Garrafa PET vira óxido de grafeno que captura CO₂? O que o estudo mostra e o que ainda falta demonstrar

Um grama de garrafa PET entra no forno e termina como 0,7 g de óxido de grafeno que retém CO₂. É o que relata um artigo publicado em 1º de novembro na Discover Nano, de Shireen Shukla e Meet Kamal, do Christ Church College, em Kanpur, na Índia.

A ideia é atraente: um resíduo vira material para enfrentar outro. Como químico, prefiro perguntar o que foi medido antes de repetir a manchete. Neste texto, mostro o que o estudo fez, o que a química explica e o que ainda precisa ser demonstrado.

Minha leitura: o estudo obteve um carbono fortemente oxidado a partir de PET. Com os dados publicados, porém, ainda não dá para afirmar que o material é óxido de grafeno, nem que retém CO₂ de forma útil.

Da garrafa ao pó: as cinco etapas

A rota é de bancada, em escala de gramas, e usa reagentes comuns. A massa final vem de 1 g de PET.

1. Coleta e corte. Garrafas recolhidas no próprio campus são separadas por tipo e cor, lavadas, secas e picadas à mão.
2. Grafitização catalítica. O PET é misturado a 3 g de nitrato de ferro nonaidratado, com etanol e água. A mistura vai a uma mufla selada, sobe a 10 °C por minuto até 750 °C e fica ali por 30 minutos. O artigo escreve Fe(NO₃)₂·9H₂O; o sal nonaidratado usual é o de ferro(III).
3. Lavagem. O carvão passa 1 hora em HCl 0,1 mol/L com ultrassom e 24 horas em NaOH 0,1 mol/L. Sobram 0,8 g do que os autores chamam de carbono grafítico.
4. Oxidação. O método de Hummers modificado usa 0,8 g de NaNO₃, 2,4 g de KMnO₄ e 36 mL de H₂SO₄ 0,1 mol/L, seguidos de peróxido de hidrogênio. Depois de 24 horas a 60 °C, restam cerca de 0,7 g, batizados de PETGO.
5. Teste com CO₂. O pó fica 30 minutos em contato com o gás e depois é aquecido até 700 °C. O equipamento registra o que sai em cada temperatura, técnica chamada de dessorção à temperatura programada (TPD).

O que a química explica

A lógica da rota faz sentido em cada passo. As dúvidas aparecem na hora de provar que cada passo aconteceu como descrito.

O PET tem carbono de sobra, mas não todo aproveitável. A unidade de repetição é C₁₀H₈O₄, com massa de 192 g/mol. Desse total, 62,5% é carbono. Isso fixa um teto: 1 g de PET contém 0,625 g de carbono, e parte dele sai como gás no aquecimento.

O ferro entra para reduzir a temperatura. Sem catalisador, a grafitização costuma exigir temperaturas acima de 2.000 °C. A explicação clássica é que partículas de ferro dissolvem carbono desordenado e o reprecipitam em camadas mais organizadas. Daí a aposta em 750 °C, muito mais barata em energia.

A oxidação coloca oxigênio nas camadas de carbono. Hidroxilas, epóxidos e carboxilas afastam as folhas e criam sítios polares. Em tese, esses sítios e os elétrons π da rede interagem com o CO₂. O EDS do PETGO indica 43,22% de carbono e 49,01% de oxigênio em massa, e o FT-IR mostra bandas de O–H e C–O. Até aqui, o material é um carbono muito oxidado.

Esses mesmos grupos não aguentam calor. Esse detalhe pesa no teste de CO₂, porque o óxido de grafeno se decompõe ao ser aquecido:

GO → GO reduzido + CO₂ + CO + H₂O

Qiu e colaboradores relatam início entre 150 e 220 °C na maioria dos estudos, com gases equivalentes a 40% a 60% da massa inicial. Galyaltdinov e colaboradores citam 150 a 200 °C como a faixa principal para o material feito pelo método de Hummers. Ou seja, o próprio óxido de grafeno libera CO₂ quando esquenta.

O que foi afirmado e o que foi medido

O artigo usa várias técnicas, mas a maioria das conclusões vai além do que cada uma consegue mostrar. Massas lidas no gráfico de TGA são aproximadas.

