Portugal - Equipa de investigadores da Universidade de Coimbra vence desafio NextLap Accelerator 2022

Uma equipa de investigadores dos departamentos de Engenharia Química (DEQ) e Engenharia Civil (DEC) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC) foi a grande vencedora de ideia mais promissora no Bootcamp do NextLap Accelerator deste ano, um desafio promovido pela Beta-i, Valorpneu e Genan.

Neste concurso, que tem em vista o aproveitamento de borracha de pneus usados para componentes de valor, a equipa de Luísa Durães, professora do DEQ, Pedro Fernandes, aluno do DEQ, e de Paulo Santos, professor do DEC, concorreu com o projeto Tyre4Buildins, no qual foi produzido um aerogel com matriz homogénea de sílica e borracha de pneus usados, criando um novo material superisolante ecológico e mais económico.

Em resultado do prémio, a equipa está já a trabalhar com a Decathlon Produção Portugal, empresa que se mostrou interessada no trabalho desenvolvido pelos investigadores, sobretudo no método de dissolver a borracha para reaproveitamento da mesma. «Ficámos surpreendidos com a vitória. Este desafio tem várias empresas a assistir, portanto serve de incubadora de ideias para empresas», começa por explicar Luísa Durães.

«A Decathlon Produção Portugal mostrou interesse no projeto e tem estado a acompanhar a fase de aceleração da ideia. No entanto, não escolheram o aerogel, mas sim a possibilidade de utilização da borracha “líquida”. O propósito seria introduzir a borracha nesta forma em algum estágio da produção de equipamento desportivo e outros que são vendidos pela multinacional», esclarece.

Desde que a equipa começou a trabalhar com a marca, o processo tem sido mais personalizado, ou seja, envolve olhar para os produtos da Decathlon Produção Portugal e perceber o que pode ser interessante, e continuar a fazer experiências em laboratório no sentido de testar um conjunto de ideias que estão em cima da mesa.

«Pedro Fernandes, aluno do DEQ, continua a fazer experiências e, neste momento, julgamos ter uma solução muito interessante para revestimento de tecidos, no sentido da sua impermeabilização, a partir dessa mesma borracha “líquida”», revela a docente da FCTUC, acrescentando que «ter conseguido dissolver a borracha foi um aspeto que chamou bastante a atenção no desafio, mas é necessário perceber como vai ser usada».

Segundo Luísa Durães, não está fora de questão a utilização do aerogel para isolamento de algum equipamento desportivo específico. Porém, «dentro da borracha liquidificada há, de facto, um conjunto de oportunidades enorme que se abre, nomeadamente a nível do reprocessamento da borracha, o que está até para além do próprio desafio», afirma. Além do revestimento de tecidos, esta solução pode ser utilizada, por exemplo, em produtos que têm uma película para aumento do atrito ou esponjosos, e ainda em calçado.

«Foi uma vitória muito importante, e fiquei muito satisfeita com o resultado do projeto, mas também agora com esta nova solução, porque as oportunidades acabaram por se multiplicar, o que agradeço aos promotores do Nextlap», complementa Luísa Durães. «Apesar de a solução da borracha “líquida” não ter nada a ver com Engenharia Civil, é uma grande satisfação surgir esta nova vertente, com este novo conjunto de aplicações», finaliza Paulo Santos, professor do DEC e coordenador do projeto que juntou os dois departamentos da FCTUC.

O NextLap é um programa que cria ligações entre parceiros, empresas especialistas do setor comprometidas com a Economia Circular, e equipas de inovadores da área, com o objetivo de encontrar soluções baseadas em borracha, têxtil ou outros materiais de pneus em fim de vida. Universidade de Coimbra - Portugal

 

Portugal - Cientistas da Universidade de Coimbra criam material superisolante com borracha de pneus usados

O desafio de criar um novo tipo de isolamento térmico e acústico para edifícios, numa perspetiva da economia circular, juntou investigadores de engenharia civil e engenharia química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), que, pela primeira vez, produziram um aerogel com matriz homogénea de sílica e borracha, criando um novo material superisolante ecológico e mais económico.

