PRODUÇÃO DE COMPÓSITO COM RESÍDUO DE MADEIRA NO CONTEXTO DA ECOLOGIA INDUSTRIAL

Marcelo Geraldo Teixeira (marcelomgt@gmail.com) Universidade Federal da Bahia – Escola Politécnica - TECLIM Sandro Fábio César (sfcesarpaz@uol.com.br) Universidade Federal da Bahia - Departamento de Construção e Estruturas – LABMAD RESUMO: Esse artigo, que é resultado de pesquisa de mestrado em Tecnologias Limpas, tem como objetivo demonstrar a aplicação de conceitos da Ecologia Industrial na produção de um material compósito ecológico baseado no resíduo de indústrias madeireiras. Na busca por este material ecológico, foram usados os conceitos da Ecologia Industrial que aponta formas eficientes de prevenção da poluição e defesa do meio ambiente. O objeto da pesquisa foi o resíduo de madeira na forma de serragem, pó de serra e maravalha, oriundo de uma empresa beneficiadora de toras de madeira, e aqui denominada como Processo Produtivo I. O resíduo foi classificado e reciclado como carga para resina de poliéster insaturado, usada numa segunda empresa, de plásticos reforçados, aqui denominada como Processo Produtivo II. Essa relação entre processos produtivos através do uso de serragem reciclada configurou-se como uma aplicação prática da Ecologia Industrial. Na mistura de serragem com resina de poliéster surgiu um material compósito em 14 traços diferentes, formulados de acordo com a granulometria e porcentagem de 10% e 20%. Estes traços foram moldados em corpos de prova segundo o processo de prensagem a frio e em seguida testados em três ensaios, seguido as normas técnicas brasileiras: o ensaio de absorção de água, baseado na norma NBR 8514, o ensaio de dureza Shore D, baseado na norma NBR 7456 e o ensaio de flexão em três pontos baseada na norma NBR 7447. PALAVRAS CHAVE: Ecologia Industrial, serragem de madeira, reciclagem, eco-compósito. ABSTRACT: This paper, based in a master dissertation, has as an objective to demonstrate the application of industrial ecology concepts in the production of an eco-composite material based on the residues of wood industries. In order to have these ecological material concepts, such as: eco-efficiency, resources circulation, eco-design and life cycle analysis have been used. These concepts are part of a bigger concept - ecological industrial - that aims efficient ways to prevent environment from pollution.The object of this research was the residue of wood waste and "maravalha". These residues came from a company of wood logs denominated as a Productive Process I. The residue was classified and recycled as a refill of resin of unsaturated polyester, used in a second company, specialized in reinforced plastic, denominated as Productive Process II. This relation between productive processes through the use of recycled wood waste configured as practical application of industrial ecology. The mixture of wood waste and resin of polyester produced a composite material with 14 different features, formulated according to particles size distribution and percentage of 10 and 20% These features were mounded in specimens according to could press moulding process, after that tested in 3 studies following the NBR: the water absorption study, based on the NBR 8514, the hardness study Shore D, based on the NBR 7456 and the tensile study at 3 ways based on the NBR 7447. KEY WORDS: Industrial ecology, wood waste, recycling, eco - composite.