O artigo afirma	O que foi medido	O que isso sustenta
O carbono era grafítico	FT-IR quase plano	Pouco. Uma linha plana não separa grafite de carbono amorfo. Não há difração de raios X (DRX) nem Raman.
O produto é óxido de grafeno	FT-IR, EDS e microscopia (FESEM)	Carbono oxidado, sim. O pico de DRX perto de 11°, o Raman e a medida de espessura das folhas não aparecem. As imagens mostram placas empilhadas.
Superfície porosa e de alta área	Imagens de FESEM	Aparência porosa. A área superficial (BET) não foi medida.
Estabilidade térmica notável	TGA: de cerca de 18,2 mg para 8,6 mg até 1.090 °C	Perda de cerca de 53% da massa. A atmosfera do ensaio não é informada, e ela muda toda a leitura.
Transição vítrea a 94 °C	Pico largo no DSC	Duvidoso. O pico cai na faixa em que a amostra perde água no TGA, e a transição vítrea costuma aparecer como um degrau na linha de base.
Paramagnetismo vindo de radicais do óxido de grafeno	Espectro de EPR	Não isolado. O material tem 4,56% de manganês em massa, e o Mn²⁺ é fortemente paramagnético. Não há valor de g.
Adsorção elevada de CO₂	TPD: seis picos, somando 1,58 mmol/g (soma minha)	Ver a seção seguinte.

O que ainda precisa ser demonstrado

A questão central é simples: o CO₂ detectado saiu da superfície ou do próprio material? O artigo não traz o dado que responderia a isso. Não se trata de acusar os autores, e sim de marcar até onde os dados vão.

• Que o gás era CO₂ adsorvido. Cerca de 99% do sinal está em picos acima de 299 °C (cálculo meu), justamente onde carbono oxidado pode se decompor. O artigo não descreve um ensaio em branco, com a mesma amostra aquecida sem exposição ao CO₂. Também não informa o detector nem cita espectrometria de massas para identificar o gás.
• Que a conta fecha sem a decomposição. Os picos acima de 299 °C equivalem a cerca de 6,9% da massa em CO₂. No TGA, sem CO₂ adicionado, a amostra perde perto de 5% a 6% entre 300 e 600 °C (leitura minha do gráfico). A semelhança não prova nada, mas é motivo suficiente para exigir o branco.
• Que 1,58 mmol/g é uma capacidade. Falta uma isoterma, e o artigo não informa pressão nem concentração de CO₂. Para ter ordem de grandeza, a zeólita 13X teve média de 2,87 mmol/g em fluxo seco a 30 °C, com cerca de 48% de CO₂, em ensaio de um fabricante de equipamentos. Os métodos são diferentes, então a comparação é só indicativa.
• Que o material pode ser reutilizado. Um adsorvente industrial passa por muitos ciclos. Aqui há um único ciclo, sem teste de umidade nem de seletividade frente ao N₂. Se o gás só sai entre 300 e 600 °C, a regeneração custa energia e pode degradar o sólido.
• Que a perda a 850 °C vem de grupos oxigenados. Os autores atribuem a eles a queda entre 850 e 936 °C, mas esses grupos costumam sair bem antes. Enxofre e manganês aparecem em razão atômica quase 1:1, o que sugere sal residual. O MnSO₄ começa a se decompor ao ar perto de 625 °C e forma Mn₃O₄ a partir de cerca de 850 °C. Essa é uma hipótese minha, e explicaria só parte da perda: cerca de 11% de MnSO₄ responderiam por uns 6% da massa, de cerca de 15% observados.
• Que a receita pode ser repetida. O método de Hummers usa ácido sulfúrico concentrado, a cerca de 96%; o artigo informa 0,1 mol/L. Na reação KMnO₄ + 3 H₂SO₄ → K⁺ + MnO₃⁺ + H₃O⁺ + 3 HSO₄⁻, os 15,2 mmol de permanganato pediriam 45,6 mmol de ácido, e há apenas 3,6 mmol. Pode ser erro de digitação, mas só os autores podem esclarecer.
• Que as massas e os dados batem. Os 0,8 g de carbono grafítico superam os 0,625 g de carbono contidos em 1 g de PET. Portanto, esse sólido não seria só carbono, ou a base de cálculo é outra. O gráfico de TPD numera sete picos e a tabela lista seis; o texto cita 305 °C para o pico que a tabela põe em 299,3 °C.
• Que existe catálise. O artigo chama o PETGO de catalisador para CO₂, mas nenhuma reação foi testada. Reter um gás não é catalisar. O título fala ainda em absorção, enquanto o texto trata de adsorção, que é outro fenômeno.

A conta do carbono

Mesmo aceitando 1,58 mmol/g como capacidade real, o material precisaria de dezenas de ciclos para compensar o carbono que a rota perde. As contas abaixo são minhas, feitas com os números do artigo.

• Carbono que entra: 1 g de PET contém 0,625 g de carbono.
• Carbono que fica: 0,7 g de PETGO com 43,22% de carbono dão 0,30 g. Cerca de 48% do carbono permanece no produto.
• Carbono que sai: cerca de 0,32 g. Se tudo virasse CO₂, seriam até 1,18 g do gás. É um teto, porque parte pode sair como outros compostos ou ficar em resíduos sólidos e líquidos.
• CO₂ retido por ciclo: 0,7 g × 1,58 mmol/g × 44 mg/mmol dá cerca de 49 mg.
• Empate: 1,18 g ÷ 0,049 g dá cerca de 24 ciclos completos, nesse teto. A conta ainda deixa de fora a energia do forno, os reagentes e o destino do CO₂ depois de liberado.

