reGrafitti - da grafite resíduo ao grafeno reforço - um novo caminho para o fabrico de nanocompósitos

Enquadramento

Hoje em dia, a atividade industrial produz cada vez mais resíduos sólidos, quer sob a forma de apara quer de ferramentas, que, após a sua utilização, a maior parte das vezes de curta duração, se tornaram inadequadas. Entre as diversas ferramentas usadas na indústria metalomecânica -os elétrodos de grafite, do processo de eletroerosão (EDM), são aquelas onde, para cada aplicação específica, há necessidade de uma ferramenta totalmente nova, representando a parte consumida uma parte muito reduzida da ferramenta. Por outro lado, os elétrodos, que em certos casos são muito dispendiosos, e onde a ferramenta propriamente dita se confunde com o suporte, são os que conduzem diretamente a um resíduo, que assume uma dimensão muito significativa, em particular na indústria de moldes. A quantidade produzida de grafite na indústria de moldes em Portugal atinge algumas dezenas de toneladas/ano e só na MoldesRP atinge uma quantidade próxima de 5000 kg/ano.

Da parte da indústria de moldes tem surgido cada vez mais uma vontade expressa no sentido de recuperar e valorizar aquilo que é considerado como desperdício, o elétrodo, como é disso exemplo a Moldes RP.

O Projeto

Neste projeto, o objetivo da Moldes RP, promotor líder, em acordo com a Raw Materials Initiative, é recuperar os elétrodos de grafite transformando-os em matéria-prima secundária - grafite funcionalizada ou não por oxigénio, reduzida ou mesmo grafeno, de modo a reutilizá-la sob outra forma em produtos finais, ou seja, peças poliméricas injetadas, como as produzidas pela Moldes RP. Assim, o projeto visa desenvolver um método viável, fiável e seguro que possa ser levado a cabo numa escala industrial, que transforme a grafite dos elétrodos (resíduos) em novos derivados de carbono para aditivos/reforços de materiais poliméricos, contribuindo para uma inequívoca melhoria das suas propriedades físicas e mecânicas.

A metodologia proposta baseia-se na esfoliação da grafite por processos essencialmente físicos – da moagem de alta energia à detonação. A adoção destes processos, em particular por detonação, permite produzir, sem criação de novos resíduos, nem gastos excessivos de energia, produtos que podem assumir elevado valor acrescentado, a custo relativamente baixo.

O objetivo final do projeto é utilizar os produtos resultantes da esfoliação severa dos elétrodos de EDM (resíduos) em condições controladas, previamente selecionadas, para maximizar as propriedades mecânicas e térmicas de peças plásticas injetadas, na Moldes RP, e noutras indústrias afins.

O consórcio definiu um plano de trabalhos estruturado em 8 atividades. As atividades seguem uma estrutura lógica de I&DT com passos bem claros e inicialmente estabelecidos. A recolha e caraterização dos elétrodos de grafite usados são a base do projeto, ramificando-se depois em atividades de investigação com o objetivo de obter derivados de grafeno e desenvolver nanocompósitos processáveis por moldação por injeção. Paralelamente dar-se-á bastante enfoque à investigação e desenvolvimento de soluções para processar nanocompósitos.

A metodologia tecnológica a adotar na execução do projeto permite no seu final atingir os resultados pretendidos, mostrar que um resíduo produzido pela própria empresa proponente pode ser transformado primeiro numa matéria-prima e depois incorporar produtos moldados por injeção com propriedades particulares associadas às caraterísticas únicas dos derivados de grafeno.

Adicionalmente, este projeto está também suportado por uma investigação preliminar intensa, que permitiu apresentar uma metodologia adequada e organizar de forma mais efetiva as tarefas propostas no presente projeto.

O Consórcio

O projeto envolve um esforço conjunto e concertado das capacidades complementares dos membros do consórcio com vista à prossecução dos objetivos visados. Neste consórcio participam a empresa Moldes RP - Indústria de Moldes, Sociedade Unipessoal, Lda. na qualidade de promotor líder; o CENTIMFE – Centro Tecnológico da Indústria de Moldes, Ferramentas Especiais e Plásticos, na qualidade de entidade do SCT e responsável por apoiar na conceção de soluções; e a Universidade de Coimbra, na qualidade de entidade do SCT com grande competência e vasta experiência.

Apoio

O projeto promovido pela MOLDES RP conta com o apoio do COMPETE 2020 no âmbito do Sistema de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico, envolvendo um Investimento elegível de 593 mil euros o que resultou num Incentivo de 413 mil euros.