Você sabia que ter argila em uma garrafa PET não é necessariamente um problema ?
Data: 15 de janeiro de 2021.
Autores: Jonathan Marques Teles da Silva, José Victor Ferreira da Silva, Pedro Fernando Almeida Lima Iack, Ana Paula Bernardo dos Santos e Lívia Tenório Cerqueira Crespo.
Ilustrador: José Victor Ferreira da Silva.
Revisora: Lucineide Lima de Paulo.
O que é a nanoargila?
A argila, natural ou alterada, é um mineral formado por silicatos, carbonatos, quartzo, óxidos metálicos, entre outros. É usada extensivamente em diferentes indústrias para criação de tijolos, telhas e papéis, por exemplo, e tem por finalidade ajustar a viscosidade de fluidos de perfuração de petróleo, de tintas etc. A nanoargila nada mais é do que uma versão extremamente pequena formada por nanopartículas deste mineral. O diferencial está no fato de que, quando atinge essa escala nanométrica, a argila se torna capaz de promover alterações nas propriedades dos materiais aos quais ela passa a se integrar.
Figuras 1 e 2: Representação esquemática da estrutura de uma argila do tipo montmorilonita/ Lamelas de Nanoargila
Fonte: Adaptado de MELO, 2014 e SANTOS, 2011
Essa junção de um nanomaterial com um outro que normalmente possui dimensões às quais estamos habituados (centímetro, metro etc.) forma o que conhecemos como nanocompósito, onde o material de maior dimensão, chamado de matriz, é misturado ao material de dimensão nanométrica, aqui conhecido como reforço ou fibras, de tal forma que, combinados, apresentam propriedades diferentes do que quando separados.
No caso da união de nanoargila com polímeros (plásticos, borracha etc.), a nanoargila é geralmente usada como uma espécie de preenchimento se dispersando dentro destas matrizes. Por serem tão pequenas, essas nanopartículas de argila, invisíveis a olho nu, fazem com que as embalagens sejam indistinguíveis das sacolas ou qualquer outro material de plástico comum.
Figura 3: Nanocompósito de argila e plástico
Fonte: Adaptado de PAIVA; MORALES; GUIMARAES, 2006.
Reconhecimento Global
Atualmente, diversos países contam com grandes fábricas que empregam essa tecnologia: Estados Unidos, China, Japão, índia, Reino Unido, Rússia e Coréia do Sul.
O motivo desse sucesso mundial está na já citada mudança de propriedades que essa argila nanométrica concede a outros materiais. Alguns exemplos das qualidades que os nanocompósitos de argila ganham seriam o aumento da força mecânica, melhor estabilidade térmica, dispersão de raios ultra-violetas, controle de viscosidade, impermeabilidade a gases, entre muitos outros.
Gráfico 1: Estimativa de crescimento do mercado de nanoargila
Fonte: Adaptado de Global, 2020
Uso no mercado
Um dos usos mais importantes dessa nanotecnologia está no setor de embalagens para alimentos, onde são as nanopartículas mais utilizadas, compreendendo 70% do mercado. Isto se deve a sua habilidade de proteção que permite manter alimentos bem acondicionados em prateleiras por muito mais tempo sem perder a qualidade, o que aumenta a sua data de validade.
Seus compradores também levam em consideração o fato de os nanocompósitos de nanoargilas possuírem uma alta disponibilidade a baixo custo, além de elevar o desempenho de filmes comestíveis e biodegradáveis, promovendo assim, o uso de embalagens ambientalmente corretas.
Na agricultura, pode ser usada em conjunto com os fertilizantes à base de hidrogel responsáveis pelo controle do nível de agrotóxicos em sistemas de liberação controlada. Deste modo, forma uma nova espécie de nanocompósito, onde a nanoargila é dispersada em meio ao hidrogel, combinando a permeabilidade e elasticidade dos hidrogéis com a grande capacidade da argila de absorver outras substâncias.
Figura 4: Fertilizante feito de Nanocompósito de Nanoargila e Hidrogel
Fonte: Adaptado de Silva, 2017
Já na indústria automotiva, o seu maior mercado atual, e onde foi pesquisada pela primeira vez pela empresa Toyota, é utilizada até hoje para reforçar peças, por ser capaz de aperfeiçoar suas propriedades mecânicas e térmicas.
Gráfico 2: Distribuição do mercado de Nanoargila
Fonte: Adaptado de INDUSTRY, 2015
Depois desse texto, fica fácil entender o porquê da nanoargila ser tão importante: as melhorias proporcionadas por ela, junto ao baixo custo e o fato de ser ecologicamente correta lhe garantem um lugar indispensável no mercado. Porém, a nanoargila acaba não sendo a única nanotecnologia capaz de ocupar esses setores; por exemplo, na agricultura podemos ter a nanoemulsão de óleos essenciais que podem servir como substitutos de agroquímicos. Mas o que exatamente são esses óleos? Quer saber mais? Venha conferir na nossa próxima nanocuriosidade!
Fontes:
CAMARGO, G.; SOARES, L. K. M; MEIRELES, M. G. A; TAVEIRA, T. B; SOUZA, T. T; CASTRO, R; ALBUQUERQUE, B; PEREIRA, P. H. P. Nanoargilas. Blog Tecnologia em Compositos (Wordpress), 2016. Disponível em: https://tecnologiaemcompositos.wordpress.com/2016/03/08/nanoargilas/. Acesso em: 13 jan. 2021.