1- INTRODUÇÃO O sistema atual de produção e consumo é considerado como um dos grandes responsáveis pelos problemas de poluição e de suas conseqüências tanto no meio ambiente, quanto na sociedade humana. Os problemas aparecem desde o momento da extração dos recursos naturais, passando pela fabricação e pelo uso de bens de consumo na sociedade humana, aqui denominada meio cultural, e finalizando na disposição de resíduos. Esses fatores são apontados como uma das principais causas dos impactos ambientais negativos que assolam nosso planeta atualmente. Esse modelo atual, produzido pelo meio cultural que considera a natureza como uma entidade à parte dos processos e necessidades humanas, entende a geração de resíduos como inevitável e inerente ao processo produtivo e ao consumo, e que procura remediar tais problemas através de ações e tecnologias de controle da poluição. Essas tecnologias, no entanto, não a evita, pois atuam depois da sua geração, focando sua intervenção apenas no tratamento e disposição da poluição no meio ambiente (KIPERSTOK et al, 2002). São, portanto conhecidas como Tecnologias Fim de Tubo, cujo propósito é remediar os prejuízos ambientais do atual sistema produtivo só depois que a poluição é gerada. Tais tecnologias, no entanto, não são tão eficientes quanto necessário; o simples fato de agir depois da geração de resíduos implica em grandes esforços financeiros e soluções pouco eficientes de remediação. O tratamento destes resíduos absorve novos recursos e energia, gerando novos resíduos que também precisam de tratamento. Quando há falhas, há também contaminação crônica ou aguda, resultando em desastres ambientais pois tais tecnologias estão no limite operacional, este, determinado pelo consumo: quanto maior for o consumo maior a possibilidade de problemas. A indústria da madeira vista de maneira global usa os recursos naturais de maneira ineficiente, tanto na obtenção da matéria prima, quanto na fase de produção dos produtos, como também no descarte dos produtos no fim de sua vida útil, significando uma grande exploração dos recursos madeireiros principalmente das florestas nativas, levando a grande devastação desses recursos, e a grande geração de resíduos é a prova desta ineficiência. Freitas (2000) afirma que "o aproveitamento de toda a árvore pelas indústrias madeireiras, está em torno de 30% a 60%, variando de empresa para empresa". Ou seja, apenas 1/3 da madeira extraída é transformada em produtos finais. Os resíduos desta produção, portanto, são uma grande quantidade de madeira e que não têm um destino correto. Segundo Da Silva (2002), “tudo que não serve para o comércio regular vai para o lixo ou é queimado. . Quando estes são queimados contribuem com aumento da poluição do ar provocando danos ao meio ambiente e às populações existentes próximas a essas indústrias”. O problema atinge um nível de grande preocupação quando se refere à grande exploração dos recursos madeireiros principalmente das florestas nativas, significando grande devastação de florestas, assim como impactando negativamente o meio biótico e antrópico, além de contribuir com problemas de ordem global, como o aumento do efeito estufa ou o desaparecimento da biodiversidade. Essa situação permite uma reflexão sobre como um material cujo uso é considerado tão nobre pode ter mais da metade de seu volume subutilizado ou descartado visto que pode ser considerado de alto valor, apenas por se apresentar fisicamente diferente do estado de antes do beneficiamento, visto que é o mesmo material. Será que existem caminhos ou alternativas que permitam a valorização deste resíduo? Um material deixa de ser resíduo pela sua valorização como matéria prima, para a obtenção de novos produtos. Neste caso, o resíduo passa a ser tratado como subproduto do processo produtivo (VALLE, 1995 apud SAVASTRANO Jr, 2000). Do ponto de vista do produtor,

esta pode ser uma excelente oportunidade de negócio, pois estará produzindo produtos a custos muito mais baixos, já que estará utilizando como matéria prima algo que era visto como descartável, além de usar de maneira quase completa toda madeira disponível, já que esta é uma matéria prima considerada nobre. 2- ECOLOGIA INDUSTRIAL A Ecologia Industrial é um conceito que visa prevenir a poluição pela redução da demanda de matérias primas e energia, assim como visa à diminuição da devolução de resíduos e poluentes à natureza. Para isso, busca a utilização de matérias primas e energia em ciclos fechados, entendido por Nachtigall (2005) como “princípio da Total Reciclagem”, um processo análogo aos processos naturais de reaproveitamento de materiais, mas aqui feito tanto entre sistemas industriais, como entre sistemas industriais e consumidores finais, e também se compatibilizando com a natureza quando não for possível a eliminação de resíduos, possibilitando aos meios naturais o processamento de tais resíduos. Segundo Kiperstok e Marinho (2001) “a lógica de processamento interno de materiais e energia, com a recuperação de valores incorporados a elementos que seriam rejeitos de alguns processos, por sua utilização como alimentação de outros, é que leva à associação com a ecologia. O modelo ideal de referência seriam os sistemas naturais, fechados, nos quais não cabem os conceitos de resíduos e matéria prima”. Desta maneira, segundo a Ecologia Industrial, o que é considerado resíduo em um processo produtivo é aproveitado como insumo em outro processo, formando, assim, um circuito fechado de aproveitamento de insumos, tal como acontece no meio natural, e fazendo com que a quantidade de material que transita na biosfera se mantenha constante. Isso resulta em redução tanto da demanda de recursos naturais quanto na redução de resíduos, minimizando a pressão sobre a natureza. Na Figura 01 podemos ver o funcionamento gráfico do conceito básico da Ecologia Industrial.

