Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente ConstruídoGRUPO DE TRABALHO EM DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL

I ENCONTRO NACIONAL SOBRE EDIFICAÇÕES ECOMUNIDADES SUSTENTÁVEISCanela, as. 18 a 21 de novembro de 1997

SELEÇÃO DE RESíDUOS DE ALGUNS TIPOS DE FIBRA VEGETAL, PARA REFORÇO DECOMPONENTES DE CONSTRUÇÃO

Holmer Savastano Jr. (I); Pedro Henrique Cerqueira Luz (2) e Adriana Maria Nolasco (3)(I) Eng. Civil, Dr., FZEAlUSP, c.P. 23, 13630-000 Pirassununga SP.

Fone/fax: (019) 5612385/2406/6712; e-mail: holmersj@usp.br(2) Eng. Agrônomo, Dr., FZEAlUSP, C.P. 23, 13630-000 Pirassununga SP.

Fone/fax: (019) 5612385/2406/6712; e-mail: phcerluZ@usp.br(3) Econ. Dom., Ms., Esalq/USP, C.P. 9,13418-900 Piracicaba SP.Fone/fax: (019) 433 6016; e-mail: arnnolasC@carpa.ciagri.usp.br

RESUMO

o presente estudo abordou a existência e principais caracteristicas de dezenove residuos defibras vegetais, resultantes de processos agroindustriais, voltados à obtenção de sete diferentestipos de fibras comerciais. Com base em critérios inicialmente estabelecidos de seleção, foramidentificados quatro residuos de maior interesse. Os resultados indicaram a potencialidade dosresiduos e subprodutos pré-selecionados, para reforço de componentes construtivos à base dematrizes frágeis, com vantagens econômicas, em comparação a outras fibras substitutas, taiscomo as fibras plàsticas.

ABSTRACT

Nineteen vegetable fiber by-products which result from agro-industrial prouduction of sevendifferent commercial fibers production were analysed in this study. Based upon previouslyestablished selection criteria, four main types of residue were identified. Results showed that theselected by-products, may be used as reinforcement of construction components, based onfragile matrixes, with economical advantages when compared with other fibers such as thesynthetic substitutes.

PALAVRAS-CHAVE

Construção; fibras vegetais; residuos; agroindústria.

INTRODUÇÃO

Os principais elementos geradores de resíduos agricolas, agroindustriais e florestais são: (i) caracteristicasintrinsecas às plantas e aos processos de obtenção das fibras vegetais, (ii) mercado extremamente seletivo erestrito, (iii) perecibilidade dos produtos, (iv) além de poucas informações disponíveis de como transformaresses resíduos em subprodutos mais valorizados. Um material deixa de ser resíduo pela sua valorizaçãocomo matéria-prima, para produção de novos produtos. Nesse caso, o residuo passa a ser tratado comosubproduto do processo produtivo (Valle, 1995).

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Os resíduos gerados pela agroindústria da fibra vegetal podem constituir, por seu turno, importante fonte dematéria-prima para produção de componentes construtivos, dependendo das quantidades disponíveis edispersão geográfica (John, 1996). Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivos o estudo dedisponibilidade e a seleção prévia de fibras vegetais, preferencialmente resíduos e subprodutos de outros usoscomerciais, tendo em vista futuras aplicações como reforço de componentes de cobertura de baixo custo. Alémdisso, as fibras ora analisadas poderão ser de interesse para outras utilizações, com ênfase no reforço dematrizes cimentícias frágeis.

METODOLOGIA

Foram realizadas visitas técnicas, a partir de janeiro de 1997, aos principais centros brasileiros produtorese/ou processadores de sete tipos de fibra vegetal, conforme listado na tabela I. Procedeu-se á caracterização equantificação dos residuos, além de documentação fotográfica. Também foram coletadas amostras, parafutura determinação de propriedades fisicas, químicas e mecânicas dos resíduos de maior interesse .

. d .T b I I F'ba e a 1 ras vegetais e mteresse..:, Fibra Nome botânico

"Parte da planta Centros produtores e/ou

Drocessadores visitadosSisal Agave sisalana Perrine Folha Semi-árido da Bahia e da

ParaíbaPiaçava Altalea fimifera Mart. Bainha foliar Rel!íão de Valenca BACoco Cocos nucifera Linn. Mesocarpo do fruto Região de Recife PE e

