Pesquisadores do National Renewable Energy Laboratory (NREL) desenvolveram uma maneira de produzir compósitos de fibra de carbono com resina epóxi de base biológica e um endurecedor de anidrido, o que o torna um material totalmente reciclável, permitindo ainda a reutilização das fibras em outras aplicações.

 

 

O NREL é um laboratório do Departamento de Energia dos EUA voltado ao desenvolvimento de soluções energéticas e, por meio de um projeto apoiado pelo Departamento de Tecnologias de Veículos do Departamento de Energia dos EUA, apoiou a pesquisa liderada por Nicholas Rorrer que, junto a outros pesquisadores, aprimorou um processo de reciclagem chamado metanólise.

 

De acordo com o laboratório, eles mostraram que a fabricação de compósitos de fibra de carbono com epóxi de base biológica e um endurecedor de anidrido torna o material totalmente reciclável, com ligações que são degradadas mais facilmente. O processo de reciclagem, chamado metanólise, pode ser acionado seletivamente à temperatura ambiente sem degradar a qualidade ou a orientação das fibras presentes no material. 

 

Esse processo pode representar um passo em direção a um material mais sustentável, uma vez que poderia tornar a fibra de carbono mais barata, aumentando o número de possíveis aplicações para ela. Essas vantagens se somam às que já são características das fibras de carbono, tais como o alto índice de resistência mecânica e redução de peso (se comparada a materiais metálicos, por exemplo). 

 

Entretanto, atualmente a síntese de fibra de carbono envolve temperaturas superiores a 1.000 °C e resulta em um material de custo elevado. Além disso, a natureza termofixa do epóxi curado faz com que a reciclagem destes produtos seja complexa e, consequentemente, eles sejam descartados em aterros sanitários, o que suprime seus benefícios de eficiência e resulta no descarte de itens de alto valor agregado. Pensando nisso, Rorrer e seus colegas de equipe passaram a experimentar métodos que envolvessem biomassa e permitissem a obtenção de uma resina epóxi projetada para reciclagem.

 

 

Segundo a equipe, comparada aos hidrocarbonetos do petróleo, a biomassa contém níveis mais altos de oxigênio e nitrogênio, oferecendo um conjunto diferente de possibilidades químicas. “Nós essencialmente redesenhamos as resinas de epóxi a partir de biomassa, predominantemente da conversão biológica e química de açúcares. Mostramos que essa resina reformulada pode manter e/ou exceder todas as propriedades das resinas epóxi atuais, mas também torná-las recicláveis à temperatura ambiente”, explicou o pesquisador.

 

Usando um catalisador especial, a equipe do NREL conseguiu quebrar a resina de base biológica à temperatura ambiente, um processo conhecido como “despolimerização”, o que lhes permitiu recuperar os filamentos de carbono, mantendo sua qualidade e integridade por, pelo menos, três ciclos. Combinado à pesquisa do laboratório sobre acrilonitrila de baixo custo e de base biológica como precursor de fibra de carbono, premiada em 2018, o avanço em epóxi de biomassa poderia ajudar a tornar os compósitos de fibra de carbono mais econômicos e ecológicos.

 

Esses resultados reduziriam a pegada de GEE do material de 20 a 40%, sem aumentar os custos de fabricação, uma vez que o laboratório estima que o epóxi em questão poderia ser produzido por aproximadamente o mesmo preço das resinas epóxi à base de petróleo disponíveis atualmente no mercado.

 

“Ao usar matérias-primas de base biológica em vez de matérias-primas petroquímicas, não precisamos usar energia extra. Isso nos permite projetar de forma mais precisa, barata e eficaz materiais avançados com desempenho e vantagens ambientais”, finalizou Nicholas Rorrer.

 

Mais informações sobre as pesquisas de descarbonização dos transportes podem ser acessadas no site do laboratório.

 

 

(Fotos: por Dennis Schroeder, NREL)

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