Cientistas na Coreia do Sul encontraram uma aplicação inesperada e engenhosa para a sua borra de café usada: isolamento térmico.
Uma equipa da Jeonbuk National University (JBNU) conseguiu transformar resíduos de café num material com eficácia de isolamento comparável à dos produtos actualmente utilizados na construção.
A grande mais-valia é que este novo material assenta em fontes renováveis, e não em combustíveis fósseis, e que, no fim de vida, se degrada naturalmente por ser biodegradável.
"Os resíduos de café são gerados em escala massiva em todo o mundo, mas a maior parte acaba em aterros ou é incinerada", afirma Seong Yun Kim, engenheiro de materiais na JBNU.
"O nosso trabalho mostra que este fluxo abundante de resíduos pode ser valorizado e transformado num material de alto valor, com desempenho ao nível dos isolamentos comerciais, mas muito mais sustentável."
O problema global da borra de café e o potencial de valorização
No conjunto, o mundo consome cerca de 2.25 mil milhões de chávenas de café por dia - o que se traduz numa quantidade enorme de borras descartadas. A maior parte deste desperdício é queimada ou enterrada, com impactos ambientais tão negativos como despejá-lo pelo cano.
Por isso, tem crescido o interesse científico em dar novos usos à borra de café usada. Estudos recentes analisaram, por exemplo:
- a incorporação do resíduo em betão e noutros materiais de pavimentação;
- a utilização para remover herbicidas do ambiente;
- a extracção, a partir do resíduo, de novos compostos com potencial farmacológico.
Como a borra de café foi convertida num isolante térmico
No novo estudo, a equipa da JBNU avaliou até que ponto as borras de café poderiam actuar como material de isolamento térmico.
Em primeiro lugar, as borras já utilizadas foram secas num forno a 80 graus Celsius (176 graus Fahrenheit) durante uma semana. Depois, foram aquecidas a temperaturas muito mais elevadas para gerar um material rico em carbono conhecido como biocarvão.
De seguida, este biocarvão foi tratado com solventes considerados mais amigos do ambiente - água, etanol e propilenoglicol - e, posteriormente, misturado com um polímero natural chamado etilcelulose. Por fim, a mistura em pó foi comprimida e aquecida até formar um material compósito.
Neste processo, o polímero serve para estabilizar o biocarvão, enquanto os solventes entram para evitar que o polímero obstrua os poros do material. Esses poros são essenciais: retêm ar no interior, e o ar é um excelente isolante contra a transferência de calor.
Condutividade térmica, limiar de isolamento e desempenho do compósito de borra de café
A condutividade térmica de um material é indicada em watts por metro por kelvin - ou seja, quanta energia térmica (watts) atravessa um material com determinada espessura (metros), considerando a diferença de temperatura (kelvin) entre as duas faces.
Em geral, materiais com condutividade inferior a 0.07 watts por metro por kelvin são considerados isolantes. A formulação mais eficaz do compósito à base de café desenvolvido pela equipa da JBNU atingiu uma condutividade térmica de apenas 0.04 watts por metro por kelvin.
Testes com célula solar e comparação com poliestireno expandido
Em testes laboratoriais, os investigadores colocaram vários materiais isolantes - incluindo o material à base de café - por baixo de uma célula solar e mediram a temperatura do ar numa pequena câmara situada sob a célula.
Este pequeno modelo de bancada simulou a forma como o isolamento bloqueia o excesso de calor irradiado por painéis solares, impedindo que esse calor atravesse os telhados e contribua para o aquecimento das habitações.
A configuração que incluía o novo material manteve-se sistematicamente mais fresca do que a versão sem ele.
Em termos de desempenho, o novo compósito mostrou resultados equivalentes aos do poliestireno expandido, um dos materiais de isolamento comercial mais eficazes actualmente disponíveis.
A diferença é que o poliestireno é um polímero sintético derivado de combustíveis fósseis, pelo que a sua produção e a sua eliminação final têm impactos ambientais significativamente maiores.
Nos testes de biodegradabilidade, o material à base de café perdeu mais de 10 percent do peso ao fim de apenas três semanas. Já o poliestireno, pelo contrário, manteve-se praticamente inalterado após o mesmo período.
Os investigadores apontam que este tipo de material poderá ser especialmente adequado para isolamento em edifícios, ajudando a manter os interiores mais frescos mesmo quando as células solares estão a funcionar intensamente nos telhados.
"Esta abordagem não só melhora o desempenho do material, como também contribui para uma economia circular", diz Kim.
"Ao transformar resíduos num produto funcional, podemos reduzir a pressão ambiental e, ao mesmo tempo, criar novas oportunidades para materiais sustentáveis."
A investigação foi publicada na revista Biochar.
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