UFRN desenvolve nova formulação de combustível para foguetes e mísseis

Gasolina, querosene de avião e propelente são três espécies de um mesmo “assunto”. Pela afirmação, e tomando o conhecimento do senso comum a respeito da primeira palavra, a injunção de que são tipos de combustível é facilitada. No segundo nome, já há a indicação de para qual transporte é o uso. Mas, e o propelente, o que é? E por que vamos falar dele?

Bom, propelentes são materiais energéticos que apresentam a característica específica de liberar alta quantidade de energia durante o seu uso. Eles são responsáveis pela propulsão de um determinado material. No caso, são combustíveis usados em mísseis e foguetes que, quanto mais energia liberam, melhor será. E, para aumentar essa quantidade de “força”, uma alternativa é o investimento em pesquisas. É aqui que o assunto fica mais interessante.

Do tema, uma novidade surgiu neste mês de outubro em uma pesquisa na UFRN: a criação de uma nova formulação propelente para foguetes e mísseis, envolvendo o emprego de uma liga metálica, em forma de pó. Com a alteração da composição do combustível e diferentes proporções entre as substâncias, constatou-se que todas as formulações combustionam com facilidade, de forma contínua, deixando, em todos os casos, um resíduo sólido com menos de um por cento da massa de propelente empregada.

“Os resultados encontrados atestam a viabilidade do emprego das ligas metálicas alumínio-magnésio-lítio, ou Al-Mg-Li, combinadas com azida de sódio, como combustíveis na produção/preparação de propelentes sólidos para foguetes ou mísseis”, afirma Robson Fernandes de Farias. Cientista responsável pela pesquisa, ele circunstancia que é comum a utilização de ligas de alumínio na indústria aeroespacial como material estrutural, tendo sido constantemente melhoradas ao longo do século passado e constituindo, presentemente, cerca de 80% do peso das aeronaves modernas.

Antes de entrarmos nos pormenores da pesquisa, é pertinente falarmos de algumas minúcias dos propelentes. Usados no formato sólido — ao contrário da gasolina —, o propelente é resultante da mistura de um combustível, de um oxidante e de um aglutinante. Num foguete ou míssil, a proporção é variável entre os três ‘pilares’ e obedece às funções de cada um para se chegar à ‘explosão’. O aglutinante, por exemplo, deve, preferencialmente, facilitar a processabilidade do propelente, sendo, no mundo ideal, também uma substância combustionável.

Voltando aos pormenores, Robson Farias salienta que o propósito da pesquisa é obter novas formulações propelentes, explorando-se a capacidade da azida de sódio de atuar como composto gerador de gases, bem como a subsequente combustão do sódio metálico formado. Esse gás ‘residual’ é o N₂, um gás inerte, que não toma parte no efeito estufa, o que acaba se traduzindo também é um valor para o propelente criado. Isso tudo em um contexto no qual o emprego de ligas metálicas combinadas com compostos inorgânicos geradores de gás é uma via promissora a ser explorada.

Durante o tempo de estudo, o professor do Instituto de Química ‘criou’ duas formulações, ambas preparadas mediante acréscimo do aglutinante à mistura oxidante-liga metálica, até a obtenção de uma pasta uniforme e viscosa, considerando-se as faixas de percentuais escolhidas. Os testes de queima (combustão) foram efetuados empregando-se massas menores do que um quilo do propelente, acondicionadas em minifoguete cilíndrico, de aço inox. “O propelente em si já está finalizado. Nesse caso, não há que falar-se exatamente em protótipo, mas em uma formulação já acabada. Prosseguimos em nossas pesquisas na área de propelentes químicos, e novos pedidos de patente estão previstos para um futuro próximo”, frisa Robson Farias.

Assim como outros existem em um passado próximo. Com expertise ampla na área, este não é o primeiro pedido de patenteamento capitaneado pelo pesquisador. São exemplos o desenvolvimento anterior de um novo combustível espacial, a partir da utilização de um aglutinante “diferenciado” na formulação do propelente (Novo combustível aeroespacial), bem como o depósito que trazia a solução para uma desvantajosa relação entre combustível e oxidante nos propelentes sólidos (Novas “gasolinas” para foguetes e mísseis).

“Todas têm aplicação no setor de defesa, empregados na indústria aeroespacial, o que envolve veículos lançadores de satélite, e que se traduzem em tecnologia nacional capaz de diminuir a dependência tecnológica do exterior”, coloca o docente. Dessa última, depositada no último mês de outubro e denominada “Ligas metálicas alumínio-magnésio-lítio combinadas com azida de sódio como combustíveis na preparação de propelentes sólidos para foguetes e mísseis”, há a expectativa de ser mais um caminho científico para o aproveitamento de recursos energéticos. Robson pontua também que a temática geral na qual se insere a patente foi abordada por ele no livro Chemistry of Modified Oxide and Phosphate Surfaces: Fundamentals and Applications, especificamente no capítulo Oxides and phosphates in the formulation of new solid propellants for rockets and missiles.

Propulsão, propelente, propagar

Os hominídeos se tornaram humanos quando aprenderam a usar a combustão a seu favor. Embora a afirmação tenha contornos de inabitualidade, é defendida por cientistas como o antropólogo britânico Richard Wrangham, o qual remete a um momento bem mais rudimentar do que o vivenciado na contemporaneidade, quando o calor do fogo produzido pela queima da madeira era direcionado para obtenção de conforto térmico, cozimento de alimentos e fabricação de utensílios de cerâmica, ferramentas e armas.

A informação abre um paper cuja autoria Robson divide com o também professor da UFRN, George Santos Marinho. Nele, sabemos que o uso de combustíveis sólidos para propulsão se incorporou à história da ciência e tecnologia dos foguetes por volta do século XIII, quando os chineses desenvolveram artefatos (recreativos e bélicos) movidos à reação devido à queima da pólvora. Igualmente, conhecemos que, dentro das limitações técnicas existentes no início da década de 1930, entusiastas do voo espacial deduziram que levar artefatos do solo à órbita terrestre requeria energia disponível mediante a combustão líquida. Desse entusiasmo, a pesquisa sobre propulsão líquida passa a ser conduzida sob sigilo militar, resultando nas famosas bombas V2, utilizadas durante a II Guerra Mundial.

Além disso, ainda que tentativas existam, a propulsão química mantém-se onipresente, sendo a única disponível para lançamento de artefatos aeroespaciais, como foguetes e mísseis, a partir do solo. Por fim, embora não contemple todo o conteúdo da publicação, distingue-se que, embora cada tipo de combustível (sólido ou líquido) apresente vantagens e desvantagens no tocante à propulsão química, os sólidos levam vantagem e, portanto, predominam, notadamente na área militar. Daí a relevância de acréscimos de formulações aos propelentes.

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