Avanço em biomateriais: nanocelulose sustentável ganha destaque com supercomputação de Oak Ridge

São PauloAvanço na Produção de Nanocelulose: Redução de 21% no Consumo de Energia

Cientistas do Laboratório Nacional de Oak Ridge, do Departamento de Energia dos EUA, alcançaram um grande avanço na produção de nanocelulose, um material derivado de plantas. Utilizando computadores potentes para simulações moleculares, eles descobriram uma forma de reduzir em 21% a energia necessária para processar a nanocelulose. Esta conquista pode diminuir os custos e trazer benefícios ambientais.

Cientistas descobriram que uma mistura de hidróxido de sódio e ureia dissolvidos em água pode ser eficaz. Eles chegaram a essa conclusão utilizando simulações no Frontier, o supercomputador mais rápido para ciência aberta, gerido pelo ORNL. As simulações acompanharam o comportamento de cerca de 0,6 milhão de átomos, permitindo que os cientistas observassem as interações sem a necessidade de realizar experimentos físicos primeiro.

Principais Vantagens:

• Reduz o consumo de energia em 21%
• Economia estimada de aproximadamente 777 quilowatts-hora por tonelada métrica de nanocelulose
• Mantém a resistência mecânica e outras propriedades desejáveis

Nanocelulose: mais forte que o aço e extremamente leve, é produzida a partir das paredes celulares das plantas. Essa combinação a torna ideal para fabricar materiais usados em impressão 3D, visando habitações ecologicamente corretas e peças de automóveis. A integração da tecnologia computacional, o conhecimento sobre materiais e métodos avançados de fabricação tem permitido aos pesquisadores aprimorar o processo produtivo.

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Utilizar energia de forma eficiente é crucial para aumentar a produção de materiais renováveis e reduzir nossa dependência de produtos à base de petróleo. Essa nova abordagem promove um sistema onde materiais renováveis e biodegradáveis são priorizados. Essa mudança pode diminuir as emissões de carbono, reduzir a geração de resíduos e apoiar métodos de fabricação mais sustentáveis.

O uso de simulações pela equipe antes dos testes reais estabelece um novo patamar na pesquisa de ciência dos materiais. As simulações evitam processos caros e demorados de tentativa e erro, acelerando a inovação. Essa abordagem pode transformar outras áreas também, levando ao desenvolvimento mais rápido e eficiente de novas tecnologias.

ORNL, a Universidade do Tennessee, a Universidade do Maine e o Departamento de Energia dos EUA (DOE) uniram-se para resolver problemas complexos. Este projeto demonstrou o poder dos supercomputadores na pesquisa científica e promoveu avanços na criação de materiais resistentes, de baixo custo e carbono neutro através da manufatura avançada.

Pesquisas futuras buscam encontrar formas mais econômicas de produzir compósitos reforçados com fibra por meio da exploração de novas técnicas de secagem e combinações de materiais. Cientistas utilizarão simulações para identificar as melhores misturas, o que ajudará a melhorar a fabricação desses materiais para a manufatura avançada. Esse trabalho apoia esforços maiores para inovar e melhorar a indústria manufatureira dos EUA com métodos sustentáveis.