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<p>1 </p> <p>USO DE RESDUOS LIGNOCELULSICOS EM MATRIZES CIMENTCIAS: ESTADO DA ARTE </p> <p>RESUMO </p> <p>Resduos lignocelulsicos originados das indstrias madeireira, moveleira e da construo civil podem ser considerados </p> <p>passivos ambientais, alm de fontes de poluio e custos se no houver adequada destinao final. Uma alternativa </p> <p>vivel que tem ganhado espao na construo civil a adio destas fibras em compsitos de matrizes cimentcias. </p> <p>Estudos demonstram grande potencial de utilizao como painis de vedao e acsticos, pisos elevados, forros, blocos </p> <p>de cofragem, entre outros. So necessrias mais pesquisas para aferir a compatibilidade, resistncia, durabilidade, custo, </p> <p>respectivas dosagens e anlises de ciclo de vida. O objetivo deste artigo construir um estado da arte, baseando-se em </p> <p>pesquisas recentes sobre o uso destes resduos na fabricao de compsitos de madeira-cimento, visando produo de </p> <p>materiais de construo. Sero analisados benefcios, limitaes, alm da necessidade de pr-tratamento dos resduos. </p> <p>1. INTRODUO </p> <p>A construo civil possui grande potencial para reciclar e reutilizar resduos gerados, uma vez que at 75% dos recursos </p> <p>que a construo civil consome so de fontes naturais [3]. Soma-se a isso o fato de que existe muita perda na produo e </p> <p>beneficiamento de madeira, podendo-se destacar que no ano de 2011 foram produzidos no Brasil cerca de 9,1 milhes </p> <p>de m, o que indica que um enorme volume de resduo gerado no perodo [3]. A utilizao destes resduos na fabricao </p> <p>de materiais de construo, ao serem incorporados em matrizes cimentcias, pode reduzir a magnitude destes problemas. </p> <p>Entretanto, necessrio estudar as possveis restries desta mistura, como a compatibilidade destes resduos com o </p> <p>cimento, sua toxicidade, e a resistncia que ser obtida no compsito [1,12]. </p> <p>O concreto de cimento Portland um dos materiais de construo mais utilizados em todo o mundo, por ser durvel e </p> <p>barato, porm sua produo gera muita emisso de CO2 na atmosfera. um material dotado de adequada resistncia </p> <p>compresso e rigidez; apresenta ruptura frgil; baixa resistncia trao; pequena capacidade de deformao [4]. A </p> <p>adio de fibras curtas confere ao concreto: maior resistncia trao; maior resistncia ao impacto e fadiga; </p> <p>tenacidade e ductilidade [4]. </p> <p>Possveis limitaes ao utilizar as fibras vegetais no concreto: variabilidade dos resduos pode dar origem a variaes na </p> <p>qualidade do composto; efeitos inibidores sobre a hidratao do cimento; baixo mdulo de elasticidade das fibras </p> <p>vegetais [1,7]. As propriedades fsicas e qumicas dos resduos variam consideravelmente com o seu local de origem, </p> <p>condies de armazenamento e com o passar do tempo. As principais fontes de resduos lignocelulsicos so: agrcola, </p> <p>J. L. CALMON </p> <p>Prof. Dr. Ing. Civil </p> <p>PPGEC, UFES </p> <p>Esprito Santo; Brasil </p> <p>calmonbarcelona@gmail.com </p> <p>R. GIACOMIN </p> <p>Arquiteta e Urbanista </p> <p>PPGEC, UFES </p> <p>Esprito Santo, Brasil </p> <p>regiane.arq@gmail.com </p> <p>L. RABBI </p> <p>Arquiteta e Urbanista </p> <p>PPGEC, UFES </p> <p>Esprito Santo, Brasil </p> <p>leticiarabbi@gmail.com </p> <p>L. Rabbi, R. Giacomin, J.L.Calmon. Uso de resduos lignocelulsicos em matrizes cimentcias: Estado da arte. </p> <p>2 </p> <p>restos do corte e beneficiamento de madeira natural, resduos de madeira de construo e demolio, alm de resduos </p> <p>da indstria moveleira [1, 2, 3, 7]. </p> <p>O objetivo deste artigo construir um estado da arte, baseando-se em pesquisas sobre o uso destes resduos na </p> <p>fabricao de compsitos de madeira-cimento, visando produo de materiais. Sero analisadas propriedades fsicas, </p> <p>mecnicas, trmicas, qumicas, microestrutura e questes relativas durabilidade, tais como: