GRAFITE e GRAFENO - Fundação Gorceix...2019/06/21 · nucleares, Catalisadores, Tecidos e fibras, grafeno, etc. Fund. Gorceix –OP - 10/06/2019 S Minerals I –Grafite Natural

Fund. Gorceix – OP - 10/06/2019 SMinerals

GRAFITE e GRAFENOA Nova Era do Carbono

Elaborado por: Sandio Pereira, BSc MSc [email protected], Cel.: (31) 99256 6037

mailto:[email protected]


SUMÁRIOI – Grafite Natural / Natural Graphite

I.1 - Introdução

I.2 – Propriedades e usos industriais

I.3 – Produção e Demanda mundial

I.4 – Politica de Preços

I.5 – Produção Brasileira

II – Grafeno / Graphene

II.1 – O que é o Grafeno?

II.2 – Propriedades e usos potenciais do Grafeno

II.3 – Como produzir

III – Projeto Grafeno / Graphene Project

III.1 – Objetivos

III.2 – Beneficios Econômicos

III.3 – Metodos de Produção e Resultados esperados

III.4 – CAPEX

III.5 – OPEX

III.6 – Analise Financeira

III.7 – Plano de Implementação


I – GRAFITE NATURAL


I.1 – Introdução

I – Grafite Natural

O QUE É O GRAFITE?A grafite é um mineral natural composto apenas de carbono (C), como o diamante. No entanto, esses doisminerais diferem no arranjo de seus átomos de carbono. O diamante destaca-se pela sua dureza, enquanto agrafite é bastante macia, uma vez que consiste em anéis hexagonais não compactos, fracamente ligados,chamados grafenos.

Os principais tipos de grafite são:

Grafite

"Flake"

Grafite de

Veio

Grafite

Sintetico

Grafite

Natural

Grafite

Amorfo

Grafite

Cristalino

Grafite

Fund. Gorceix – OP - 10/06/2019 SMineralsI – Grafite Natural

•Os diferentes tipos de grafite natural sao distinguidos por características físicas distintas,resultantes principalmente de diferenças na formação geológica;

•A Grafita tem em sua composição principalmente carbono, podendo ser contaminada pelo óxidode ferro, argila ou outros minerais;

• A grafite é também produzida sinteticamente do coque de petróleo. A grafite sintética é umcompetidor da grafite natural em numerosas aplicações;

•A Grafita amorfa é formada pelo metamorfismo térmico do carvão;

•A Grafita de flake cristalino ocorre mais comumente nas rochas metamórficas, como calcárioscristalinos (mármores), xistos e gnaisses;

•A Grafita em “Lump” ocorre em veios e acredita-se ser hidrotermal em sua origem;

I.1 – Introdução


I.2 – Propriedades e usos industriais

•Ambientalmente amigável e não apresenta riscos à saúde;

•As propriedades únicas da grafite, resultante de sua distinta estrutura em camadas e sua inérciaquímica, fazem da mesma o material escolhido para muitas aplicações:

•A habilidade de moléculas químicas serem intercaladas entre as camadas da grafite (entre os Grafenos);

• Não apresenta riscos de explosão;

• Todas essas propriedades combinadas fazem da grafite desejável para muitas aplicaçõesindustriais (mais de 200 aplicações), e tanto o grafite natural como o sintético possuem usosindustriais;

•Excelente condutividade elétrica e térmica;

•Excelentes propriedades lubrificantes, particularmente a elevada temperatura epressão;

•Alta resistência a oxidação e durabilidade contra agressividades químicas;


I.2 – Propriedades e usos industriaisApesar de ser um semimetal com grande resistência e rigidez natural, a grafite também é leve e se beneficia deuma densidade de 2,09-2,23g / cm3. Sua alta temperatura de sublimação de 3.652 ° C permite que eledesempenhe um papel importante na indústria metalúrgica. Finalmente, a grafite é o único mineral nãometálico eletricamente condutor e, além disso, sua condutividade é alta tanto para eletricidade quanto paracalor.PRINCIPAIS APLICAÇÕES EMMETALURGIATijolos refratários: Resistentes a altas temperaturas, tijolos refratários são feitos de grafite, entre outros componentes, devido à sua excepcional resistência ao calor. Eles são usados na fabricação e montagem de fornos, caldeiras, queimadores e lareiras, entre outros. Moldes e peças moldadas: O grafite pode suportar o calor de moldagem a temperaturas muito altas. Suas propriedades lubrificantes facilitam a desmoldagem das peças quando o interior dos moldes é tratado com uma fina camada de água e tinta à base de grafite.Outras aplicações incluem: Cadinhos, aditivos de carbono, metal fundido, lubrificantes de alta temperatura, pó de metal; ligas.


