1. Introdução e contexto institucional

O Centro de Tecnologia Mineral (CETEM), unidade de pesquisa vinculada ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), desenvolve atividades de pesquisa, desenvolvimento tecnológico, inovação e prestação de serviços relacionados ao setor mineral, metalúrgico, ambiental e de materiais.

Entre os serviços divulgados na plataforma Gov.br encontra-se “Solicitar Ensaios de Ângulo de Contato para Desenvolvimento Tecnológico em Beneficiamento Mineral”, cuja página também é identificada pelo endereço eletrônico relacionado à determinação do ângulo de contato para avaliação de hidrofobicidade.

Trata-se de serviço técnico-científico voltado à determinação quantitativa do ângulo de contato, parâmetro empregado para estudar o grau de hidrofobicidade, a molhabilidade e a interação existente entre uma superfície sólida e determinado líquido.

Na prática, essa caracterização pode apoiar estudos relacionados à flotação mineral, desenvolvimento e avaliação de reagentes, engenharia de superfícies, materiais, tratamentos químicos, revestimentos e diferentes processos nos quais o comportamento de uma interface sólido–líquido seja tecnologicamente relevante.

2. O que é o ângulo de contato?

Quando uma gota de líquido é depositada sobre uma superfície sólida, forma-se uma região onde coexistem três fases: sólido, líquido e vapor. O ângulo criado entre a superfície sólida e a tangente à interface líquido–vapor é denominado ângulo de contato, representado por θ.

Esse parâmetro fornece uma indicação do grau de afinidade existente entre a superfície e o líquido. No caso da água, valores reduzidos normalmente representam superfícies com maior molhabilidade, enquanto valores elevados indicam progressivamente menor afinidade pela água.

3. Fundamentos termodinâmicos da molhabilidade

Em uma superfície ideal, plana, homogênea e em equilíbrio, a relação entre as tensões interfaciais pode ser representada pela Equação de Young:

Nessa representação:

• γ_SV: energia ou tensão interfacial sólido–vapor;
• γ_SL: tensão interfacial sólido–líquido;
• γ_LV: tensão superficial líquido–vapor;
• θ: ângulo de contato medido na fase líquida.

A Equação de Young é uma formulação idealizada. Superfícies reais podem apresentar rugosidade, heterogeneidade química, porosidade, contaminação ou outros fenômenos que provoquem diferenças entre o comportamento observado experimentalmente e o modelo ideal.

Trabalho de adesão de Young-Dupré

A afinidade entre um líquido e uma superfície também pode ser expressa por meio do trabalho de adesão. Combinando a relação de Dupré com a Equação de Young, obtém-se:

Essa relação demonstra que o ângulo de contato está diretamente relacionado às propriedades energéticas da interface. Ensaios utilizando diferentes líquidos de prova também podem ser empregados em modelos destinados à estimativa da energia livre de superfície e de suas componentes, desde que adotado protocolo apropriado.

4. Infraestrutura analítica do CETEM

A infraestrutura pública do Laboratório Multiusuário de Processamento Mineral (LMProMin) informa que o laboratório dedicado ao estudo de química de superfícies e materiais nanoestruturados dispõe de equipamentos destinados à caracterização físico-química de superfícies minerais e de outros materiais.

Entre os instrumentos divulgados está o goniômetro KRÜSS DSA25, de fabricação alemã, destinado à medição de ângulo de contato.

Método da gota séssil

No método da gota séssil, uma pequena quantidade de líquido é depositada sobre a superfície sólida preparada para análise. O perfil da gota é então registrado pelo sistema óptico do equipamento e processado para determinação do ângulo existente na região de contato.

Sistemas goniométricos dessa categoria podem empregar modelos geométricos ou físico-matemáticos, incluindo ajustes baseados na equação de Young-Laplace, conforme o tipo de medição, características da gota e configuração utilizada.

A repetição das medições em diferentes regiões da amostra é importante para avaliar a dispersão dos resultados e reduzir a influência de heterogeneidades locais.

Fluidos de prova

A água é um líquido de referência amplamente utilizado em avaliações de molhabilidade e hidrofobicidade. Em protocolos específicos de caracterização de energia superficial, podem também ser empregados líquidos com diferentes componentes polares e dispersivos, como glicerol ou diiodometano.

