TÓQUIO, JAPÃO – A maioria das pessoas não pensa muito nos restos de comida que joga fora; no entanto, pesquisadores do Instituto de Ciência Industrial da Universidade de Tóquio desenvolveram um novo método para reduzir o desperdício de alimentos, reciclando restos de frutas e vegetais descartados em materiais de construção robustos.

O desperdício de alimentos industriais e domésticos em todo o mundo chega a centenas de bilhões de dólares por ano, uma grande proporção dos quais consiste em restos comestíveis, como cascas de frutas e vegetais. Essa prática insustentável é cara e prejudicial ao meio ambiente, então os pesquisadores têm buscado novas maneiras de reciclar esses materiais orgânicos em produtos úteis.

“Nosso objetivo era usar algas marinhas e restos de comida comum para construir materiais que fossem pelo menos tão fortes quanto o concreto”, explica Yuya Sakai, a autora sênior do estudo. “Mas, como estávamos usando resíduos de alimentos comestíveis, também estávamos interessados ​​em determinar se o processo de reciclagem afetava o sabor dos materiais originais.”

Os pesquisadores pegaram emprestado um conceito de “prensagem a quente” que é normalmente usado para fazer materiais de construção a partir de pó de madeira, exceto que usaram restos de comida pulverizada e seca a vácuo, como algas marinhas, folhas de repolho e cascas de laranja, cebola, abóbora e banana como os pós constituintes. A técnica de processamento envolvia misturar o pó do alimento com água e temperos e, em seguida, prensar a mistura em um molde em alta temperatura. Os pesquisadores testaram a resistência à flexão dos materiais resultantes e monitoraram seu sabor, cheiro e aparência.

“Com exceção da amostra derivada da abóbora, todos os materiais excederam nossa meta de resistência à flexão”, disse Kota Machida, um colaborador sênior. “Também descobrimos que as folhas da couve chinesa, que produziam um material três vezes mais resistente do que o concreto, podiam ser misturadas com o material mais fraco à base de abóbora para fornecer um reforço eficaz.”

Os novos e robustos materiais mantiveram sua natureza comestível, e a adição de sal ou açúcar melhorou seu sabor sem reduzir sua resistência. Além disso, os produtos duráveis ​​resistiram à podridão, fungos e insetos, e não sofreram alterações apreciáveis ​​na aparência ou no sabor após a exposição ao ar por quatro meses.

Dado que o desperdício de alimentos é um fardo financeiro global e uma preocupação ambiental, é crucial desenvolver métodos para reciclar restos de alimentos. Usar essas substâncias para preparar materiais que são fortes o suficiente para projetos de construção, mas também mantêm sua natureza e sabor comestíveis, abre as portas para uma ampla gama de aplicações criativas de uma tecnologia.

O trabalho será publicado nos anais da 70ª Reunião Anual da Sociedade de Ciência de Materiais do Japão como “Desenvolvimento de Novo Material de Construção a partir de Resíduos de Alimentos”.

Fonte: Este comunicado à imprensa foi publicado originalmente no site do Instituto de Ciências Industriais da Universidade de Tóquio .

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Imagine um edifício inteiro de 20 andares em concreto que pode armazenar energia como uma bateria gigante. Graças à pesquisa exclusiva da Chalmers University of Technology, na Suécia, tal visão um dia poderá se tornar realidade. Pesquisadores do Departamento de Arquitetura e Engenharia Civil publicaram recentemente um artigo delineando um novo conceito para baterias recarregáveis ​​- feitas de cimento.

A necessidade cada vez maior de materiais de construção sustentáveis ​​apresenta grandes desafios para os pesquisadores. A Dra. Emma Zhang, ex-integrante da Chalmers University of Technology, na Suécia, juntou-se ao grupo de pesquisa do professor Luping Tang há vários anos para pesquisar os materiais de construção do futuro. Juntos, eles conseguiram desenvolver um conceito pioneiro mundial para uma bateria recarregável à base de cimento.

O conceito envolve primeiro uma mistura à base de cimento, com pequenas quantidades de fibras curtas de carbono adicionadas para aumentar a condutividade e a tenacidade à flexão. Então, embutida na mistura está uma malha de fibra de carbono revestida de metal – ferro para o ânodo e níquel para o cátodo. Depois de muita experimentação, este é o protótipo que os pesquisadores agora apresentam.

“Os resultados de estudos anteriores que investigaram a tecnologia de bateria de concreto mostraram um desempenho muito baixo, então percebemos que tínhamos que pensar fora da caixa, para encontrar outra maneira de produzir o eletrodo. Esta ideia particular que desenvolvemos – que também é recarregável – nunca foi explorada antes. Agora temos uma prova de conceito em escala de laboratório ”, explica a doutora Emma Zhang, anteriormente no Departamento de Arquitetura e Engenharia Civil da Chalmers University of Technology, e agora Cientista de Desenvolvimento Sênior na Delta da Suécia“ .

