Poupança de energia com recipientes de vidro mais resistentes a estilhaços
Embalagens de vidro mais finas e mais leves com um novo revestimento
O peso comparativamente elevado das embalagens de vidro e os requisitos energéticos associados durante o fabrico e o transporte puderam ser significativamente reduzidos graças a um esforço conjunto de desenvolvimento de materiais e tecnologias levado a cabo pela EXXOSQEL GmbH e pelo Instituto Fraunhofer de Investigação de Silicatos (ISC). Um novo tratamento de superfície aumenta a resistência mecânica das embalagens de vidro, abrindo assim caminho para embalagens de vidro com paredes mais finas e mais leves. Já foi alcançada uma redução de peso de 15%. Com um processo de moldagem a quente devidamente adaptado e estável, os parceiros de desenvolvimento acreditam que, no futuro, serão tecnicamente viáveis reduções de peso de até 40%.
O vidro oferece inúmeras vantagens como material de embalagem. As garrafas de vidro e outros recipientes de vidro são insípidos e inodoros, não libertam plastificantes nem solventes, podem ser reenchidos várias vezes em sistemas de devolução ou podem ser devolvidos à produção de vidro como uma valiosa matéria-prima secundária através do processo de reciclagem de vidro bem estabelecido, poupando assim energia. Possuem, portanto, excelentes propriedades para o acondicionamento de produtos de alta qualidade, tais como alimentos, medicamentos ou cosméticos, e podem ser muito sustentáveis.
Uma grande desvantagem é o seu peso relativamente elevado em comparação com os recipientes de plástico ou as embalagens compostas de papel-metal-plástico multicamadas, bem como o elevado consumo de energia durante a produção e o transporte. Por esta razão, muitos dos desenvolvimentos atuais centram-se em tornar o vidro mais fino, aumentando simultaneamente a sua resistência. «Tendo em conta os requisitos do Regulamento relativo às Embalagens¹, como podemos tornar o vidro mais leve, mantendo a mesma resistência, para que as embalagens de vidro possam competir com outros materiais de embalagem?» Thomas Sauer, da EXXOSQEL, descreve o objetivo do desenvolvimento. Este desenvolvimento de materiais pode contribuir diretamente para reduzir a pegada de carbono dos recipientes de vidro.
Como é que se pode aumentar a resistência à quebra do vidro?
Quase toda a gente já passou por isto: uma garrafa de vidro cai no chão e parte-se em pedaços. Mas o vidro pode partir-se mesmo sob tensões relativamente pequenas. Isto é causado, por exemplo, por tensões térmicas resultantes de mudanças rápidas de temperatura ou por defeitos superficiais e microfissuras que podem surgir durante a produção, o enchimento ou o transporte. O manuseamento inadequado no uso quotidiano também pode levar a isso.
Os processos de têmpera térmica ou química, habitualmente utilizados no setor do vidro plano — que aumentam a resistência ao induzir tensões de compressão específicas na camada de vidro próxima da superfície —, não são amplamente utilizados na indústria de vidro para embalagens, em parte por razões técnicas e em parte devido ao esforço e aos custos envolvidos. No entanto, os revestimentos aplicados imediatamente após a moldagem a quente (revestimento a quente, HEC) e após o forno de arrefecimento (revestimento a frio, CEC) estão bem estabelecidos na indústria do vidro para embalagens. Nos Estados Unidos, a American Glass Research refere que mais de 95 % do vidro para embalagens é tratado desta forma. O tratamento a quente destina-se, por exemplo, a aumentar os raios das microfissuras e a permitir a aderência do tratamento a frio, enquanto o tratamento a frio melhora as propriedades de deslizamento dos recipientes de vidro, reduzindo assim o desgaste durante o enchimento. Para o revestimento a frio, são utilizados revestimentos à base de ceras de polietileno. No caso das garrafas retornáveis, o revestimento da extremidade fria é, em grande parte, removido após apenas alguns ciclos, devido ao processo alcalino de lavagem das garrafas.
«Reparação de fissuras» através de um novo revestimento
A combinação de um novo material de revestimento e de uma tecnologia de revestimento otimizada, desenvolvida pela EXXOSQEL e pelo Instituto Fraunhofer de Investigação de Silicatos ISC, colmata em grande medida — ou, por assim dizer, «repara» — os defeitos superficiais. «Mais concretamente, durante a síntese de múltiplos componentes, criamos um compósito reticulado tridimensionalmente cuja matriz, após a aplicação do revestimento, forma ligações covalentes a nível molecular dentro das microfissuras criadas pela moldagem a quente e pelo arrefecimento», explica Thomas Sauer, CEO da EXXOSQEL. Isto aumenta significativamente a energia necessária para provocar a fratura. Testes laboratoriais já demonstraram melhorias significativas na resistência do vidro. Em quase todos os tipos de recipientes de vidro testados até à data, a carga suportada até à fratura aumentou consideravelmente nos ensaios de compressão e de impacto. Em alguns casos, os recipientes não puderam ser partidos, mesmo sob a carga máxima de 10 joules ou 40 bar que o equipamento de ensaio conseguia aplicar. A empresa estima que substratos de vidro mais finos possam reduzir o uso de material, o consumo de energia e as emissões de CO₂, permitindo reduções de peso de até 40 por cento, desde que seja possível garantir processos estáveis de moldagem a quente. Além disso, o revestimento cria uma superfície sem costuras. Isto resulta num maior brilho e num melhor toque em cada garrafa. Também reduz o atrito entre as garrafas.
Da escala laboratorial ao protótipo
A colaboração entre a EXXOSQEL e o Fraunhofer ISC visa levar o produto ao mercado. A EXXOSQEL está a desenvolver a formulação do material e, atualmente, a produzi-lo à escala laboratorial com o apoio do Fraunhofer ISC. O Fraunhofer ISC está também a contribuir com a sua experiência no aumento de escala da síntese de materiais e das tecnologias de revestimento para o próximo passo: da escala laboratorial para a escala de planta-piloto. Ambos os parceiros de investigação estão a trabalhar em estreita colaboração na formulação do material e no desenvolvimento tecnológico. Os investigadores em Würzburg estão também a apoiar a ampliação do revestimento: «Queremos conceber a aplicação do novo revestimento de forma a que possa ser facilmente integrado nos processos de fabrico existentes», afirma o Dr. Ferdinand Somorowsky, responsável pela tecnologia de revestimento no Fraunhofer ISC, sublinhando o aspeto da aplicação. Os parceiros estão agora a trabalhar em conjunto na próxima etapa de ampliação, explica Thomas Sauer: «Já dominamos a configuração experimental em laboratório. Para 2027, planeamos estabelecer uma unidade piloto onde iremos ampliar ainda mais tanto a produção da solução de revestimento como a tecnologia de aplicação. O nosso objetivo é lançar as bases para uma validação relevante para a indústria e dar o próximo passo rumo à produção industrial em massa. Nas próximas etapas, iremos envolver parceiros das indústrias do vidro para embalagens, das bebidas e alimentar, bem como dos setores da engenharia de máquinas e instalações.»
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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