Figura 01 – Gráfico conceitual da Ecologia Industrial (baseado em TEIXEIRA, 2005)

Desta forma o meio cultural, que contêm os processos de produção e consumo, não mais seria um processo excluído e concorrente da natureza mas a partir do uso do conceito da ecologia industrial, o meio cultural passa a ser parte do meio natural, trocando material, água, energia com a natureza, não consumindo recursos mais do que necessário e ao mesmo tempo não devolvendo nada que não possa ser aproveitado como insumo nos outros processos naturais, preservando, assim o meio ambiente.

3- ECO-DESIGN: FERRAMENTA DA ECOLOGIA INDUSTRIAL A Ecologia Industrial busca a eco-eficiência, caminho para se produzir mais, melhor, com menor consumo de materiais, principalmente os naturais, água e energia, através da aplicação de requisitos ecológicos em todo ciclo de vida material e energético dos produtos, ou seja, tais requisitos estarão presentes nos produtos desde a fase de projeto, passando pela fabricação, uso e finalizando no descarte, tal seqüência conhecida como projeto do berço ao túmulo. Para garantir a eco-eficiência através do ciclo de vida, usa-se a ferramenta do Eco-design, uma especialização do design que leva em consideração requisitos ambientais em todo ciclo de vida dos produtos. Os produtos desenvolvidos a partir dos princípios do Eco-Design são produtos não só ecologicamente corretos, mas também economicamente, culturalmente e socialmente corretos. Estes produtos devem poluir menos, usar menos recursos naturais, menos energia, e ainda devem ser de fácil aquisição, buscando respeitar culturas locais. Tais produtos devem manter estas características em todo seu ciclo de vida, desde o momento em que é obtida a matéria prima de fabricação até seu descarte final. Para se tornar operacional, o Eco-Design segue princípios ou critérios que permitem um desempenho ambiental otimizado. Diferentes critérios referentes ao material e processos de fabricação podem ser usados de maneira sistemática tal como vistos na Tabela 01 e que servirão como fundamentos para a produção de um material compósito ecológico baseado em resina termofixa e resíduos de madeira na forma de serragem:

Tabela 01 – Requisitos de eco-design referentes ao material e processos de fabricação

CRITÉRIOS AÇÕES REDUÇÃO DO

USO DE RECURSOS NATURAIS

• Diminuir volume e peso; • Diminuir uso de água; • Usar materiais vindos de fontes abundantes e sem restrição de uso;; • Reduzir o número de tipos de material de fabricação;

REDUÇÃO DO USO DE

ENERGIA

• Reduzir energia na fabricação e na utilização do produto; • Reduzir a energia no transporte; • Usar fontes de energia alternativas, renováveis e limpas

REDUÇÃO DE RESÍDUOS

• Usar materiais reciclados e recicláveis; • Usar materiais compatíveis entre si; • Usar materiais que provenham de refugos de processos produtivos; • Evitar material que produza emissões, resíduos ou efluentes tóxicos; • Usar tecnologias e processos produtivos de baixo impacto e eco-

eficientes;

PLANEJAR FINAL DA VIDA

ÚTIL DOS PRODUTOS E

MATERIAIS

• Utilizar materiais biodegradáveis e/ou compostáveis em produtos de vida útil breve;

• Possibilidade de ser usado como insumo para outros processos produtivos;