“Estamos convencidos de que este conceito é uma excelente contribuição para permitir que futuros materiais de construção tenham funções adicionais, como fontes de energia renováveis ​​”, diz Luping Tang, professor do Departamento de Arquitetura e Engenharia Civil da Chalmers University of Technology.

A pesquisa de Luping Tang e Emma Zhang produziu uma bateria recarregável à base de cimento com uma densidade de energia média de 7 watts por metro quadrado (ou 0,8 watts por litro). A densidade de energia é usada para expressar a capacidade da bateria, e uma estimativa modesta é que o desempenho da nova bateria Chalmers poderia ser mais de dez vezes o das tentativas anteriores de baterias de concreto. A densidade de energia ainda é baixa em comparação com as baterias comerciais, mas essa limitação pode ser superada graças ao grande volume no qual a bateria pode ser construída quando usada em edifícios.

Uma chave potencial para resolver problemas de armazenamento de energia

O fato de a bateria ser recarregável é sua qualidade mais importante, e as possibilidades de utilização se o conceito for desenvolvido e comercializado são quase surpreendentes. O armazenamento de energia é uma possibilidade óbvia, o monitoramento é outra. Os pesquisadores veem aplicações que podem variar desde alimentar LEDs, fornecer conexões 4G em áreas remotas ou proteção catódica contra corrosão em infraestrutura de concreto.

“Também poderia ser acoplado a painéis de células solares, por exemplo, para fornecer eletricidade e se tornar a fonte de energia para sistemas de monitoramento em rodovias ou pontes, onde sensores operados por uma bateria de concreto poderiam detectar rachaduras ou corrosão”, sugere Emma Zhang.

O conceito de utilizar estruturas e edifícios desta forma pode ser revolucionário, pois ofereceria uma solução alternativa à crise energética, ao disponibilizar um grande volume de armazenamento de energia.

O concreto, que é formado pela mistura de cimento com outros ingredientes, é o material de construção mais usado no mundo. Do ponto de vista da sustentabilidade, está longe de ser o ideal, mas o potencial de adicionar funcionalidade pode oferecer uma nova dimensão. Comentários de Emma Zhang:

“Temos a visão de que, no futuro, essa tecnologia poderá permitir seções inteiras de edifícios de vários andares feitos de concreto funcional. Considerando que qualquer superfície de concreto poderia ter uma camada deste eletrodo embutida, estamos falando de enormes volumes de concreto funcional. ”

Os desafios permanecem com os aspectos de vida útil

A ideia ainda está em um estágio muito inicial. As questões técnicas que ainda precisam ser resolvidas antes que a comercialização da técnica seja uma realidade incluem a extensão da vida útil da bateria e o desenvolvimento de técnicas de reciclagem. “Como a infraestrutura de concreto geralmente é construída para durar cinquenta ou até cem anos, as baterias precisariam ser refinadas para corresponder a isso ou para serem mais fáceis de trocar e reciclar quando sua vida útil terminar. Por enquanto, isso oferece um grande desafio do ponto de vista técnico ”, diz Emma Zhang.

Mas os pesquisadores estão esperançosos de que sua inovação tenha muito a oferecer. “Estamos convencidos de que este conceito é uma grande contribuição para permitir que os futuros materiais de construção tenham funções adicionais, como fontes de energia renováveis”, conclui Luping Tang.

Referência: “Bateria de concreto recarregável” por Emma Qingnan Zhang e Luping Tang, 9 de março de 2021, Edifícios.
DOI: 10.3390/buildings11030103

O projeto de pesquisa foi financiado pela Agência Sueca de Energia (Energimyndigheten).

Mais informações técnicas sobre a bateria recarregável à base de cimento

Os pesquisadores desenvolveram um protótipo para uma bateria recarregável à base de cimento, com uma densidade de energia média de 7 Wh / m2 (ou 0,8 Wh / L) durante seis ciclos de carga e descarga. Eles testaram várias combinações para os eletrodos e descobriram que um ânodo de ferro e um cátodo de óxido à base de níquel produziam os melhores resultados. A condutividade da mistura à base de cimento para o eletrólito foi aumentada pela adição de fibras curtas de carbono, experimentando com diferentes proporções para encontrar uma mistura ótima de cerca de 0,5% de fibra de carbono.

Fonte: Chalmers University of Technology – 18 de maio de 2021

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O concreto consiste em duas partes: o agregado (normalmente feito de areia e cascalho) e o cimento (responsável por 8% do total das emissões globais de CO₂ ). Apesar de haver uma grande quantidade de areia no mundo, a disponibilidade de areia para a produção de concreto é bastante limitada porque as partículas de areia devem ter uma distribuição de tamanho específica para fornecer fluidez ao concreto.