Em estudos relacionados ao processamento mineral e interação com fases orgânicas, hidrocarbonetos e óleos, como n-dodecano ou óleo diesel, também podem ser utilizados dependendo da finalidade experimental.

5. Estrutura institucional responsável

O regimento institucional do CETEM atribui ao Serviço de Desenvolvimento de Tecnologias Minerais (SEDTM) competências relacionadas à execução de projetos de pesquisa, desenvolvimento tecnológico e inovação na área de físico-química de interfaces e sistemas coloidais, bem como à prestação de serviços de caracterização físico-química de superfícies de minerais e materiais.

A pesquisadora e tecnologista Marisa Bezerra de Mello Monte aparece nos canais institucionais do CETEM e na página oficial do serviço como contato para as solicitações relacionadas ao ensaio.

6. Quem pode solicitar o ensaio?

Segundo a Carta de Serviços do Governo Federal, podem utilizar o serviço:

• Pesquisadores;
• Estudantes;
• Empresas;
• Startups;
• Instituições públicas ou privadas;
• Inventores que necessitem caracterizar superfícies ou avaliar interações sólido–líquido para pesquisa, desenvolvimento tecnológico ou validação de processos.

7. Como funciona a solicitação?

O fluxo básico divulgado pelo Governo Federal prevê o registro da demanda, avaliação do serviço e, quando aplicável, formalização de proposta e condições necessárias à execução.

8. O serviço é gratuito?

Por essa razão, não é tecnicamente seguro interpretar a expressão “gratuito para o cidadão” como garantia de gratuidade universal para qualquer ensaio, quantidade de amostras ou finalidade.

Demandas acadêmicas desenvolvidas no ambiente multiusuário podem possuir condições próprias de acesso e avaliação científica, enquanto projetos empresariais, serviços tecnológicos e atividades de desenvolvimento industrial podem depender de instrumentos específicos de contratação ou contrapartida.

O LMProMin possui Comitê Gestor e Comitê Científico responsáveis, entre outras funções, pela gestão da infraestrutura e avaliação técnica das solicitações de apoio. Assim, a condição efetiva de acesso, eventual gratuidade, contrapartida, fornecimento de insumos e custos deve ser confirmada diretamente com o CETEM antes do envio das amostras.

9. Atendimento e direitos do usuário

A prestação do serviço público deve observar os princípios previstos na Lei nº 13.460/2017, incluindo urbanidade, respeito, acessibilidade, cortesia, presunção da boa-fé, igualdade, eficiência, segurança e ética.

Quando houver necessidade de atendimento presencial, o usuário tem direito a instalações adequadas, seguras, salubres, sinalizadas e acessíveis.

O atendimento prioritário deve observar a legislação aplicável, incluindo a Lei nº 10.048/2000 e suas alterações.

10. Aplicações no beneficiamento mineral

Uma das aplicações mais relevantes do ângulo de contato está relacionada ao processo de flotação, técnica amplamente utilizada na concentração de minerais.

Na flotação, procura-se promover diferenças entre as propriedades superficiais das espécies minerais. Reagentes denominados coletores podem aumentar a hidrofobicidade do mineral que se deseja recuperar, enquanto depressores e outros modificadores podem favorecer a permanência de determinadas espécies na fase aquosa.

Dessa forma, a medição do ângulo de contato pode funcionar como ferramenta de caracterização e comparação das alterações superficiais promovidas por diferentes condições químicas.

11. Influência de reagentes e condições químicas

Estudos técnico-científicos desenvolvidos no âmbito da tecnologia mineral demonstram que fatores como pH, força iônica, natureza dos reagentes, potencial eletroquímico, oxidação da superfície e composição do meio podem alterar significativamente a molhabilidade dos minerais.

Minerais que apresentam baixa hidrofobicidade natural podem ter suas propriedades superficiais modificadas pela adsorção de coletores. Em sistemas de sulfetos minerais, por exemplo, reagentes da família dos xantatos e outros compostos sulfurados são tradicionalmente utilizados para modificar a interface e favorecer a flotação.