I.2 – Propriedades e usos industriaisSETOR DE ENERGIABaterias de íons de lítio: O grafite é um componente crítico das baterias de íons de lítio e não pode ser economicamente substituído ate o momento. Praticamente todas as baterias comerciais de íons de lítio usam grafite desde que até 15 vezes mais grafite do que o lítio é necessário em sua fabricação. Cada bateria de veículo elétrico requer 30 a 130 kg de grafite em média.Células de Combustível: Uma célula de combustível possibilita a produção de energia através de processos químicos. Outras aplicações incluem: baterias alcalinas, baterias de fluxo e escovas elétricas.SETOR DE MATERIAIS DE ENGENHARIAGrafite expandido: É usado principalmente para aplicações industriaisimportantes, como aditivos para membranas de coberturas plásticas ebetuminosas.Outras aplicações incluem: Grafite expandido e folhas, Difusores térmicos,Retardadores de chamas, Freios / embreagem, Isolamento térmico, Reatoresnucleares, Catalisadores, Tecidos e fibras, grafeno, etc.


I.3 – Producao e demanda mundialDependência de Importação de Grafite nos EUA em 2018 : 100%.

Enquanto o lítio, o cobalto e, mais recentemente, o níquel receberam grande parte da atenção e a maior parte doinvestimento em nova capacidade global, a China liderou discretamente o caminho da expansão da indústria degrafite para o mercado de EV.

A China domina tanto o lado damineração quanto o de refino da grafitede flake para a cadeia de suprimento deanodo da bateria de ions de litio.

Em 2018, a China foi responsável por 56%da oferta mundial de grafite em flocos - amatéria-prima extraída que é usada parafabricar anodos de bateria de íons de lítio.

A China também foi responsável por 100%da oferta de grafite esférico semrevestimento do mundo, que é o materialanódico processado que é usado embaterias de íon de lítio.


I.3 – Producao e demanda mundialMercado de grafite natural passando por grande transformação, impulsionado pela demanda crescente


I.3 – Producao e demanda mundialDescarbonização do sector dos transportes ganhando visibilidade e dinamismo

Source: United Nations Framework Convention on Climate Change, IPCC 2012, Bernstein


I.3 – Producao e demanda mundialAs previsões de penetração de EV variam muito, mas o crescimento de EV está aumentando rapidamente

Source: Syrah Resources, company sources and reports Notes: Range of forecasts include a mix of full battery electric vehicles, mild hybrids, plug in and non-plug in hybrid vehicles and low, midand high scenarios for fleet, national and global markets


I.3 – Producao e demanda mundialA Benchmark Mineral Intelligence está agora rastreando 70 megafabricas de baterias de íons de lítio emconstrução em quatro continentes, 46 dos quais são baseadas na China, com apenas cinco atualmente planejadospara os EUA. Desde outubro de 2017, a capacidade

planejada da bateria de íons de lítio para operíodo 2019-2028 subiu de 289GWh para1,549GWh (1,54TWh) na Avaliação defevereiro de 2019 da Benchmark MineralIntelligence. Essa capacidade expandida éequivalente a 23 a 24 milhões de veículoselétricos do tamanho dos sedãs.

Esta escala crescente será um fator quecontribuirá para reduzir os custos deprodução de baterias de íons de lítio paraabaixo de US $ 100 / kWh, mostram osdados da Benchmark Mineral Intelligence.Este valor é visto há muito tempo como umponto de inflexão para a adoção em massados EV´s.


I.3 – Producao e demanda mundialTestemunho Escrito de Simon Moores, Diretor Administrativo da Benchmark Mineral Intelligence, para o Comitê do Senado dos EUA sobre Energia e Recursos Naturais em 05 de fevereiro de 2019


I.3 – Producao e demanda mundialQuase exclusivamente, essas megafábricas estão sendo construídas para produzir células de íon de lítio usandoduas químicas: níquel-cobalto-manganês (NCM) e níquel-cobalto-alumínio (NCA).

Isto significa que o fornecimento de lítio, cobalto, níquel e manganês para produzir o cátodo para essas células,juntamente com grafite para produzir anodos de bateria, precisa evoluir rapidamente para o século XXI. Noentanto, a ampliação desses materiais, que não são commodities, é um grande desafio para a indústria.

Aqueles que controlam essas matérias-primas críticas e aqueles que possuem o know-how de fabricação eprocessamento, manterão o equilíbrio da energia industrial do século XXI, nas indústrias automobilísticas e dearmazenamento de energia.

Grafite não foi convidada para o baile quando se trata de preços de ações de empresas júnior, disse Chris Berry. Noentanto, ele acrescentou: "Eu diria que grafite e níquel serão os próximos metais a se mover com base neste tema(de problemas de fornecimento)."

As baterias de ions de lítio estão a tornar-se uma importante indústria global e o impacto nas quatro principaismatérias-primas de lítio, cobalto, níquel e grafite será profundo.

A demanda de lítio aumentará em mais de oito vezes, o anodo de grafite em mais de sete vezes, o de níquel em 19vezes e a demanda de cobalto aumentará em quatro vezes, levando em conta a tendência da indústria de reduzir ouso de cobalto em uma bateria.


