Universidade de Bayreuth, Comunicado de imprensa nº 113/2023 - 10 de agosto de 2023
Pesquisadores de Bayreuth transformam sacos de batatas fritas em filmes de resfriamento que economizam energia
Os filmes compostos de alumínio-plástico (APL) são frequentemente utilizados em embalagens de alimentos, mas representam um desafio quando se trata de reciclagem de plástico. Pesquisadores liderados pelo físico-químico de Bayreuth, Prof. Markus Retsch, desenvolveram agora um processo de reciclagem que dá a esses filmes um segundo uso inovador. Um revestimento fácil de aplicar transforma embalagens APL usadas em filmes de resfriamento versáteis e de alto desempenho que neutralizam outro problema global: a alta demanda de energia para sistemas de resfriamento. Os resultados da pesquisa são apresentados nas revistas "ACS Sustainable Chemistry & Engineering" e "Advanced Materials Technologies".
Filmes feitos de laminados de alumínio-plástico (APL) têm sido amplamente utilizados para prolongar a vida útil de salgadinhos, café torrado e em pó, leite, sucos de frutas e outros alimentos. Durante a pandemia de Covid 19, foram utilizados para embalar máscaras FFP2 e testes rápidos. Os filmes consistem em diversas camadas de polímero e uma camada de alumínio, que protege os produtos de fatores prejudiciais – especialmente da luz solar e do calor, mas também da umidade e do oxigênio. No entanto, a reciclagem de tais películas compósitas é difícil como resultado desta combinação de diferentes materiais.
O processo de reciclagem de sacos de batatas fritas agora desenvolvido em Bayreuth mostra uma forma de melhorar a reciclagem de resíduos APL e, ao mesmo tempo, reduzir o consumo global de energia. Os sistemas de refrigeração já representam cerca de 15% do consumo mundial de energia e, tendo em conta as alterações climáticas e a ocorrência de ondas de calor, esta percentagem ameaça continuar a aumentar. A camada de alumínio da embalagem APL fornece uma superfície reflexiva semelhante a um espelho, como a encontrada em cobertores de emergência. Se agora for aplicada uma camada de polímero transparente que aumente a radiação da energia térmica, um poderoso sistema de resfriamento estará completo. Um simples filme laminador, como o comumente encontrado em lojas de material de escritório, já é suficiente como material para o revestimento. O revestimento cria películas de resfriamento que podem ser aplicadas em qualquer superfície ao ar livre – como guarda-chuvas, persianas e toldos – evitando assim o aquecimento causado pela luz solar intensa. Ao mesmo tempo, o calor ambiente é desviado para o espaço fresco sem a necessidade de fornecimento de energia externo. Esses efeitos são chamados de “resfriamento diurno passivo”. Idealmente, podem levar a temperaturas abaixo da temperatura ambiente, mesmo no caso de luz solar intensa.
O resfriamento diurno passivo é possível porque os materiais utilizados atendem a requisitos ópticos especiais. Eles devem espalhar ou refletir o máximo possível da luz solar, que tem um comprimento de onda entre 0,3 e 2,5 micrômetros. Por outro lado, na faixa de comprimento de onda entre 8 e 13 micrômetros, a chamada janela do céu, devem emitir o máximo de energia térmica possível para o espaço na forma de radiação infravermelha. As folhas compostas de alumínio-plástico atendem muito bem a esses requisitos. Usando o exemplo dos sacos comerciais revestidos de batatas fritas, os investigadores de Bayreuth demonstraram: Cerca de 87% da luz solar é reflectida pela camada de alumínio. O revestimento adicional de polímero das novas folhas de resfriamento sustentáveis ​​melhora a radiação na faixa de comprimento de onda da janela do céu e, assim, emite calor diretamente para o espaço.
Markus Retsch e seu colega Dr. Qimeng Song testaram diferentes maneiras de transformar sacos de batatas fritas e outras embalagens APL em materiais de resfriamento eficientes. São possíveis processos industriais que utilizam polidimetilsiloxano (PDMS) como material de revestimento. Mas, como mostra o estudo recente publicado na "ACS Sustainable Chemistry & Engineering", também é concebível que o processo de revestimento possa ser realizado por qualquer pessoa no futuro. Equipamento de laminação comercial simples é tudo o que é necessário para transformar embalagens antigas de APL em materiais de resfriamento que podem ser usados ​​como escudos térmicos em pátios, varandas, paredes externas ou telhados.
O Conselho Europeu de Pesquisa (ERC) concedeu ao Prof. Markus Retsch uma "Prova de Conceito Grant" em julho de 2022, que financiou a pesquisa agora publicada.
Qimeng Song, Markus Retsch: Folhas de resfriamento diurno passivo para todos: um processo de laminação escalonável baseado na reciclagem de sacos de chips revestidos de alumínio. ACS Química e Engenharia Sustentável (2023), DOI: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c00683
Qimeng Song, Thomas Tran, Kai Herrmann, Holger Schmalz, Markus Retsch: Reciclagem de chips-bags para resfriamento diurno passivo. Tecnologias Avançadas de Materiais (2023), https://doi.org/10.1002/admt.202300444