Borras de café viram isolamento sustentável na Jeonbuk National University (JBNU)

Cientistas na Coreia do Sul descobriram uma aplicação engenhosa para as suas antigas borras de café: isolamento.

Uma equipa da Jeonbuk National University (JBNU) transformou este resíduo de café num material com eficácia de isolamento comparável à de soluções já usadas na construção.

A grande vantagem é que o novo material é feito a partir de fontes renováveis, em vez de combustíveis fósseis, e que, quando chega a altura de o descartar, é biodegradável.

"Os resíduos de café são produzidos a uma escala massiva em todo o mundo, mas a maior parte acaba em aterros ou é incinerada", afirma Seong Yun Kim, engenheiro de materiais na JBNU.

"O nosso trabalho mostra que este fluxo de resíduos, tão abundante, pode ser valorizado e convertido num material de elevado valor que tem um desempenho tão bom como os produtos comerciais de isolamento, sendo ao mesmo tempo muito mais sustentável."

No conjunto, o mundo bebe cerca de 2,25 mil milhões de chávenas de café por dia - o que se traduz numa enorme quantidade de borras descartadas. A maior parte deste desperdício é queimado ou enterrado, o que é tão prejudicial para o ambiente como deitá-lo pelo ralo.

Resíduos de café e valorização de materiais sustentáveis

Em vez disso, os cientistas têm vindo a encontrar formas mais úteis de reaproveitar as borras usadas. Estudos recentes analisaram a incorporação deste resíduo em betão e noutros materiais de pavimentação, a sua utilização para remover herbicidas do ambiente e até a extração de novos compostos farmacológicos.

Neste novo estudo, a equipa da JBNU avaliou até que ponto as borras de café poderiam funcionar como material de isolamento térmico.

Como a JBNU produziu o compósito a partir de borras de café

Primeiro, as borras de café usadas foram secas num forno a 80 graus Celsius (176 graus Fahrenheit) durante uma semana. Depois, foram aquecidas a temperaturas muito mais elevadas para gerar um material rico em carbono conhecido como biocarvão.

De seguida, este biocarvão foi tratado com solventes ambientalmente mais benignos - água, etanol e propilenoglicol - e, posteriormente, misturado com um polímero natural chamado etilcelulose. Por fim, a mistura em pó é comprimida e aquecida até formar um material compósito.

O polímero tem a função de estabilizar o biocarvão, enquanto os solventes são adicionados para impedir que o polímero obstrua os poros do material. Esses poros são uma característica crucial: retêm ar, que é um isolante muito eficaz contra o calor.

Condutividade térmica, ensaios laboratoriais e comparação com poliestireno

A condutividade térmica de um material é expressa em watts por metro por kelvin - em termos simples, indica quanta energia térmica (watts) atravessa um material de determinada espessura (metros), dada a diferença de temperatura (kelvin) entre os dois lados.

Regra geral, materiais com condutividade abaixo de 0,07 watts por metro por kelvin são considerados isolantes. A versão mais eficaz do compósito à base de café desenvolvido pela equipa da JBNU apresentou uma condutividade térmica de apenas 0,04 watts por metro por kelvin.

Em testes de laboratório, os investigadores colocaram vários materiais isolantes, incluindo o produzido a partir de borras de café, por baixo de uma célula solar e mediram a temperatura do ar numa pequena câmara situada sob essa célula.

Este pequeno modelo de bancada reproduziu a forma como o isolamento bloqueia o excesso de calor irradiado por painéis solares, evitando que esse calor penetre nos telhados e aqueça as casas.

A versão que incorporava o novo material manteve-se de forma consistente mais fresca do que a versão sem ele.

O desempenho do novo material foi equivalente ao do poliestireno expandido, um dos melhores materiais isolantes comerciais atualmente disponíveis.

A diferença, porém, é que o poliestireno é um polímero sintético derivado de combustíveis fósseis, pelo que a sua produção e o seu descarte final são muito mais prejudiciais do ponto de vista ambiental.

Biodegradabilidade e aplicação em edifícios com painéis solares

Em testes de biodegradabilidade, o material à base de café perdeu mais de 10 por cento do seu peso ao fim de apenas três semanas. Já o poliestireno, por outro lado, manteve-se praticamente inalterado após o mesmo período.

Os investigadores sugerem que este tipo de material poderá ser particularmente adequado para o isolamento em edifícios, mantendo o interior fresco mesmo quando as células solares estão a trabalhar intensamente nos telhados.

"Esta abordagem não só melhora o desempenho do material, como também contribui para uma economia circular", diz Kim.

"Ao transformar resíduos num produto funcional, podemos reduzir os encargos ambientais, ao mesmo tempo que criamos novas oportunidades para materiais sustentáveis."

A investigação foi publicada na revista Biochar.