I.3 – Producao e demanda mundialMercado de grafite natural na transição estrutural, impulsionado pela demanda de bateria

Oferta:• Maioria da oferta global incremental é da Syrah Resources para 2020.• A oferta da China deve ser racionalizada devido ao esgotamento derecursos, declínio de classificação e pressões ambientais; antes de seestabilizar por volta de 2020.

Demanda:• Quase todo o crescimento incremental da demanda vem do setor debaterias de íons de lítio.• A demanda do setor siderúrgico deverá ser estável no longo prazo.• O crescimento em aplicações como o expansível (retardador de chama) éum mercado de alto valor por tonelada.

Mercado:• Os fluxos de comércio global devem mudar estruturalmente à medidaque a produção de ânodo chinês cresce, o consumo doméstico aumenta ea China se torna um importador líquido.• Os usuários ex-chineses que buscam grafite da China precisarão defontes alternativas.


I.3 – Producao e demanda mundialO ponto de inflexão em que os EVs serão mais baratos de possuir do que os veículos movidos a motores de combustão interna está previsto para ser alcançado no início de 2020: O timing da paridade do custo

total de propriedade (TCO) nosEUA e na China é comparável àEuropa, com a China ligeiramentemais cedo e os EUA ligeiramentemais tarde, refletindo diferençasna tributação de combustível esubsídios para veículos elétricos.Após esse ponto de inflexão,"apenas consideraçõeseconômicas" seriam suficientespara acelerar o crescimento dasvendas de veículos elétricos, dizMcKinsey. A partilha de carros e acondução autónoma irão adicionarmais incentivos para aelectricidade


I.4 – Politica de Preços• Igual a muitos minerais não metálicos, o Mercado de grafite natural não é muito transparente. O grafite nãoé negociado em bolsa, nem é o preço definido por entidades independentes. Não existe uma classificação dereferência para o setor como um indicador. Publicacões: Benchmark e Industrial Minerals Magazine.

• Distribuição granulométrica:

• Regra geral é: quanto mais grosso o flake e com mais alto teor de carbono, mais alto o preço, com exceções.

• O mercado de Grafite é muito complexo, com vários parâmetros de preços. Os principais parâmetros são:

• Tipo de grafite – Flake, Amorfo, Grafite de Veio ou Sintetico;

• Flakes extra-grosso (Jumbo): +50 e +35 mesh

• Flakes grosso: +80 mesh

• Flakes Medios: +100 mesh

• Flakes finos: -100 mesh

• Finos (powder): -200 e -325 mesh

• Micronizados e esférico: entre 5 e 25 µm

• Nanografite ou grafeno: abaixo 100nm

• Teor de carbono – medido em % de carbono (LOI, TGC, F.C., etc).

• Fatores secundários que impactam o preço são: transporte, taxas, seguro, embalagem, quantidades, etc.


I.4 – Preços atuaisCadeia de valor para o Grafite Natural


I.4 – Preços atuais


I.5 – Produção Brasileira

PROJETOS EM ANDAMENTO E/OU PREVISTOS - Empresas canadenses e australianas têm demonstrados interesse na produçãode grafita natural no Brasil, considerando aspectos relativos ao teor de carbono grafítico das minas. O projeto Itabela, no estadoda Bahia é um dos empreendimentos em fase de avalição. A empresa Paringa Resources detém os empreendimentos de grafiteSão Fidélis e Santo Antônio, no estado do Rio de Janeiro. A Lara Exploration apresentou resultados da pesquisa mineral, noprojeto de grafite Canindé, no estado do Ceará. Ainda tem outros projetos em fase de avaliação.


II – GRAFENO


II.1 – O que é o Grafeno?

II – Grafeno / Graphene

O grafeno é uma folha planar de átomos de carbono de umátomo de espessura que é densamente empacotada em umarede cristalina de favo de mel.

Grafite em si consiste em muitas folhas de grafeno empilhadasjuntas.

É um alótropo de carbono que é densamente empacotado emuma rede cristalina de favo de mel.

O material mais forte conhecido pela ciência e conduzeletricidade melhor do que qualquer outra substânciaconhecida.

Substância fina, transparente e flexível.

Fund. Gorceix – OP - 10/06/2019 SMineralsII – Grafeno / Graphene

II.1 – O que é o Grafeno?Por que devemos nos entusiasmar com o grafeno?

É extremamente fino, tem conectividade extremamente boa.

O que os cientistas descobriram é que é uma substância maior do que eles esperavam.

É chamado de material "MIRACULOSO", que tem aplicações em vários campos.

A teoria por trás do grafeno foi explorada pela primeira vez pelo físico teórico Philip Wallace em 1947.

Um pouco de Historia

Em 1960, acreditava-se que fisicamente o grafeno não poderia existir devido à instabilidade termodinâmica.

O grafeno em si, no entanto, não foi descoberto até 2004 em sua forma totalmente observável e testável

Desde então, nos últimos 15 anos, os cientistas descobriram que a substância retém algumas propriedades surpreendentes

Técnica de fita adesivaGeim e Novoselov receberam o Prêmio Nobel de Física de 2010

Um avanço chave na ciência do grafeno foi trazido por Andre Geim e Konstantin Novoselov na Universidade de Manchester


II.1 – O que é o Grafeno- Atraente para os investidores em recursos e tecnologia, ainda existe alguma confusão sobre o que exatamente é

o grafeno.

