Um novo caminho para limitar a não

Jul 03, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 666 (2023) Citar este artigo

598 Acessos

1 Citações

Detalhes das métricas

Tendo em mente a reciclagem e a economia circular, este estudo explora a redução na emissão de uma formulação de material de fricção altamente otimizada e empregada comercialmente através da adição de escórias metalúrgicas de um forno de oxigênio básico em quantidades variadas de 6 a 38% em peso. As várias composições foram combinadas com uma superfície de apoio de ferro fundido cinza perlítico e testadas em um tribômetro pino sobre disco. O coeficiente de atrito e o desgaste dos pinos aumentaram com a adição de escória, mas ainda ficaram dentro do limite permitido quando comparado à formulação original. Os corpos de prova com maior teor de escória observaram platôs de contato secundário extremamente compactados e estendidos, que também registraram presença significativa de escória. Os platôs estendidos se separaram em forma de pedaços das superfícies de contato, que se acomodaram nas ferragens do equipamento e restringiram a produção de partículas transportadas pelo ar. Numa perspectiva de simbiose industrial, a adição de escórias metalúrgicas revelou-se uma forma promissora de obtenção de materiais de fricção verdes com emissões reduzidas.

Os materiais de fricção para sistemas de freios automotivos devem satisfazer uma vasta gama de requisitos que incluem coeficiente de atrito (CoF) estável e desejável, baixa taxa de desgaste do sistema e baixo ruído e vibrações1,2,3. Portanto, as formulações de materiais de fricção incluem uma variedade de constituintes, às vezes mais de 30 ingredientes, que são divididos em aglutinantes, reforços, cargas e modificadores de fricção (divididos ainda em abrasivos e lubrificantes)4. Recentemente, vários esforços foram iniciados para produzir materiais de fricção ecológicos. Novas formulações estão em desenvolvimento empregando diferentes tipos de resíduos, incluindo resíduos agrícolas e resíduos industriais. Isso é feito dentro do conceito de Simbiose Industrial, ou seja, em um processo pelo qual subprodutos ou resíduos de uma indústria ou processo industrial se tornam matéria-prima para outra indústria ou processo. Este conceito resulta numa utilização mais sustentável de materiais e ajuda no desenvolvimento de uma economia circular, que é o objetivo do 'Plano de Ação para a Economia Circular da Comissão Europeia'5,6,7. Através da economia circular, as pegadas ambientais das indústrias são reduzidas, os requisitos para materiais virgens são limitados e a necessidade de eliminação em aterros é restringida, resultando na adição de valor dos resíduos8,9,10. Do ponto de vista ambiental, as formulações dos materiais também devem satisfazer a necessidade de redução da emissão de material particulado (MP) poluente. Na verdade, entre as fontes de origem não-exaustão, o processo de travagem contribui atualmente para 55% em peso da fração PM10 e para 21% da fração PM2,5 (partículas transportadas pelo ar com um diâmetro aerodinâmico inferior a 10 µm e 2,5 µm, respetivamente)11, 12. Observou-se que as emissões de PM têm inúmeras repercussões relacionadas à saúde e ao meio ambiente. Podem contribuir para doenças respiratórias e cardiovasculares, e alguns PMs são classificados como agentes cancerígenos13,14.

No presente trabalho, investigamos a possível utilização de escórias metalúrgicas descartadas após reação no forno de oxigênio básico (BOF) como ingrediente em uma formulação comercial de material de fricção. A escória normalmente constitui CaO, MgO, sílica e compostos contendo ferro e também pode conter compostos contendo cálcio e silício15. Espera-se que os óxidos se comportem como abrasivos16. Além disso, é uma observação bem estabelecida que os platôs de contato secundários depositados nas superfícies combinadas durante a frenagem são predominantemente feitos de óxidos de Fe . A presença de óxidos de Fe através de escórias em um sistema de desgaste pode levar a resultados interessantes e positivos nas características do platô secundário (que determina o comportamento de atrito, desgaste e emissão de um sistema). A investigação das características de emissão e desgaste das formulações foi realizada em 6, 12, 24, 32 e 38% em peso de teor de escória, juntamente com a caracterização dos detritos de desgaste. O objetivo do trabalho é o desenvolvimento de um material de fricção ecologicamente correto e com emissões reduzidas através de uma perspectiva de simbiose industrial. A novidade do estudo é reduzir significativamente as emissões de PM em uma formulação viável de material de fricção por meio da adição de escórias, ao mesmo tempo que trabalha rigorosamente para a redução na utilização de matérias-primas virgens.