“No concreto, o cimento é usado para unir areia e cascalho. Alguns pesquisadores estão investigando como mais cimento pode ser substituído por outros materiais, como cinzas volantes e escória de alto-forno, para reduzir as emissões de CO₂ , mas essa abordagem é insustentável porque o fornecimento desses materiais está diminuindo devido ao uso reduzido dos sistemas de energia térmica e ao aumento do uso de aço para fornos elétricos “, explica Yuya Sakai, principal autor. Portanto, uma nova abordagem é necessária para produzir concreto a partir de materiais inesgotáveis ​​com menos carga ambiental. “Os pesquisadores podem produzir tetraalcoxissilano a partir da areia, por meio de uma reação com álcool e um catalisador removendo a água, que é um subproduto da reação. Nossa ideia era deixar a água para mudar a reação de areia para tetraalcoxissilano, para unir as partículas de areia entre si. “

Os pesquisadores colocaram um copo feito de folha de cobre em um recipiente de reação com areia e materiais, e variaram sistematicamente as condições de reação, como as quantidades de areia, álcool, catalisador e agente de desidratação; a temperatura de aquecimento; e o tempo de reação. Encontrar a proporção certa de areia e produtos químicos foi fundamental para obter um produto com resistência suficiente.

“Obtivemos produtos suficientemente fortes com, por exemplo, areia de sílica, contas de vidro, areia do deserto e areia da lua simulada”, diz o segundo autor Ahmad Farahani. “Essas descobertas podem promover um movimento em direção a uma indústria de construção mais ecológica e econômica em todos os lugares da Terra. Nossa técnica não requer partículas de areia específicas usadas na construção convencional. Isso também ajudará a resolver as questões de mudança climática e desenvolvimento espacial.”

Além disso, é provável que o produto tenha uma durabilidade melhor do que o concreto convencional, porque a pasta de cimento que é relativamente fraca contra o ataque químico e exibe grandes variações de volume devido à temperatura e umidade, não está incluída no produto.

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Ninho de pássaro inspira engenheiros a construir novos tijolos a partir de resíduos de plástico. O Dr. Karthikeyan Kandan, professor sênior de engenharia mecânica da Universidade De Montfort Leicester (DMU), criou um novo tijolo feito inteiramente com resíduos de plástico reciclados.

Acredita-se que seja o primeiro de seu tipo, o tijolo é construído usando tecnologias de impressão 3D e arquitetura de treliça, que envolvem tiras cruzadas dos materiais plásticos para formar uma grade ou entrelaçado.

O design é inspirado na natureza, depois que o Dr. Kandan examinou a estrutura do ninho do pássaro tecelão Baya; conhecido por sua construção elaboradamente tecida.

“A engenhosa construção do ninho de pássaro tecelão Baya oferece excelente isolamento térmico e propriedades mecânicas para a habitação”, explicou o Dr. Kandan.

“No interior, existe uma câmara central de nidificação, tornado-o um microclima ideal para a habitação. Ao replicar essa estrutura, fabricamos um tijolo que melhora a eficiência energética de edifícios modernos, e portanto, pode reduzir a pegada de carbono.”

Saad Alqahtani, um estudante de doutorado do primeiro ano da DMU, realizou experimentos controlados sobre os tijolos de plástico, sob supervisão conjunta dos dr. Kandan e Farukh – também professor sênior de engenharia mecânica da universidade.

Para testar suas características de isolamento térmico, Saad colocou o tijolo em um calorímetro de caixa quente – um equipamento usado para medir o valor U de um objeto, que pode ser configurado para simular o padrão regulatório para edifícios.

O valor U é uma medida do fluxo de calor através de um material isolante ou de construção: quanto menor o valor U, melhor a capacidade de isolamento.

Os resultados mostraram que o novo design forneceu um impressionante valor U de 0,25 Watts por metro Kelvin (W/m²K). Isso é 10 vezes mais eficaz que um tijolo de argila, que fornece uma média de 2,94 W/m²K.

Tradicionalmente, são necessários vários blocos de construção para atingir o valor U padrão regulamentar; no entanto, o tijolo de plástico recém-projetado pode conseguir isso sozinho.

“Nosso tijolo, feito com todos os tipos de lixo plástico doméstico – de tampas de xícaras de café a garrafas de plástico – exibe um enorme envelope térmico sobre os materiais de construção convencionais”, disse o Dr. Kandan.

Um envelope de construção refere-se aos elementos exteriores que protegem a propriedade e seus habitantes dos elementos e também contribui para manter o edifício estruturalmente sólido.