- Ghaarzadeh explica que “o grafeno, em sua forma ideal, é uma camada bidimensional de carbonos.” O grafenoideal é um “super material”: incrivelmente fino com uma grande área de superfície, o material é o “material maisforte já medido”. Além disso, “tem a mais alta mobilidade intrínseca, registra recorde de condutividade térmica,a mais alta densidade de corrente e assim por diante”. Diante desse conjunto diversificado de propriedades, omaterial tem ampla aplicabilidade - de “sensores a baterias, compósitos e assim por diante”.

- Em termos práticos, “o grafeno produzido em volumes comerciais para aplicações industriais exibepropriedades diferentes do grafeno ideal encontrado no laboratório”.

- Por exemplo, ele possui algumas camadas, às vezes pode conter oxigênio, inclui defeitos estruturais, etc.Dependendo do processo de produção, o chamado grafeno exibe diferentes propriedades que "ficam em algumlugar entre os casos limitantes de grafeno, óxido de grafeno, grafite e óxido de grafite." É por isso queespecialistas na indústria têm argumentado que "nem todos os materiais de grafeno são iguais".


II.2 – Propriedades e usos potenciais do GrafenoPropriedades eletrônicasUma das razões pelas quais os pesquisadores de nanotecnologia que trabalham com eletrônica molecular estão tão entusiasmados com o grafeno são suas propriedades eletrônicas - é um dos melhores condutores elétricos da Terra.

Propriedades mecânicasAs impressionantes propriedades mecânicas intrínsecas do grafeno, sua rigidez, resistência e tenacidade, são umadas razões que fazem o grafeno se destacar tanto como material individual quanto como agente de reforço emcompósitos.

RigidezA força de ruptura obtida experimentalmente e a partir da simulação foi quase idêntica e o valor experimental darigidez elástica de segunda ordem foi igual a 340 ± 50 N m-1. Este valor corresponde a um módulo de Young de 1,0± 0,1 TPa, assumindo uma espessura efetiva de 0,334 nm.

ForçaO grafeno de camada única livre de defeitos é considerado o material mais forte já testado com uma força de 42 Nm-1, o que equivale a uma força intrínseca de 130 GPa.DurezaA tenacidade à fratura, que é uma propriedade muito relevante para aplicações de engenharia, é uma daspropriedades mecânicas mais importantes do grafeno e foi medida como um fator crítico de intensidade de tensãode 4,0 ± 0,6 MPa.


II.2 – Propriedades e usos potenciais do GrafenoArmazenamento de energia e células solares:Os nanomateriais à base de grafeno têm muitas aplicações promissoras em áreas relacionadas à energia. Apenasalguns exemplos recentes: o grafeno melhora a capacidade de energia e taxa de carga em baterias recarregáveis;grafeno ativado faz supercapacitores superiores para armazenamento de energia; eletrodos de grafeno podem levar auma abordagem promissora para fabricar células solares de baixo custo, leves e flexíveis; e os grafenos multifuncionaissão substratos promissores para sistemas catalíticos.Esses exemplos destacam as quatro principais áreas relacionadas à energia em que o grafeno terá impacto: célulassolares, supercapacitores, baterias de grafeno e catálise para células de combustível.

Aplicações de sensores:O grafeno funcionalizado é uma promessa excepcional para sensores biológicos e químicos. Os pesquisadores jámostraram que a estrutura distinta 2D do óxido de grafeno (GO), combinada com sua superpermeabilidade àsmoléculas de água, leva a dispositivos sensoriais com uma velocidade sem precedentes ("o sensor de grafeno Ultrafastmonitora sua respiração enquanto fala").Aplicações eletrônicas:O grafeno possui uma combinação única de propriedades que é ideal para eletrônicos de última geração, incluindoflexibilidade mecânica, alta condutividade elétrica e estabilidade química. Combine isso com a impressão a jato detinta e você terá um caminho barato e escalável para explorar essas propriedades em tecnologias do mundo real("Impressão a jato de tinta de grafeno para eletrônicos flexíveis").


II.2 – Propriedades e usos potenciais do Grafeno- O mercado está convergindo, com algumas áreas de aplicação emergindo como as mais promissoras. Elas

incluem armazenamento de energia, revestimentos / tintas e compostos.

- Todas essas áreas são grandes por si só, e ainda não está claro qual tipo de grafeno é o vencedor, já que osusuários finais precisam avaliar muitos tipos diferentes de grafeno para encontrar o melhor.

- Uma grande palavra de cautela aqui: A produção global de grafeno parece sofrer sérios problemas dequalidade e parece que quase não há grafeno de alta qualidade, como definido pela ISO, no mercado ainda.

