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Pesquisadores criam vidro que pode reduzir a pegada de carbono é 10 vezes mais resistente a danos

por Blog do Canal

Em todo o mundo, a fabricação de vidro produz pelo menos 86 milhões de toneladas de dióxido de carbono todos os anos.

Um novo tipo de vidro promete reduzir essa pegada de carbono pela metade. A invenção, chamada LionGlass e projetada por pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia, requer significativamente menos energia para produzir e é muito mais resistente a danos do que o vidro padrão.

A equipe de pesquisa entrou recentemente com um pedido de patente como primeiro passo para levar o produto ao mercado.

“Nosso objetivo é tornar a fabricação de vidro sustentável a longo prazo”, disse John Mauro, professor Dorothy Pate Enright de ciência e engenharia de materiais na Penn State e pesquisador principal do projeto. “LionGlass elimina o uso de materiais de lote contendo carbono e reduz significativamente a temperatura de fusão do vidro.”

O vidro de silicato de cal sodada, o vidro comum usado em itens do dia a dia, de janelas a utensílios de mesa de vidro, é feito pela fusão de três materiais primários: areia de quartzo, carbonato de sódio e calcário. O carbonato de sódio é o carbonato de sódio e o calcário é o carbonato de cálcio, ambos liberando dióxido de carbono (CO2), um gás de efeito estufa que retém o calor, à medida que são derretidos.

“Durante o processo de fusão do vidro, os carbonatos se decompõem em óxidos e produzem dióxido de carbono, que é liberado na atmosfera”, disse Mauro.

Uma amostra de LionGlass, um novo tipo de vidro projetado por pesquisadores da Penn State que requer significativamente menos energia para produzir e é muito mais resistente a danos do que o vidro padrão de silicato de cal sodada. Crédito: Adrienne Berard / Penn State.

Mas a maior parte das emissões de CO2 vem da energia necessária para aquecer os fornos às altas temperaturas necessárias para derreter o vidro. Com o LionGlass, as temperaturas de fusão são reduzidas em cerca de 300 a 400 graus Celsius, explicou Mauro, o que leva a uma redução de aproximadamente 30% no consumo de energia em comparação com o vidro de cal sodada convencional.

O LionGlass não só é mais ecológico, como também é muito mais resistente do que o vidro convencional. Os pesquisadores disseram que ficaram surpresos ao descobrir que o novo vidro, batizado em homenagem ao mascote Nittany Lion da Penn State, possui resistência a rachaduras significativamente maior em comparação com o vidro convencional.

Algumas das composições de vidro da equipe tinham uma resistência tão forte a rachaduras que o vidro não rachava, mesmo sob uma carga de força de um quilograma de um penetrador de diamante Vickers. O LionGlass é pelo menos 10 vezes mais resistente a rachaduras em comparação com o vidro de cal sodada padrão, que forma rachaduras sob uma carga de cerca de 0,1 kg de força. Os pesquisadores explicaram que os limites do LionGlass ainda não foram encontrados, pois atingiram a carga máxima permitida pelo equipamento de indentação.

“Continuamos aumentando o peso no LionGlass até atingir a carga máxima que o equipamento permite”, disse Nick Clark, pós-doutorando no laboratório de Mauro. “Simplesmente não quebraria.”

Mauro explicou que a resistência a rachaduras é uma das qualidades mais importantes a serem testadas no vidro, porque é assim que o material eventualmente falha. Com o tempo, o vidro desenvolve microfissuras ao longo da superfície, que se tornam pontos fracos. Quando um pedaço de vidro quebra, é devido a fragilidades causadas por microfissuras existentes. O vidro resistente à formação de microfissuras é especialmente valioso, acrescentou.

“A resistência a danos é uma propriedade particularmente importante para o vidro”, disse Mauro. “Pense em todas as maneiras pelas quais confiamos na força do vidro, na indústria automotiva e eletrônica, arquitetura e tecnologia de comunicação, como cabos de fibra óptica. Mesmo na área da saúde, as vacinas são armazenadas em embalagens de vidro fortes e quimicamente resistentes.”

Mauro espera que a resistência aprimorada do LionGlass signifique que os produtos criados a partir dele possam ser mais leves. Como o LionGlass é 10 vezes mais resistente a danos do que o vidro atual, ele pode ser significativamente mais fino.

“Devemos ser capazes de reduzir a espessura e ainda obter o mesmo nível de resistência a danos”, disse Mauro. “Se tivermos um produto mais leve, isso é ainda melhor para o meio ambiente, porque usamos menos matéria-prima e precisamos de menos energia para produzi-lo. Mesmo a jusante, para o transporte, isso reduz a energia necessária para transportar o vidro, então é uma situação vencedora para todos.”

Fonte: TechXplore.

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