Im Januar 2014 gab sie ihr Comeback unter brasilianischer Flagge bekannt. Da der brasilianische Verband zu dem Zeitpunkt keine Degenfechterin in den Top 100 der Weltrangliste hatte, versprach sich Moellhausen große Chancen, an den Olympischen Spielen 2016 in Rio de Janeiro teilzunehmen. Ihr gelang auch die Qualifikation und sie erreichte bei den Spielen das Viertelfinale im Einzel. Zuvor hatte sie unter anderem bei den Panamerikanischen Spielen 2015 in Toronto jeweils Bronze im Einzel und mit der Mannschaft gewonnen und wurde im selben Jahr in Santiago de Chile Panamerikameisterin im Einzel. Bei Panamerikameisterschaften folgten von 2016 bis 2019 weitere Medaillengewinne. Der größte Erfolg ihrer Karriere gelang Moellhausen 2019 bei den Weltmeisterschaften in Budapest, als sie nach einem 13:12-Finalsieg über Lin Sheng den Titel gewann. Kurz darauf sicherte sie sich Bronze bei den Panamerikanischen Spielen in Lima.