O professor Luiz Henrique Dall’Antonia (Departamento de Química) foi um dos pesquisadores contemplados com a Bolsa Produtividade do CNPq, concedida a pesquisadores de alto nível. Ele coordena o LEMA – Laboratório de Eletroquímica e Materiais Avançados.

Intitulado “Conversão Sustentável de Nitrogênio em Amônia por Fotoeletrocatálise Empregando Eletrodos Compósitos à Base de Niobatos e Fe-MOFs”, em termos simples o objetivo é investigar uma alternativa mais sustentável para a produção de amônia. Esta substância (NH₃) é mundialmente utilizada, principalmente na fabricação de fertilizantes, além de produtos de limpeza, cosméticos e até metalurgia.

Perobal – Esta é sua primeira Bolsa Produtividade?

Luiz Henrique – Não, não é minha primeira Bolsa de Produtividade em Pesquisa do CNPq. Fui bolsista de Produtividade no período de 2023 a 2026 e fui novamente contemplado na nova chamada, portanto o projeto atual representa uma continuidade e, ao mesmo tempo, um aprofundamento das linhas de pesquisa que nosso grupo vem desenvolvendo na área de Eletroquímica, Fotoeletroquímica e materiais funcionais.

Perobal – Qual o foco específico do novo projeto?

Luiz Henrique – De maneira bastante simplificada, nosso objetivo é investigar uma alternativa mais sustentável para a produção de amônia. Atualmente, a maior parte da amônia utilizada mundialmente, principalmente na fabricação de fertilizantes, é produzida pelo processo Haber-Bosch, que necessita de temperaturas e pressões elevadas e apresenta grande consumo energético.

Nossa proposta é estudar a conversão de nitrogênio molecular, N₂, em amônia, NH₃, utilizando luz, eletricidade e novos materiais catalíticos, em condições muito mais brandas de temperatura e pressão. Para isso, serão desenvolvidos eletrodos compósitos formados por materiais à base de nióbio — especialmente niobatos — associados a estruturas metalorgânicas contendo ferro, conhecidas como Fe-MOFs.

A ideia é combinar, em um único material, propriedades complementares: os niobatos atuam principalmente na absorção de luz e geração e transporte de cargas, enquanto as estruturas metalorgânicas de ferro apresentam elevada área superficial e sítios catalíticos que podem favorecer a adsorção e ativação da molécula de nitrogênio.

O grande desafio científico é controlar a interface entre esses materiais para aumentar a eficiência da separação de cargas e direcionar os elétrons para a formação de amônia.

Perobal – Que resultados o projeto anterior trouxe?

Luiz Henrique – O projeto atual é uma continuidade dos estudos realizados durante a bolsa anterior, particularmente aqueles envolvendo desenvolvimento de materiais semicondutores, heteroestruturas e eletrodos para aplicações fotoeletroquímicas.

Entre os resultados mais importantes obtidos nos últimos anos estão o desenvolvimento de heteroestruturas de óxidos metálicos com resposta fotoeletroquímica aprimorada, sensores fotoeletroquímicos para biomoléculas e estudos utilizando vanadatos, óxidos semicondutores e materiais híbridos.

Destaco, por exemplo, um trabalho publicado em 2026 na revista Electrochimica Acta, no qual desenvolvemos uma heterojunção formada por trióxido de tungstênio e vanadato de ferro, demonstrando melhoria na absorção de luz visível e na separação dos portadores de carga. Esse conhecimento sobre heterojunções é diretamente relacionado à estratégia que será utilizada no novo projeto.

Perobal – E os impactos acadêmicos?

Luiz Henrique – Sim, outro resultado importante foi a formação de recursos humanos. Entre 2023 e 2025 foram desenvolvidos trabalhos de Iniciação Científica, Trabalhos de Conclusão de Curso, Mestrado e Doutorado associados a essas linhas de pesquisa. Em 2025, por exemplo, foi concluída uma Tese de Doutorado dedicada ao desenvolvimento de eletrodos de vanadato de ferro para aplicações em sensores (foto)eletroquímicos.

Também iniciamos os estudos diretamente relacionados à produção sustentável de amônia. Um dos trabalhos de graduação desenvolvidos em 2025 investigou a síntese e um fotoeletrocatalisador baseado na MOF MIL-53(Fe) para produção de amônia.

O novo projeto permite avançar de estudos preliminares de materiais individuais para sistemas compósitos mais complexos e racionalmente projetados.

Perobal – Quais ações estão previstas para o novo projeto?

Luiz Henrique – São várias. Pretendemos sintetizar e otimizar estruturas metalorgânicas de ferro, especialmente materiais da família MIL. Também preparar diferentes niobatos alcalinos e niobatos de cobre; associar esses materiais para formar heterojunções niobato/Fe-MOF; produzir filmes finos desses compósitos sobre substratos condutores; realizar caracterizações estruturais, morfológicas, ópticas, eletroquímicas e fotoeletroquímicas; estudar sistematicamente a capacidade desses eletrodos de promover a conversão de N₂ em NH₃ sob iluminação.

Ainda, vamos avaliar como fatores como composição do material, tipo de eletrólito, intensidade e tipo de luz e potencial elétrico influenciam a eficiência da reação; desenvolver conhecimento que possa futuramente contribuir para processos de produção de amônia com menor consumo energético e menor impacto ambiental.

Perobal – Quem participa do projeto?

Luiz Henrique – Considero um componente muito importante do projeto a formação de recursos humanos. A previsão é envolver estudantes de graduação, Mestrado e Doutorado nas diferentes etapas da pesquisa.

O planejamento apresentado ao CNPq prevê, ao longo do projeto, a formação de aproximadamente seis estudantes de graduação, dois mestres e dois doutores, trabalhando em temas complementares como síntese de materiais, preparação de filmes, caracterização, eletroquímica, fotoeletroquímica e redução de nitrogênio.

Perobal – Haverá colaboradores externos?

Luiz Henrique – Sim, o projeto também se insere em uma rede de colaborações já estabelecida com pesquisadores de outras áreas e instituições, especialmente nas áreas de síntese e caracterização de materiais, eletroquímica, modelagem teórica e técnicas avançadas de caracterização. A intenção é ampliar essas colaborações nacionais e internacionais durante sua execução.

Perobal – E como será a disseminação científica?

Luiz Henrique – Os resultados serão divulgados principalmente por meio de publicação de artigos em periódicos científicos internacionais; apresentação de trabalhos em congressos nacionais e internacionais; formação de estudantes por meio de Iniciação Científica, TCCs, dissertações e teses; divulgação científica por meio das redes sociais e canais do Laboratório de Eletroquímica e Materiais da UEL; palestras, workshops e atividades de divulgação destinadas à comunidade acadêmica e ao público em geral. Também vamos avaliar a possibilidade de proteção intelectual dos resultados, especialmente novos materiais, processos ou arquiteturas de eletrodos.

A meta é manter uma produção científica contínua, incluindo artigos em periódicos internacionais e participação em eventos científicos, além de avaliar resultados potencialmente patenteáveis.

Perobal – Já houve disseminação dos resultados anteriores?

Nos últimos anos, parte desses resultados foi apresentada em eventos como reuniões da International Society of Electrochemistry, da Electrochemical Society e da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais – SBPMat, entre outros.

Vários artigos foram publicados, em periódicos estrangeiros. Por exemplo, sobre fotoeletroatividade, sobre sensores catalíticos e fotoeletrocatalíticos, e o mais recente em em janeiro deste ano.