No mundo industrial a evolução e inovação são as chaves do sucesso e a indústria dos óleos lubrificantes não é exceção. Nos últimos anos uma das inovações em que o setor tem investido é na utilização de nanopartículas nos lubrificantes.
As nanopartículas utilizadas são partículas tipicamente esféricas com um diâmetro igual ou inferior a 100 nanómetros (1 nanómetro é 1000 milhões de vezes mais pequeno que 1 metro). Estas são adicionadas aos lubrificantes e funcionam como rolamentos, de modo a lubrificarem as superfícies metálicas que entram em contacto dentro do motor e melhorarem as propriedades tribológicas do óleo. Os estudos efetuados mostram que a utilização de nanopartículas tende a aumentar a condutividade térmica (Figura 1.a) e reduzir a fricção (Figura 1.b), o que, por sua vez, aumenta a resistência ao desgaste e, como tal, a eficiência do lubrificante.
Figura 1. Comparação da condutividade térmica de várias soluções de nano-lubrificantes com água desionizada
(a) e comparação entre o coeficiente de fricção de várias soluções de nano-lubrificante e óleo de motor
(b)(Fonte: AENL – Alternative Energy and Nanotechnology Laboratory)
Algumas das nanopartículas mais utilizadas nesta aplicação são partículas de cobre (Cu), óxido de cobre (II) (CuO), nano-diamantes, grafeno, dissulfeto de tungsténio (WS2), dissulfeto de molibdénio (MoS2), entre outras. A eficiência dos nano-lubrificantes depende não só do material utilizado, mas também do tamanho e forma das partículas, bem como da sua concentração.
Apesar de ser uma tecnologia bastante promissora, a utilização de nanopartículas nos óleos lubrificantes apresenta ainda alguns obstáculos, sendo que um destes é a dispersão das partículas em fluídos, que geralmente não é uniforme. Para além disso, devido ao seu tamanho reduzido, as partículas tendem a formar aglomerados e a precipitarem-se, o que significa que existe necessidade de serem realizados tratamentos de estabilização antes de serem adicionadas ao óleo.
Vários produtores estão já a investir no desenvolvimento desta tecnologia, tendo inclusivamente captado a atenção da Comissão Europeia, que cofinanciou o projeto AddNano, realizado entre outubro de 2009 e fevereiro de 2014, no âmbito do 7º Programa-Quadro de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico (FP7). O principal objetivo deste projeto foi o de ultrapassar as barreiras tecnológicas à introdução de nano-lubrificantes em larga escala no mercado. Para tal, o projeto focou-se em:
- Desenvolver métodos de produção sustentáveis que evitassem potenciais impactes negativos na saúde humana e no ambiente;
- Identificar e utilizar matérias primas ao abrigo do regulamento REACH para a síntese de MoS2 (uma das nanopartículas utilizadas); e
- Preparar processos de design para produção em larga escala.
O projeto conseguiu alcançar os seus objetivos, destacando-se:
- Desenvolvimento de várias técnicas sustentáveis para a síntese de MoS2 e WS2;
- Produção em larga escala das nanopartículas;
- Realização de vários testes tribológicos, de segurança e toxicidade, entre outros, aos produtos analisados, mostrando que os nano-lubrificantes são viáveis e seguros nos aspetos mencionados.
O fim de vida é sempre uma preocupação em produtos que utilizem nanopartículas, devido à facilidade da sua dispersão no ar e na água, no entanto, devido à incorporação das nanopartículas no óleo, esta dispersão é menos provável de acontecer. Para além disso já existem estudos que mostram que é possível reciclar nanopartículas como o MoS2.
As características acima mencionadas evidenciam que, de facto, o futuro da indústria dos óleos lubrificantes pode passar pela utilização de nanopartículas como aditivos, criando assim os chamados nano-lubrificantes.
Pode saber mais sobre a utilização de nano-lubrificantes e sobre o projeto AddNano aqui:
https://www.theguardian.com/science/2014/apr/25/greased-lightning-the-nanotechnology-in-engine-oil/
https://www.highpowermedia.com/Archive/lubrication-nanotechnology
https://physics.iitm.ac.in/~ramp/aenl/nanofluids-nanolubricants/#nl