Perspectivas de desenvolvimento de materiais de isolamento dielétrico amigos do ambiente numa perspetiva de sustentabilidade do ciclo de vida completo
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Os equipamentos eléctricos modernos dependem fortemente de materiais de isolamento de polímeros, que são cruciais para garantir o funcionamento seguro das redes eléctricas. No entanto, a produção e a eliminação destes materiais no final do seu ciclo de vida têm um impacto ambiental significativo. Isto inclui a extração de matérias-primas à base de petróleo, a utilização de solventes tóxicos e a poluição a longo prazo resultante da deposição em aterro ou da incineração de materiais termoendurecíveis. À medida que os conceitos de neutralidade de carbono e de economia circular continuam a avançar, todo o ciclo de vida dos materiais de isolamento tradicionais está a ser reavaliado de forma crítica, desde a síntese e utilização até à eliminação. Os investigadores estão a explorar formas de manter um excelente desempenho elétrico e térmico e, ao mesmo tempo, conseguir a possibilidade de reparação, reciclagem e biodegradação do material. O objetivo é criar um sistema de isolamento elétrico ecológico e de ciclo fechado. Esta transição representa um desafio tecnológico significativo, mas é também um caminho essencial para a indústria energética alcançar um desenvolvimento sustentável.
© 2025 Jun-Wei Zha et al.
Para realizar a transformação ecológica dos materiais de isolamento, a investigação tem-se centrado em várias direcções fundamentais. Em primeiro lugar, ao nível das matérias-primas, os monómeros de base biológica (por exemplo, o polietileno derivado do etanol da cana-de-açúcar) e os silicones de base mineral estão a substituir progressivamente as matérias-primas petroquímicas, reduzindo significativamente a pegada de carbono. Em segundo lugar, a introdução de ligações covalentes dinâmicas na conceção estrutural permite que as resinas termoendurecíveis tradicionalmente não recicláveis (como os epóxis, as poliimidas e as poliolefinas) possuam capacidades de auto-regeneração e de reciclagem físico-química. Além disso, as técnicas de processamento estão a avançar para métodos de retardamento de chama sem halogéneos e sem solventes, reduzindo a utilização de substâncias perigosas. Um avanço industrial representativo é o desenvolvimento de sistemas de isolamento à base de polipropileno termoplástico (PP) para cabos de alta tensão. Estes sistemas não só apresentam um desempenho elétrico comparável ao do polietileno reticulado (XLPE), como também são totalmente recicláveis, conseguindo fazer a ponte entre a descoberta laboratorial e o fabrico industrial. Estas realizações sublinham o valor fundamental da colaboração multidisciplinar que abrange a química, a ciência dos materiais, a engenharia eléctrica e a ciência ambiental.
O desenvolvimento futuro de materiais de isolamento requer avanços contínuos em várias dimensões. Na conceção dos materiais, deve ser dada prioridade a estruturas que sejam despolimerizáveis e reprocessáveis, a par da exploração de componentes modulares para facilitar a separação e a reciclagem. É também necessária uma diversificação das tecnologias de reciclagem, abrangendo vias como a pirólise catalítica, a decomposição à base de solventes e a digestão enzimática biológica, a fim de equilibrar a eficiência e o consumo de energia. Além disso, deve ser efectuada uma avaliação exaustiva do ciclo de vida para evitar que uma única fase anule os benefícios ambientais. Em termos de política, a responsabilidade alargada do produtor, as orientações para os contratos públicos ecológicos e os mecanismos de tributação do carbono promoverão significativamente a aplicação no mercado de materiais sustentáveis. Do ponto de vista económico, à medida que os custos ambientais são internalizados, espera-se que os materiais de base biológica e reciclados se tornem gradualmente mais competitivos em termos de custos. Impulsionado pelas forças triplas da tecnologia, da política e do mercado, é previsível que o sistema de isolamento elétrico esteja prestes a sofrer uma revolução verde silenciosa mas profunda.
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