“Isso oferece um potencial significativo não apenas para melhorar a eficiência energética de edifícios modernos, mas também para economizar espaço e reduzir o peso morto em edifícios de vários andares”, acrescentou o Dr. Kandan.

Saad, que recebeu uma bolsa de doutorado da DMU para concluir este trabalho com Kandan e Farukh, disse que seus tijolos podem levar a uma nova era de construção com economia de energia, e ao mesmo tempo, lidar com a questão da poluição por plásticos.

“Nosso trabalho demonstrou que os tijolos impressos em 3D feitos com resíduos de plásticos domésticos são termicamente muito superiores aos tijolos existentes no mercado”, explicou. “Esse avanço pode literalmente nos ajudar a construir o futuro.”

Este projeto marca a segunda vez este ano que o Dr. Kandan foi reconhecido por seu trabalho em redirecionar resíduos de plástico. Em agosto, ele ganhou as manchetes ao criar um soquete protético de membro feito de garrafas de água de plástico reciclado para pacientes amputados.

Saad, que também concluiu seu mestrado na DMU, ​​foi convidado a mostrar seu trabalho no prestigiado 39º Workshop Internacional de Mecânica Computacional de Materiais em Dubrovnik, Croácia, em setembro.

“Foi uma ótima oportunidade para conhecer especialistas do setor e contar às pessoas sobre o nosso trabalho“, disse ele. “O próximo passo é colocar o tijolo em produção comercial, o que esperamos fazer até o final do ano.”

O Dr. Kandan acrescentou: “É fantástico ver um de nossos próprios alunos de doutorado assumindo a liderança neste projeto e compartilhando nossos resultados em uma plataforma internacional.”

“Há uma demanda constante por materiais de construção energeticamente eficientes, por isso é muito empolgante saber que o nosso tijolo pode superar o isolamento térmico de materiais de construção padrão em uma ordem de magnitude.”

“Como se trata de um projeto de pesquisa em andamento, o tijolo e o processo para criá-lo fornecem uma excelente base de trabalho que pode ser construída no futuro, portanto esse não é necessariamente o produto final nesta fase. Estamos atualmente no processo de criação de novos protótipos em laboratório, que serão testados em ambientes reais, por isso esperamos ter atualizações mais emocionantes por vir.”

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Ao desenvolver materiais e processos mais sustentáveis, a biotecnologia se baseia em milhões de anos de evolução nos quais os seres vivos se especializaram na produção e reciclagem de todos os tipos de compostos e materiais. Os processos biológicos podem ser usados para substituir métodos químicos poluentes, permitindo decompor eficientemente os resíduos e produzir novos materiais com menor uso de poluição, água, terra e energia.

O número de aplicações em que a biotecnologia pode fazer a diferença em direção à sustentabilidade é praticamente ilimitado. Aqui estão 10 áreas em que a biotecnologia já está causando impacto.

1. Bioplásticos

A poluição por plásticos é um dos principais problemas ambientais que estamos enfrentando atualmente. Tanto o desperdício de plantas petroquímicas de produção de plástico quanto as muitas toneladas de plástico não biodegradável que são jogadas fora diariamente são enormes problemas para o meio ambiente. Novas tecnologias para incorporar a biologia na produção de plásticos podem oferecer uma alternativa mais sustentável.

Em Amsterdã, a Avantium está desenvolvendo métodos para produzir bioplásticos 100% recicláveis a partir de resíduos agrícolas e florestais – a empresa está trabalhando com a Coca Cola e a Danone para produzir garrafas e copos de iogurte sustentáveis. Na França, a empresa Carbios está trabalhando na reciclagem de plásticos comumente usados aom enzimas microbianas, em colaboração com marcas como L´Oreal, Pepsi e Nestlé Waters. Outras empresas que desenvolvem bioplásticos são Corbion Purac e Synbra na Holanda e Futerro na França.

2. Detergentes enzimáticos

Detergentes mais fortes e sustentáveis são uma das primeiras aplicações da biotecnologia industrial. Nos anos 60, a gigante dinamarquesa de biotecnologia Novozymes começou a vender os primeiros detergentes enzimáticos; eles consistem em enzimas especializadas obtidas de microrganismos capazes de quebrar moléculas por trás de manchas difíceis, como sangue e gordura. E, diferentemente das alternativas químicas, os detergentes enzimáticos são biodegradáveis.

Com o tempo, novas gerações de detergentes enzimáticos tornaram-se cada vez mais eficazes. Uma vantagem importante é que eles podem trabalhar em temperaturas mais baixas. Isso poderia reduzir significativamente a quantidade de energia gasta na lavagem de roupas – especialmente porque os detergentes enzimáticos representam cerca de 50% do mercado de detergentes para vestuário.

