Vitrificação

Um experimento de vitrificação para o estudo da disposição de resíduos nucleares nos Laboratórios Nacionais do Noroeste do Pacífico.

A vitrificação é um processo de conversão de um material em um sólido amorfo semelhante ao vidro, livre de qualquer estrutura cristalina, seja pela rápida remoção ou adição de calor, seja pela mistura com um aditivo. A solidificação de um sólido vítreo ocorre à temperatura de transição vítrea (que é inferior à temperatura de fusão, Tm, devido ao super-resfriamento).

Quando o material de partida é sólido, a vitrificação geralmente envolve o aquecimento das substâncias a temperaturas muito altas. Muitas cerâmicas são produzidas de tal forma. A vitrificação também pode ocorrer naturalmente quando um raio atinge a areia, onde o calor extremo e imediato pode criar estruturas ocas e ramificadas de vidro, chamadas fulgurite. Quando aplicado em cerâmica branca, vitrificação significa que o material tem uma permeabilidade extremamente baixa a líquidos, muitas vezes mas nem sempre água, quando determinado por um regime de teste especificado. A microestrutura das cerâmicas brancas freqüentemente contém fases amorfas e cristalinas.

Exemplos

Quando a sacarose é resfriada lentamente, o resultado é açúcar cristal (ou doce de pedra), mas, quando resfriada rapidamente, o resultado pode ser na forma de algodão doce xaroposo (candyfloss). A vitrificação também pode ocorrer quando se começa com um líquido como a água, geralmente através de um resfriamento muito rápido ou da introdução de agentes que suprimem a formação de cristais de gelo. Aditivos usados em criobiologia ou produzidos naturalmente por organismos que vivem em regiões polares são chamados crioprotetores. Rãs árticas e alguns outros ectotermos produzem naturalmente glicerol ou glicose em seus fígados para reduzir a formação de gelo. Quando a glicose é utilizada como crioprotetor pelas rãs do Ártico, quantidades maciças de glicose são liberadas a baixa temperatura, e uma forma especial de insulina permite que essa glicose extra entre nas células. Quando a rã volta a aquecer durante a primavera, a glicose extra deve ser rapidamente removida das células e reciclada através da excreção renal e do armazenamento na bexiga. Os insectos árcticos também utilizam açúcares como crioprotectores. Os peixes do Árctico usam proteínas anticongelantes, por vezes adicionadas com açúcares, como crioprotectores.

Aplicações

O vidro ordinário de cal sodada, usado em janelas e louça de mesa, é criado pela adição de carbonato de sódio e cal (óxido de cálcio) ao dióxido de silício. Sem estes aditivos, o dióxido de silício irá (com arrefecimento lento) formar areia ou cristal de quartzo, não vidro.

A vitrificação é uma técnica comprovada na eliminação e armazenamento a longo prazo de resíduos nucleares ou outros resíduos perigosos. Os resíduos são misturados com produtos químicos formadores de vidro para formar um vidro fundido que depois solidifica, imobilizando os resíduos. A forma final do resíduo assemelha-se a obsidiana e é um material não lixiviante e durável que efetivamente aprisiona o resíduo no interior. Os resíduos podem ser armazenados por períodos relativamente longos nesta forma, sem preocupação com a contaminação do ar ou das águas subterrâneas. A vitrificação a granel utiliza eletrodos para derreter o solo e os resíduos onde eles se encontram enterrados. Os resíduos endurecidos podem então ser desintegrados com menos perigo de contaminação generalizada. De acordo com os Laboratórios Nacionais do Noroeste do Pacífico, “A vitrificação tranca materiais perigosos em uma forma de vidro estável que durará milhares de anos”

O glicol etileno é usado como anticongelante automotivo e o glicol propileno tem sido usado para reduzir cristais de gelo no sorvete, tornando-o mais suave.

Durante anos, o glicerol tem sido usado em criobiologia como crioprotetor de células sanguíneas e esperma de touro, permitindo o armazenamento a temperaturas de nitrogênio líquido. No entanto, o glicerol não pode ser usado para proteger os órgãos inteiros de danos. Ao invés disso, muitas empresas de biotecnologia estão atualmente pesquisando o desenvolvimento de outros crioprotetores mais adequados para tais usos. Uma descoberta bem sucedida pode eventualmente tornar possível o armazenamento criogénico em massa (ou “banco”) de órgãos humanos e xenobióticos transplantáveis. Um passo substancial nessa direção já ocorreu. Na conferência anual da Sociedade de Criobiologia de julho de 2005, a Medicina do Século XXI anunciou a vitrificação de um rim de coelho a -135°C com seu coquetel de vitrificação patenteado. Ao reaquecer, o rim foi transplantado com sucesso para um coelho, com completa funcionalidade e viabilidade.

No contexto da criónica, especialmente na preservação do cérebro humano, pensa-se que a vitrificação do tecido é necessária para prevenir a destruição do tecido ou da informação codificada no cérebro. Actualmente, as técnicas de vitrificação só têm sido aplicadas ao cérebro (neurovitrificação) pela Alcor e à parte superior do corpo pelo Cryonics Institute, mas a investigação está em curso por ambas as organizações para aplicar a vitrificação a todo o corpo.

Veja também

• Sólido amórfico
• Criogénicos
• Vidro
• Desintegração radioactiva

Notas

• Ashle, Steven. Junho de 2002. Divide e Vitrify. Scientific American.
• Lovgren, Stefan. Março de 2005. Corpses Frozen for Future Rebirth by Arizona Company. National Geographic.
• Vitrificação: Putting the Heat on Waste.

Todos os links recuperados 9 de Maio de 2020.

• Vitrificação em Cryonics
• Fragilidade líquida e a transição vítrea em água e soluções aquosas