minimamente organizado, Zarbin foi um dos primeiros a sintetizar nanotubos de carbono no Brasil. “A gente fez um nanotubo que era diferente, e a diferença é que podia ser usada por bem”, salienta o pesquisador.
Na tese de doutorado de Maria Karolina, sob orientação de Zarbin, foi desenvolvida uma nanoarquitetura com três materiais distintos, criando um filme fino envolvendo nanoestruturas de carbono, que possibilitou a criação de um protótipo de bateria de íon sódio flexível, transparente, extremamente fina e leve, impermeável, além de ser sustentável e de baixo custo. Como sabemos, o lítio usado nas baterias de celulares é um metal raro, que no processo de extração produz sérios impactos ambientais. Por isso, a bateria de íon-sódio é a promessa de uma solução eficiente energeticamente, ambientalmente e econômica. E não explode, como as de íon-lítio.
“Essa foi a história da minha vida, em que a ciência é uma coisa fantástica. Acho até que o mais fascinante da ciência é o seguinte: você tem um foco, um objetivo, vai fazendo experimentos, vai obtendo respostas que muitas vezes você não esperava. Porém, as respostas te abrem novos caminhos e a gente vai caminhando de mãos dadas com a ciência, sempre”, finaliza Zarbin.
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Texto: Silvia Calciolari
Revisão de texto: Ana Paula Machado Velho
Edição de vídeo: Luiza da Costa
Arte: Mariana Muneratti e Lucas Higashi
Edição Digital: Guilherme Nascimento
A pesquisa que mencionamos contribui para os seguintes ODS:
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