3. Biocombustíveis

Os combustíveis fósseis são o maior culpado por trás da poluição do ar, que, segundo estimativas, mata milhões de pessoas a cada ano. Nos últimos anos, os biocombustíveis produzidos a partir de culturas tornaram-se uma alternativa cada vez mais comum. No entanto, essas culturas estão começando a competir por terras agrícolas, o que pode contribuir para o desmatamento e o aumento dos preços dos alimentos.

Várias empresas estão voltando à capacidade natural de alguns microrganismos de decompor resíduos agrícolas ou florestais para produzir combustíveis. Esse é um dos objetivos da empresa francesa Global Bioenergies, que está trabalhando com a Audi para produzir gasolina de fontes sustentáveis, ou o Swiss Clariant em colaboração com a ExxonMobil. Outras empresas, como a Solaga na Alemanha e a AlgaEnergy na Espanha, estão pesquisando como produzir combustíveis a partir da luz solar e dióxido de carbono usando algas.

4. Carne Cultivada

A indústria da carne é um grande poluidor. A biotecnologia poderia reduzir significativamente o uso da terra, da água e do uso de energia cultivando carne sem o animal, diretamente das células musculares e gordas. É importante ressaltar que essa carne ‘cultivada’ também reduziria o uso de antibióticos na produção de carne, pois pode ser criada em condições de laboratório estéreis.

A Mosa Meat, uma empresa fundada pelo primeiro cientista a criar carne cultivada em laboratório, está se preparando para lançar seu primeiro hambúrguer de carne cultivada em 2021. Outras empresas nesse campo estão buscando cultivar carne de vários animais diferentes. Alguns exemplos são a Higher Steaks, com sede no Reino Unido, que cultiva carne suína, a empresa israelense Super Meat, que trabalha com aves, ou a empresa americana Finless Foods, que está cultivando células de peixes. Muitos outros estão trabalhando na substituição de produtos de origem animal, incluindo bifes, salsichas, foie gras, clara de ovo e laticínios.

5. Aromas

A maioria dos aromas eram tradicionalmente extraídos das plantas. Hoje, no entanto, muitos deles são produzidos por processos petroquímicos. A biotecnologia poderia fornecer uma alternativa ecológica que não requer tanta terra e recursos quanto os métodos tradicionais – são necessárias 160.000 laranjas para produzir apenas um litro da molécula de aroma da laranja valenceno.

Em vez disso, bactérias ou leveduras podem ser projetadas para produzirem essas moléculas em cubas industriais, produzindo de forma confiável grandes volumes de praticamente qualquer sabor. Um líder nesse campo é a Evolva, na Suíça, que produz o adoçante natural stevia, além de sabores de laranja, baunilha e toranja. Outras empresas que produzem aromas por métodos biotecnológicos incluem a Phytowelt na Alemanha e Isobionics na Holanda.

6. Materiais de Construção

A produção de muitos materiais de construção, como o concreto, requer produtos químicos tóxicos e grandes volumes de energia e água. O processo também gera altos níveis de emissões de carbono que contribuem para o aquecimento global. Os seres vivos podem nos ajudar a avançar em direção a alternativas mais sustentáveis.

Em Londres, uma startup chamada Biohm está pensando em produzir materiais de construção a partir de resíduos orgânicos. Uma maneira de fazer isso é com cogumelos, que podem ser alimentados com diferentes tipos de resíduos para produzir um material com características personalizadas. Na Holanda, a empresa Green Basilisk busca aumentar a vida útil do concreto, incorporando-o com bactérias que reparam o material quando ele sofre danos.

7. Biopesticidas

Os métodos atuais para se livrar de patógenos perigosos usam produtos químicos que podem poluir o meio ambiente e serem tóxicos para os seres humanos, bem como para outras formas de vida. A biotecnologia poderia oferecer uma alternativa ecológica que se baseie em mecanismos naturais para combater patógenos.

Na França, uma empresa chamada Amoeba pretende usar a ameba Willaertia magna para se livrar de fungos nas plantações ou legionella em torres para resfriamento de água. Outra abordagem é projetar moléculas que possam matar seletivamente infecções nas lavouras. É o caso do Agrosavfe na Bélgica, que cria proteínas inspiradas em anticorpos de lhama, ou da empresa Suíça de biotecnologia Agrosustain, que retira moléculas produzidas pelas plantas para protegê-las de infecções por fungos.

8. Biofertilizantes

Os fertilizantes químicos para as culturas são responsáveis ​​pela poluição ambiental em todo o mundo. Uma alternativa mais sustentável seria substituí-los por micróbios vivos que possam interagir com as plantas para estimular seu crescimento e sua saúde.