Fonte: TEIXEIRA, 2005

4- ECO-COMPÓSITOS Segundo o boletim técnico da BRASKEM (2002), “compósito é o material conjugado formado por pelo menos duas fases ou dois componentes, sendo geralmente uma fase polimérica (matriz polimérica) e uma outra fase de reforço, normalmente na forma de fibras”. São fáceis de moldar, permitem formas complexas sem emendas, podem ser moldados na cor final do produto, permitem ótimo acabamento e são leves. Podem substituir metais como o aço ou alumínio e as madeiras em aplicações de uso geral na fabricação de móveis, utensílios domésticos, construção civil, indústria de equipamentos esportivos, tubulações industriais, assim como são bastante usados na indústria de transporte em automóveis, em embarcações e em aviões. O eco-compósito surge quando os materiais componentes de um compósito (fibras e matriz) respeitam as metas ambientais, sendo tanto de origem vegetal, derivados de fontes renováveis, devendo ser atóxicos e abundantes e podendo ser ou não biodegradáveis, sendo neste caso, conhecidos como bio-compósitos (SCHUH e GAYER, 1997 apud SILVA 2003; BAINBRIDGE, 2004), como pode ser também originário do aproveitamento de resíduos agro-industriais, florestais ou ainda de outros tipos de resíduos tais como escória mineral e plásticos reciclados, aumentando ainda mais a sua eco-eficiência. Essas possibilidades o tornam um material inovador e não tradicional, com grandes possibilidades de uso na substituição de materiais tradicionais, baseados em matéria prima virgem (SILVA, 2002). Portanto, existe a possibilidade da aplicação do conceito da ecologia industrial para o uso de eco-compósitos, no que se refere à circulação de resíduos entre indústrias, como foi descrito anteriormente. Os trabalhos acadêmicos pesquisados referem-se principalmente ao uso de vegetais fibrosos, cujas fibras seriam processadas industrialmente para o fim de reforço. A origem destas fibras pode ser tanto insumos virgens, plantadas para este fim específico, como podem ser resíduos agro-industriais ou de outras indústrias, os quais seriam reciclados e aproveitados. A Tabela 2 relaciona algumas fibras vegetais mais usadas em eco-compósitos:

TAbela 2 – Algumas fibras vegetais usadas em compósitos

ORIGEM FIBRA

INSUMO VIRGEM E

RENOVÁVEL

• Sisal • Bananeira • Algodão • Juta • Bucha (esponja vegetal de banho) • Malva

• Madeira • Linho • Piaçava • Cânhamo • Bromélia • Bambu

RESÍDUOS

• Bagaço de cana e de outros vegetais • Casca do coco • Abacaxi (coroa) • Papel, papelão e celulose; • Cascas e palha de cereais: arroz, trigo, amendoim, etc. • Serragem e pó de Madeira

Fonte: TANOBE et al (2003); BISWAS et al (2004)

Em relação aos requisitos de preservação ambientais, as fibras naturais podem ser usadas para substituir a madeira nativa, fibras sintéticas, como as de vidro e as poliméricas, e também os

amiantos em diversas aplicações. No caso da substituição da madeira nativa, este material se mostra como um grande atrativo que ajudaria a preservar as reservas florestais (CARVALHO, 2003; BISWAS et al, 2004); desviando o consumo para os produtos construídos com eco-compósitos assim como abriria a possibilidade de criação de empregos e recursos em comunidades ou regiões mais pobres. As vantagens e desvantagens do uso de fibras vegetais em compósitos são vistas na Tabela 3, segundo CARVALHO (2003):

Tabela 3 – Vantagens e desvantagens das fibras naturais em compósitos.

MODO DESCRIÇÃO

VANTAGENS

• Baixo custo se comparadas às fibras artificiais • Utilização completa da Fitomassa • Não fraturam quando processadas • Produzem resíduos de baixa toxicidade na incineração • Não-Abrasivas aos equipamentos de processo • Boas propriedades mecânicas: Peso X Resistência • Baixo consumo de energia • Produtos recicláveis e biodegradáveis • Atendem às pressões ambientais para o uso de Recursos

Naturais Renováveis • Contribuem com a criação de empregos rurais

DESVANTAGENS

• Produção depende do clima • Grande variação nas propriedades • Produção sazonal (coleta, armazenamento) • Higroscópicas – absorvem umidade • Biodegradáveis – baixa resistência a fungos e bactérias • Degradação da lignina em aproximadamente 200°C

Fonte: CARVALHO (2003)

4.1- Compósito baseado em madeira Atualmente, há uma grande variedade de compósitos de madeira sendo as resinas mais usadas são as termoplásticas, que moldam com o calor e são de baixo preço e de pós-consumo, tais como polietileno, polipropileno e poliestireno, podendo ser reforçadas com pó ou fibras de madeira numa proporção que vai de 2% à 50% (CLEMONS, 2002). Apesar do uso majoritário destas resinas termoplásticas na composição do compósito de madeira, atualmente o uso de resinas termofixas, que são resinas inicialmente líquidas e solidificam com calor ou na presença de catalisadores, não voltando ao estado líquido inicial, tal como o poliéster insaturado, pode se tornar uma excelente alternativa aos termoplásticos na fabricação de produtos, principalmente devido a acessibilidade à matéria prima e a possibilidade do uso de tecnologias simplificadas de moldagem. A madeira, usada na forma de fibra ou pó (farinha), pode ser oriunda de resíduo, o que diminui o preço e aumenta a disponibilidade deste insumo Este tipo de compósito permite, ainda, ser reciclado por processos simples de moagem. O pó gerado pode ser usado tanto na indústria de compósitos, aproveitado como carga, quanto em outras indústrias como na mistura com matrizes cimentícias na fabricação de argamassas e concreto para a construção civil, em matrizes cerâmicas na fabricação de telhas, como núcleo de blocos de concreto, em matrizes asfálticas para pavimentação de ruas e estradas e como massa de enchimento em diversos produtos (CARVALHO; 2000).

