INSTITUTO DE ENSINO SUPERIOR DO ACRE – IESACRE

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

CAROLINA DE MOURA GALVÃO

DANIEL FERNANDES DE SOUZA LUZ

IRDIA FABIANE COSTA CORREIA

LAWANA CAROLINA ARAÚJO DAMASCENO SILVA

ORLEILSON GONÇALVES CAMELI JUNIOR

RAFAEL DA SILVA CASTRO

SOLANGE BENÍCIO DE SOUSA

BIOMATERIAIS

RIO BRANCO - ACRE2016

CAROLINA DE MOURA GALVÃO

DANIEL FERNANDES DE SOUZA LUZ

IRDIA FABIANE COSTA CORREIA

LAWANA CAROLINA ARAÚJO DAMASCENO SILVA

ORLEILSON GONÇALVES CAMELI JUNIOR

RAFAEL DA SILVA CASTRO

SOLANGE BENÍCIO DE SOUSA

BIOMATERIAIS

RIO BRANCO - ACRE2016

Trabalho apresentado como requisito parcial de avaliação da disciplina de materiais de construção I, ministrado ao 5º período noturno, Curso de Engenharia Civil, do Instituto de Ensino Superior do Acre.

Sumário

1. INTRODUÇÃO..........................................................................................................5

2. BIOMATERIAIS........................................................................................................62.1 - CLASSIFICAÇÃO................................................................................................62.2 - TIPOS DE BIOMATERIAIS.................................................................................72.3 - PROPRIEDADES DOS BIOMATERIAIS...........................................................72.4 - BIOMATERIAIS NA ENGENHARIA CIVIL........................................................8

3. CONCLUSÃO..........................................................................................................10

1. Introdução

Durante séculos, pesquisadores vem se dedicando para encontrar materiais que possam substituir outros. Inicialmente usado para restaurações e substituições de tecidos ósseos no corpo humano, os biomateriais tem sido a solução para muitos problemas enfrentados, não só na área da saúde, como também na construção civil.

Os biomateriais são resultantes de produtos e subprodutos de metais, polímeros, cerâmicos e compósitos, podendo ser classificados como: bioinertes, biotolerados, bioativos e reabsorvíveis.

No atual cenário mundial, há uma grande preocupação com a sustentabilidade, assim, na área da construção os biomateriais são uma alternativa mais sustentável para substituir outros materiais que produzem mais resíduos e que seu uso ou extração prejudicam o meio ambiente.

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2. BIOMATERIAIS

Com o avanço da tecnologia, a ciência busca cada vez mais novas opções de

materiais que substituam outros escassos, de difícil aquisição, não renováveis em

tempo hábil, ou, materiais provenientes do reaproveitamento de resíduos que seriam

descartados.

Pelo seu leque de utilidades, os biomateriais aparecem como uma opção

viável, pois pode tanto ser obtido em laboratório, no caso dos biomateriais sintéticos,

como ser encontrando na própria natureza, além de que, seu uso engloba áreas em

constante desenvolvimento e importantes para a humanidade como a construção

civil e medicina.

O desenvolvimento de biomateriais mostra-se fundamentalmente importante,

no sentido que desse desenvolvimento prescreve-se uma melhoria no nível de vida

das pessoas, representada por um aumento na expectativa de vida, na saúde em

geral e no bem-estar da população.

Na área da saúde, os biomateriais são usados para próteses, tecidos, órgãos,

etc, desde que avaliado sua composição e compatibilidade com o organismo em que

estará inserido. Já quando se trata de construção civil, especificamente dentro da

Engenharia, os materiais em questão, tratam de abrir caminhos para construções

sustentáveis, que agridam cada vez menos o ambiente, pois permitem a utilização

de resíduos que seriam descartados inadequadamente e podem substituir algum

recurso natural que necessita ser preservado, como por exemplo, a madeira.

2.1 - CLASSIFICAÇÃO

Estes novos materiais podem ser classificados quanto sua resposta biológica e

composição química:

Bioinertes: não provocam reações estranhas no mecanismo e estão em

contato direto com o material receptor. Exemplos: titânio e hidróxido de

alumínio,

Biotolerados: envolvem o material receptor, geralmente. Moderando a sua

coesão e com características fibrosas. Exemplos: aço inoxidável, ligas CR-Co

e polimetilmetacrilato (PMMA).

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Bioativos: há uma ligação direta aos materiais devido aos íons, que

favorecem uma ligação química com os materiais. Exemplo: metais

inoxidáveis.

Reabsorvíveis: lentamente degradáveis e gradualmente substituídos.

Exemplo: tintas e vernizes.

2.2 - TIPOS DE BIOMATERIAIS

Biomaterial Exemplos Vantagens Desvantagens

MetalAço inoxidável

e liga de titânio

Alta resistência ao

desgaste, energia de

deformação alta e alta

força de tensão

Baixa

biocompatibilidade, alta

densidade, perda de

propriedades

mecânicas.

Cerâmico

Hidróxido de

alumínio e

dióxido de

zircónio

carbono

Boa biocompatibilidade,

inércia, alta força de

tensão e resistência à

compressão.

Baixa elasticidade e alta

densidade

Polímero

Silicone

poliuretano,

poliéster

polietileno

Fácil fabricação, baixa

densidade e elasticidade

Baixa resistência

mecânica, degradação

ao longo do tempo

CompósitoColágeno de

fosfato de

cálcio

Boa biocompatibilidade,

inércia, alta força de

tensão e resistência à

tensão.

Incompatibilidade com

as matérias de

fabricação.

2.3 - PROPRIEDADES DOS BIOMATERIAIS

Metais: neste caso, os biomateriais costumam sempre vir em forma de ligas,

a combinação de dois ou mais elementos, dos quais pelo menos um é metal.

