Etapa histórica no desenvolvimento de novos compósitos

Graças à sua ampla gama de aplicações, os compósitos de fibra tradicionais são materiais muito utilizados na produção de peças plásticas, apesar dos custos de produção e eliminação relativamente altos. Estes inconvenientes podem agora ser evitados com um novo material compósito autorreforçado feito de ácido poliláctico (PLA), que foi desenvolvido como parte do projeto ‘Bio4self’ com a participação do Fraunhofer Institute for Chemical Technology ICT. Trata-se de um compósito de base biológica, fácil de reciclar e mais barato de produzir - o que o torna ideal para utilização em aplicações de desporto, automóvel e médicas.

Como biopoliéster termoplástico, o PLA é baseado em ácidos lácticos, recursos renováveis obtidos a partir de resíduos agrícolas ou matérias-primas como a cana-de-açúcar. “Neste projeto, trouxemos os benefícios do PLA para o próximo nível de aplicação, fundindo dois tipos de PLA para criar os chamados compósitos de PLA autorreforçados”, diz Kevin Moser, gestor de projetos do Fraunhofer ICT.

Os compósitos PLA recentemente desenvolvidos têm alta resistência mecânica e rigidez, além de apresentarem boa resistência à hidrólise. Como o PLA puro, são totalmente de base biológica, fáceis de reciclar, dúcteis e até mesmo biodegradáveis industrialmente. Foi possível reduzir substancialmente os custos de fabricação, e as exigências de energia da produção de PLA são agora aproximadamente metade daquelas necessárias para fabricar plásticos à base de petróleo, como polipropileno e policarbonato.

E a economia de energia não é o único progresso alcançado na área cada vez mais importante da sustentabilidade. No PLA, o equivalente de CO2 por quilo de material utilizado é metade do utilizado nos produtos à base de combustíveis fósseis, como o polipropileno e o poliéster. Além disso, a reciclagem de compósitos PLA é muito fácil, já que são compostos por apenas um tipo de material e as fibras não precisam de ser separadas da matriz - uma questão que torna a reciclagem de materiais compósitos de fibra convencionais muito mais complicada.

“Estes materiais compósitos podem ser fabricados em escala industrial e representam um marco histórico no desenvolvimento de sistemas funcionais de materiais de base biológica com alta resistência mecânica”, explica Moser. “Além disso, contribuem substancialmente para a economia circular, já que o compósito também pode ser fundido e, utilizando equipamentos de fabricação existentes, transformado num novo produto para aplicações de alta qualidade”, explica Moser.

Na fabricação do compósito, são combinados dois tipos diferentes de PLA com diferentes pontos de fusão para formar um material compósito de PLA autorreforçado. O PLA de ponto de fusão mais alto é incorporado como uma fibra de reforço na matriz de ponto de fusão mais baixo. A rigidez do material resultante pode competir com os compósitos de polipropileno reforçado disponíveis no mercado. Os primeiros protótipos deverão ser produzidos já no final deste ano.

Além do Instituto Fraunhofer, também colaboram no projeto ‘Bio4self’, financiado pelo programa H2020 da UE (código de financiamento: 745762), a Universidade Técnica da Dinamarca, o instituto belga de investigação têxtil CENTEXBEL e a empresa dinamarquesa Comfil. O conceito de conservação de recursos com grande potencial de aplicação impressionou o júri na JEC 2019, a maior feira de materiais compósitos da Europa, que atribuiu ao projeto o primeiro prémio na categoria 'Sustentabilidade'.

O novo material vai poder ser visto no stand do Instituto Fraunhofer na feira K, em Düsseldorf, de 16 a 23 de outubro (pavilhão 7, stand SC01).