Esse é o objetivo de empresas como a Kapsera na França, Xtrem Biotech na Espanha e Aphea.Bio na Bélgica. A gigante química Bayer decidiu recentemente embarcar e formou uma joint-venture com a startup americana Ginkgo Bioworks para projetar microorganismos que fixem nitrogênio em culturas como soja e ervilha, substituindo fertilizantes químicos de nitrogênio.

9. Cosméticos

Muitos cosméticos naturais contêm ingredientes ativos provenientes de plantas. No entanto, para alguns desses ingredientes, a quantidade obtida de uma planta pode ser bem pequena se comparada à quantidade de terra, água e energia necessárias para produzi-la.

Empresas como a Bioeffect na Islândia ou a Biossance nos EUA estão procurando produzir esses compostos de maneira mais sustentável por meio da fermentação microbiana. Graças a essa tecnologia, a empresa francesa de biotecnologia Deinove lançou a primeira forma pura do composto antienvelhecimento fitoeno em 2018. A empresa também pesquisa novos ingredientes cosméticos, estudando bactérias capazes de viver nas condições extremas das fontes de água quente.

10. Vestuário

A moda rápida é um grande problema de sustentabilidade. A biotecnologia poderia acabar com seu impacto ambiental, substituindo os processos químicos poluentes e tornando os resíduos têxteis recicláveis ​​e biodegradáveis. As enzimas já são usadas rotineiramente para lavar e branquear as roupas e evitar que a lã encolha. Novas tecnologias poderiam nos permitir ir mais longe usando micróbios para produzir têxteis.

É o caso da AMSilk na Alemanha, que utiliza fermentação bacteriana para produzir fibras de seda de aranha. Entre as muitas aplicações desse material, a empresa está trabalhando com a Adidas para criar um tênis de corrida biodegradável que não deixe resíduos para trás. Também na Alemanha, a startup Algalife está usando algas para produzir fibras têxteis apenas com luz solar e água.

Empresas como Pili, na França, e Colorifix, no Reino Unido, também estão estudando o uso de micróbios para produzir corantes têxteis sustentáveis ​​que possam substituir os produtos químicos usados ​​atualmente.

Fonte: LABIOTECH.eu

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A areia é o segundo recurso natural mais utilizado atrás da água.

A areia é o segundo recurso natural mais utilizado atrás da água. É de grande importância na indústria da construção. À medida que a urbanização se espalha pelo mundo, são necessários mais materiais de construção para construir infraestrutura nas áreas urbanas. As previsões para o ano de 2019 do Conselho de Política Empresarial Global da AT Kearney afirmam: “Dois terços do material de construção são concretos, que são compostos por dois terços de areia”. Mas não apenas a indústria da construção depende fortemente de um suprimento constante de areia, mas também o processo de fraturamento precisa de muita areia para extrair petróleo ou gás. Portanto, o Business Insider argumenta que a areia se tornará a mercadoria do século XXI e a moldará de maneira semelhante ao petróleo no século XX.

Normalmente, a areia é fornecida por fontes locais, uma vez que os custos de transporte representam 70% dos custos totais no comércio internacional de areia. No entanto, recentemente, alguns países tiveram que importar a mercadoria para atender às suas demandas domésticas. Famosamente, os Emirados Árabes Unidos importam toneladas de areia da Austrália para concluir seus projetos de infraestrutura. As importações de areia do Catar somam US $ 6 bilhões a cada ano. Além disso, o Vietnã espera ficar sem areia em 2020 e depois se tornar um importador de areia. A escassez de areia em certas regiões leva a aumentos nos preços da areia em todo o mundo. Na Índia, a escassez levou a um aumento de 100 a 150 por cento nos preços da areia em dois anos. Os preços de cimento e concreto subiram quase 70% nos últimos 14 anos nos EUA. Especialmente nos mercados emergentes, onde a urbanização galopou nos últimos anos, os preços mais altos pressionam as empresas de construção. Os preços crescentes também chamaram a atenção de grupos criminosos, a chamada máfia da areia. Eles ilegalmente extraem areia em praias, ilhas e leitos de rios e depois a vendem no mercado negro.

Além disso, a mineração (ilegal) ou areia leva a várias questões ambientais. Em primeiro lugar, os habitats naturais para animais e plantas ameaçadas de extinção são destruídos. Em segundo lugar, as inundações ficam piores quando a areia é removida na área. Em terceiro lugar, as piscinas de água parada criadas pela extração de areia contribuem para a disseminação da malária e de outras doenças. Essas consequências podem ser descritas como “tragédia dos comuns”. Como a areia é principalmente desregulada, os operadores tendem a obter lucros máximos sem levar em consideração efeitos externos ou sua exploração. Portanto, os cientistas argumentam que a extração de areia deve ser monitorada de perto. Grupos ambientalistas, como o Greenpeace, argumentam que os regulamentos precisam ser elaborados e aplicados. Isso poderia levar a mais estabilidade ambiental. Além disso, permitiria um desenvolvimento econômico mais estável. No entanto, até agora, quase não houve ações para regular as atividades de mineração de areia que disparam os céus e suas consequências.

