Você pode desconhecer o conceito de Eletrônica Orgânica mas já deve ter visto ou ouvido falar em telhados cobertos de células solares para captação de energia do sol ou telas luminescentes baseadas em dispositivos orgânicos. Muitas das telas dos atuais celulares (smartphones, iphones, etc.) e tablets são de tecnologia orgânica, ou seja, de OLEDs (Organic Light Emitting Diodes). A tecnologia dos OLEDs já está disponível também em televisores de grandes áreas e podem ser compradas em lojas do varejo.

Outros exemplos que serão acessíveis com o uso de materiais orgânicos, futuramente, são tintas para recobrir paredes e aumentar o conforto térmico ou gerar energia, também películas nas janelas capazes de mudarem a cor e absorverem o calor para economizar energia.

“É importante dizer, que a natureza vem desenvolvendo a Eletrônica Orgânica há centenas de milhões de anos. Nosso cérebro é um bom exemplo do que a natureza já aprendeu a produzir, assim como o mecanismo da nossa visão, etc. Hoje, nós estamos aprendendo a fazer eletrônica com a natureza”, explicou o físico Roberto Mendonça Faria, que atua há 48 anos na pesquisa e também é membro do Novo Arranjo de Pesquisa e Inovação (NAPI) Eletrônica Orgânica, uma iniciativa da Fundação Araucária.

Ele ressalta que, para entender o momento em que vivemos, é preciso relembrar. Desde os anos 1960, associava-se a eletrônica a circuitos com componentes eletrônicos (resistores, diodos, transistores), que faziam funcionar os aparelhos como rádios e televisores, por exemplo. Atualmente, com o advento da microeletrônica, que caminha em direção à nanoeletrônica, os circuitos estão concentrados dentro de um microprocessador que é o elemento essencial dos smartphones, dos notebooks, entre outros aparelhos modernos. Até hoje, o mundo da eletrônica opera com materiais semicondutores inorgânicos, sobretudo do silício.

A Eletrônica Orgânica, que é uma ciência bem mais recente, segue basicamente os mesmos princípios da Eletrônica tradicional, porém, ela é construída a partir de moléculas orgânicas. “Tais moléculas são sintetizadas em laboratórios apropriados a esse fim. A partir dessas moléculas, físicos e engenheiros as aplicam na confecção de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos, os quais passam a competir com os dispositivos de silício, ou abrem perspectivas a novas aplicações”, destacou Roberto Faria que também é professor visitante da Universidade Tecnológica Federal do Paraná e aposentado da Universidade de São Paulo.

Vantagens da Eletrônica Orgânica

A tecnologia dos dispositivos orgânicos tem a vantagem de usar pouco material, ser de baixo custo de processamento, e de proporcionar a fabricação de aparelhos leves e flexíveis. A eletrônica orgânica é mais eficiente em termos energéticos e consome menos recursos na produção, uso e descarte.

Enquanto a eletrônica tradicional é toda constituída por materiais inorgânicos – semicondutores inorgânicos, como o silício, a eletrônica orgânica emprega inúmeros materiais orgânicos. “Isso traz a vantagem de grande variabilidade de materiais para desenvolver dispositivos com baixo custo, sem necessitar de fábricas com imensas salas limpas e infraestrutura cara, como a exigida na produção de chips de semicondutores inorgânicos”, analisa Faria.

Tecnologia sustentável

Um dos grandes problemas mundiais é a enorme quantidade de lixo eletrônico gerado no mundo, sobretudo com o descarte de alumínio, cádmio, chumbo, plástico entre outros materiais. Segundo o pesquisador, a quantidade de materiais usados em dispositivos orgânicos é muito menor e, portanto, o problema do lixo eletrônico deverá ser mitigado.

O professor da UTFPR, Roberto Faria, lembra ainda, que a eletrônica orgânica contribui, consideravelmente, para a geração de energia limpa. “Estamos no início da chamada transição energética, que não ocorrerá rapidamente, infelizmente. Tal transição prevê que, no futuro, o homem deverá consumir energia de fontes limpas e renováveis”, afirma.

As células solares orgânicas, que geram energia elétrica através da absorção da luz solar, e os supercapacitores, que são dispositivos que armazenam grandes quantidades de energia elétrica, são dois exemplos concretos da contribuição da Eletrônica Orgânica à geração e armazenamento de energia limpa e renovável.

Há 24 anos o pesquisador estuda células solares orgânicas. Ele conta que, quando iniciou, os dispositivos produzidos em laboratório não tinham eficiência superior a 4 % e hoje os melhores fotovoltaicos orgânicos estão próximo de 20 %, mas ainda não são competitivos comercialmente devido a problemas de degradação. “Temos uma linha de pesquisa voltada à degradação. A área de sensores é outra linha de ação que estamos trabalhando e é muito variada. Estamos pesquisando materiais orgânicos para sensores de metais pesados e de PFAs”, comenta.

Os PFAs são compostos organofluorados muito usados em diversos segmentos industriais, os quais vêm se espalhando pelos ambientes, em todo o mundo, e têm se mostrado nocivos à saúde humana.

Setores em que a Eletrônica Orgânica é aplicada

Assim como a eletrônica tradicional, a orgânica terá aplicações em diversos setores. Desde aplicações mais simples, como a de cartões inteligentes até as mais complexas, como processadores de alta performance.  Porém, ainda é cedo para dizer quando um processador orgânico entrará em operação em supercomputadores de altíssima performance.

Além do setor energético que, deverá ser muito beneficiado com o advento das células solares orgânicas, através dos dispositivos fotovoltaicos orgânicos, outro setor que pode ser beneficiado em um futuro breve é o da saúde. O pesquisador do NAPI Eletrônica Orgânica, Roberto Faria, comenta que inúmeros dispositivos orgânicos têm sido estudados visando aplicações neuromórficas e contribuído com pesquisas sobre o cérebro humano. “Dispositivos eletrônicos implantados no corpo humano, como por exemplo marca passos, poderão ser orgânicos por serem leves e compatíveis com os tecidos humanos”, enfatiza.

A área ambiental é outro setor que deverá lucrar muito com a Eletrônica Orgânica. Sensores de meios fluídos (atmosfera, rios e lagos) poderão monitorar com eficiência a qualidade do ar e das águas a custo muito baixo. Atualmente, a contaminação das águas por metais pesados e por fragmentos de microplásticos vem se tornando um sério problema ambiental e de saúde pública.

O controle de emissão de gases poluentes, inclusos os do efeito estufa, podem ser igualmente monitorados em indústrias, veículos automotores e na agricultura.

NAPI Eletrônica Orgânica

Lançado no mês de junho, o Novo Arranjo de Pesquisa e Inovação (NAPI) Eletrônica Orgânica tem o objetivo de desenvolver dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos orgânicos direcionados a aplicações nos setores de Energia, Meio Ambiente e Cidades Inteligentes. A iniciativa do Governo do Estado, por meio da Fundação Araucária e da Secretaria da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior (Seti), terá o investimento de mais de R$ 2,1 milhões.

Fonte: Fundação Araucária (Por Ticiane Barbosa/ Ascom FA)