- Mas o que é mais importante notar é que, até hoje, o grafeno não tem uma “aplicação em larga escala”. Eleainda é um material substituto, que “muitas vezes substitui outras formas de aditivo de carbono, comografite, CNTs ou diferentes formas de carbono”.

- No entanto, isso não deve assustar os investidores. Olhando para o futuro, há muito potencial de crescimentono mercado. De acordo com uma previsão global da Research and Markets , o mercado global de grafenovalerá US $ 1 bilhão até 2025.


Pesquisas envolvendo o uso da tecnologia do grafeno no mundo


II.3 – Como produzir o Grafeno

Plasma Technology

- Como já mencionado, o grafeno tem uma história curta e foi produzido em 2004 usando o método de fita adesiva descrito acima, agora também conhecido como técnica de clivagem micromecânica.

- Entretanto, o método da fita adesiva não pode ser executado em grande escala. Como resultado, outros métodos de produção foram desenvolvidos.

- Por exemplo: o grafeno pode ser cultivado em carbeto de silício e outros substratos através da deposição química de vapor - CVD. Além disso, o grafeno pode ser criado quando grafite natural é colocado em uma solução, a síntese química direta também pode ser usada para fazer “pequenas estruturas de grafeno com geometrias bem delimitadas”, tecnologia de plasma, etc.


II.3 – Como produzir o Grafeno


II.3 – Como produzir o Grafeno – Investimentos em Minas Gerais

Crescimento previsto para a produção degrafeno. Fonte: Macedo, 2017.

No contexto nacional, os incentivos dogoverno a demais projetos tem por objetivoalavancar novos investidores no grafeno,aquecendo a economia brasileira.

No mundo, há cerca de 100 empresasrelacionadas ao grafeno, sendo que amaioria atua tanto na produção quanto naexploração de aplicações desse novo eextraordinário nano material.

As recentes movimentações financeiras nospaíses à frente dos investimentos emgrafeno dão uma ideia de sua crescenteimportância econômica: US$ 21,5 bilhõesem 2018, incluindo investimentos emPD&I), investimentos produtivos e a criaçãode novas empresas e aquisições.


II.3 – Como produzir o Grafeno – Investimentos em Minas Gerais

Modelo de estruturação daNeographene. Fonte: Codemig, 2017.


III – Projeto Grafeno / Graphene Project


PROJETO GRAFENOUma nova abordagem

Projeto Grafeno – BH - 21/06/2019 SMinerals

- Montagem de Planta Piloto que permita produção do grafeno com a utilização de técnicas de ultrassom e

moagem com alta velocidade, para delaminação do grafite natural, que permita:

- (1) a produção de grafeno com qualidade premium, com alta condutividade elétrica, e livre de defeitos

- (2). Produção em larga escala, com alto rendimento e baixo OPEX/CAPEX.

- A maioria dos experimentos usa grafeno fabricado por uma "clivagem micromecânica" de grafite, que parece

produzir grafeno da mais alta qualidade com propriedades eletrônicas, estruturais, e térmicas excepcionais.

- Apesar de produzir um grafeno de alta qualidade que é extremamente útil para experimentos fundamentais, o

método de clivagem micromecânica é inadequado para produzir grandes quantidades de grafeno

diretamente do grafite, o que poderia beneficiar várias aplicações avançadas de larga escala.

- A maioria das aplicações baseadas em grafeno em larga escala demonstradas até agora, usam uma

suspensão ou dispersão coloidal de diferentes variantes de grafeno quimicamente modificado ou óxido de

grafeno reduzido (rGO).

- Tipicamente envolvem o uso de ácidos fortes e oxidantes, agentes redutores à base de hidrazina e altas

temperaturas. Além disso, estudos Raman indicam que rGO é extremamente defeituoso em comparação com

a alta qualidade do grafeno delaminado diretamente da grafita.

II.1 - OBJETIVOS

II – Projeto Grafeno / Graphene Project


- Portanto, um método simples para a produção em larga escala de grafeno diretamente do

grafite (que retém sua alta qualidade) é extremamente desejável.

- Além disso, se o grafeno exfoliado for dispersado em um meio conveniente, ele abrirá

caminho para vários desenvolvimentos de aplicação direta.

- Sendo assim, para completo aproveitamento de todas as excepcionais potencialidades do

grafeno, faz-se necessário melhoramento nas técnicas de obtenção e manipulação,

visando principalmente viabilidade econômica.

- Os meios de produção mais utilizados estão competindo entre si e a esfoliação em fase

líquida é o meio mais esperado para se obter a produção em larga escala no Brasil.

- Da pesquisa em inovação e da produção em larga escala, naturalmente deve surgir o

restante da cadeia produtiva, formando um complexo industrial e dinamizando a economia

regional.

II.1 - OBJETIVOS



Grafeno é um material bidimensional, com espessura nanoatômica, formado por átomos de carbono com

hibridização sp2. Possui excepcionais propriedades eletrônicas, térmicas, mecânicas e ópticas. Devido as

diversas aplicações do grafeno e o seu mercado muito inovador e com grande potencial econômico, o tema é novo,

mas muito importante economicamente. A produção do grafeno influencia na mineração e é de se esperar uma

cadeia produtiva do grafeno com enormes ganhos econômicos.