O balanço de massa também pesa. Para obter 0,7 g de produto, entram 7,2 g de sólidos: PET, sal de ferro, NaNO₃ e KMnO₄. São mais de 9 g de resíduo sólido por grama de produto, sem contar ácidos, base, etanol, peróxido e água de lavagem. Os dois nitratos também podem gerar óxidos de nitrogênio, ponto que o artigo não aborda.

Nada disso condena a pesquisa, porque uma rota de bancada ainda não foi otimizada. Mas uma alegação de benefício climático exige uma conta de pegada de carbono, e essa conta ainda não existe.

E em Manaus, o que isso muda?

Por enquanto, muda pouco na prática: o problema local do PET é de coleta e de valor, e o estudo começa depois disso, com garrafas limpas e separadas.

Em julho de 2025, a Semulsp estimou em 400 toneladas o lixo retirado de igarapés de Manaus em 50 dias. Na mesma reportagem, o subsecretário Jairo Costa lembra que as garrafas PET têm valor de revenda, de R$ 2,50 por quilo. O total inclui todo tipo de resíduo, não só PET. A garrafa que chega pelo igarapé vem suja e misturada, e o artigo não testou esse tipo de material.

A reciclagem convencional já tem escala. Segundo a Abipet, associação do setor, o Brasil produziu 410 mil toneladas de PET reciclado em 2024, cerca de 54% das embalagens descartadas. Dessa resina, 34% voltam como embalagem, e o restante vai para os setores têxtil, químico e de construção.

A comparação ajuda a ver a diferença. Refazer uma garrafa mantém o polímero; a rota do estudo destrói o polímero e deixa cerca de metade do carbono pelo caminho. Esse caminho só se justifica se o produto final valer muito mais do que a resina, e isso ainda precisa ser provado. Como mostra o Circularity Gap Report, quanto menos estrutura desfazemos, mais valor preservamos.

Menos manchete, mais medição

Transformar plástico em materiais de carbono é uma linha de pesquisa legítima, e este trabalho mostra que a rota é simples. Os próximos passos são claros e acessíveis: DRX, Raman, XPS, BET, TPD em branco com espectrometria de massas, isotermas e ciclos com umidade.

Como citar sem exagerar: “um estudo de bancada obteve um carbono oxidado a partir de PET e relatou 1,58 mmol/g de gás liberado em TPD após exposição ao CO₂; a identidade do material e a capacidade de captura ainda precisam de confirmação”. Frases como “garrafa PET vira grafeno que limpa o ar” vão além do estudo e se aproximam dos sinais de greenwashing que costumo apontar.

Para professores: peça à turma que calcule a fração de carbono do PET a partir de C₁₀H₈O₄. Depois, pergunte como 1 g de PET poderia render 0,8 g de carbono grafítico. A atividade liga estequiometria, balanço de massa e leitura crítica de artigos, e combina com a aula que segue o material.

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Fontes

• Shukla, S.; Kamal, M. Upcycling of polyethylene terephthalate sourced from waste plastic bottles into graphene oxide and its evaluation for CO₂ absorption. Discover Nano, v. 21, art. 584, 2026. Licença CC BY-NC-ND 4.0.
• Qiu, Y.; Felten, C.; Hurt, R. H.; Külaots, I. Thermochemistry and kinetics of graphite oxide exothermic decomposition for safety in large-scale storage and processing. Carbon, v. 96, p. 20-28, 2015.
• Galyaltdinov, S. et al. The early stages of the graphene oxide thermal decomposition explored by X- and W-band ESR and traditional methods. Magnetic Resonance in Solids, v. 27, n. 3, art. 25304, 2025.
• Warner, T. E. et al. On the thermal stability of manganese(II) sulfate and its reaction with zeolite A. Journal of Solid State Chemistry, v. 277, p. 434-440, 2019.
• Ibarra-Hernández, A.; Vega-Rios, A.; Osuna, V. Synthesis of graphite oxide with different surface oxygen contents assisted microwave radiation. Nanomaterials, v. 8, n. 2, art. 106, 2018.
• Micromeritics. CO₂ adsorption in zeolite 13X. Nota de aplicação 188.
• Movimento Econômico. Setor de PET equilibra crescimento mesmo com atividade mais fraca, 7 abr. 2026.
• Portal Amazônia. Retirada de lixo de igarapés em Manaus soma 400 toneladas em 50 dias, estima Semulsp, 19 jul. 2025.
• Imagem de capa: lixo na linha de maré de uma praia do Havaí.jpg), por Matt McIntosh/NOAA, via National Marine Sanctuaries, Wikimedia Commons. Domínio público.