Muitas cenosferas, muitas aplicações

Embora você talvez não saiba, o mundo moderno tem muitos motivos para ser grato às cenosferas.

Poucas pessoas sabem da sua existência, e menos ainda sabem de onde vêm. Embora uma rápida consulta à Wikipédia, a fonte de todas as fontes, informe os desinformados de que "uma cenosfera é uma esfera oca, leve e inerte, composta principalmente de sílica e alumina e preenchida com ar ou gás inerte, tipicamente produzida como subproduto da combustão de carvão em usinas termelétricas. A cor das cenosferas varia de cinza a quase branco e sua densidade é de cerca de 0,4–0,8 g/cm³ (0,014–0,029 lb/pol³), o que lhes confere grande flutuabilidade."

No entanto, isso pouco descreve a verdadeira beleza dessas minúsculas, porém poderosas, esferas de cinzas volantes. Sua verdadeira força reside na diversidade de suas aplicações. Como afirma a revista francesa do setor, Industrie & Technologies: “Devido à sua baixa densidade, pequeno tamanho, formato esférico, resistência mecânica, alta temperatura de fusão, inércia química, propriedades isolantes e baixa porosidade, as microesferas [também conhecidas como cenossferas] encontram uma ampla gama de aplicações na indústria. Em particular, [são ideais] para reforçar materiais ou conferir propriedades de resistência à corrosão, ou isolamento térmico e acústico a revestimentos ou tintas. Podem ser descritas como cargas multifuncionais e se integram bem em resinas e aglutinantes, como termoplásticos e termofixos.”

Cenosferas em tintas e revestimentos

As cenossferas têm inúmeras aplicações na indústria de tintas e revestimentos industriais, devido às qualidades adicionais que proporcionam. Por exemplo, são frequentemente utilizadas em revestimentos para controlar a radiação infravermelha, conferindo a esses revestimentos uma vantagem sobre aqueles que apenas tentam limitar a condutividade térmica.

Enquanto isso, os especialistas em revestimentos da Petra Buildcare Products explicam como as cenossferas "... melhoram a qualidade da tinta, aumentando o volume e a densidade do produto. Após a aplicação na parede, as esferas de cerâmica tendem a encolher, criando assim uma película compacta na parede."

Cenosferas em espumas sintáticas

As cenossferas são frequentemente usadas na fabricação de "espumas sintáticas". Trata-se de sólidos especializados que utilizam cenossferas como carga para proporcionar diversas vantagens, desde menor custo até maior resistência, isolamento acústico, flutuabilidade e proteção térmica.

Os especialistas da Engineered Syntactic Systems descrevem a espuma sintática da seguinte forma:

A parte "sintática" refere-se à estrutura ordenada proporcionada pelas esferas ocas. O termo "espuma" relaciona-se à natureza celular do material. Graças às suas propriedades únicas de alta resistência e baixa densidade, a espuma sintática tornou-se amplamente utilizada em aplicações de flutuabilidade subaquática. Os materiais sintáticos são resistentes ao efeito combinado da pressão hidrostática e da exposição prolongada, o que os torna ideais para projetos de oceanografia, como flutuadores para cabos e esferas rígidas, além de suporte para instrumentação. Eles também oferecem resistência e integridade estrutural com um peso por volume significativamente menor do que a maioria dos materiais tradicionais, o que os torna uma escolha atraente em muitas aplicações de engenharia civil e de defesa.

Cenosferas na perfuração de petróleo

Para comprovar a importância pouco conhecida das cenossferas, basta observar o papel vital que desempenham na indústria petrolífera. Embora todos reconheçam a importância do petróleo no mundo moderno, poucos sabem que as cenossferas, como afirma a revista francesa do setor, Industrie & Technologies, “…têm sido utilizadas há vários anos na perfuração de petróleo para reduzir a densidade da pasta de cimento petrolífero sem aumentar o teor de água.”

Cenosferas em plásticos e polímeros

As cenossferas também são utilizadas na fabricação de plásticos e polímeros, pois sua forma remodelável ou resistência ajuda a evitar a contração em termoplásticos e plásticos termofixos.

