Aplicação do grafeno para aumento da eficiência energética em motores OTTO

subprojeto 1: Aditivo a base de Grafeno para Óleos Lubrificantes de Motor;
subprojeto 2: Filtro Biodegradável/Renovável de Grafeno acoplado a Nanossensor de Grafeno; e
subprojeto 3: Nanoaditivo de Grafeno para prevenção de formação de gomas e melhora de desempenho.

Resultados Esperados
O subprojeto 1 do Aditivo a base de Grafeno para Óleos Lubrificantes de Motor é uma colaboração completa que inclui ICTs (USP/IPT) com uma empresa fornecedora de lubrificantes (ICONIC) e empresas fornecedoras de matéria-prima de Grafeno com uma grande montadora do setor de mobilidade, a General Motors do Brasil. O subprojeto define como suas principais entregas: a) Aditivo (“booster”) com nanopartículas de Grafeno para lubrificante de motor com redução de atrito, desgaste e consumo de combustível; b) Pacote de aditivos a base de Grafeno. para uso como “booster” em óleos lubrificantes; c) Metodologias de caracterização e controle de óleos aditivados com nanopartículas; d) Desenvolvimento e divulgação de técnicas e conhecimento estruturado e específico do grafeno em aplicações tribológicas através de workshops e publicações e e) Desenvolvimento e uso de metodologias para desenvolvimento de óleos otimizados para uso em motores com uso de grafeno. As publicações previstas devem alavancar parcerias tanto nacionais quanto internacionais, bem como capacitar pesquisadores e profissionais da indústria em técnicas de desenvolvimento de soluções mais modernas para a indústria automotiva. Portanto, este subprojeto realiza um desenvolvimento que contribui em toda a cadeia automotiva e prevê cobrir os TRLs de 1 a 6. Os de pesquisa (TRL 1 a 3), por intermédio do desenvolvimento e uso de técnicas de caracterização do grafeno como aditivo e seu efeito na superfície. As TRL de desenvolvimento (TRL 4 a 6) serão exploradas por meio de testes específicos da indústria de óleo e veículo dos óleos candidatos, prototipados e caracterizados pela parceira industrial, e testados em testes normalizados de homologação com motor fornecido pela montadora parceira GM, que gerará um projeto com TRL 7.
O subprojeto 2, de desenvolvimento de elemento filtrante associado a sensor de poluentes para motores OTTO, também conta com uma colaboração completa entre ICT-Empresa. Neste caso em particular, a ICT UFPR já possui a propriedade intelectual e planta piloto com capacidade de 10kg por batelada de quitosona, que disponibilizará ao projeto. Os substratos poliméricos sustentáveis de quitosana dos materiais em questão já foram desenvolvidos previamente pela UFPR, tendo sido publicados vários artigos científicos e depositados pedidos de patentes relacionados (BR1020150292597, BR1020160138990, PI0901075-0 e BR102020012497-8). Porém, os materiais aqui propostos devem possuir propriedades totalmente distintas, gerando novas oportunidades, pois o uso do grafeno e de outros compostos a base de carbono (óxido de grafeno e nanotubos), de maneira associada aos materiais poliméricos propostos neste projeto, resultará em novos produtos com potencial de aplicação no setor automotivo, e que eventualmente sejam patenteáveis como modelo de utilidade ou invenção. As tecnologias empregadas no projeto encontram-se no nível 5 de maturidade tecnológica. Porém, com toda a infraestrutura de laboratórios, equipamentos, empresas parceiras e equipe multidisciplinar envolvida, será possível avançar ao final do projeto para o valor de TRL 7, com a tecnologia sendo aplicada de forma direcionada a colocar os elementos filtrantes e os dispositivos sensores de contaminantes próximo do ponto comercial, sendo direcionados para uso no setor automotivo.
O subprojeto 3, de desenvolvimento de aditivo para biocombustível com a função de prevenir a formação de gomas por degradação oxidativa por polimerização térmica em bicos de injeção de motores OTTO, também conta com a colaboração completa entre ICT-Empresa. Neste caso, o Laboratório de Ensaio de Combustíveis (LEC/UFMG) há mais de 12 anos é um laboratório acreditado pelo INMETRO e capaz de certificar qualidade de combustíveis e lubrificantes atendendo requisitos da norma ISO 17025. O produto a ser desenvolvido, ao final, apresentará especificação e certificação que atenda as normas exigidas para comercialização e às resoluções RANP 19/2015 e RANP 807/2020 para etanol e gasolina, respectivamente. Ao fim da etapa de estudos, que serão realizados com a MAHLE, acredita-se poder desenvolver um produto com alto potencial de inserção no mercado, que poderá beneficiar a todos veículos com motores a etanol e gasolina com tecnologia Flexfuel, em especial se for observada uma redução de consumo por uma combustão mais eficiente. Portanto o nível de maturidade tecnológica pode ser classificado com o TRL 7.