benefcios, limitaes, uso </p> <p>de aditivos qumicos e a necessidade de pr-tratamento dos resduos. </p> <p>2. TIPOS DOS RESDUOS </p> <p>As fibras vegetais so compostos naturais, com uma estrutura celular constituda por diferentes camadas de celulose, </p> <p>hemicelulose e lignina [1,12]. As fibras naturais tm uma elevada resistncia trao e baixo mdulo de elasticidade </p> <p>[1]. A durabilidade da fibra vegetal utilizada como reforo nos compsitos com cimento est relacionada com a </p> <p>capacidade de resistir tanto externamente (variaes de temperatura e umidade, ataque por sulfato ou cloreto) quanto </p> <p>aos danos internos (grau de compatibilidade entre as fibras e matriz de cimento, alteraes volumtricas) [1,12]. </p> <p>importante destacar algumas caractersticas deste tipo de resduos, tais como: baixa densidade, poucos requisitos de </p> <p>equipamentos de processamento, abraso insignificante para as mquinas de processamento e grande disponibilidade de </p> <p>matria-prima [2]. Outra vantagem, que madeira e fibras de origem vegetal tm s ido utilizadas de forma bem </p> <p>sucedida com ligantes inorgnicos como o cimento Portland, gesso e magnesita desde o incio do sculo XX [2]. Neste </p> <p>artigo, os resduos sero divididos em: Resduos Agrcolas e Florestais e Resduos de Madeiras Industrializadas. </p> <p>2.1. Resduos Agrcolas e Florestais </p> <p>Segundo Castro [8], compem a biomassa vegetal: florestas, produtos agrcolas, gramneas com alto rendimento em </p> <p>fibras (bambu, sisal, juta, rami) e resduos agroindustriais (bagao de cana de acar, palha de milho, palha de arroz, </p> <p>dentre outras). O Brasil tem um alto potencial agrcola e de reflorestamento. Espcies exticas como Pinus ssp e </p> <p>Eucalyptus ssp adaptaram-se bem s condies climticas tropicais e subtropicais, caractersticas do territrio brasileiro, </p> <p>principalmente devido s avanadas tecnologias de reflorestamento. Tratando-se de importantes recursos renovveis e </p> <p>de rpido crescimento. Destaca-se que no Brasil, os pinheiros e eucaliptos representam 93% da colheita total, sendo que </p> <p>a regio Sul do pas chega a produzir cerca de 80% de toda a safra [10]. </p> <p>As fibras, provenientes de zonas agrcolas de vrias regies brasileiras e processos industriais, fazem parte de pesquisas </p> <p>de desenvolvimento de produtos para a utilizao como: painis pr-fabricados para vedao, materiais cermicos e </p> <p>fibrocimento [17]. Resduos de celulose de eucalipto, fibras de sisal e fibras de coco tm sido estudadas como possveis </p> <p>substitutos para o amianto, em componentes de coberturas [2,7]. As fibras de eucalipto podem ser consideradas mais </p> <p>resistentes que as de pinus [1]. Pinus adequada para produo de celulose, para utilizao em serrarias e indstrias </p> <p>moveleiras. importante destacar que as madeiras do gnero Pinus spp geram, durante seu processamento mecnico, </p> <p>grande quantidade de resduos. Estes resduos costumam ser tratados muito mais como um problema para a indstria </p> <p>madeireira do que como uma possvel soluo em outras atividades [3]. Devido a este fato associado ao rpido </p> <p>crescimento das referidas espcies, vrios pesquisadores dedicam-se busca de novos materiais de construo com </p> <p>concretos leves. Resduos com dimetros entre 2 a 6mm de Pinus banksiana obtidos em uma serraria de Quebec, </p> <p>Canad, foram utilizados na fabricao de chapas na inteno de substituir o gesso utilizado no sistema dry-wall, </p> <p>apresentando bons resultados, como baixa condutividade trmica e comportamento dctil. So sugeridos ensaios de </p> <p>resistncia ao fogo, isolamento acstico, estabilidade dimensional, resistncia gua e anlise do ciclo de vida [15]. </p> <p>Devem ser inclusas neste grupo as Madeiras Nativas, recursos no renovveis. Estudos com fibras de espcies </p> <p>dicotiledneas da Amaznia brasileira, como cedro (Cedrela odorata L.), jatob (Hymenaea