Moitas cenosferas, moitas aplicacións

Aínda que poida que non o saibas, o mundo moderno ten moitas razóns para estar agradecido polas cenosferas.

Pouca xente sabe da súa existencia, e aínda menos xente sabe de onde proceden. Aínda que unha rápida ollada á Wikipedia, a fonte de todas as fontes, informará aos desinformados de que «unha cenosfera é unha esfera lixeira, inerte e oca feita en gran parte de sílice e alúmina e chea de aire ou gas inerte, producida normalmente como subproduto da combustión do carbón nas centrais térmicas. A cor das cenosferas varía do gris ao case branco e a súa densidade é duns 0,4–0,8 g/cm3 (0,014–0,029 lb/in³), o que lles confire unha gran flotabilidade».

Non obstante, iso non fai moito para describir a verdadeira beleza destas diminutas pero poderosas bólas de cinza volante. Porque a súa verdadeira forza reside na diversidade do seu uso. Como afirma a revista industrial francesa Industrie & Technologies: «Debido á súa baixa densidade, pequeno tamaño, forma esférica, resistencia mecánica, alta temperatura de fusión, inercia química, propiedades illantes e baixa porosidade, as microesferas [tamén coñecidas como cenosferas] atopan unha ampla gama de aplicacións na industria. En particular, [son ideais] para reforzar materiais ou impartir propiedades de resistencia á corrosión ou illamento térmico e acústico a revestimentos ou pinturas. Pódense describir como recheos multifuncionais e intégranse ben en resinas e aglutinantes como termoplásticos e termoestables».

Cenosferas en pinturas e revestimentos

As cenosferas teñen moitos usos na industria da pintura e dos revestimentos industriais, debido ás calidades adicionais que proporcionan. Por exemplo, as cenosferas úsanse a miúdo en revestimentos para controlar a radiación infravermella, o que lles dá unha vantaxe sobre os que simplemente intentan limitar a condutividade térmica.

Mentres tanto, os expertos en revestimentos de Petra Buildcare Products explican como as cenosferas «… melloran a calidade da pintura ao mellorar o volume e a densidade do produto. Despois da aplicación na parede, as perlas cerámicas tenden a contraerse, creando así unha película compacta na parede».

Cenosferas en espumas sintácticas

As cenosferas úsanse a miúdo para fabricar "escumas sintácticas". Trátase de sólidos especializados que empregan cenosferas como recheo para proporcionar unha serie de vantaxes, desde un custo máis baixo ata unha maior resistencia, illamento acústico, flotabilidade e protección térmica.

Os expertos de Engineered Syntactic Systems describen a escuma sintáctica do seguinte xeito:

"A parte "sintáctica" refírese á estrutura ordenada proporcionada polas esferas ocas. O termo "escuma" refírese á natureza celular do material. Grazas ás súas propiedades únicas de alta resistencia a baixa densidade, a escuma sintáctica utilízase amplamente en aplicacións de flotabilidade submarina. Os materiais sintácticos son resistentes ao efecto combinado da presión hidrostática e a exposición a longo prazo, o que os fai ideais para proxectos de navegación oceánica, como flotadores de cables e bólas duras e soporte de instrumentación. Tamén proporcionan resistencia e integridade estrutural cun peso por volume significativamente menor que a maioría dos materiais tradicionais, o que os converte nunha opción atractiva en moitas aplicacións de defensa e enxeñaría civil."

Cenosferas na perforación de petróleo

Para comprobar a importancia descoñecida das cenosferas, non hai que buscar máis alá do papel vital que desempeñan na industria petroleira. Aínda que todo o mundo coñece a importancia do petróleo no mundo moderno, é un feito pouco coñecido que as cenosferas, como afirma a revista industrial francesa Industrie & Technologies, «...levan varios anos utilizándose no campo da perforación petrolífera para reducir a densidade dunha pasta de cemento derivada do petróleo sen aumentar o contido de auga».

Cenosferas en plásticos e polímeros

As cenosferas tamén teñen un uso na fabricación de plásticos e polímeros, xa que a súa forma ou resistencia reformable axuda a evitar a contracción en termoplásticos e plásticos termoestables.

