Vedantes sem PFAS, lubrificados com água
Estão já em preparação planos para uma empresa derivada que comercialize estes desenvolvimentos
Os investigadores do Fraunhofer conseguiram desenvolver novos vedantes sustentáveis, isentos de substâncias nocivas para o ambiente, como os pFAS, e adequados para lubrificantes à base de água.
Desde hélices de navios a turbinas eólicas e ceifeiras, os vedantes são cruciais para garantir a funcionalidade de qualquer sistema técnico com peças móveis. Para aumentar a sua durabilidade, têm sido fabricados principalmente a partir de plásticos que contêm PFAS, mantidos com lubrificantes à base de petróleo. Isto aplica-se a todos os locais onde são utilizados, desde centrais eléctricas a veículos a motor. Por conseguinte, os defeitos e danos não só causam prejuízos económicos, como também podem ter um impacto ambiental substancial, uma vez que os lubrificantes e os produtos químicos entram no ambiente.
Conhecidas como "produtos químicos eternos", as substâncias per e polifluoroalquílicas, ou PFAS, acumulam-se no ambiente, não podem ser decompostas e representam riscos para a saúde. A proibição iminente na UE está a colocar a indústria numa situação ainda mais difícil. Para além disso, só na Alemanha são utilizados anualmente cerca de um milhão de toneladas de lubrificantes que contêm petróleo. Um único litro pode contaminar até um milhão de litros de água subterrânea. E isso resulta em solos oleosos, alimentos contaminados e ecossistemas destruídos. Procurámos encontrar uma solução que abordasse todos estes desafios em conjunto", explica Matthias Trenn, chefe da equipa de Estruturação de Superfícies no Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT.
Vedantes virados para o futuro que beneficiam o ambiente
O projeto foi um sucesso total: Com o financiamento da Fraunhofer-Zukunftsstiftung (Fundação Fraunhofer para o Futuro), os investigadores do Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT e do Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM juntaram-se no projeto pureWaterSeal para desenvolver vedantes orientados para o futuro que não só não contêm PFAS, como também são adequados para lubrificantes à base de água.
Para tal, os especialistas do Fraunhofer IWM, liderados por Manuel Mee, chefe da equipa de Revestimentos Tribológicos, desenvolveram revestimentos de carbono tipo diamante (DLC) concebidos para componentes de plástico sem PFAS. Em combinação com a estruturação a laser do Fraunhofer ILT, os investigadores reduziram deliberadamente a tensão interna e a carga mecânica - não de forma igual em todo o lado, mas localmente em pontos individuais. Isto mantém a integridade estrutural do revestimento, ao mesmo tempo que optimiza as suas propriedades funcionais, como a resistência ao desgaste e a redução do atrito. Como resultado, as vedações têm uma vida útil significativamente mais longa. A combinação do revestimento e da microestrutura permite também a utilização de lubrificantes à base de água, o que anteriormente não era possível.
"O desenvolvimento dos vedantes é um passo importante no avanço dos métodos de produção ecológicos, uma vez que os PFAS entram no ambiente principalmente durante o fabrico e não tanto na aplicação. Estamos a proteger os recursos e os ecossistemas, utilizando exclusivamente substâncias não nocivas. Ao mesmo tempo, os nossos vedantes são ideais para desafios funcionais sofisticados", afirma Christof Koplin, chefe da equipa de Tribologia de Polímeros e Materiais Biomédicos do Fraunhofer IWM.
Juntos para uma implementação rápida
Os especialistas do Fraunhofer estão a trabalhar em estreita colaboração com empresas parceiras que se concentram em diferentes aplicações, para garantir que a sua solução entre rapidamente na prática industrial, com sucesso e numa base tão ampla quanto possível. Os primeiros protótipos já estão a ser utilizados em bombas de centrais geotérmicas. Agora, o objetivo é transferir o processo para instalações e sistemas maiores e passar à produção em série. Ao mesmo tempo, os investigadores estão a otimizar as suas vedações de forma contínua, visando diferentes áreas de aplicação e necessidades dos clientes. Os planos para um spin-off que comercialize estes desenvolvimentos já estão na calha.
Os participantes na Laser World of Photonics 2025, que se realiza de 24 a 27 de junho, terão a oportunidade de conhecer a solução ecológica e as suas perspectivas futuras. Os investigadores apresentarão os resultados do seu projeto no stand conjunto da Fraunhofer-Gesellschaft, stand 431 no pavilhão A3.
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