4.2- Processos de fabricação Os compósitos baseados em matrizes termofixas têm na moldagem a frio com moldes fechados a baixa pressão, visto na Figura 2, o melhor processo de fabricação do ponto de vista da preservação ambiental, seguindo o conceito descrito por Kiperstok (1999), como a melhor tecnologia disponível nos requisitos ecológicos. É descrito pelos fabricantes de peças de Fiberglass como uma alternativa barata aos processos mais complexos tais como a prensagem a quente ou sistemas de transferência de resina (OWENS CORNING, 2001). Coloca-se resina e reforço pré-misturados ou não dentro do molde, em seguida, fecha-se o molde abrindo-o após a polimerização da resina. O tempo de polimerização e os ciclos de produção dependem das especificações do fabricante.

Figura 2 – Processo de fabricação Prensagem a Frio – baseado em CARVALHO (2003)

Este tipo de moldagem reúne as seguintes vantagens:

• Equipamentos e Moldes simples e baratos, podendo ser construídos com plástico reforçado ou outros materiais de fácil manipulação;

• Fechamento com prensas leves, a vácuo ou por com feches mecânicos; • Permite moldagem de peças pequenas e complexas • Acabamento superficial em ambas as faces do produto; • Controle da espessura das paredes do produto; • Baixa emissão de gases ou vapores; • Maior controle do volume de material, diminuição de rebarbas; • Baixo ou nenhum consumo de energia térmica ou elétrica; • Baixo ou nenhum consumo de água;

5- MATERIAIS E MÉTODOS Foram eleitas duas empresas nas cercanias da cidade de Salvador (Bahia): uma empresa beneficiadora de toras de madeira, e aqui denominada como Processo Produtivo I (PP1). A segunda empresa, de plásticos reforçados, foi denominada como Processo Produtivo II (PP2). A relação dessas empresas caracterizou o conceito da Ecologia Industrial do ciclo fechado da circulação de recursos materiais, visto que os resíduos reciclados, oriundos da usina de tratamento de madeira, foram usados como insumo na fabricação de corpos de prova em outro processo produtivo. A PP1 forneceu o resíduo de madeira na forma de maravalha e serragem em diversos níves granulométricos. Esse resíduo foi secado, peneirado e classificado de acordo com sua granulometria. Essa fase inicial foi denominada como Fase de Reciclagem. A Figura 3 mostra alguns resíduos coletados de acordo com a máquina beneficiadora respectiva.

SERRA FITA SERRA INDUSTRIAL FURADEIRA PLAINA DESEMPENADEIRA

Figura 3 – Exemplos de resíduos de madeira coletados

Após a coleta, o resíduo foi secado em estufa à 105ºC em 24 horas. A classificação dos resíduos foi feita a partir de peneiras com aberturas normatizadas pela ABNT. Para a classificação granulométrica foram usadas peneiras de laboratório, baseada na norma NBR 5734 (Peneiras para ensaio), com as seguintes malhas (em mm): 25,4; 19,10; 9,52; 4,76; 2,00; 0,84; 0,59; <0,59 (bandeja), com tempo de agitação de 30 minutos. O resultado do peneiramento indicou que o resíduo de madeira é composto de várias fases, partindo de um pó fino e passando por partículas médias e ásperas até partículas grosseiras como restos de cascas, de palha e pedaços de madeira sólida podendo ser visto na curva granulométrica na Gráfico 1 que contem os resíduos de todas as máquinas do PP2. A partir do peneiramento o resíduo foi separado como Fino, Médio e Grosso. FINO MÉDIO GROSSO

