Os cientistas da Empa se uniram à isofloc AG para desenvolver um material isolante feito de papel reciclado. É ideal para elementos de madeira pré-fabricados e até casas de madeira com vários andares e protege a construção contra incêndio. Além do mais: o aditivo que ele contém é inofensivo para humanos, animais e meio ambiente.
Franziska Grüneberger parece contente; segurando na mão um cubo indescritível feito de flocos cinzentos, a pesquisadora do laboratório para materiais aplicados de madeira alcançou seu objetivo: pouquíssima química entrou no cubo, mas não havia falta de conhecimento técnico. O pequeno objeto é a prova “viva” de que montanhas gigantes de resíduos de papel podem ser transformadas em um valioso material isolante ao fogo – um grande passo para economizar combustíveis fósseis. Não que alguém pudesse dizer apenas olhando para ele.
O segredo está no que o cubo de fibra de papel reciclado não faz: desintegrar-se. Essa propriedade é importante para oferecer proteção de longo prazo contra incêndio para elementos de suporte de carga em casas de madeira. Precisamente essa firmeza, no entanto, é difícil de obter na produção industrial de camadas isolantes. “Não estamos lidando aqui com tapetes isolantes, que os trabalhadores precisam cortar no tamanho, forma e encaixar nos componentes”, explica Grüneberger. “Em vez disso, as fibras de papel recicladas são automaticamente sopradas em uma cavidade até que sejam completamente preenchidas.” Por razões de custo, esse sopro deve ocorrer o mais fácil e rápido possível, e é por isso que as fibras precisam fluir bem neste momento. Assim que estiverem na cavidade, no entanto, elas devem manter sua forma para proteger a construção em caso de incêndio. Por fim, o isolamento soprado pela máquina deve ser duro e preencher o formato no componente como um painel isolante montado à mão. Só assim eles podem evitar o calor do fogo por tempo suficiente e impedir que a construção queime muito rápido.
Isso não é tarefa fácil: “Tivemos que procurar um aglutinante praticamente mágico para as fibras de celulose isofloc já estabelecidas no mercado – um material que idealmente funcione de um segundo para outro”, diz Grüneberger. Ela estala os dedos como um mágico; tudo o que falta é murmurar “abracadabra”
Um Tour de Force da Química.
O projeto em colaboração com a isofloc, fabricante de materiais de isolamento, começou na primavera de 2017. Franziska Grüneberger e seu colega Thomas Geiger começaram a procurar agentes aglutinantes adequados – um tour de force da química, logo se tornou aparente. Afinal, apenas aqueles que se aventuram confiantes neste terreno encontrarão ouro.
A primeira restrição: para uso na construção sustentável de madeira, o agente ligante deve ser não-tóxico – uma substância que possa entrar em contato com os seres humanos permanentemente sem causar problemas. Os materiais auxiliares da indústria têxtil, de papel, de cosméticos e de alimentos – ou substâncias da natureza – são fortes candidatos. A segunda restrição: o agente de ligação desejado precisa ser acessível e disponível em abundância.
“Juntamente com Willi Senn, engenheiro de desenvolvimento da isofloc, lançamos uma série de experimentos e combinamos as fibras isolantes com diferentes aditivos ”, lembra Grüneberger. Paralelamente, eles procuraram a “pistola de partida” certa para prender as fibras em um piscar de olhos. Aquecimento com vapor? Com radiação infravermelha? Usando indução magnética? Finalmente, eles encontraram o material cobiçado de uma longa série de “suspeitos”: uma substância da indústria de alimentos. Experimentos de laboratório na Empa e isofloc em Bütschwil também mostraram uma ligação confiável entre a estrutura de flocos de celulose durante um incêndio.
Mas isso também funciona em larga escala? Um teste de aumento de escala forneceu as evidências: os flocos foram soprados em várias molduras de madeira, ao lado de uma cavidade idêntica com flocos sem o novo aditivo, e montados usando a técnica usual. Agora era hora de ir ao laboratório de bombeiros da VKF ZIP AG, onde as molduras de madeira estavam expostas a chamas em temperaturas de 800 a 1.000 graus por uma hora. A moldura de madeira não deveria queimar a qualquer momento, nem deveriam cair flocos em brasa. O novo material de isolamento resistiu ao teste e protegeu a construção de maneira confiável, enquanto os flocos sem o aditivo caíram da estrutura de madeira por falta de aderência.
Jon-Anton Schmidt, chefe de tecnologia de aplicação da isofloc AG, explica as vantagens: “A instalação do material isolante em forma solta economiza uma quantidade enorme de tempo. Com a vantagem adicional de estabilidade dimensional e a eficácia associada à segurança contra incêndio, podemos obter uma proteção equivalente aos tapetes de lã mineral colados. Isso torna esse isolamento ecológico e eficiente ainda mais interessante para a indústria da construção. ”
Nova geração de sistemas de isolamento industriais
A etapa final de desenvolvimento está ocorrendo agora na isofloc, onde técnicos e engenheiros mecânicos precisam desenvolver uma nova geração de máquinas de sopro a partir dos protótipos existentes, que atendem aos requisitos de repetibilidade e controle de qualidade. A dosagem do agente aglutinante é crucial aqui. Ele precisa ser respeitado e monitorado em tolerâncias estreitas em todas as etapas da produção.
Segundo o cálculo da isofloc, o novo isolamento chegará ao mercado juntamente com as máquinas de sopro correspondentes em cerca de um ano. Montanhas de resíduos de papel serão então transformadas em um valioso material isolante que não apenas ajuda a economizar grandes quantidades de combustíveis fósseis durante a produção e o uso; como o único material isolante solto no mercado, também pode ser usado industrialmente para proteção efetiva contra incêndios.