Coreia do Sul: Jeonbuk National University (JBNU) transforma borra de café em isolamento sustentável

Cientistas na Coreia do Sul encontraram um destino inesperado e inteligente para a sua borra de café velha: virar isolamento térmico.

Um grupo de pesquisa da Jeonbuk National University (JBNU) conseguiu converter esse resíduo em um material com eficácia de isolamento comparável à de opções já usadas na construção civil.

A principal vantagem é a origem: em vez de depender de combustíveis fósseis, o novo composto é feito a partir de fontes renováveis. E, quando chegar a hora do descarte, ele ainda tem um ponto a favor importante: é biodegradável.

“Resíduos de café são gerados em escala enorme no mundo todo, mas a maior parte vai para aterros ou é incinerada”, afirma Seong Yun Kim, engenheiro de materiais da JBNU.

“Nosso trabalho mostra que esse fluxo abundante de resíduos pode ser reaproveitado para virar um material de alto valor, com desempenho tão bom quanto o de produtos comerciais de isolamento, porém muito mais sustentável.”

No conjunto, o mundo consome cerca de 2.25 bilhões de xícaras de café por dia - o que inevitavelmente resulta em uma quantidade gigantesca de borra descartada. Em geral, esse resíduo acaba queimado ou enterrado, alternativas tão ruins para o ambiente quanto jogá-lo diretamente no ralo.

Nos últimos anos, porém, pesquisadores têm buscado usos mais úteis para a borra usada. Estudos recentes já investigaram a incorporação do material em concreto e outros pavimentos, a aplicação para remover herbicidas do ambiente e até a extração de novos compostos farmacológicos.

Borra de café como isolamento térmico: objetivo do estudo

No novo trabalho, a equipe da JBNU avaliou até que ponto a borra de café poderia atuar como um isolante térmico eficiente.

Do resíduo ao biocarvão e ao compósito

O processo começou com a secagem da borra já utilizada em um forno a 80 °C (176 °F) durante uma semana. Depois, o material foi aquecido a temperaturas bem mais altas, gerando um produto rico em carbono conhecido como biocarvão.

Em seguida, esse biocarvão passou por tratamento com solventes considerados ambientalmente mais amigáveis - água, etanol e propilenoglicol - e foi então combinado com um polímero natural chamado etilcelulose. Por fim, a mistura em pó foi comprimida e aquecida até se transformar em um material compósito.

O polímero cumpre o papel de estabilizar o biocarvão. Já os solventes entram para evitar que o polímero obstrua os poros do material. E esses poros são decisivos: é neles que o ar fica preso, e o ar é um isolante altamente eficiente contra a transferência de calor.

Condutividade térmica e o que os números significam

A condutividade térmica de um material é expressa em watts por metro por kelvin - isto é, quanta energia térmica (watts) atravessa um material com determinada espessura (metros), considerando a diferença de temperatura (kelvin) entre um lado e o outro.

De modo geral, materiais com condutividade abaixo de 0.07 watts por metro por kelvin são classificados como isolantes. Na versão mais eficiente do compósito à base de café desenvolvido pela equipe da JBNU, a condutividade térmica chegou a apenas 0.04 watts por metro por kelvin.

Ensaios em laboratório e comparação com poliestireno expandido

Para testar o desempenho, os pesquisadores colocaram diferentes isolantes - incluindo o material feito com borra de café - sob uma célula solar e mediram a temperatura do ar em uma pequena câmara posicionada abaixo.

Esse modelo de bancada, em miniatura, reproduziu o papel do isolamento ao bloquear o excesso de calor irradiado por painéis solares, impedindo que ele atravesse telhados e contribua para aquecer as casas.

Na comparação direta, a configuração com o novo material manteve-se consistentemente mais fria do que a versão sem ele.

Segundo os resultados, o desempenho do compósito de café ficou no mesmo nível do poliestireno expandido, um dos isolantes comerciais mais eficientes disponíveis hoje.

A diferença está no impacto ambiental: o poliestireno é um polímero sintético produzido a partir de combustíveis fósseis, o que torna tanto a fabricação quanto o descarte final consideravelmente mais prejudiciais ao meio ambiente.

Em testes de biodegradabilidade, o material à base de café perdeu mais de 10 percent do peso em apenas três semanas. Já o poliestireno permaneceu praticamente inalterado após o mesmo período.

Aplicação em edifícios e economia circular

Os autores sugerem que esse tipo de compósito pode ser especialmente útil como isolamento em edificações, ajudando a manter o interior fresco mesmo enquanto as células solares trabalham intensamente nos telhados.

“Essa abordagem não apenas melhora o desempenho do material, como também contribui para uma economia circular”, diz Kim.

“Ao transformar resíduos em um produto funcional, podemos reduzir cargas ambientais e, ao mesmo tempo, criar novas oportunidades para materiais sustentáveis.”

O estudo foi publicado na revista Biochar.