postado em 13/06/2011 07:17
;Na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.; A constatação foi feita em 1773 por Antoine Laurent Lavoisier, considerado o pai da química. Mais de 200 anos se passaram e o Princípio da Conservação da Massa estabelecido pelo francês se enquadra em aplicações que ele, muito provavelmente, nunca imaginou. Em pleno século 21, um grupo de pesquisadores da Universidade Estadual de São Paulo (Unesp), liderado pelo engenheiro agrônomo e professor Alcides Leão, conseguiu transformar resíduos agroindustriais em matéria-prima para a fabricação de superplásticos ; mais leves, resistentes e ecologicamente corretos do que os polímeros convencionais utilizados industrialmente. O objetivo dos cientistas é dar um destino adequado a rejeitos que aparentemente não têm valor, mas que podem ajudar a tornar a economia mais sustentável.
No Laboratório de Resíduos da Faculdade de Agronomia da Unesp, a equipe de Alcides Leão se dedica ao estudo do reaproveitamento de materiais descartados nos lixos urbano, industrial e agroindustrial. Quem vive nas grandes cidades nem sempre se dá conta, mas a agroindústria descarta, diariamente, toneladas de casca de arroz, pés de milho, hastes de trigo, cascas de coco e de banana, além de uma série de rejeitos orgânicos identificados cientificamente como lignocelulose. Esse lixo costuma ser queimado para ;desaparecer;. O problema é que o processo significa destruir oxigênio. O grupo passou, então, a imaginar destinos mais nobres para o descarte agroindustrial. Uma alternativa imaginada foi sua transformação em novos materiais. Ao longo de uma década, o trabalho rendeu o desenvolvimento das nanofibras de celulose, produto já utilizado na fabricação de peças plásticas para a indústria automobilística e com potencial para servir a área médica e odontológica.Ao testar as fibras naturais de resíduos do cultivo de curuauá, abacaxi, cascas de banana e de coco, sisal e outras plantas em escala nanométrica (bilionésima parte do metro), Leão e seus alunos verificaram que elas apresentavam resistência similar à das fibras de carbono e vidro. ;Quando avaliamos as propriedades mecânicas da nanocelulose (componente dessas fibras), começamos a vislumbrar que ela poderiam ser matéria-prima para a produção ou melhoramento de objetos de plástico renováveis;, explica. Testes feitos em parceria com uma grande indústria do setor petroquímico mostraram que uma peça feita com a nanocelulose é 30 vezes mais leve e quatro vezes mais resistente do que uma produzida somente com polímeros tradicionais. ;Adicionamos 0,2% de nanofibra ao polipropileno fabricado pela empresa e o material apresentou aumento de resistência de mais de 50%. Nas ruas, já temos carros que usam peças produzidas com nanocelulose;, detalha o pesquisador.
A equipe que pesquisa a nanofibra também conta com a parceria de cientistas de outros centros de excelência, como a Universidade de São Paulo (USP), a Universidade Federal do ABC (UFABC) e a Universidade de Toronto, no Canadá. O grupo multidisciplinar é composto por agrônomos, engenheiros, biocientistas ligados à nanociência e até médicos veterinários. Em um trabalho investigativo, eles pesquisam também o uso da nanofibra em componentes para a indústria aeronáutica, em aplicações para a biomedicina ; o que inclui a confecção de próteses ; e até para o tratamento de águas poluídas por óleo. O desafio do próximo biênio é produzir a nanofibra em escala de toneladas.
A maioria dos produtos plásticos produzidos pela indústria petroquímica são desenvolvidos a partir de fibras de carbono e de vidro. Atualmente, a nanofibra melhora peças já disponíveis no mercado, mas poderá ser usada em breve na produção de um superplástico biodegradável, por exemplo. O fator determinante da qualidade da fibra é a flexibilidade. ;A nanocelulose supera as propriedades mecânicas da fibra de vidro. Agora, tentamos superar as de carbono, elemento tão flexível que é matéria-prima da carcaça de carros de Fórmula 1 e de coletes à prova de bala;, detalha Leão.
Matéria-prima
O impacto no meio ambiente sempre foi a principal preocupação do grupo. As peças produzidas com as nanofibras de celulose podem ser recicladas pelo menos 10 vezes. É claro que há uma queda natural da propriedade mecânica, mas não a ponto de inviabilizar a reciclagem, segundo a doutoranda em nanociências e materiais avançados da UFABC Sivoney Ferreira de Souza. ;O Brasil tem matéria-prima infinita para abastecer o mundo em termos de nanocelulose. Basta imaginar a quantidade diária de rejeitos agroindustriais descartados no país;, lembra.
Um quilo de nanocelulose pode produzir 100kg de plásticos leves e super-reforçados. ;A nanofibra extraída dos rejeitos agroindustriais também poderá dar mais resistência a diversos produtos, abrindo ainda mais o leque de sua aplicação. Acredito que, em um futuro próximo, peças de aço poderão ser substituídas por componentes feitos a partir da nanofibra de celulose;, adianta. A pesquisadora lembra ainda que, para a indústria automobilística, as partes produzidas com a nanocelulose proporcionaram mais segurança, reduziram o peso do veículo e aumentaram a economia de combustível. ;Já temos pesquisa para usar a nanocelulose na fabricação de pinos metálicos para implantes odontológicos e uma série de outros produtos da área de saúde;, revela.
Reação química
Os polímeros são compostos de elevada massa molecular, resultantes de reações químicas de polimerização (moléculas menores se combinam quimicamente para formar moléculas longas com a mesma composição centesimal). Eles podem ser divididos em três grupos: termoplásticos (o tipo mais encontrado no mercado e que permite a reciclagem), termoendurecíveis (rígidos, frágeis e muito estáveis a alterações de temperatura) e elastômeros (borrachas).
Viabilidade econômica
Na maioria das vezes, a reciclagem de termoplásticos não é economicamente viável devido aos baixos preços e densidade. Somente plásticos consumidos em massa, como o PE e PET, apresentam bom potencial econômico. Quando a reciclagem não é possível, a alternativa é queimar os plásticos, transformando-os em energia. Porém, os que apresentam halogênio, como o PVC e o PTFE, geram gases tóxicos na queima.