Sílica feita a partir de cascas de arroz

A sílica (SiO2) é uma das matérias-primas mais utilizadas no mundo, entre suas aplicações estão vidros, células solares, cerâmicas refratárias e até mesmo pasta de dente. Dessa forma, centenas de milhares de toneladas são produzidos todos os anos pelo mundo.

Entretanto, a forma tradicional que esse material é produzido não é a forma mais eficiente, tanto em termos energéticos quanto em econômicos. Para fazê-la, o metal silício é aquecido junto com o carvão do tipo antracite até temperaturas muito altas (3500°C) para formar compostos de silício.

Um professor de Engenharia de Materiais da University of Michigan, chamado Richard Laine,  inventou um processo que além de ser mais eficiente do que o tradicional, utiliza resíduos no processo. Segundo o professor com esse processo é possível salvar seis toneladas de emissão de carbono por cada tonelada de material produzido e custa 90% a menos. Incrível, não?

E qual a fonte de material para esse novo método?

Resíduos de agricultura!

A maioria dos resíduos industriais contém sílica, como por exemplo cascas de arroz, que são produzidas centenas de milhões de toneladas anualmente. E o que é feito com elas? Muitas vezes são queimadas e utilizadas como fonte de energia e suas cinzas (que também contém muita sílica) são descartadas em lixões ou aterros sanitários.

85Casca de arroz

Obter a sílica dos resíduos agrícolas não é tão fácil assim, graças à forte ligação química entre o silício e o oxigênio. Mas Laine conseguiu quebrar essa ligação de forma simples e barata com ajuda de etileno glicol, ou anticongelante e etanol, ou álcool de cereais.

O etilenoglicol com uma pequena porcentagem de hidróxido de sódio enfraquece a ligação química entre a sílica e a cinza de casca de arroz no começo do processo, dissolvendo a sílica em uma solução líquida. Então a solução é aquecida até 200°C para obter a sílica como um polímero anticongelante de sílica, que pode ser filtrado com o intuito de separar o polímero do restante das cinzas.

Devido às estruturas similares do etanol e do etilenoglicol, adicionando o etanol ao polímero, ele vai substituir o anticongelante, que vai poder ser removido e reutilizado. Assim a sílica pode ser isolada do álcool através do destilamento e obtêm-se um material com alta pureza (99,9%).

O professor está comercializando a sílica feita por esse processo através da empresa que ele formou, a Mayasil. A produção ainda está em fase de teste, principalmente para saber se ela será ou não escalável.

Como o professor diz no vídeo abaixo, eles fizeram as cinzas passarem de um resíduo negativo no mundo para algo valioso. Aí está a engenharia de materiais mudando o mundo mais uma vez!

Referências:

Video: New ‘green’ method for large-scale silica production gives agricultural waste a purpose

Going green: ACerS member pioneers sustainable approach for high-purity silica production


As cascas de arroz também podem ser reaproveitadas para fazer Ecocimentos!

 

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Isopor feito com cogumelos?

Ao longo dos anos nos acostumamos cada vez mais com o uso de plásticos no nosso cotidiano. O isopor, que nada mais é do que o poliestireno expandido (EPS), encontramos na chegada dos nossos eletrodomésticos às nossas casas, na forma de embalagem, até no copo de café que compramos em qualquer lanchonete. O que muita gente não sabe é que estima-se que esse polímero leva por volta de 150 anos para se degradar, sendo que o utilizamos muitas vezes apenas durante minutos, além de ocupar aproximadamente 25% dos aterros sanitários. Ele também é um produto sintético, derivado do petróleo e que precisa de uma grande quantidade de energia na sua manufatura (um cubo com aresta de 33cm consome 1,5 litro de petróleo!), como muitos dos plásticos que somos habituados, e a sua reciclagem é cara, devido a baixa densidade do material e consequentemente grande volume, encarecendo o transporte.
Por isso, muitos pesquisadores estudam alternativas para o isopor. Uma dessas soluções foi encontrada pelo americano Eben Bayer da empresa Ecovative, que junto com sua equipe utilizou cogumelos para fazer um polímero que possua propriedades semelhantes ao poliestireno expandido.
Diferente dos polímeros industriais, que se transformam cada vez em menores partículas, o cogumelo está no ciclo de reciclagem natural do nosso planeta e por isso ele irá se decompor até mesmo em seu jardim, em um curto período de tempo. A parte do cogumelo utilizada para a produção do produto é o micélio, ela é utilizada no processo como uma cola, e essa propriedade dela permite que seja moldado como fazendo na indústria habitual. Além disso, ela torna o material isolante térmico e acústico, não inflamável, que resiste ao vapor e à umidade e com boa resistência ao impacto.
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A manufatura desses materiais pode ser divididades em 4 passos:
1. Selecionar a matéria-prima. Segundo o Eben, ela de preferencia tem que ser regional, por exemplo na China eles utilizam casca de arroz e na América do Norte utiliza-se casca de trigo ou aveia.
2. Preencher um molde com o formato que você deseja obter com o material.
3. Crescimento do micélio com essas partículas de matéria-prima. Nota-se que o organismo que trabalhará nessa etapa e não um equipamento.
4. Finalmente o produto! Ele pode ser embalagem ou um bloco de construção, por exemplo.
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Para ver como funciona a produção desde o desenvolvimento do material até se tornar um produto veja o vídeo abaixo:
Caso tenha um maior interesse sobre a empresa e o seu produto, você pode dar uma olhada no TEDTalk do seu co-fundador Eben Bayer em 2010.
Até a próxima semana!
Fontes:
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