Gráfico 1 – Curva Granulométrica do resíduo coletado

A fase seguinte foi da mistura do compósito e de confecção de corpos de prova, no qual o resíduo já reciclado foi misturado com resina poliéster insaturado e com o compósito resultante foram confeccionados corpos de prova, usando o processo de fabricação de prensagem a frio. A resina de Poliéster Ortofitálico usada nesta pesquisa é a POLYDYNE 5061 da Cray Valley descrita por esta fábrica como resina de poliéster insaturado ortoftálico, rígido, de baixa reatividade, de média viscosidade, cristal pré-acelerado. Os traços foram determinados a partir da mistura dos resíduos de serragem de madeira, fino, médio e grosso, com a matriz de resina de poliéster ortoftálico. O resíduo foi distribuído segundo o modelo de misturas proposto por Neto et al (2003) e cada traço denominado de acordo com a o tipo quantidade de resíduo: F para fino, M para médio e G para grosso. A resina foi distribuída com base em testes preliminares com 2 porcentagens de resíduo: 10% e 20%. O ensaio também inclui um traço de resina sem reforço que servirá como referência (padrão) e será denominado como T. A Tabela 4 reúne todos os traços propostos pela pesquisa:

Tabela 4: Traços experimentais do compósito estudado

RESÍDUO % TRAÇO GROSSO MÉDIO FINO

MASSA RESÍDUO %

MASSA MATRIZ %

T 0 0 0 0 100 G1 100 0 0 10 90 G2 100 0 0 20 80 M1 0 100 0 10 90 M2 0 100 0 20 80 F1 0 0 100 10 90 F2 0 0 100 20 80 GM1 50 50 0 10 90 GM2 50 50 0 20 80 MF1 0 50 50 10 90 MF2 0 50 50 20 80 GF1 50 0 50 10 90 GF2 50 0 50 20 80 GMF1 33 33 33 10 90 GMF2 33 33 33 20 80 Baseado em NETO et al (2003)

LEGENDA T= Testemunha F= Fino M= Médio G= Grosso

Na fase final, os corpos de prova prismáticos (CP) foram construídos pelo processo de Prensagem a Frio a partir das normas abaixo citadas, sendo que as dimensões e número de CP’s estão relacionados na Tabela 5.

Tabela 5 – Dimensões dos Corpos de Prova por Norma

DIMENSÕES (mm) NORMA h l b

QUANTIDADE POR TRAÇO

QUANTIDADE TOTAL NOME

NBR 8514 4 50 50 3 45 CP1

NBR 7456 4 50 50 1 15 CP1

NBR 7447 13 200 25 5 75 CP2 Legenda: h = espessura l = comprimento b = largura

Depois foram feitos os ensaios de acordo com as seguintes Normas Técnicas Brasileiras: • Absorção de água: baseado na norma NBR 8514 (Plásticos - Determinação de Absorção

de Água) - forneceu dados sobre o comportamento do compósito na presença de água. Foram moldados 4 CP1 para cada traço e depois foram mergulhados na água contida num recipiente plástico em temperatura ambiente (±30ºC, para o mês de outubro em Salvador), durante 15 dias, tendo seu peso medido duas vezes no dia.

• Dureza Shore D: Baseada na norma NBR 7456 (Plásticos - Determinação da Dureza

Shore) - forneceu dados sobre o desempenho do material quanto à resistência a objetos penetrantes. Usou durômetros que atendiam a norma citada sendo que foi testado 1 CP1 para cada traço, feitas 5 medições em pontos diferentes do CP1, um destes pontos localizado no centro do CP e os demais em cada extremidade. O tempo de exposição à carga foi de 10 segundos e a massa usada como carga foi de 5 kg. O ensaio foi feito à temperatura de laboratório (±25ºC).

• Propriedades de flexão de 3 pontos: Baseada na norma NBR 7447 (Plásticos Rígidos - Determinação das propriedades de flexão) - forneceu dados sobre a resistência à flexão do compósito estudado. Este ensaio foi feito à temperatura ambiente para 5 CP2 por traço. Usou uma prensa DL 30000 da marca EMIC assistida por computador, com célula de carga de 200kg. Para tal foi desenvolvido um script, rotina de controle digital, dedicado para o ensaio em questão, fornecido pela EMIC.