Tamén se están a usar en materiais compostos modernos da industria automobilística. Por exemplo, o Chevrolet Corvette de 2016 contén un «composto de moldeo de láminas no que as microesferas de vidro substitúen o recheo de carbonato de calcio e reducen 9 kg do peso do modelo Stingray Coupé do deportivo». O vicepresidente do fabricante, Continental Structural Plastics Inc., Probir Guha, explica o motivo da inclusión de cenosferas no composto, afirmando que «a fórmula típica de SMC para este tipo de aplicación en vehículos comprende un 20 % en volume de reforzo de fibra de vidro, un 35 % de resina e un 45 % de recheo, normalmente carbonato de calcio», engadindo que «este novo SMC [composto de moldeo de láminas] é competitivo en custos co aluminio».

Cenosferas en formigón

Durante anos, as cenosferas foron un aditivo útil para o formigón, proporcionando resistencia adicional e/ou illamento acústico, á vez que reducen a densidade. Jeff Girard, presidente de The Concrete Countertop Institute, explica estas vantaxes dicindo: «En teoría, as cenosferas poden substituír parte da area de peso normal que se usa no formigón. As cenosferas teñen unha densidade inferior á da auga (cunha media de 0,7 fronte á de 1,0 da auga); as partículas de area de cuarzo adoitan ter unha densidade duns 2,65. Isto significa que 1 libra de cenosferas ocupa o mesmo volume absoluto que aproximadamente 3,8 libras de area».

Industrie & Technologies tamén describe o uso de cenosferas como medio para reducir a contaminación acústica, afirmando que «[as cenosferas úsanse] en materiais de construción para alixeirar o formigón, mantendo unha resistencia á compresión de 30 MPa a unha densidade de 1,6 T/m3, mellorando a súa estanquidade e reducindo a súa transmisión do son. Por exemplo, o Centro Científico e Técnico de Nanotecnoloxías Aplicadas de San Petersburgo (STCAN) participa na construción de pontes con estes formigóns en Rusia [para unha superficie de estrada máis silenciosa]. As cenosferas tamén se usan para mellorar as calidades de illamento térmico e acústico dos xesos, morteiros e revocos, utilizados para paredes, pisos e teitos. Unha adición do 40 % de volume de cenosferas reduce á metade o coeficiente de transmisión do ruído».

Cenosferas en produtos farmacéuticos

As cenosferas levan moitos anos utilizándose na industria farmacéutica, xa que as pequenas bólas poden actuar como un dispositivo de transporte case perfecto cando se recubren con fármacos. Ademais, como sinala a revista francesa do sector, Industrie & Technologies, «as cenosferas cubertas con óxido de prata poden, por exemplo, integrarse en apósitos para acelerar a cicatrización de feridas».

Cenosferas en industrias avanzadas

Está a levarse a cabo unha gran cantidade de investigación para descubrir novos usos para este subproduto versátil. Por exemplo, están a desenvolverse novos catalizadores para o proceso de oxidación do metano mediante cenosferas magnéticas.

As cenosferas tamén se están a empregar no desenvolvemento de materiais compostos de matriz metálica (MMC), unha variedade de materiais que tentan combinar a alta absorción de enerxía, a resistencia ao impacto e a baixa densidade das esferas coas calidades doutras substancias. Outros, como Paul Biju-Duval, do Instituto Tecnolóxico de Xeorxia con sede en Atlanta, traballaron arreo no desenvolvemento de materiais de construción sen cemento. O seu traballo continúa, engadindo a unha mestura de cenosferas elementos como bambú e tubos metálicos como medio para atopar métodos de construción alternativos, máis baratos, máis resistentes e máis respectuosos co medio ambiente.

Mentres tanto, o Instituto de Química e Tecnoloxía Química da Academia Rusa de Ciencias en Krasnoyarsk está a estudar xeitos de empregar as cenosferas en transformacións catalíticas. Mentres tanto, BAE Systems está a tentar usar cenosferas en pintura como medio para manter a invisibilidade no espectro infravermello, o que permitirá que as naves militares teñan "capas de invisibilidade".

Cunha gama de usos tan ampla e unha gama aínda maior de usos potenciais, non é de estrañar que o interese polas cenosferas estea a medrar. Mentres os desenvolvedores de produtos busquen recheos lixeiros, sistemas mellorados de administración de fármacos, revestimentos mellorados, substitutos do cemento e aditivos compostos, haberá unha necesidade de cenosferas. Ademais, cun aumento da investigación sobre novos usos para estas esferas versátiles, só o tempo dirá onde está o futuro das cenosferas.