Aracaiu SEAlgodão Gossypium herbaceum Semente Campina Grande PB

Linn.Celulose de eucalipto Eucalypllls grandis - Caule Aracruz ES

clonesRami Boemmiria nivea Gaud. Caule Rel!ião de Londrina PR

Banana cultivar nanicão Musa cavendishii Pseudocaule Vale do Ribeira SP

A partir das informações obtidas em campo, junto a cerca de vinte empresas, procedeu-se á classificação dosresíduos e subprodutos agroindustriais, com base nos seguintes critérios: identificação da cadeia agroindustrialgeradora de residuos (região produtora, produtos, quantidades e operações envolvidas); identificação dosresíduos (relação com produtos principais, processos elou operações); quantidade disponível de resíduos(outras opções de uso, com respectívas demandas); dispersão espacial dos resíduos gerados (aptidão asoluções regionalizadas e custos de transporte); valor de mercado do residuo; caracterização fisica, quimíca emecânica das matérias-primas (em desenvolvimento). Agopyan; Savastano Jr. (1997) compilaram informaçõesreferentes á caracterização fisica e mecânica de várias fibras vegetais de uso comercial, no Brasil, o queservirá de referência para a presente pesquisa.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A tabela 2 apresenta dezenove diferentes tipos de resíduo, oriundos do processo agroindustrial de obtenção dasfibras vegetais comercíais em estudo, conforme itens seguintes.

Sisal. A estimativa da produção brasileira, para 1996, foi de 169 mil toneladas (FAO, 1996). Os resíduosmais abundantes acontecem no desfibramento: cada tonelada de fibra verde (antes da posterior secagem, quereduz a sua massa a menos da metade) a ser comercializada, dá origem a três toneladas de bucha, assimchamada a fibra de menor comprimento, que se concentra na base da folha do sisal. Esse resíduo, praticamente

,108

••

sem uso nas regiões visitadas, encontra-se disperso nas pequenas unidades de produção, a maior parte delasculturas entre 30 ha e 100 ha; além disso, requer a separação do bagaço (mucilagem), rico em substânciasaquosas, que consiste em opção viável para alimentação animal nos periodos de estiagem. Outros resíduos deinteresse para a construção civil, denominados de refugo, bucha branca e fibras curtas, são aqueles resultantesdo beneficiamento e da produção de fios e cordas: trata-se de fibras de diversos comprimentos, quase isentasde pó, sem tratamento químico e consideradas sub-produtos, em decorrência do baixo valor de mercado (vertabela 2). Já a fabricação de baler twine (fio agricola para exportação), cuja produção em 1996 pelas setemaiores empresas do setor ultrapassou a marca de 36 mil toneladas (fonte: Cosibra PB), origina outro tipo debucha e fibras muito curtas (menos de I em comprimento), impregnadas com emulsão à base de óleo mineralna proporção de 16% em massa de fibra. Para uso em componentes construtivos, esse tratamento tem oaspecto positivo de reduzir a absorção de água pela fibra, porém estudos são necessários quanto à observaçãodas condições de aderência fibra-matriz, interferência no desempenho de aglomerantes e combustibilidade. Aprodução de tapetes, um nicho de mercado promissor para o sisal brasileiro, também é fonte de resíduos semqualquer valor comercial e com potencialidade de aproveitamento.

Piaçava. Alguns dados da região agricola de Yalença BA em 1996: produção mormente extrativa de 3,3 miltoneladas, 140 unidades produtivas e produtividade média de 480 kg de fibra bruta/(ha.ano). Na fase delimpeza e penteamento da fibra, cerca de 30% de refugo, atualmente queimado ao ar livre, pode seraproveitado, desde que separado da palha. Isso poderia constituir complementação de receita para oscolhedores de piaçava, que recebem o equivalente a US$ 0.551kg de fibra limpa. Outro resíduo de fácilaproveitamento advém das fábricas de vassoura, onde se descarta grande parte das fibras com menos de 50 emde comprimento.

Coco. A agroindústria brasileira dessa fibra, com produção de artigos têxteis superior a 5,4 mil toneladas em1995 (Textília, 1996), pode originar fibras de I a 3 em (comprimento considerado ideal para reforço dematrizes cimenticias) hoje pouco direcionadas a outras aplicações. É notória a ociosidade da capacidadeinstalada de produção de fibras, com plantas paradas ou trabalhando com menos da metade de seu potencialprodutivo.

Algodão e celulose de eucalipto. As fibras resíduos são bastante curtas (comprimento inferior a 5 mm), o queas direciona para reforço de pastas; além disso, são disponíveis a preço relativamente baixo e de formaconcentrada geograficamente, junto aos centros geradores.

Rami. Os resíduos de amaciamento, apesar de sem valor comercial, são utilizados como adubo orgânico naspróprias lavouras de produção; assim, o aproveitamento dessa fibra deverá ser acompanhado de reformulaçãodas práticas de cultivo. Por outro lado, a agroindústria do rami carece de utilizações alternativas para seusprodutos e subprodutos, haja vista a grande concorrência de fibras naturais importadas e sintéticas.

