Os investigadores utilizam cascas de ovo (sim, cascas de ovo) para fabricar ligas metálicas mais resistentes e mais leves
«Este trabalho demonstra que é possível produzir ligas de magnésio de elevado valor e alta qualidade utilizando um resíduo biogénico, económico e sustentável»
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Os investigadores demonstraram uma técnica que utiliza cascas de ovo em pó para produzir ligas de magnésio de alta qualidade, que têm uma ampla variedade de aplicações nos setores automóvel, aeroespacial e biomédico. As cascas de ovo são utilizadas como uma alternativa de baixo custo e ambientalmente sustentável aos materiais de cálcio convencionais, que são fabricados a partir de minério através de um processo que consome muita energia.
Os materiais à base de cálcio, como o carbonato de cálcio e o óxido de cálcio, são utilizados numa ampla variedade de aplicações.
«Por exemplo, o carbonato de cálcio e o óxido de cálcio são materiais importantes para o fabrico de ligas metálicas», afirma Bharat Gwalani, autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e professor assistente de ciência e engenharia de materiais na Universidade Estadual da Carolina do Norte. «Mas a produção desses materiais à base de cálcio depende de um processo complexo que recorre a materiais extraídos de minas. Demonstrámos uma técnica que nos permite saltar uma etapa. Em vez de processar minério para produzir materiais à base de cálcio e, posteriormente, utilizar esses materiais para produzir metais ou ligas metálicas, demonstrámos que é possível produzir uma liga metálica de alta qualidade utilizando cascas de ovo.»
As cascas de ovo são compostas por 95% de carbonato de cálcio, e o processo que os investigadores utilizam para incorporar a casca de ovo nas ligas converte-a em óxido de cálcio e cálcio nascente.
«Há muitas vantagens nisto», afirma Gwalani. «São necessárias menos etapas. Dispõe-se de uma cadeia de abastecimento fiável e sustentável. As cascas de ovo são baratas. E gasta-se muito menos energia, porque não é necessário passar pelo processo de criação de produtos de cálcio a partir do minério.»
Para este trabalho de prova de conceito, os investigadores utilizaram cascas de ovo para produzir ligas de magnésio mais resistentes e duras, que apresentam uma combinação de resistência e peso que as torna úteis para aplicações como a eletrónica e o equipamento aeroespacial.
«O cálcio é adicionado ao magnésio para melhorar as suas propriedades mecânicas», afirma Gwalani. «Queríamos ver se conseguíamos utilizar resíduos biogénicos — cascas de ovo — para produzir os materiais de cálcio necessários durante o processo de fabrico.»
Para este processo, os investigadores começam por perfurar uma série de orifícios uniformemente espaçados num bloco cilíndrico de magnésio. Esses orifícios são depois preenchidos com cascas de ovo finamente trituradas. Este bloco é então colocado num cilindro de aço. Em seguida, um mandril de aço com um orifício no centro é introduzido no cilindro. O mandril funciona essencialmente como um pilão num almofariz, pressionando o bloco de magnésio e rodando a 300 rotações por minuto.
Este processo denomina-se extrusão por agitação por fricção. À medida que o mandril pressiona e gira, várias coisas acontecem quase simultaneamente. O pó de casca de ovo é misturado com o magnésio circundante, criando fricção entre as partículas de casca de ovo e o metal. Este atrito converte o carbonato de cálcio em óxido de cálcio e cálcio — e produz a liga de alta resistênciaMg₂Ca. Por fim, a pressão descendente do mandril força a liga de magnésio a sair pelo orifício, produzindo uma barra extrudida do produto acabado.
«Este trabalho demonstra que é possível produzir ligas de magnésio de elevado valor e alta qualidade utilizando um resíduo biogénico barato e sustentável», afirma Gwalani. «Esta é uma forma escalável, energeticamente eficiente e ambientalmente responsável de produzir compósitos à base de magnésio utilizando resíduos biogénicos.
«E já demonstrámos que esta abordagem tem aplicações para além do magnésio e das cascas de ovo», afirma Gwalani. «Demonstrámos no início deste ano que é possível utilizar a mesma abordagem — a extrusão por agitação por fricção — para produzir compósitos magnéticos, moendo pó magnético de samário-cobalto (SmCo5) em sucata de alumínio.»
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