Por Alvin Orbaek White
Alvin Orbaek White é Professor Titular (Professor Assistente) na Universidade de Swansea e recebeu financiamento através da Bolsa Sêr Cymru II do Governo Galês e do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER). Este trabalho foi apoiado pelo financiamento do Fundo de Capital da Economia Circular do Governo Galês para o ano fiscal de 2020-21. Alvin já recebeu financiamento do UKRI/EPSRC e InnovateUK e ganhou apoio do programa KTN SME accelerator. Ele patenteou tecnologia lidando com a fabricação de nanomateriais e então fundou a TrimTabs Ltd para financiar o pedido de patente e o processo de fabricação.
Cada avião contém uma complexa rede de cabos elétricos que o mantém voando suavemente. Para cada quatro passageiros em uma aeronave moderna, você pode esperar cerca de uma milha de cabo. Isso significa que um avião de médio número de passageiros tem de 100 a 200 milhas de cabos passando por sua estrutura.
Cada avião oferece comodidades diferentes. Alguns agora ostentam janelas dimerizáveis eletronicamente que usam eletricidade para alterar sua transparência, enquanto muitos passageiros estão acostumados a desfrutar de telas de vídeo individuais e até mesmo câmeras externas exibindo o cenário externo. Todos estes requerem cabeamento específico. E à medida que as expectativas dos consumidores aumentam, o mesmo acontecerá com a massa de cabos.
A massa é uma medida vital na aviação, uma vez que os barcos mais leves usam menos combustível. Os engenheiros estão constantemente encontrando maneiras de tornar os aviões o mais leves possível, mantendo os melhores padrões de segurança e conforto, tanto para cortar custos quanto para apoiar a sustentabilidade.
Em minhas pesquisas com colegas do instituto de pesquisa de segurança energética Swansea, trabalhei para diminuir a massa de todos esses fios usando nanomateriais de carbono em vez de ligas de cobre mais pesadas para fabricá-los. Os fios de carbono podem ser feitos de muitas fontes – inclusive de plásticos reciclados. Ao transformar esses plásticos descartados em fios úteis e de alta qualidade, estamos transformando o lixo em riqueza.
Para fazer esses fios, geralmente reciclamos quimicamente materiais plásticos como o plástico preto: um material feito de mistura de plásticos reciclados que são tingidos de preto para proporcionar uma cor uniforme. Também utilizamos esferovite de resíduos.
No entanto, decidimos também, de forma exclusiva, procurar utilizar sobras de plástico impresso em 3-D que, de outra forma, seriam encaminhadas para o lixo. Estes tipos de plástico estão crescendo em popularidade, graças a serem resistentes, leves, facilmente moldados e muito baratos. Mas, quando misturados com outros plásticos, eles tendem a causar problemas nos processos convencionais de reciclagem – o que significa que muitas vezes vão diretamente para aterros sanitários.
Descobrimos que ao dissolver estes plásticos antes de reciclá-los, conseguimos fazer mais material novo e de maior qualidade. Isto é promissor para a produção em larga escala de fiação elétrica – o que é necessário na aviação.
Cobre versus carbono
Uma vez que tínhamos feito nossos fios mais leves, queríamos entender exatamente o quanto eles eram ecologicamente corretos. Para fazer isso, contamos todas as moléculas de dióxido de carbono capturadas e emitidas durante o processo de reciclagem do plástico, e comparamos essa contagem de carbono com a contagem para fazer fios de cobre.
Curiosamente, embora a contagem de carbono para nosso processo de reciclagem fosse muito maior em comparação com a da produção industrial de fios de cobre, o impacto ambiental geral do fio de cobre foi quase dez vezes pior. Este último processo criou água doce tóxica que levou a danos marinhos e ao empobrecimento da camada de ozônio.
Além disso, quando comparamos a pegada de carbono projetada de uma aeronave comercial típica (o Boeing 747-400) contendo nossos fios de plástico reciclados ou fios de cobre, calculamos que a fabricação e o uso de fios reciclados resultou em uma pegada de carbono menor durante a vida útil da aeronave.
Os fios reciclados tornariam os aviões mais leves, reduzindo seu consumo de combustível e tornando-os mais ecológicos a longo prazo. O uso desses fios reduziria as emissões de cada avião em 21 quilotoneladas: o equivalente a uma economia de 14.574 quilotoneladas de dióxido de carbono para uma frota média de 694 aviões.
O futuro do plástico
A quantidade de plástico que usamos está crescendo continuamente, o que não está ajudando a sobrecarregar ainda mais os sistemas globais de reciclagem já sobrecarregados. Um plástico cada vez mais popular é o acrilonitrilo butadieno estireno, comumente conhecido como ABS. É o principal plástico usado em dispositivos de impressão 3D e é frequentemente usado para ensinar aos estudantes de engenharia como fazer desde brinquedos a partes do corpo até ferramentas – neste planeta ou além dele.
Apesar destas aplicações emocionantes, o lado negativo da prevalência do ABS é a crescente quantidade de resíduos plásticos produzidos pelo processo de impressão em 3-D. Mas este desperdício pode ser usado para tornar os nanomateriais utilizáveis em cabos de áudio, cabos para alto-falantes, cabos Ethernet e agora cabos elétricos.
E a lista de usos para estes “resíduos” plásticos só está ficando mais longa. De barris de cerveja a materiais de pavimentação e construção, roupas ativas e design de moda, o futuro está procurando plásticos reciclados.