Banana. Conforme reportado por Nolasco (I997), o potencial produtivo de fibras de excelente qualidade émuito grande e as regiões geradoras estão relativamente próximas a grandes centros populacionais. Noentanto, atualmente a fibra ainda não é extraída do pseudocaule, em escala comercial, o que indica que suautilização, para reforço de componentes construtivos, será viável apenas a médio prazo.

Seleção de resíduos. Com base nas informações anteriormente apresentadas, foram pré-selecionados osseguintes resíduos vegetais:• Bucha verde de campo do sisal. Aspectos positivos: grande disponibilidade, interesse comercial quase nulo

e possibilidade de complementação de renda dos produtores agricolas. Aspectos negativos a seremcontornados: necessidade de limpeza da fibra e grande dispersão geográfica.

• Bucha de máquina da produção de baler twine (fio agricola à base de sísal). Pontos fortes: fibraspraticamente livres de pó residual e grande produção concentrada em pequeno número de empresas. Pontofraco: tratamento á base de óleo mineral, que pode afetar as propriedades mecânicas da fibra, além deinterferir na sua aderência com a matriz.

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• Fibrinhas extraídas do pó residual do coco. Pontos fortes: reduzido valor de mercado, aproveítamento atualdesprezível e grande potencial de produção. Além disso, caracteristicas microestruturaís (Savastano Jr. etaI., 1994) justificam a superioridade da fibra de coco, no que se refere à durabilídade em meios alcalinos.Ponto fraco: necessidade de separação do pó e secagem.

• Rejeito de celulose de eucalipto. Vantagens: valor de mercado quase nulo e grande quantidade disponível.Desvantagem: fibras muito curtas e necessidade de secagem da fibra, para barateamento do transporte.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Estudos anteriores (Agopyan, 1991) demonstram a viabilidade do emprego das fibras vegetais na produção decompósitos à base de matrizes fràgeis, em especial com aglomerantes alternativos de baixa alcalinidade(escória de alto fomo e cinza de casca de arroz, p.ex.), o que garante a aplicabilidade dos residuos abordadosno presente trabalho. As informações alcançadas confirmam a existêncía de alguns resíduos com maiorpotencial de aproveitamento, bem como preços competitívos frente a outras fibras substitutas (preçointernacional de polipropileno por volta de US$ 900/t). Além disso, ganha-se com a menor poluição ambiental,maior receita para o setor produtivo e utilização de fibras consideradas não nocivas à saúde do trabalhador daindústria da construção civil.

REFERÊNCIAS

1. AGOPYAN, V. Afateriais reforçados com fibras paro a cOTlSlmção civil 1I0S países em desenvolvimento: uso de fibras vegetais.São Paulo, 1991. 204p. Tese (Livre-Docência) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo.

2. AGOPYAN, V.; SAVASTANO IR., H. Uso de materiais alternativos à base de fibras vegetais na construção civil: experiênciabrasileira. In: SEMINARIO UlEROAMERICANO DE MATERlALES FIBRORREFORZADOS 1997 - Proyecto Cyled PIPvrn.5. Cali, 1997. Memorias. (No prelo)

3. FOOD AND AGRICULTURE ORGANlZATION OF THE UNITED NATIONS (FAO). Conuniltce ou commodity problems.Intergovenunental group on hard fibres. Sisal and henequen: summary note on developrnents in 1995 and 1996. Manila,FAO, 1996. IOp (CCP:HF 96/2)

4. 101IN, V.M. Pesquisa e desenvolvimento de mercado para residuos. In: WORKSHOP RECICLAGEM E REUTILIZAÇÃO DERESíDUOS COMO MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL, São Paulo, 1996. Anais. São Paulo, Antac, 1996. p.21-30.

5. NOLASCO. AM. (coord.) Relatório do Projeto de Aproveitamento dos Residllos da Agroindústria da Banana no Vale doRibeira. J J. Piracicaba, LED-Esalq-USP/SCTDE-SP, 1997.

6. SAVAST ANO IR., H.; DANTAS, F.AS.; AGOPY AN, V. Materiais reforçados comfibras: correlação entre a zona de transiçãofibra-matriz e as propriedades mecânicas. São Paulo, IPTlPini, 1994. 56p. (Publicação IPT 2158 - Boletim 67)

7. TExTILIA. Milano, v.22, out./nov.ldez .. 1996.

8. VALLE, C.E. Qualidade ambiental: o desafio de ser competitivo protegendo o meio ambiente. São Paulo, Pioneira, 1995.

AGRADECIMENTOS

À Financiadora de Estudos e Projetos (Finep) - FNDCT - programa BID, pelo suporte financeiro (proc. n°6.3.96.0598.00) . Aos acadêmicos Lucimeire de Oliveira (bolsa CNPQ-Pibic, proc. n° 107166/96-8), DeniseS. Ablas (bolsa-trabalho CoseaslUSP, proc. n° 18/97) e Samuel C. Medeíros Jr. (bolsa-treinamento PRPIUSP,proc. n° 96.1.22510. 1.7), pela ajuda no processamento das informações de campo, relativas aos resíduos.