É mais promissor investir em empresas que produzem areia ou fazem parte da cadeia de fornecimento de areia, por ex. produtores de cimento ou areia fraturada.

Investindo na areia

Investir na areia não é tão fácil quanto investir em outras commodities. Embora, no total, entre 15 e 20 toneladas de areia sejam usadas em todo o mundo a cada ano, quase não existem opções de investimento para a areia. Outras mercadorias são negociadas globalmente usando contratos futuros e outros instrumentos financeiros. A falta de um mercado global de areia se deve ao seu alto peso comparado ao seu custo, o que torna a movimentação e a falha bastante caras. Portanto, para se beneficiar da areia como uma mercadoria, é mais promissor investir em empresas que produzem areia ou fazem parte da cadeia de fornecimento de areia, por exemplo, produtores de cimento ou areia fraturada. Os possíveis investimentos nesse campo podem ser a US Silica Holdings, a Vulcan Materials Company, a Martin Marietta Materials, a Fairmount Santrol Holdings e a Cemex.

Conforme descrito acima, a areia registra um aumento nos preços em todo o mundo. Além disso, como a urbanização é uma das principais tendências deste século, a demanda aumentará ainda mais nos próximos anos. Além disso, os substitutos da areia geralmente são mais caros que a areia e, portanto, a areia parece ser um investimento seguro. No entanto, existe a ameaça de que os reguladores possam elaborar regras mais estritas sobre extração ou areia, o que pode levar a custos de produção mais altos. Em suma, a areia tem potencial para se tornar a mercadoria do século XXI. No entanto, a partir de agora, os investidores precisam ser mais criativos se quiserem investir na areia como uma mercadoria. Além disso, é questionável se haverá um mercado global de areia como os de outras commodities. Hoje em dia, a areia é simplesmente muito pesada para ser transportada por um preço razoável.

Links Relacionados:

• Link 1 – A global sand shortage could cause damaging effects to our rapidly urbanizing world ( BUSINESS INSIDER )
• Link 2 – A looming tragedy of the sand commons ( SCIENCE MAGAZINE )
• Link 3 – Sand depletion ( GREENPEACE )
• Link 4 – Is the world running out of sand? The truth behind stolen beaches and dredged islands ( THE GUARDIAN )
• Link 5 – Prediction #7, A sand shortage will grind the gears of the global construction industry. ( GBPC )
• Link 6 – Demand for Frac Sand and Concrete Drives Scarcity ( INVESTOPEDIA )

Fonte: Sand – The Commodity of the 21st Century? – Risk Magazine

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Franziska Grüneberger parece contente; segurando na mão um cubo indescritível feito de flocos cinzentos, a pesquisadora do laboratório para materiais aplicados de madeira alcançou seu objetivo: pouquíssima química entrou no cubo, mas não havia falta de conhecimento técnico. O pequeno objeto é a prova “viva” de que montanhas gigantes de resíduos de papel podem ser transformadas em um valioso material isolante ao fogo – um grande passo para economizar combustíveis fósseis. Não que alguém pudesse dizer apenas olhando para ele.

O segredo está no que o cubo de fibra de papel reciclado não faz: desintegrar-se. Essa propriedade é importante para oferecer proteção de longo prazo contra incêndio para elementos de suporte de carga em casas de madeira. Precisamente essa firmeza, no entanto, é difícil de obter na produção industrial de camadas isolantes. “Não estamos lidando aqui com tapetes isolantes, que os trabalhadores precisam cortar no tamanho, forma e encaixar nos componentes”, explica Grüneberger. “Em vez disso, as fibras de papel recicladas são automaticamente sopradas em uma cavidade até que sejam completamente preenchidas.” Por razões de custo, esse sopro deve ocorrer o mais fácil e rápido possível, e é por isso que as fibras precisam fluir bem neste momento. Assim que estiverem na cavidade, no entanto, elas devem manter sua forma para proteger a construção em caso de incêndio. Por fim, o isolamento soprado pela máquina deve ser duro e preencher o formato no componente como um painel isolante montado à mão. Só assim eles podem evitar o calor do fogo por tempo suficiente e impedir que a construção queime muito rápido.

Isso não é tarefa fácil: “Tivemos que procurar um aglutinante praticamente mágico para as fibras de celulose isofloc já estabelecidas no mercado – um material que idealmente funcione de um segundo para outro”, diz Grüneberger. Ela estala os dedos como um mágico; tudo o que falta é murmurar “abracadabra”

Um Tour de Force da Química.