Considerando que, por um lado, na Europa são produzidos cerca de 355 milhões de pneus por ano e, por outro lado, os aerogéis são ótimos isolantes térmicos, mas são dispendiosos, os cientistas apostaram no desenvolvimento de um aerogel incorporando borracha de pneus usados.

Liderado por Paulo Santos, investigador do ISISE (Institute for Sustainability and Innovation in Structural Engineering) e professor do Departamento de Engenharia Civil da FCTUC, o projeto 𝗧𝗬𝗥𝗘𝟰𝗕𝗨𝗜𝗟𝗗𝗜𝗡𝗦, financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), foi desenvolvido ao longo dos últimos quatro anos e compreendeu várias etapas até os cientistas conseguirem o seu objetivo. A tecnologia desenvolvida no âmbito do projeto foi submetida a processos de patenteamento nacional e internacional.

«Tivemos de vencer muitos obstáculos ao longo do projeto. No início, foi extremamente difícil introduzir a borracha, reduzida a grânulos de um milímetro, dentro do aerogel, mas, após vários estudos complexos, encontrámos uma solução de desintegração química da borracha ou desvulcanização, com recurso a um ácido que torna a borracha líquida. Assim, conseguimos abrir uma nova porta de processamento do aerogel, porque o aerogel é produzido primeiramente em fase líquida», relata Luísa Durães, coordenadora da equipa de investigadores do Departamento de Engenharia Química da FCTUC.

Ultrapassado o primeiro grande obstáculo, o passo seguinte foi encontrar a fórmula certa para a mistura de líquidos. «Era necessário encontrar os solventes mais compatíveis para os sistemas da sílica e da borracha. A partir daí, foi mais fácil conseguir um material inovador e altamente eficaz», prossegue a investigadora do Centro de Investigação em Engenharia dos Processos Químicos e dos Produtos da Floresta (CIEPQPF), frisando que o novo material com borracha de pneus usados é muito vantajoso, pois «além de ter um preço praticamente nulo porque é um desperdício, a borracha é hidrofóbica, isto é, repele a água, o que é benéfico na secagem dos aerogéis. Por outro lado, a borracha tem caraterísticas de grande estabilidade térmica e química. O desafio, nesta fase, foi perceber se, ao misturar com a borracha, as propriedades do aerogel se mantinham as mesmas, o que aconteceu».

Desenvolvido o aerogel a partir de borracha reciclada e realizados testes através de múltiplas técnicas, observou-se que o novo produto apresenta um elevado desempenho, como afirma Luísa Durães: «tem caraterísticas de um superisolante térmico. Assim, conseguimos ter um produto premium em termos de isolamento térmico e, em simultâneo, estamos a contribuir com uma nova aplicação para reduzir os resíduos dos pneus, porque as aplicações atuais estão a esgotar em relação à quantidade de borracha que é produzida».

O novo produto foi depois comparado com isolantes atualmente no mercado, tendo sido comprovado que o aerogel, já por si um ótimo isolante, torna-se ainda melhor com a introdução da borracha. De todos os produtos comparados, «o aerogel com borracha foi o que obteve melhor desempenho, conseguindo até 77% de redução de transferência de calor no protótipo de parede testado. Foi também realizado um teste de envelhecimento com humidade e temperatura e verificámos que o nosso isolante, em comparação com os materiais comerciais testados, era aquele que mantinha todas as propriedades ao longo dos ciclos de envelhecimento», salienta Luísa Durães.

No âmbito deste projeto, foi ainda desenvolvido um estudo exploratório, aplicando o aerogel na absorção de poluentes, com o objetivo de alargar o leque de aplicações do novo produto. Devido à sua capacidade de absorção, o novo aerogel pode ser aplicado em limpeza de águas residuais com diversos poluentes, como óleos e solventes orgânicos. Universidade de Coimbra - Portugal

Portugal - Equipa da Universidade de Coimbra desenvolve aerogel inovador para aplicação médico-farmacêutica

Uma equipa de investigadores da Universidade de Coimbra (UC) desenvolveu um novo aerogel a partir de polímeros naturais, com aplicações na área médico-farmacêutica, especialmente em medicina regenerativa.