Os biomateriais metálicos possuem alta condutividade térmica e eléctrica, 7

resistência à tração, à fratura, à fadiga, à abrasão, alta tenacidade, dureza,

resistência, elasticidade e ductilidade.

Polímeros: são compostos químicos orgânicos que resultam da ligação de

diversos elementos químicos. Tem por característica serem degradáveis ao

longo do tempo, que varia conforme cada combinação dos diversos

elementos químicos. Os polímeros podem ser sintéticos ou naturais. Os

sintéticos são obtidos através de adição, reação e condensação dos diversos

elementos. Os naturais são obtidos na natureza, como é o caso da

nitrocelulose e do látex.

Cerâmicos: os biomateriais cerâmicos são compostos de materiais

inorgânicos, compostos por elementos metálicos e não-metálicos. De baixa

condutividade térmica, de considerável dureza e de boa estabilidade química

Compósitos: são materiais sólidos, de dois ou mais componentes que diferem

na sua composição e estrutura do material. Esta combinação de propriedades

apresenta um grande leque de possibilidades a cada junção de cada

proporção dos vários componentes.

2.4 - BIOMATERIAIS NA ENGENHARIA CIVIL

Os biomateriais são uma alternativa sustentável para uso na construção civil.

Segundo especialistas, como o professor doutor Antônio Ludovico Beraldo, da

Faculdade de Engenharia Agrícola da Unicamp: “Em alguns casos, eles podem

substituir total ou parcialmente os agregados minerais na confecção de concretos

leves, destinados à confecção de blocos vazados, telhas onduladas, bloquetes para

pavimentação, entre outros. Em compósitos à base de matrizes orgânicas ou

inorgânicas, o carbono presente na biomassa vegetal encontra-se bloqueado, o que

constitui uma importante vantagem ambiental”.

Apesar de poucas pesquisas brasileiras na área, outros países avançam nas

pesquisas a respeito de usos desses materiais na construção civil. Em 2014, a

Universidade de Purdue, em Indiana nos Estados Unidos, descobriu propriedades

de nanocristais de celulose, presente nos vegetais e em maioria das algas.

Através de um estudo de mecânica quântica, os cientistas descobriram que

essas micropartículas (cerca de 1/1000 de um grão de areia) apresentam uma

rigidez de 206 gigapascals, comparável ao aço. As aplicações são diversas: variam

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da engenharia aeroespacial a criação de novos materiais de construção civil, como

reforço para concreto e plásticos. O material é renovável e tratado como lixo na

indústria do papel e de biocombustíveis. Através da reutilização, a produção em

escala industrial poderia ser realizada a baixo custo e é garantia de sustentabilidade.

Também nos Estados Unidos, pesquisadores da Universidade de Stanford, em

2009, desenvolveram um novo material sintético que poderá substituir a madeira,

salvando árvores e reduzindo a emissão de gases do efeito estufa. A chamada

“madeira sintética”, produzida com fibras vegetais e um plástico biodegradável,

poderá ser usada em uma ampla variedade de materiais de construção, e poderá

substituir alguns usos dos plásticos petroquímicos. A classe desses materiais é

chamada de biocompósitos, que são materiais biodegradáveis resultantes da

mistura de dois ou mais outros materiais e seu principal componente vem de

plantas, mas não de madeira de árvores.

Uma das vantagens dos biocompósitos é que se decompõem em poucas

semanas, e mesmo que a medida que se degradam liberem metano, o gás pode ser

capturado e reutilizado na fabricação de mais biocompósitos.

No Brasil, o polo industrial de Camaçari, na Bahia, que tem desenvolvido

pesquisas a respeito desses biocompósitos e também de biorrefinarias, que é um

novo conceito em refinaria, baseado no uso de matérias primas verdes e

transformação de resíduos em matérias primas e combustíveis. Em 2010, o polo

ganhou o primeiro Centro Tecnológico de Biocompósitos da América Latina.

O foco é trabalhar com o bagaço da cana, por ser um resíduo abundante em

praticamente todo o país, e combinado com polietileno e polipropileno pós consumo

e cinzas inertes de processos de incineração pode ser transformado em diversos

novos produtos, como painéis para aquecimento solar, banheiros químicos e

madeira plástica, que pode substituir o PVC e a madeira in natura.

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3. CONCLUSÃO Conclui-se que como base de trabalho para nossa sociedade, os biomateriais

devem ser utilizados como função crucial para o desenvolvimento da vida, assim

como segurança e bem-estar da sociedade. Além de que, sua produção,

desenvolvimento e processamento contribuem para a geração de empregos e com

isso com parcela significativa do produto interno bruto do país.

Sua importância não se limita apenas ao âmbito socioeconômico, pois novos

aspectos de estudos e desenvolvimento de materiais são visados pelo uso da

energia e a interação dos materiais em seu estado final com a natureza. As formas

de recicláveis, biodegradáveis, tóxicos tem recebido cada vez mais enfoque devido

sua importância, assim como o consumo de energia em seus tipos – renováveis,

limpas e poluentes - que afetam diretamente a viabilidade e custos de produção e

distribuição.

Por fim salienta-se também o desperdício de energia no mundo,

apresentando como solução a substituição de materiais que consomem grandes

quantidades de energia na produção por outros de fácil obtenção e baixo custo de

consumo energético no seu processamento, tudo de forma prática e eficaz num

curto prazo de tempo. Como por exemplo, a substituição do ferro e aço por alumínio

e polímeros na indústria automobilística, reduzindo assim os valores subsequentes

de sua produção e consumo de combustível fóssil pelos motores

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