Estudos eletroquímicos associados à medição do ângulo de contato também podem ser usados para relacionar alterações do estado superficial do mineral às condições de potencial redox e às mudanças observadas em sua interação com água e bolhas.

12. Aplicações além da mineração

Embora o serviço esteja diretamente relacionado ao desenvolvimento tecnológico em beneficiamento mineral, a técnica de ângulo de contato possui aplicação muito mais ampla em ciência e engenharia de materiais.

Entre as possibilidades estão:

• caracterização de polímeros e compósitos;
• avaliação de filmes e revestimentos;
• estudo de superfícies modificadas por plasma ou tratamentos químicos;
• avaliação de materiais cerâmicos e metálicos;
• estudos de oxidação superficial;
• pesquisa de materiais auto-limpantes ou resistentes ao molhamento;
• caracterização de materiais nanoestruturados;
• investigação de nanocelulose e biomateriais;
• controle de qualidade de tratamentos superficiais;
• estudos de adesão, impressão, pintura e aplicação de revestimentos.

13. Técnicas complementares

A interpretação do ângulo de contato pode ser fortalecida quando combinada com outras técnicas de caracterização físico-química e superficial.

A infraestrutura divulgada pelo LMProMin inclui, por exemplo, Microscopia de Força Atômica (AFM) e equipamento para avaliação de propriedades de partículas e sistemas dispersos, como o Malvern Zetasizer Nano ZS.

Conforme o objetivo de um projeto científico ou tecnológico, técnicas como potencial zeta, microscopia, espectroscopia, análise de tensão superficial e caracterização química podem fornecer informações complementares importantes.

14. Informações recomendadas antes de solicitar o ensaio

Para facilitar a avaliação técnica pelo CETEM, é recomendável que o solicitante organize previamente as informações essenciais sobre sua demanda.

• Identificação e composição aproximada da amostra;
• Objetivo do ensaio;
• Quantidade de amostras;
• Tipo e dimensões da superfície disponível;
• Tratamentos químicos ou superficiais já realizados;
• Líquido ou meio de interesse;
• Condições experimentais relevantes, como pH e presença de reagentes;
• Necessidade de comparação entre amostras ou tratamentos;
• Finalidade acadêmica, tecnológica, industrial ou comercial;
• Prazo desejado para os resultados.

15. Importância estratégica do serviço

O domínio das propriedades de superfície é fundamental para diversas tecnologias industriais. No setor mineral, essas propriedades influenciam diretamente fenômenos de adsorção, dispersão, agregação, flotação e separação sólido-líquido.

A existência de infraestrutura pública de pesquisa capaz de realizar medições de ângulo de contato permite aproximar universidades, centros de pesquisa, startups e empresas de ferramentas analíticas especializadas.

Essa estrutura também contribui para o desenvolvimento de reagentes mais seletivos, redução de consumo de insumos, aproveitamento de minérios complexos, melhoria de processos de tratamento de rejeitos e desenvolvimento de materiais com propriedades superficiais controladas.

16. Conclusão

O serviço de ensaios de ângulo de contato disponibilizado pelo CETEM constitui uma ferramenta importante para a caracterização de superfícies e para estudos relacionados à molhabilidade, hidrofobicidade e interação sólido–líquido.

A utilização do goniômetro KRÜSS DSA25 e do método da gota séssil permite produzir dados quantitativos úteis para pesquisas de beneficiamento mineral, desenvolvimento de reagentes, engenharia de superfícies e ciência dos materiais.

Para empresas e pesquisadores, o principal cuidado antes da solicitação é definir claramente a finalidade da análise, as características da amostra e as condições experimentais necessárias. Também é recomendável confirmar diretamente com o CETEM o enquadramento administrativo e financeiro da demanda, especialmente diante das diferentes informações existentes na própria Carta de Serviços acerca da gratuidade e da necessidade de proposta comercial.

A crescente demanda por processos minerais mais seletivos, eficientes e ambientalmente sustentáveis tende a ampliar a importância das técnicas de caracterização interfacial, colocando a medição do ângulo de contato entre as ferramentas relevantes para inovação no setor mineral e no desenvolvimento de materiais avançados.