A economia envolvida nesta cadeia prevê que os preços do grafeno possam superar inclusive o preço da

grama do ouro. A grafita vendida com preço médio de US$1.700/t passa pela produção de grafeno e a cada 1 kg

de grafita é possível produzir 150 g de grafeno. Cada grama de grafeno é vendido a US$ 100. Ou seja, 150 g de

grafeno custam 15 mil dólares. E a tonelada de grafite, incialmente vendida a US$ 1.700 dólares, consegue

então, produzir 150 kg de grafeno e render 15 milhões de dólares.

Nota-se que o grafeno é um material de estrutura simples e com ótimas propriedades físicas, mas sua

obtenção ainda precisa ser aprimorada. Atualmente, as barreiras que impedem o avanço na exploração do

material estão ligadas às poucas formas de sintetizar o grafeno de forma econômica. Transformar grafita em

grafeno agrega enorme valor ao mineral, cujo preço final pode alcançar US$100,00 ou US$200,00 por grama,

dependendo da qualidade/aplicação. Além disso, a produção atrai empresas de alta tecnologia para utilizar a novamatéria prima em produtos inovadores, completando a cadeia que vem desde a extração mineral.

II.2 - BENEFÍCIOS ECONÔMICOS



II.3 - MÉTODOS DE PRODUÇÃO E RESULTADOS ESPERADOS

- Neste trabalho pretende-se a obtenção de grafeno a partir da exfoliação em fase líquida com

funcionalização não covalente e com utilização do ultrassom, com jatos líquidos acima de 280m/s, e

com moagem com alta velocidade, maior que 350m/s, que são alternativas comprovadas para

produzir grafeno de alta qualidade, também em grandes quantidades.

- Este projeto inclui montagem de um sistema piloto de produção de grafeno a partir da exfoliação em

fase liquida com funcionalização não covalente e com as duas alternativas de produção já

mencionadas: ultrassom e moagem com alta velocidade, a fim de garantir a produção de grafeno

de alta qualidade e rendimento de produção mais elevado.

- Este sistema de produção será complementado com unidade de centrifugação, para separação dos

grafenos da massa de carbono remanescente no sistema, e unidade de secagem por spray dryer

(spray dryer system) para secagem do grafeno produzido.

- Foram realizados testes de produção de grafeno em escala de bancada usando as técnicas de

Ultrassom e Moagem com alta velocidade, com resultados bastante promissores. Veja na Figura 4

abaixo:



II.3 - MÉTODOS DE PRODUÇÃO E RESULTADOS ESPERADOS

A Figura 4 apresenta o espectro Raman, onde pode-

se ver a banda D, G e 2D (G ') para a dispersão E5,

observada em 1340, 1585 e 2636 cm-I,

respectivamente. O ID / IG é calculado em torno de 0,31, o que indica baixa concentração de defeitos.

Esses processos de esfoliação em fase liquida podem ser otimizados: com a utilização de ultrassom,

escolhendo a potência correta do Ultrassom e o tempo mais adequado de ultra centrifugação da dispersão e com a

utilização de moagem com alta velocidade, com ajustes otimizados nas variáveis de operação do equipamento eescolha adequada dos surfactantes/solventes/dispersantes usados na dispersão.

A dispersão resultante é submetida a ampla gama de

caracterização óptica e microscópica, a fim de

determinar a qualidade do grafeno obtido e outros

parâmetros da dispersão e envolvem análises de

espectroscopia Raman, espectroscopia de

absorção no infravermelho e UV/Vis, potencial

Zeta, espalhamento dinâmico de luz (DLS),

microscopia eletrônica de transmissão e

varredura.


Projeto Grafeno – BH - 21/06/2019 SMineralsII- 4 - CAPEX


QDADE UNITÁRIO (R$) TOTAL (R$) OBS.

1 350.000,00 350.000,00

1 500.000,00 500.000,00

1 75.000,00 75.000,00

1 350.000,00 350.000,00

1 15.000,00 15.000,00 a gás

1 185.000,00 185.000,00 incluso reservatórios de água bruta e água desmi, tubulações e registros extras

2 8.000,00 16.000,00

5 6.500,00 32.500,00

5 3.500,00 17.500,00

1 4.000,00 4.000,00

1 25.000,00 25.000,00

1 180.000,00 180.000,00

1 18.000,00 18.000,00

2 8.000,00 16.000,00

2 3.000,00 6.000,00

3 1.200,00 3.600,00

1 2.500,00 2.500,00

1 0,00

1 16.000,00 16.000,00

1 7.000,00 7.000,00

6 1.200,00 7.200,00

180.000,00 80.000,00

revestimento de piso, baias de contenção, caixas de tratamento de efluentes,

reatores de neutralização, tubulação de água/regeito, tanque de leite de cal, sala de

secagem, laboratório, escritório, alarmes

1 45.000,00 45.000,00

1 20.000,00 20.000,00

1 110.000,00 110.000,00 mesas, computadores, no break, iluminação, extinção de incendio, licenças legais