CAULINITA (Argilominerais). Seção: Materiais Didáticos. Instituto de Geociências
- USP. Equipe Técnica da Seção e colaboradores. Seção: Minerais. IGc-USP, [2020?]. Disponível em: https://didatico.igc.usp.br/minerais/silicatos/filossilicatos/caulinita-2/. Acesso em: 13 jan. 2021.
FERREIRA JUNIOR, C. R. Síntese e caracterização de nanocompósitos constituídos por nanoargila e hidrogel para uso agrícola. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais da Faculdade de Engenharia - UNESP. Ilha Solteira: Unesp, 2015. Disponível em: http://www.athena.biblioteca.unesp.br/exlibris/bd/cathedra/15-04-2016/000864237. Acesso em: jan. 2021.
GLOBAL MARKET TRAJECTORY & ANALYTICS. Global Industry Analysts, Research and Markets, 2020. Disponível em: https://www.researchandmarkets.com/reports/5140633/nanoclay-global-market-trajectory-and-analytics. Acesso em: jan. 2021.
INDUSTRY Insights. Resumo do Relatório "Nanoclay Reinforcement Market Size, Share & Trends Analysis Report By Application (Packaging, Coatings), By End-Use (Automotive, Construction), By Region, And Segment Forecasts, 2016 - 2022". Site Grand View Research, 2015. Disponível em: https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/nanoclay-reinforcement-market. Acesso em: 13 jan. 2021.
Melo, J. V. S. Desenvolvimento e Estudo do Comportamento Reológico e Desempenho Mecânico de Concretos Asfálticos Modificados com Nanocompósitos. ReserchGate. Tese. Florianópolis: UFSC, 2014. Disponível em https://www.researchgate.net/publication/341610588_DESENVOLVIMENTO_E_ESTUDO_DO_COMPORTAMENTO_REOLOGICO_E_DESEMPENHO_MECANICO_DE_CONCRETOS_ASFALTICOS_MODIFICADOS_COM_NANOCOMPOSITOS. Acesso em: jan. 2021. DOI: 10.13140/RG.2.2.19025.97120
MORAIS, S. M; BOTAN, R; LONA, L. M. F. Síntese e caracterização de nanocompósitos de poliestireno/hidroxissal lamelar. Química Nova, v. 37, n. 1, p. 18 - 21, 2014. Disponível em: http://quimicanova.sbq.org.br/detalhe_artigo.asp?id=256. Acesso em: 13 jan. 2021.
NASCIMENTO, W. C. L. Nanoargilas (Montmorilonita). Portal Educação, [2020?]. Disponível em: https://siteantigo.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/nutricao/nanoargilas-(montmorilonita)/55973. Acesso em: 13 jan. 2021.
NOURIZADEH, H; BAKHSHAYESH, A. M. Nanoclay-Based Products Across Global Markets: Applications and Properties. StatNano Publications, 2020. Disponível em: https://statnano.com/publications/5078/Nanoclay-based-Products-Across-Global-Markets-Applications-and-Properties. Acesso em: 13 jan. 2021.
PAIVA, Lucilene B. de; MORALES, Ana R.; GUIMARAES, Thiago R. Propriedades mecânicas de nanocompósitos de polipropileno e montmorilonita organofílica. Polímeros, São Carlos , v. 16, n. 2, p. 136-140, jun. 2006 . Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-14282006000200014&lng=en&nrm=iso. Acesso em: jan. 2021. http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282006000200014.
SANTOS, S. M. Influência da Adição de Montmorilonita nas Propriedades Térmicas e Mecânicas de Nanocompósitos com Matriz de Epóxi. Dissertação de mestrado. Programa de Pós-graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais, COPPE. Rio de Janeiro: UFRJ, 2011. Disponível em: http://www.metalmat.ufrj.br/index.php/br/pesquisa/producao-academica/-7/2011/357--335/file. Acesso em: jan. 2021.
SILVA, J. Pesquisa Desenvolve Hidrogel Fertilizante de Baixo Custo. Embrapa, 2017. Disponível em: https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/24638368/pesquisa-desenvolve-hidrogel-fertilizante-de-baixo-custo. Acesso em: jan. 2021.
SILVA, T. P. et al . Desenvolvimento e caracterização de partículas nanorecobertas à base de nanoargilas de haloisita. Cerâmica, São Paulo , v. 57, n. 341, p. 115-121, mar. 2011 . Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0366-69132011000100015&lng=pt&nrm=iso. Acesso em: 13 jan. 2021. https://doi.org/10.1590/S0366-69132011000100015. Acesso em: jan. 2021.
TEIXEIRA-NETO, Érico; TEIXEIRA-NETO, Ângela Albuquerque. Modificação química de argilas: desafios científicos e tecnológicos para obtenção de novos produtos com maior valor agregado. Quím. Nova, São Paulo , v. 32, n. 3, p. 809-817, 2009 . Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422009000300023&lng=en&nrm=iso. Acesso em: 13 Jan. 2021. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422009000300023.