A sílica (SiO2) é uma das matérias-primas mais utilizadas no mundo, entre suas aplicações estão vidros, células solares, cerâmicas refratárias e até mesmo pasta de dente. Dessa forma, centenas de milhares de toneladas são produzidos todos os anos pelo mundo.
Entretanto, a forma tradicional que esse material é produzido não é a forma mais eficiente, tanto em termos energéticos quanto em econômicos. Para fazê-la, o metal silício é aquecido junto com o carvão do tipo antracite até temperaturas muito altas (3500°C) para formar compostos de silício.
Um professor de Engenharia de Materiais da Universidade do Michigan, chamado Richard Laine, inventou um processo que além de ser mais eficiente do que o tradicional, utiliza resíduos no processo. Segundo o professor com esse processo é possível salvar seis toneladas de emissão de carbono por cada tonelada de material produzido e custa 90% a menos. Incrível, não?
E qual a fonte de material para esse novo método?
Resíduos de agricultura! A maioria dos resíduos industriais contém sílica, como por exemplo cascas de arroz, que são produzidas centenas de milhões de toneladas anualmente. E o que é feito com elas? Muitas vezes são queimadas e utilizadas como fonte de energia e suas cinzas (que também contém muita sílica) são descartadas em lixões ou aterros sanitários.
Obter a sílica dos resíduos agrícolas não é tão fácil assim, graças à forte ligação química entre o silício e o oxigênio. Mas Laine conseguiu quebrar essa ligação de forma simples e barata com ajuda de etileno glicol, ou anticongelante e etanol, ou álcool de cereais.
O etilenoglicol com uma pequena porcentagem de hidróxido de sódio enfraquece a ligação química entre a sílica e a cinza de casca de arroz no começo do processo, dissolvendo a sílica em uma solução líquida. Então a solução é aquecida até 200°C para obter a sílica como um polímero anticongelante de sílica, que pode ser filtrado com o intuito de separar o polímero do restante das cinzas.
Devido às estruturas similares do etanol e do etilenoglicol, adicionando o etanol ao polímero, ele vai substituir o anticongelante, que vai poder ser removido e reutilizado. Assim a sílica pode ser isolada do álcool através do destilamento e obtêm-se um material com alta pureza (99,9%).
O professor está comercializando a sílica feita por esse processo através da empresa que ele formou, a Mayasil. A produção ainda está em fase de teste, principalmente para saber se ela será ou não escalável.
Como o professor diz no vídeo abaixo, eles fizeram as cinzas passarem de um resíduo negativo no mundo para algo valioso. Aí está a engenharia de materiais mudando o mundo mais uma vez!
Referências:
Video: New ‘green’ method for large-scale silica production gives agricultural waste a purpose
Going green: ACerS member pioneers sustainable approach for high-purity silica production
As cascas de arroz também podem ser reaproveitadas para fazer Ecocimentos!
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