1 200.000,00 200.000,00

Desmineralizador de água

Unidade de ultrassom

unidade de moagem

centrifuga

secador spray dryer

chapa de aquecimento para tambores de 20-50 l

agitadores de laboratório

pHmetro

bequer de teflon

Chapa aquecedora com agitação magnetica

balança eletronica de 50 kg

agitador industrial

tambor inox 30 a 50 l

carrinho paleteiro

sistema de embalagem

EQUIPAMENTOS DE LABORATÓRIO

2.281.300,00

CAPEX PROJETO GRAFENO

estruturas

miscelaneas

contingencia

TOTAL

DESCRIÇÃO DO ITEM

filtro de fluoreto de polivinilideno - PVDF

forno de analise de carbono

produtest

peneiras para produtest

civil

montagem eletrica/mecanica

Malvern

balança eletronica de precisão

Projeto Grafeno – BH - 21/06/2019 SMineralsII- 5 - OPEX

7.000 14.000 24.500 35.000

1 2 3 4

Itens Qdade Unit Unitario Total Mensal Total anual RS/g RS/g RS/g RS/g

Insumos R$ 65.979,17 791.750,00 113,1 56,6 32,3 22,6

Reagentes 5 L 1.000,00 5.000,00 60.000,00 8,6 4,3 2,4 1,7

Grafite 0,27 t 10.000,00 2.666,67 32.000,00 4,6 2,3 1,3 0,9

Energia 20.000 Kwh 0,37 7.400,00 88.800,00 12,7 6,3 3,6 2,5

Material de embalagem 1 Un 1.000,00 1.000,00 12.000,00 1,7 0,9 0,5 0,3

Material de escritorio e Limpeza 1 Un 500,00 500,00 6.000,00 0,9 0,4 0,2 0,2

Material de laboratorio 1 Un 1.500,00 1.500,00 18.000,00 2,6 1,3 0,7 0,5

Equipamentos de segurança 1 Un 1.000,00 1.000,00 12.000,00 1,7 0,9 0,5 0,3

Aluguel Galpão 1 Un 3.500,00 3.500,00 42.000,00 6,0 3,0 1,7 1,2

Servicos de Contabilidade/Juridico 1 Un 5.000,00 5.000,00 60.000,00 8,6 4,3 2,4 1,7

Viagens 1 Un 2.500,00 2.500,00 30.000,00 4,3 2,1 1,2 0,9

Royaties 1 % 3,15 34.912,50 418.950,00 59,9 29,9 17,1 12,0

Miscelaneos 1 Un 1.000,00 1.000,00 12.000,00 1,7 0,9 0,5 0,3

Mão de obra: R$ 51.500,00 618.000,00 88,3 44,1 25,2 17,7

Gerenciamento (como PJ) 1 R$ 30.000,00 30.000,00 360.000,00 51,4 25,7 14,7 10,3

Operadores 2 R$ 2.000,00 8.000,00 96.000,00 13,7 6,9 3,9 2,7

Eng. Quimico/Fisico/Outros (Como PJ) 1 R$ 10.000,00 10.000,00 120.000,00 17,1 8,6 4,9 3,4

Serviço de Vigilancia 2 R$ 1.750,00 3.500,00 42.000,00 6,0 3,0 1,7 1,2

Total Geral 117.479,17 1.409.750,00 201,4 100,7 57,5 40,3

DESCRIÇÃO

Planta piloto para produção Grafeno - OPEXProdução (g/ano)



Consolidated income statement (in R$ thd) Year 1 Year 2 Year 3 Year 4 Year 5 Year 6 Year 7 Year 8 Year 9 Year 10

Internal consumption 1.976,0 4.110,1 7.480,3 11.113,7 11.558,2 12.020,5 12.501,4 13.001,4 13.521,5 14.062,3

External consumption 760,0 1.565,6 2.822,0 4.152,4 4.276,9 4.405,2 4.537,4 4.673,5 4.813,7 4.958,1

Gross revenues 2.736,0 5.675,7 10.302,3 15.266,0 15.835,1 16.425,8 17.038,8 17.674,9 18.335,2 19.020,5

Revenue growth na 107,4% 81,5% 48,2% 3,7% 3,7% 3,7% 3,7% 3,7% 3,7%

Taxes on revenues (84,1) (173,2) (312,3) (459,5) (473,2) (487,4) (502,1) (517,1) (532,6) (548,6)

Net revenues 2.651,9 5.502,4 9.990,1 14.806,6 15.361,9 15.938,3 16.536,7 17.157,8 17.802,5 18.471,8

COGS (1.409,8) (1.409,8) (1.408,8) (1.410,5) (1.466,9) (1.525,6) (1.586,6) (1.650,1) (1.716,1) (1.784,7)

