Graduanda conquista prêmio em simpósio de Engenharia Química, superando trabalhos de pós-graduação nacionais e internacionais

A aluna Caroline Dias Grossi, do Departamento de Engenharia Química e de Materiais (DEQM) do Centro Técnico Científico da PUC-Rio, foi premiada no XXI Simpósio Nacional de Bioprocessos/XII Simpósio de Hidrólise Enzimática de Biomassas, realizado em setembro de 2017, em Aracaju, com seu trabalho de conclusão de curso. A estudante desenvolveu um modelo matemático de redes neurais artificiais — um sensor virtual que alcançou 98% de precisão — com o objetivo de monitorar em tempo real o desempenho da concentração de bacillus subtilis em fermentador.

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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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Como é feita e qual a importância da reciclagem do vidro

Se olharmos quanto tempo um vidro demora para se decompor em comparação com um plástico, vemos que sua vida é estimada pelo dobro de tempo da do polímero, mas então por que é muito mais sustentável utilizar vidros?

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Fonte imagem: Anavidro

Pelo simples fato dos vidros serem 100% recicláveis! Os polímeros não são totalmente recicláveis, além disso para recicla-los não podemos misturar dois tipos diferentes e também é muito difícil de identificar rapidamente qual o tipo que foi utilizado. Já garrafas de vidro com cores diferentes por exemplo podem passar pelo processo juntas sem nenhum problema químico, mas com a mistura de cores a cor resultante do vidro não possui grande valor agregado. Vidros com diferentes colocações misturados não causam um grande problema porque sua composição química é muito semelhante, o que muda nas composições é a porcentagem em massa ou ausência de alguns óxidos, os quais chamamos de cromóforos. À medida que temos um aumento da porcentagem de óxido de ferro, o vidro passará do transparente para o marrom, por exemplo. Vale lembrar também que vidros de espelhos, de lâmpadas, de carros ou do tipo pirex não podem ser misturados com os vidros de embalagens, que geralmente são do tipo sódio-cálcico.

A maior parte dos resíduos vítreos produzidos na Europa já são reciclados, mas infelizmente essa ainda não é a realidade do Brasil! Aqui menos de 50% são reciclados e 7 toneladas de vidro são descartados todos os meses em São Paulo, ou seja, quilos e mais quilos de matéria-prima para novos produtos são simplesmente jogados no lixo todos os dias. Ainda, a reciclagem de 1 tonelada evita que 1300 Kg de areia sejam extraídas.  É um desperdício e tanto, né? Sem contar que a extração de areia causa muitos problemas ambientais, como por exemplo a rápida degradação dos rios.

Uma das principais vantagens do reprocessamento do vidro, além da questão ambiental, é que esse processo economiza grande quantidade de energia. Para produzir 1 kg de vidro novo são necessários 4500 kJ, enquanto que para produzir 1 kg de vidro reciclado necessita-se de 500 kJ!

Além disso o processo de reciclagem é muito simples: Quando o material chega na empresa ele passa por um processo de lavagem, para retirar os resíduos. Logo em seguida o vidro passa por um processo de trituração e então é refundido. As temperaturas ideais para a fabricação de um vidro novo ficam por volta de 1500 a 1600°C, já a refusão do material pode ser realizada por volta dos 1000°C, como comentado anteriormente irá reduzir muito os gastos com energia. Com isso, os vidros novamente são transformados em produtos, como embalagens e espumas vítreas, sem nenhuma diferença de desempenho em relação ao vidro produzido pela primeira vez.

Se a logistica de recolhimento de resíduos fosse melhor no nosso país e a população como um todo fosse conscientizada, com certeza a porcentagem de materiais reciclados no Brasil, não só vidro, seria muito maior. Outro fator é que os empresários do ramo de reciclagem preferem reciclar alumínio, que é um material com valor agregado bem maior, então gerará lucros bem maiores!

Referência utilizada

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