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Tabela 2. All!llIls resíduos oriundos do processamento de fibras vegetais.Resíduo

, i

Fibra Produto principalDen~;"inação

Valor de Quantid~,~~ ,~:~âG0\I,.' Aproveitamento para outros fins mêrcad~ abrangênciamSSft)* (tisno) orod.tÍrinc.) ,',

SisalFibra verde antes Bucha verde Gá separada do bagaço) -

Uso potencial para produção de Nulo 30000 - 300 (I)

da secagem umidade aorox.: 120% em massacelulose Apaeb

Sisal Fibra beneficiada RefugolbuchaReforço de gesso, produção de fios e 90 - 125 10000 - 6 (2)

celulose Brasil

Sisal Fios e Bucha branca (sem tratamento) Produção de celulose (uso total) 180 25 - Crispim I 5 (3),

cordas Fibras curtas (menos de 3 cm) Combust. e adubo (uso desprez.) Nulo 25 - Crisoim I 5 (3),

Sisal Baler twine Bucha (tingim. cf anilina e misto cf Reprocessamento (uso total) 80 290 - Brasil 08('),óleo mineral)

(fio agrícola) Fibras curtas (tingim. cl anilina e Combustível (uso total) 0,50 2900 - Brasil 8 ('1

misto cl óleo mineral)

Sisal TapetesRetalhos de fios (submetidos a tingimo Uso potencial para produção de Nulo 54 - Cosibra 6 (')

a quente) celulose

Piaçava Fibra limpa e Mistura de fibras e palha (refugo) Nenhum Nulo 1000 - 30 (51penteada Valenca

Piaçava Fibra pl prod. Fibras fora de padrão Reprocessamento (parcial) 270 12 - Valença 10-15(51vassouras

CocoFibras longas e Fibras curtas (1-3 cm)

Parcial (20% do total): filtros, mantas, 270 3000 - Brasil 40 (6)

médias tapetes e substrato agrícola

PÓresidual não peneirado - umidade Desprezível 90 (máx.) 4500 - Cofib 2880(7)

aprox.: 80% em massa

Coco Fibras longas Fibra curta Parcial 900 36 - Cofib 23(7)

Refugo de fibra longa Nulo 2170 31 - Cofib 20(7)

Coco Fibras longas e Pó misturado com fibrinhas - umidadeParcial: só o pó (50% em massa) é 90 3000 - Diniz 200(')

curtas aprox.: 80% em massautilizado como substrato de uso

aQrooecuário

Continua

d fib. d d'dTbl2Ala e a Jguns resl uos onun os o processamento e ras vegetais, (contmuaçao..' ',{

..... {}...... ...." "" .......... Resíduo .,..

FibraProd~to ...~rincipal Valor de Quantidade - ReI. (%)

Denominação Aproveitamento para outros fins mercado abrangência (~esíduo/ .% .... (USS/t)*, ...... (tIano) Pfod. pnnc.)

Algodão Fios para microfibras: 85% algodão e 15% Enchimento para almofadas e90 270 - Cime 15(9)

tecelagem poliéster colchões17000 - 05(10)

Celulose Produção de papel Rejeito - umidade aprox.: 80% em Papel de qualidade inferior 15,

Aracruzde massaeucalipto

Rami Fibra bruta de I' Residuo do amaciamento Substrato de uso agropecuárioNulo 250 - Brasil 5(11)

para tecelagem

Rami Fibra bruta de 2' Residuo do amaciamento Substrato de uso agropecuárioNulo 140 - Brasil 20(11)

para tecelagem

Banana Fruta de mesa e Fibra do pseudocaule - base seca Substrato de uso agricolaNulo 95000 - Vale 8(12)

para indústriado Ribeira

Fontes: (I) Apaeb - Valeote BA (4) Cosibra - João Pessoa PB (7) Aracaju Fibras (Cofib) - Aracaju SE(2) Cobefe- Cuité PB (5) Ind. Vassouras de Valença BA (8) Diniz S.A. - Aracaju SE(3) Crispim - Queimadas PB (6) Ficobras - Abreu e Lima PE (9) Ind. Cime - Campina Grande PB

• US$ 1.00= R$ 1,107 (cotaçãomédia do câmbio paralelo no mês de janeiro de 1997).

(10) Aracruz Celulose - Aracruz ES(11) Imperial Fibras - Uraí PRo(12) Magário - Registro SP.