Elas também estão sendo usadas em compósitos modernos na indústria automobilística. Por exemplo, o Chevrolet Corvette 2016 contém um "composto de moldagem em folha (SMC) no qual microesferas de vidro substituem o carbonato de cálcio como carga, reduzindo em 9 kg o peso do modelo Stingray Coupé do carro esportivo". O vice-presidente da fabricante, Continental Structural Plastics Inc., Probir Guha, explica o motivo da inclusão de cenossferas no compósito, afirmando que "a fórmula típica de SMC para esse tipo de aplicação veicular compreende 20% em volume de reforço de fibra de vidro, 35% de resina e 45% de carga, geralmente carbonato de cálcio", acrescentando que "este novo SMC [composto de moldagem em folha] tem um custo competitivo com o alumínio".

Cenosferas em concreto

Durante anos, as cenossferas têm sido um aditivo útil para o concreto, proporcionando maior resistência e/ou isolamento acústico, além de reduzir a densidade. Jeff Girard, presidente do Concrete Countertop Institute, explica essas vantagens: “Em teoria, as cenossferas podem substituir parte da areia comum usada no concreto. As cenossferas têm uma densidade menor que a da água (em média 0,7 contra 1,0 da água); as partículas de areia de quartzo normalmente têm uma densidade de cerca de 2,65. Isso significa que 450 g de cenossferas ocupam o mesmo volume absoluto que cerca de 1,7 kg de areia.”

A revista Industrie & Technologies também destaca o uso de cenossferas como meio de reduzir a poluição sonora, afirmando que “[As cenossferas são usadas] em materiais de construção para tornar o concreto mais leve, mantendo uma resistência à compressão de 30 MPa a uma densidade de 1,6 T/m³, melhorando sua estanqueidade e reduzindo a transmissão sonora. Por exemplo, o Centro Científico e Técnico de Nanotecnologias Aplicadas de São Petersburgo (STCAN) está envolvido na construção de pontes com esses concretos na Rússia, [para uma superfície de estrada mais silenciosa]. As cenossferas também são usadas para melhorar as qualidades de isolamento térmico e acústico de gesso, argamassas e rebocos usados ​​em paredes, pisos e tetos. A adição de 40% de cenossferas em volume reduz pela metade o coeficiente de transmissão sonora.”

Cenosferas em Produtos Farmacêuticos

As cenossferas são utilizadas na indústria farmacêutica há muitos anos, pois essas pequenas esferas, quando revestidas com medicamentos, funcionam como um dispositivo de transporte quase perfeito. Além disso, como observa a revista francesa do setor, Industrie & Technologies, “as cenossferas revestidas com óxido de prata podem, por exemplo, ser integradas em curativos para acelerar a cicatrização de feridas”.

Cenosferas em Indústrias Avançadas

Estão sendo realizadas diversas pesquisas para descobrir novos usos para esse versátil subproduto. Por exemplo, novos catalisadores para o processo de oxidação do metano estão sendo desenvolvidos utilizando cenossferas magnéticas.

As cenosferas também estão sendo utilizadas no desenvolvimento de compósitos de matriz metálica (MMC), uma variedade de materiais que busca combinar a alta absorção de energia, a resistência ao impacto e a baixa densidade das esferas com as qualidades de outras substâncias. Outros, como Paul Biju-Duval, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, em Atlanta, têm se dedicado ao desenvolvimento de materiais de construção sem cimento. Seu trabalho continua, adicionando à mistura de cenosferas itens como bambu e tubos metálicos como forma de encontrar métodos de construção alternativos, mais baratos, mais resistentes e mais ecológicos.

Enquanto isso, o Instituto de Química e Tecnologia Química da Academia Russa de Ciências em Krasnoyarsk está estudando maneiras de usar cenossferas em transformações catalíticas. A BAE Systems, por sua vez, está tentando usar cenossferas em tintas como forma de proporcionar invisibilidade no espectro infravermelho, permitindo assim que aeronaves militares tenham "mantos de invisibilidade".

Com uma gama tão ampla de aplicações, e uma gama ainda maior de usos potenciais, não é de admirar que o interesse em cenossferas esteja crescendo. Enquanto os desenvolvedores de produtos buscarem cargas leves, sistemas aprimorados de liberação de fármacos, revestimentos melhorados, substitutos de cimento e aditivos para compósitos, haverá demanda por cenossferas. Além disso, com o aumento das pesquisas sobre novos usos para essas esferas versáteis, só o tempo dirá qual será o futuro das cenossferas.