6- RESULTADOS 6.1- Reciclagem: A porcentagem total da granulometria por peneira foi calculada a partir da massa total do resíduo coletado e secado. O resultado da secagem e peneiramento resultou em 4 níveis granulométricos. Esse resultado percentual permitiu separar os resíduos em quatro fases granulométricas diferentes, três delas com possibilidades de uso em compósitos, sendo que foi possível projetar a porcentagem de reaproveitamento total de quase 95% do resíduo inicial, como visto abaixo:

DESCARTADO: 5,75% (peneiras 25.40 e 19,10) - Partículas grosseiras, compostas de lascas e maravalha de grandes dimensões e pedaços de pontas, cascas e palha.

GROSSO: 33,84% (peneiras 9,52 e 4,76) - Lascas e maravalha, ásperas e rijas ao toque

MÉDIO: 27,47% (peneiras 2,00 e 0,84) - Material com fase entre granulosa e fibrosa, composto de pequenas lascas, maravalhas e raspas ásperas ao toque.

FINO: 32,95% (peneira 0,59 e bandeja) - Material granuloso, com fases indo do pó fino como talco até grãos com textura similar à farinha de mandioca e ainda partículas fibrosas, macias e maleáveis ao toque.

REAPROVEITAMENTO TOTAL: 94,26% (grosso + médio + fino) - Material com possibilidade de uso como reforço em compósitos

6.2- Moldagem: Os traços com 10% de resíduo são mais fluidos e, portanto, mais fáceis de aplicação no molde. Os traços de 20% de resíduo formam uma massa, que é menos fluida que os traços de 10%, mas que permitem preencher a cavidade do molde sem dificuldade. Os traços que têm como componentes o resíduo grosso são mais difíceis de moldar, pois o tamanho destas partículas dificultam a moldagem nos cantos ou nas curvas do molde. O grau de homogenização da mistura variou com a granulometria. As partículas finas permitem um compósito mais homogêneo e que preenche os espaços entre as partículas médias e grossas nos traços mistos. A Figura 4 mostra algumas etapas da produção e a Figura 5 mostra alguns dos traços moldados.

Figura 4 - algumas das etapas de produção

F2 M1 MF2 GM1 GMF2

Figura 5 – Exemplos dos traços moldados 6.3- Absorção de água: A Gráfico 2 apresenta o resultado do ensaio de absorção de água seguindo a norma NBR 8514 para cada traço especificado na pesquisa:

Gráfico 2 - Absorção de água depois de 15 dias de imersão

Observou-se que:

• Quanto mais madeira mais a absorção, os traços com 20% de resíduo absorvem mais água que os com 10%.

• A granulometria é um fator que altera a absorção de água, quanto maior a partícula de madeira maior será a absorção de água.

• Os traços absorvem água de forma lenta, com graduações de décimos de grama por dia nos traços mais absorventes, alcançando em torno de 5% de umidade nos 15 dias de ensaio, o que pode ser considerado como de pequena monta, se comparados com os valores alcançados pela madeira sólida, que atinge 30% de umidade.

• Desta forma, entende-se que a resina envolve e protege a madeira da umidade, mesmo estando os compósitos imersos na água vários dias.

6.4- Dureza Shore D: A dureza de um material mede o quanto este é resistente à penetração ou ao risco feitos por objetos de materiais mais duros que o testado. Há várias escalas de medidas de dureza, sendo que a escala SHORE é a escolhida para medir a dureza de polímeros e plásticos em geral. Nos ensaios de dureza do material pesquisado, foi usada a escala Shore D, de acordo com a NBR 7456, o que classifica o compósito estudado como um material polimérico duro. O traço T obteve a medida média de 80 na escala D de no máximo 100. A dureza dos demais traços são mostrados na Gráfico 3.