O projeto em colaboração com a isofloc, fabricante de materiais de isolamento, começou na primavera de 2017. Franziska Grüneberger e seu colega Thomas Geiger começaram a procurar agentes aglutinantes adequados – um tour de force da química, logo se tornou aparente. Afinal, apenas aqueles que se aventuram confiantes neste terreno encontrarão ouro.

A primeira restrição: para uso na construção sustentável de madeira, o agente ligante deve ser não-tóxico – uma substância que possa entrar em contato com os seres humanos permanentemente sem causar problemas. Os materiais auxiliares da indústria têxtil, de papel, de cosméticos e de alimentos – ou substâncias da natureza – são fortes candidatos. A segunda restrição: o agente de ligação desejado precisa ser acessível e disponível em abundância.

“Juntamente com Willi Senn, engenheiro de desenvolvimento da isofloc, lançamos uma série de experimentos e combinamos as fibras isolantes com diferentes aditivos ”, lembra Grüneberger. Paralelamente, eles procuraram a “pistola de partida” certa para prender as fibras em um piscar de olhos. Aquecimento com vapor? Com radiação infravermelha? Usando indução magnética? Finalmente, eles encontraram o material cobiçado de uma longa série de “suspeitos”: uma substância da indústria de alimentos. Experimentos de laboratório na Empa e isofloc em Bütschwil também mostraram uma ligação confiável entre a estrutura de flocos de celulose durante um incêndio.

Mas isso também funciona em larga escala? Um teste de aumento de escala forneceu as evidências: os flocos foram soprados em várias molduras de madeira, ao lado de uma cavidade idêntica com flocos sem o novo aditivo, e montados usando a técnica usual. Agora era hora de ir ao laboratório de bombeiros da VKF ZIP AG, onde as molduras de madeira estavam expostas a chamas em temperaturas de 800 a 1.000 graus por uma hora. A moldura de madeira não deveria queimar a qualquer momento, nem deveriam cair flocos em brasa. O novo material de isolamento resistiu ao teste e protegeu a construção de maneira confiável, enquanto os flocos sem o aditivo caíram da estrutura de madeira por falta de aderência.

Jon-Anton Schmidt, chefe de tecnologia de aplicação da isofloc AG, explica as vantagens: “A instalação do material isolante em forma solta economiza uma quantidade enorme de tempo. Com a vantagem adicional de estabilidade dimensional e a eficácia associada à segurança contra incêndio, podemos obter uma proteção equivalente aos tapetes de lã mineral colados. Isso torna esse isolamento ecológico e eficiente ainda mais interessante para a indústria da construção. ”

Nova geração de sistemas de isolamento industriais

A etapa final de desenvolvimento está ocorrendo agora na isofloc, onde técnicos e engenheiros mecânicos precisam desenvolver uma nova geração de máquinas de sopro a partir dos protótipos existentes, que atendem aos requisitos de repetibilidade e controle de qualidade. A dosagem do agente aglutinante é crucial aqui. Ele precisa ser respeitado e monitorado em tolerâncias estreitas em todas as etapas da produção.

Segundo o cálculo da isofloc, o novo isolamento chegará ao mercado juntamente com as máquinas de sopro correspondentes em cerca de um ano. Montanhas de resíduos de papel serão então transformadas em um valioso material isolante que não apenas ajuda a economizar grandes quantidades de combustíveis fósseis durante a produção e o uso; como o único material isolante solto no mercado, também pode ser usado industrialmente para proteção efetiva contra incêndios.

Fonte: https://www.empa.ch/web/s604/isofloc

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É usada principalmente na indústria da construção (concreto, cimento, vidro), mas também para construir estradas, chips eletrônicos ou painéis fotovoltaicos.

O único tipo de areia que pode ser utilizado na construção de edifícios é a areia costeira porque é composta de grãos irregulares que podem se aglomerar (ao contrário da areia do deserto com grãos que são de forma redonda e lisa).

Esta indústria consome 80% da areia utilizada no mundo.

Estima-se que nos últimos 5 anos, a China tenha usado mais areia do que os EUA em 1 século, somente na indústria da construção.

Os Emirados Árabes Unidos também são grandes consumidores. Somente a cidade de Dubai importou 500 milhões de toneladas de areia para construir o “The World”, seu arquipélago de ilhas artificiais.

A cada ano, mais de 75 000 000 000 (bilhões) de toneladas de areia são extraídas das costas.

Neste este ritmo, acredita-se que em 2100, as praias como nós as conhecemos desaparecerão completamente.

Este “desaparecimento da areia” refere-se a todas as costas do mundo.

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