courbaril L.) e quaruba </p> <p>(Vochysia maxima Ducke), apresentaram caractersticas fsico-mecnicas adequadas produo de chapas de cimento </p> <p>leve [13]. Em Camares, 15 espcies de madeiras tropicais comerciveis foram pesquisadas, verificando-se </p> <p>compatibilidade em matrizes cimentcias [14]. No entanto, Agopyan e Savastano [7 e 16], importantes referncias na </p> <p>pesquisa sobre compsitos com fibras vegetais, alertam que as caractersticas fsicas, mecnicas e qumicas das fibras </p> <p>vegetais dependem do clima e solo da regio de onde foram coletadas, alm do perodo de extrao e desfibramento; </p> <p>assim, as propriedades desses resduos podem possuir grandes coeficientes de variao, consequentemente refletindo-se </p> <p>nos produtos desenvolvidos, havendo necessidade de pesquisas em funo do material e regio onde sero coletados os </p> <p>resduos a serem utilizados em produo de materiais de construo. </p> <p>L. Rabbi, R. Giacomin, J.L.Calmon. Uso de resduos lignocelulsicos em matrizes cimentcias: Estado da arte. </p> <p>3 </p> <p>2.2. Resduos de Madeiras Industrializadas </p> <p>A indstria moveleira pode gerar aproximadamente 41 tipos de resduos, com destaque aos caractersticos do setor: o </p> <p>p-de-serra (granulometria fina e grossa), cavaco, lenha, plstico, papelo. Segundo a NBR 10004:2004 [26], estes so </p> <p>classificados como Classe II (no perigosos), por possurem caractersticas menos agravantes que os perigosos. Os </p> <p>resduos do tipo Classe I (perigosos), como: solvente, diluente, borra contaminada gerada no processo de pintura e do </p> <p>sistema de imunizao, lixa abrasiva, latas contaminadas dentre outros, contm materiais txicos ou polimricos e no </p> <p>so facilmente biodegradveis [1,6,17]. </p> <p>Em geral, os principais tipos de madeiras industrializadas utilizadas so: chapas de madeira reconstituda, MDP </p> <p>(Medium Density Particleboard ou Painel de Partculas de Mdia Densidade), MDF (Medium Density Fiberboard ou </p> <p>Painel de Fibras de Mdia Densidade), compensado, OSB (Oriented Strand Board ou Painel de Cavacos Orientados), </p> <p>aglomerados e Duratree. As chapas de madeira reconstituda so chapas obtidas pelo processamento da madeira natural, </p> <p>que transformada em fibras, partculas ou lminas, reconstituda em forma de painis planos, de grandes dimenses e </p> <p>espessuras variadas. Chapas como MDF, MDP e OSB so obtidas em processos secos, a quente e aglutinadas com </p> <p>resinas uricas, utilizando em sua produo partculas de madeira de Pinus e Eucalyptus. A Duratree: a chapa de fibra </p> <p>sem qualquer revestimento e que pode ser estampada, pintada, laqueada e revestida de diversas formas [6]. </p> <p>A utilizao de painis de MDF tem aumentado na indstria moveleira e na construo civil em geral, devido s suas </p> <p>boas propriedades mecnicas, facilidade de ser usinado e sua capacidade para receber inmeros acabamentos. </p> <p>Atualmente, a taxa de produo mundial de cerca de 22 milhes de m por ano e est crescendo dia a dia. Alm disso, </p> <p>o MDF possui outras vantagens, como: ter dimenses homogneas, esttico (devido sua fina textura), mais barato do </p> <p>que a madeira a granel e est disponvel em vrias espessuras [2,6,9]. Durante a segunda metade do sculo XX, uma </p> <p>grande quantidade de chapas de fibras de mdia densidade (MDF) foi utilizada nas construes, e as mesmas precisaro </p> <p>ser substitudas por novas chapas, pois em comparao com outros materiais de construo como tijolos, concreto ou </p> <p>madeira, o MDF possui menor vida til [2]. A presena de resinas em sua composio mais uma questo a ser gerida </p> <p>ao serem descartadas e/ou recicladas. Estas chapas a serem descartadas, unidas com os resduos do corte e </p> <p>beneficiamento do MDF tambm no podem ser queimadas ou depositadas em aterros [2]. </p> <p>3. FABRICAO DE COMPSITOS DE MADEIRA-CIMENTO </p> <p>A definio de compsito est