Gráfico 3 - Gráfico comparativo da Dureza Shore D entre os traços

Tomando como base o valor obtido pelo traço T, com valor 80, pode-se notar que, de um modo geral, os valores médios dos traços foram quase sempre inferiores à 80, normalmente entre 69 e 78. Os traços que têm resíduo médio e grosso são os mais propensos a tal redução de dureza, devido a possibilidade de fibras estarem na superfície dos CP's. Os traços F1 e F2, mais homogêneos e sem partículas médias ou grossas, apresentaram grande aproximação com o valor do traço T. A quantidade de madeira também influenciou na medida da dureza sendo que os traços com 20% de resíduo mostraram-se um pouco menos duras que os traços com 10%. 6.7- Flexão de três pontos: Buscou-se no ensaio de flexão de 3 pontos, determinar a Força Máxima na Ruptura (F) em Newtons, Tensão de Flexão (σf) em MPa, a Deformação na Ruptura (d) em milímetros, o percentual de Alongamento na Ruptura, o Módulo de Elasticidade (Eb) em Newtons por milímetro quadrado. O software usado no controle da prensa foi o Tesc Versão 1.12. Para o calculo das tensões em flexão e módulo de elasticidade foram utilizadas as fórmulas sugeridas pela norma NBR 7447: Os dados de Força máxima, Tensão máxima, Deformação e alongamento foram medidos automaticamente pelo software de controle da prensa usada no ensaio. Para o cálculo do módulo de elasticidade, foi retirado um valor médio dos valores de deformação de cada corpo de prova, equivalente à 1/3 da tensão de flexão para cada traço formulado, garantindo que o valor usado se encontrasse na zona elástica do compósito. Assim tem-se nos Gráficos 4A e 4B o desempenho dos traços estudados:

Gráfico 4A - Força máxima e Tensão Máxima

Gráfico 4B – Deformação na ruptura e Módulo de Elasticidade

O ensaio de flexão permitiu a seguinte análise:

• De modo geral, os compósitos apresentaram uma tensão de flexão inferior ao traço T (de resina pura usado como referência). Este traço, no entanto apresentou uma deformação acima dos demais. Se por um lado se tem grande resistência à flexão, por outro há uma grande deformação, entrando na zona plástica, o que prejudica sua aplicação prática.

• Observa-se o aumento do módulo de elasticidade do compósito em relação ao traço T, que

alcançou quase o dobro do valor do traço de referência em alguns casos. Relacionando esses valores do módulo de elasticidade com a diminuição da deformação atingida pelo compósito, conclui-se que essa característica é conseqüência da propriedade de reforço que o resíduo transferiu para a matriz polimérica. Ou seja, a serragem de madeira atua verdadeiramente como um reforço quando empregada num compósito de matriz polimérica.

• Os traços GMF1 e GMF2 representam um desempenho geral bastante satisfatório. Este

desempenho torna-se relevante pois se trata dos traços que mais se aproximam das amostras do resíduo in natura, de forma misturada e como é coletado, tendo apenas separado a parte muito grosseira e descartável. Portanto são traços que, devido a estas características, permitem prever não somente a simplificação dos processos de reciclagem, pois haverá apenas a separação de partes descartáveis, mas também o aumento da eco-eficiência do compósito estudado, pois há uma otimização do desempenho com simplificação da produção.

• O desempenho dos traços G2 e GM2 devem ser analisados de modo diferenciado dos

demais devido a pouca uniformidade da mistura matriz com a serragem e a bolhas devido à dificuldade de acomodamento das partículas grandes nas cavidades do molde, que resultou em falhas estruturais nos corpos de prova

7- CONCLUSÃO Os traços formulados nesta pesquisa demonstraram que a madeira altera as propriedades físicas da matriz de poliéster, aumentando a absorção de água, mas em quantidade muito menor se comparada à madeira sólida, indicando uma proteção da madeira pela matriz. Ao mesmo tempo, a madeira não diminuiu de forma significativa a dureza da matriz, mas aumentou sua rigidez e seu desempenho útil em relação à resina pura conforme resultados dos ensaios de Dureza Shore D e de Flexão em 3 pontos, além da modificação do aspecto físico e estético como a cor e textura.

Concluiu-se que este tipo de madeira reciclada pode se comportar como carga concordando com ENGLISH et al (1996) e também como um reforço moderado, como visto no ensaio de flexão. A alteração das características mecânicas deste compósito em relação à resina pura (traço T) o habilita como matéria prima na fabricação de muitos produtos. Estes podem ser de vários tipos, desde peças de superfície plana, tais como tampos de mesa, móveis e utensílios e também produtos com formas complexas, possíveis graças à plasticidade do material. As propriedades de baixas absorções de água indicam ainda usos em ambientes com possibilidade de umidade. Finalmente, a pesquisa mostrou que a serragem de madeira pode ser usada como componente de um eco-compósito que, além de preencher os requisitos do princípio da circulação de material, além de ser produzido por um processo de fabricação de baixo impacto ambiental, conceitos propostos pela Ecologia Industrial, também mostrou ter boas propriedades físicas e mecânicas. Portanto o uso do resíduo na forma de serragem reciclada é uma ótima resposta de preservação do meio ambiente.

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