O estudo, publicado na revista Materials Chemistry and Physics, foi desenvolvido, ao longo dos últimos quatro anos, no Centro de Investigação em Engenharia dos Processos Químicos e dos Produtos da Floresta (CIEPQPF) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), no âmbito do projeto “SterilAerogel”, financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), no valor de 230 mil euros.

O “SterilAerogel”, segundo a coordenadora do projeto, Mara Braga, tem como grande objetivo dar resposta a um problema de saúde «que afeta cada vez mais a população mundial, especialmente a população idosa – fraturas ósseas e problemas degenerativos e inflamatórios –, através do desenvolvimento de aerogéis inovadores à base de polímeros naturais, prontos a ser usados na regeneração de tecidos, mas também em pensos para tratar feridas».

Para obter um novo aerogel natural e completamente esterilizado, o projeto envolveu várias fases. Primeiro, após uma exaustiva triagem de combinações de polieletrólitos naturais (dois polímeros com cargas opostas que, quando são postos em contacto no meio adequado, se ligam de forma natural), os investigadores verificaram num dos estudos que o complexo polieletrólito de quitosano e goma xantana era o mais adequado para o fim pretendido.

A partir daqui a equipa de Mara Braga avançou para a produção do novo aerogel, através de um processo integrado, em que a secagem e a esterilização são realizadas sequencialmente e no mesmo equipamento, evitando procedimentos adicionais. Este processo envolveu diferentes etapas, sendo a primeira a gelificação para obter um hidrogel, que foi depois convertido em alcogel e colocado dentro de uma embalagem de esterilização, para permitir o manuseamento da amostra após o processo sem que haja qualquer risco de contaminação.

Por último, a amostra foi seca e esterilizada com um equipamento específico recorrendo a dióxido de carbono (CO₂) em estado supercrítico, num sistema sequencial nunca antes feito. No final, foi obtido um aerogel natural com todas as propriedades adequadas para aplicação em medicina regenerativa.

A grande inovação do projeto está precisamente na «técnica usada para o processamento do polímero natural. Os biopolímeros caracterizam-se pela elevada biocompatibilidade para utilização nos organismos vivos, no entanto, exigem um processo rigoroso de esterilização, garantindo que não se perdem as propriedades físico-químicas e estruturais, ou seja, que não se degradem no processo de esterilização», afirma a investigadora da FCTUC.

«Ao adotarmos a tecnologia com fluido supercrítico para a preparação e esterilização do aerogel, garantimos a biocompatibilidade ao interagir com o organismo sem causar grandes efeitos secundários, comparativamente aos sintéticos, e resíduos de solventes orgânicos do seu processamento», acrescenta.

Para verificar a eficácia da tecnologia, foram realizados vários testes, com a colaboração do Centro de Neurociências e Biologia Celular (CNC), como explica Mara Braga: «contaminou-se a matriz (aerogel) com um bacilo – Bacillus atrophaeus –, que é o bacilo indicado na farmacopeia como referência para métodos de esterilização, e posteriormente aplicámos o nosso método na descontaminação». Das muitas experiências realizadas, nota, «conseguiu-se sempre realizar com sucesso todas as fases, desde o processamento do polímero até ao formato final – já colocado no interior do saco de esterilização –, pronto a ser utilizado, bastando abrir a embalagem e aplicar».

Para que este novo aerogel completamente natural e sem resíduos químicos possa ser utilizado na área da saúde, ainda são necessários mais estudos, nomeadamente aumentar a escala das experiências e determinar o prazo de validade do produto final, porque, tratando-se de um polímero natural, a sua vida útil é inferior à dos polímeros sintéticos, «pretendemos saber se, depois de esterilizado, o aerogel garante seis meses de validade, que é o prazo standard para este tipo de produtos», esclarece Mara Braga.

Embora o projeto se tenha focado na área da saúde, o novo aerogel tem potencial para outras aplicações, por exemplo, como adsorventes para tratamento de águas residuais. Universidade de Coimbra - Portugal