Pitadas de girassol na engenharia mecânica

Por Wilson Galvão em Portal UFRN | Um grupo de cientistas da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) desenvolveu e patenteou uma nova descoberta científica na área de lubrificantes. Trata-se de um novo tipo de nanolubrificante capaz de alcançar uma redução do atrito, do desgaste de peças, da corrosão e maior durabilidade de engrenagens de turbinas eólicas, por exemplo, que os produtos atuais não conseguem.

Ele foi produzido a partir de óleo de girassol epoxidado, diminuindo os impactos ambientais do lubrificante no uso e no descarte. O processo de epoxidação consiste de diversas reações, que ocorrem em fases líquidas distintas, com transferência de massa entre as fases. Segundo Salete Martins Alves, coordenadora da equipe que desenvolveu a nova tecnologia, o diferencial do produto é o processo de formação das nanopartículas que garantem a dispersão no óleo. No caso, o nanolubrificante criado é preparado, por exemplo, utilizando-se óleo de girassol epoxidado aditivado com nanopartículas de cobre metálico, estas últimas depositadas no lubrificante pelo método sputtering.

“Na preparação dos nanolubrificantes, um grande desafio é garantir a dispersão das nanopartículas por muito tempo, que, devido ao seu tamanho e alta área superficial, tendem a se aglomerar. Muitas vezes, por não estarem completamente dispersas no lubrificante, as nanopartículas não atuam como aditivos antiatrito e antidesgaste, mas funcionam como um terceiro corpo. Com a deposição via magnetron sputtering, método usado neste invento, as nanopartículas são formadas dentro do óleo a partir de um alvo de cobre. O resultado foi uma excelente dispersão, pois, após seis meses, não se observou sedimentação das nanopartículas”, explica a professora da UFRN.

Assim, o método físico de deposição por sputtering corresponde a uma maneira de superar o problema da dispersão das nanoparticulas diretamente no óleo biolubrificante e, com o controle de parâmetros, viabiliza uma rota de obtenção de uma solução estável, com aditivos bem dispersos.

Com essa nova forma de processamento, acontece a eliminação de algumas etapas no processo de fabricação do produto, já que, pelo método convencional, preparam-se as nanopartículas, enquanto que a segunda etapa se faz um “encapamento” com um agente tensoativo e posteriormente a dispersão em óleo, usando algum solvente orgânico. Salete Alves explica que esse processo, além de diversas etapas, utiliza diferentes produtos químicos, gerando resíduos químicos. Na deposição por magnetron sputtering, os únicos materiais são o óleo e o alvo de cobre, o qual é “bombardeado” e libera íons de cobre que penetram na superfície do líquido e se tornam nanopartículas de cobre. “Esse processo é rápido e mais limpo quando comparado com o tradicional”, frisa.

Óleos modificados quimicamente são importantes, pois podem melhorar suas propriedades físico-químicas, ou seja, uma reação de epoxidação pode melhorar de uma forma bem significativa a estabilidade térmica, aumentar a coesão e a aderência e reduzir a acidez. Esses aspectos influenciam diretamente na durabilidade e eficiência de engrenagens e outros conjuntos mecânicos fundamentais em máquinas diversas. Geralmente, as avarias mecânicas devem-se ao desgaste produzido por uma má lubrificação ou quando os componentes são submetidos a grandes esforços.

Marinalva Ferreira Trajano, uma das inventoras e que, na época do pedido da patente, no ano de 2018, era doutoranda no Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, pontua que os lubrificantes são uma parte essencial para o bom funcionamento de máquinas. Segundo ela, os líquidos são os mais utilizados pelo fato de penetrarem melhor entre as partes móveis devido à ação hidráulica. Ela salienta que, entre eles, os óleos sintéticos e minerais são os mais utilizados, embora sejam provenientes de fontes não renováveis e possam não ser viáveis ambientalmente.

A tendência atual é que, por questões ambiental e de eficiência, os óleos vegetais se coloquem como candidatos promissores para substituir óleos sintéticos e minerais. Uma outra vantagem da utilização de óleos vegetais é que eles são abundantes, de baixo custo e biocompatíveis. Devido às crescentes preocupações com o meio ambiente, óleos vegetais e novos aditivos inorgânicos têm se revelado uma alternativa adequada, uma vez que são biodegradáveis e não tóxicos. “Especificamente sobre nosso produto, já fizemos algumas amostras do lubrificante, que foram avaliadas e mostraram excelente propriedade antidegaste e atrito”, salienta Marinalva Trajano, hoje pós Doutoranda em Uso Sustentável de Recursos Naturais (PpgUSRN) no Instituto Federal de Educação do RN (IFRN).

A concessão da patente para o novo produto recebeu o nome Nanobiolubrificante de óleo de girassol epoxidado aditivado com nanopartículas de cobre depositadas por pulverização catódica e ocorreu na última terça-feira, 20. Isso significa que, após análise do instituto nacional da propriedade industrial (Inpi), a tecnologia atendeu aos princípios de novidade, atividade inventiva e aplicação industrial. Na conjunção dos princípios, isso é o mesmo que atestar que o produto é algo que não existia antes, que não poderia vir a existir sem a ideia dos autores e que pode ser utilizado na indústria. Além de Salete, Felipe Bohn, Edimilson Felix da Silva e Marcio Assolin Correa participaram do desenvolvimento da tecnologia – os três são especialistas em deposição por plasma, o que auxiliou na etapa de deposição das nanopartículas de cobre por magnetron sputtering.

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