Você já pensou qual é o impacto do desgaste e atrito em relação a consumo de energia, gastos e emissões de gás carbônico? Este post de hoje é sobre ele e como o estudo da tribologia pode nos ajudar.
Tribologia
A ciência e tecnologia que visa compreender e controlar o atrito, desgaste e a interação de duas superfícies em movimento relativo, é chamada de tribologia desde 1966. A necessidade de impulsionar os estudos surgiu por causa do grande impacto econômico de falhas por desgaste na economia britânica no meio do último século.
Ao mesmo tempo, já existiam algumas soluções, porém elas ainda não eram implementadas na indústria. Dessa forma, o governo britânico investiu cerca de 1.5 milhões de libras para desenvolvimento da tribologia na educação, pesquisa e indústria e então 10 anos depois foi estimado que houve uma economia de 200 milhões de libras por ano!
Não foi só o Reino Unido que observeu essa economia, países como Alemanha (0,5% do PIB) , Japão (2,6% do PIB), China (2%-7% do PIB)e Estados Unidos (0,79%-0,84% do PIB) observaram uma redução de custo.
Dados
Homberg e Erdemir desenvolveram uma pesquisa para quantificar a quantidade de energia que hoje é utilizada no mundo devido ao desgaste e atrito dos componentes. O estudo deles englobou análise de áreas como indústrias, transporte, residências e prestação de serviços. Além disso, também englobou a parte de custos e emissões geradas.
Eles concluíram que:
- 23% do consumo global de energia é originado em contatos tribológicos. 20% é utilizado para superar a ação do atrito e os outros 3% na fabricação de componentes novos para substituir aqueles desgastados.
- Aproveitando o desenvolvimento em áreas de novos materiais, novas superfícies e lubrificação é possível reduzir em 40% essa perda de energia em 12 anos e 18% em 8 anos.
- A maior parte dessa redução seria no setor de transporte (25%) e geração de energia (20%). A economia nos setores residenciais e de manufatura seria em torno de 10%.
- Com a implementação dessas tecnologias poderia ter uma redução de 1460 MtCO2 e também uma economia de 450000 milhões de euros em apenas 8 anos. Já em 12 os números seriam 3140 MtCO2 e 970000 milhões de euros.
Desafios
Nos últimos anos houve um grande desenvolvimento nas áreas de compreensão dos mecanismos do fenômeno da tribologia, novos materiais, tecnologia de superfície, lubrificantes e outras soluções técnicas. Porém tribologia é ainda um assunto muito atual e existem grandes desafios nessa área, devido ao crescimento da população mundial, demanda por energia, limitação de combustíveis fósseis e é claro, impactos ambientais.
Assim atualmente ainda é necessário o desenvolvimento de novos materiais e revestimentos, engenharia de superfície (tratamentos na superfície, modificações e texturização), design de novos componentes com microsensores, novas metodologias (biomimética, nanotecnologia e design computacional de materiais).
Isso tudo está relacionado com o conceito de tribologia verde (green tribology), que foi introduzido recentemente e é definido como os aspéctos tribológicos no balanço do meio ambiente e nos impactos biológicos e ambientais.
Um estudo de Lee e Carpick identificou que ainda é possivel economizar através de novas tecnologias o equivalente a 20 EJ (2,1% do PIB dos Estados Unidos) de energia.
Quer ler mais sobre desgaste?
Referências
Influence of tribology on global energy consumption, costs and emissions