ligada a um material multifsico obtido de forma artificial e que tem suas propriedades </p> <p>determinadas pelas propriedades dos materiais que o compem [5]. No geral os compsitos podem ser classificados </p> <p>como bifsicos. Entretanto, compsitos com madeira incluem vazios, umidade e aditivos. Apesar dessa caracterstica </p> <p>pode-se considerar a madeira como um compsito natural, pois a lignina age como uma cola, aglutinando as fibras [3]. </p> <p>A utilizao de p de madeira no lugar da serragem atribui ao compsito uma melhor resistncia trao na flexo, </p> <p>porm perde-se resistncia na aderncia. Esse um resultado que j era esperado, pois a serragem possui partculas </p> <p>maiores e mais alongadas do que o p de madeira [1,3]. </p> <p>Vantagens obtidas com a adio de fibras no concreto: Reduo de emisso de CO2 por encapsular o material </p> <p>lignocelulsico, que contm cerca de 50% de carbono; Eliminao eficiente e segura dos resduos; Reduo no uso da </p> <p>terra para aterros [12]. A produo de painis compostos por cimento Portland e madeira se torna atraente no somente </p> <p>por utilizar resduos at ento sem valor agregado, mas tambm por se tratar de material resistente ao fogo, com </p> <p>propriedades de isolamento trmico e acstico e devido a maior resistncia aos ataques de insetos e fungos quando </p> <p>comparados com a madeira natural [3]. </p> <p>Visando a criao de materiais de construo que sejam competitivos e de qualidade similar aos existentes no mercado, </p> <p>podem ser utilizados alguns tipos de tratamentos dos resduos antes da incorporao na matriz cimentcia. Para a </p> <p>fabricao de compsitos de madeira-cimento utilizando resduos de MDF, alguns pesquisadores adotaram o mtodo de </p> <p>injeo de dixido de carbono para o rpido endurecimento do compsito [2,11]. Segundo relatos dos mesmos, aps 3-5 </p> <p>minutos de injeco de dixido de carbono, foi alcanada cerca de 50-70% da resistncia final esperada aos 28 dias. </p> <p>Resultados indicaram que os compsitos utilizando fibras de MDF apresentaram menores valores de absoro de gua </p> <p>[2,11,12]. A Tabela 1 apresenta composies de matrizes cimentcias com incorporao de resduos lignocelulsicos </p> <p>pesquisados em diferentes partes do mundo, nos ltimos anos. </p> <p>L. Rabbi, R. Giacomin, J.L.Calmon. Uso de resduos lignocelulsicos em matrizes cimentcias: Estado da arte. </p> <p>4 </p> <p> Tabela 1 Composies das matrizes cimentcias com incorporao de resduos lignocelulsicos das publicaes pesquisadas. </p> <p>Pesquis</p> <p>a </p> <p>Referncia Pas, ano Resduo </p> <p>lignocelulsico </p> <p>Resduo </p> <p>tratado </p> <p>Cimento Aditivo no </p> <p>Compsito </p> <p>Outro </p> <p>elemento </p> <p>P01 FAN et al. [14] Reino </p> <p>Unido e </p> <p>frica, </p> <p>2012 </p> <p>15 Madeiras </p> <p>Tropicais, 5% </p> <p>Sim. </p> <p>Ca(OH), </p> <p>MeOH, </p> <p>HO e CaCl </p> <p>CP I, ASTM C 150 No No </p> <p>P02 MACDO, COSTA e </p> <p>SOUZA, POMPEU </p> <p>NETO [13] </p> <p>Brasil, </p> <p>2012 </p> <p>6 dicotiledneas da </p> <p>Amaznia brasileira. </p> <p>Peneira vibratria </p> <p>0,6mm. </p> <p>Sim: gua </p> <p>quente 80C. </p> <p>CP V ARI PLUS, NBR </p> <p>5733 [27] </p> <p>CaCl e </p> <p>Al(SO4) </p> <p>No </p> <p>P03 S et al. [12] Brasil, </p> <p>2010 </p> <p>Cedro australiano </p> <p>(Toona ciliata M. </p> <p>Roem. var. </p> <p>australis). Peneira </p> <p>vibratria 0,6mm. </p> <p>Sim: gua. CP V ARI, NBR 5733 </p> <p>[27] </p> <p>CaCl No </p> <p>P04 TURGUT [22] Turquia, </p> <p>2007 </p> <p>Serragem local. </p> <p>30%. Dim= 0 a </p> <p>1,18mm. </p> <p>No TS EN 197-1-CEM II / AL </p> <p>42,5 R (TURKISH, 2004) </p> <p>No P de </p> <p>calcrio </p> <p>P05 BEDERINA et al. [19] Arglia e </p> <p>Frana, </p> <p>2007 </p> <p>Abeto (confera), </p> <p>Dim= 0,1 a 0,8mm. </p> <p>No CP II, classe 45, CPJ-CEM </p> <p>II/A (ALGERIAN, 2003) </p> <p>Superplastifican</p> <p>te: </p> <p>MEDAPLAS</p> <p>T SP...</p>