Gross profit 1.242,1 4.092,6 8.581,3 13.396,1 13.895,0 14.412,7 14.950,1 15.507,7 16.086,5 16.687,1

Gross margin 45,4% 72,1% 83,3% 87,8% 87,7% 87,7% 87,7% 87,7% 87,7% 87,7%

General and administrative expenses (132,6) (192,6) (249,8) (370,2) (384,0) (398,5) (413,4) (428,9) (445,1) (461,8)

Selling expenses (38,0) (78,3) (141,1) (207,6) (213,8) (220,3) (226,9) (233,7) (240,7) (247,9)

EBITDA 1.071,5 3.821,8 8.190,5 12.818,3 13.297,1 13.794,0 14.309,8 14.845,1 15.400,7 15.977,4

EBITDA margin 40,4% 69,5% 82,0% 86,6% 86,6% 86,5% 86,5% 86,5% 86,5% 86,5%

Depreciation and amortization (92,8) (192,6) (349,7) (518,2) (537,7) (557,8) (578,8) (600,5) (623,1) (646,5)

EBIT 978,7 3.629,2 7.840,8 12.300,0 12.759,4 13.236,2 13.731,0 14.244,6 14.777,6 15.330,9

EBIT margin 35,8% 63,9% 76,1% 80,6% 80,6% 80,6% 80,6% 80,6% 80,6% 80,6%

Net financial results (154,0) (154,0) (154,0) (154,0) (154,0) (154,0) (154,0) (154,0) (154,0) (154,0)

EBT 824,7 3.475,2 7.686,8 12.146,1 12.605,4 13.082,2 13.577,0 14.090,6 14.623,6 15.176,9

Income tax (280,4) (1.181,6) (2.613,5) (4.129,7) (4.285,8) (4.447,9) (4.616,2) (4.790,8) (4.972,0) (5.160,1)

Net profit 544,3 2.293,6 5.073,3 8.016,4 8.319,6 8.634,2 8.960,8 9.299,8 9.651,6 10.016,8

Net margin 19,9% 40,4% 49,2% 52,5% 52,5% 52,6% 52,6% 52,6% 52,6% 52,7%

II.6 - Analise Financeira do Investimento



II.6 - Analise Financeira do Investimento

Valuation under scenario 1A Year 0 Year 1 Year 2 Year 3 Year 4 Year 5 Year 6 Year 7 Year 8 Year 9 Year 10

EBITDA 1.071,5 3.821,8 8.190,5 12.818,3 13.297,1 13.794,0 14.309,8 14.845,1 15.400,7 15.977,4

Capex (2.281,3) (92,8) (192,6) (349,7) (518,2) (537,7) (557,8) (578,8) (600,5) (623,1) (646,5)

Change in working capital (1.000,0) (284,0) (830,0) (1.161,0) (1.209,1) (130,3) (135,2) (140,3) (145,6) (151,2) (156,9)

Cash taxes (280,4) (1.181,6) (2.613,5) (4.129,7) (4.285,8) (4.447,9) (4.616,2) (4.790,8) (4.972,0) (5.160,1)

Operating cash flow (3.281,3) 414,3 1.617,6 4.066,3 6.961,3 8.343,3 8.653,0 8.974,5 9.308,1 9.654,4 10.013,8

WACC 10,0% 10,0% 10,0% 10,0% 10,0% 10,0% 10,0% 10,0% 10,0% 10,0%

Discount factor 1,0000 0,9091 0,8264 0,7513 0,6830 0,6209 0,5645 0,5132 0,4665 0,4241 0,3855

Present value of free cash flow (3.281,3) 376,6 1.336,9 3.055,1 4.754,7 5.180,5 4.884,4 4.605,3 4.342,3 4.094,4 3.860,8

Present value of explicit free cash flow 59.420,2

Present value of cash flow at perpetuity 37.832,2

Total value 97.252,5

Payback period (years) 2,3 (3.281,3) (2.867,0) (1.249,4)

TIR 77,9% Calculate TIR



II.7 – Plano de Implementação- Os resultados obtidos até o momento são encorajadores e mostram viabilidade-técnica da

sua execução.

- A Montagem da planta piloto vai demandar de 6 meses a 01 ano para estar disponível para iniciar a

produção do grafeno.

- Após prova dos conceitos, far-se-á necessário a apresentação da tecnologia para potenciais

consumidores do produto para juntos desenvolver a incorporação do grafeno nos produtos a serem

desenvolvidos.

- Além disso poderemos testar diferentes tipos de dispersões para avaliar o rendimento e a qualidade

dos grafenos gerados.

- Veja no OPEX previsto para a operação da planta piloto, que demandara um período de 2 a 3

anos, para a finalização dos estudos, desenvolvimento de clientes e de aplicações dografeno, e início da produção a nível industrial



Obrigado a todos

FIM


Documents

GRAFITE e GRAFENO - Fundação Gorceix...2019/06/21 · nucleares, Catalisadores, Tecidos e fibras, grafeno, etc. Fund. Gorceix –OP - 10/06/2019 S Minerals I –Grafite Natural