aplicação de conceitos da ecologia industrial para a

MARCELO GERALDO TEIXEIRA
APLICAÇÃO DE CONCEITOS DA ECOLOGIA
INDUSTRIAL PARA A PRODUÇÃO DE
MATERIAIS ECOLÓGICOS:
O EXEMPLO DO RESÍDUO DE MADEIRA
SALVADOR
2005
ii
iii
MARCELO GERALDO TEIXEIRA
APLICAÇÃO DE CONCEITOS DA ECOLOGIA
INDUSTRIAL PARA A PRODUÇÃO DE
MATERIAIS ECOLÓGICOS:
O EXEMPLO DO RESÍDUO DE MADEIRA
Dissertação apresentada ao Curso de pósgraduação em Gerenciamento e Tecnologia
Ambiental no Processo Produtivo, Escola
Politécnica, Universidade Federal da Bahia,
como requisito parcial para obtenção do
grau de Mestre
Orientador: Prof. Dr. Sandro Fábio César
SALVADOR
2005
iv
T2661a Teixeira, Marcelo Geraldo
Aplicação de conceitos da ecologia industrial para a
produção de materiais ecológicos: o exemplo do resíduo de
madeira./ Marcelo Geraldo Teixeira. – Salvador, 2005.
159 p.
Orientador: Dr. Sandro Fábio César
Dissertação (Mestrado em Gerenciamento e
Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo). –
Universidade Federal da Bahia. Escola Politécnica, 2005.
1. Indústria Madeireira – Tecnologia. 2. Madeira Reciclagem I. Universidade Federal da Bahia. Escola
Politécnica II. César, Sandro Fábio. III. Título.
CDD 674
ESTE TRABALHO ESTÁ FORMATADO PARA IMPRESSÃO FRENTE / VERSO
PERMITIDA A CÓPIA TOTAL OU PARCIAL DESTE DOCUMENTO
DESDE QUE CITADA A FONTE – O AUTOR
v
UFBA - UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPTº DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA
MESTRADO PROFISSIONAL EM GERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO
TERMO DE APROVAÇÃO:
Marcelo Geraldo Teixeira
APLICAÇÃO DE CONCEITOS DA ECOLOGIA
INDUSTRIAL PARA A PRODUÇÃO DE MATERIAIS ECOLÓGICOS:
O EXEMPLO DO RESÍDUO DE MADEIRA
Dissertação aprovada como requisito para obtenção do grau de Mestre
em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo –
Ênfase em Produção Limpa, Universidade Federal da Bahia, pela
seguinte banca examinadora
Salvador, 16 de fevereiro de 2005
vi
vii
Dedico à
Meus pais, Marli e Itaraci;
Minha esposa Idalícia;
Minha filha Juliana;
E minha Irmã Isa
Minha família
Meu tesouro
viii
ix
AGRADECIMENTOS
Esse trabalho, fruto da minha busca pelo conhecimento, coincidiu com momentos decisivos na
minha vida, portanto o apoio sincero de algumas pessoas foi muito importante para a conclusão
do mesmo. A lista de nomes é imensa, mas seleciono aqui as pessoas determinantes:
Minha mãe, Profa Marli, pelo incentivo página a página deste trabalho;
À minha esposa Idalícia, sua mãe Dona Dulce e seu pai, Seu Edgar (In memorian);
Aos primos de São Paulo, em especial Tia Emília, Tio Walter, Clauber e Gabi;
Ao TECLIM pela oportunidade deste mestrado
Ao Prof. Orientador Sandro Fábio pela excelente orientação;
Aos Srs. Paulo Venturoli, da CMVenturoli, e José Sobrinho da BAKAR Fiberglass, que acreditaram
neste trabalho e abriram as respectivas empresas à pesquisa;
Ao pessoal do SENAI-CIMATEC Salvador, Departamento de Metrologia, Marcelo Barreto e Fátima
Badaró, que forneceram um grande apoio nos ensaios de laboratório.
Ao Professor Sandro Machado, DCTM - UFBA, pela grande ajuda nos ensaios de flexão.
Aos professores José Geraldo, Ricardo Carvalho, ambos da UFBA, e Paulo Fernando, da UNEB,
que contribuíram com discussões importantes e Luis Eduardo Bragatto da USP-EESC com parte
da bibliografia usada.
À Profa. Rita Dione pela correção da monografia.
Ao pessoal da Solução Visual que me ajudaram nas cópias e impressões durante toda a jornada;
Ao Sr. Sílvio Roberto, da metalúrgica Ycaro Victal, pelo excelente trabalho na mini-prensa.
x
xi
Não há pecado maior
Do que o excesso da ganância.
Não há mal maior
Do que querer sempre mais.
Não há maior calamidade
Do que a mania do sucesso.
Quem se contenta com o necessário
Vive numa paz imperturbável.
Lao Tsé
xii
xiii
RESUMO
Essa dissertação 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 de Eco-eficiência, Circulação de
Recursos, Eco-Design e Análise do Ciclo de Vida, conceitos estes contidos
no conceito maior da Ecologia Industrial que busca 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 denominado WPC – wood plastic composite – 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. Os resultados mostraram que o compósito permite o
aproveitamento de cerca de 95% da serragem na forma de carga para
resinas de poliéster. Os ensaios mostraram que a absorção de água é muito
inferior à da madeira sólida, que a serragem diminuiu muito pouco a dureza
da matriz de poliéster, que aumentou moderadamente a resistência à flexão
da matriz e que também aumentou sua rigidez. Apesar de análises de
viabilidade ténico-econômica serem necessárias, conclui-se que o uso de
serragem reciclada é uma maneira eco-eficiente tanto na diminuição de
resíduos sólidos industriais quanto na obtenção de carga e reforço para
resinas plásticas, podendo contribuir para a diminuição do montante do
resíduo de indústrias madeireiras.
PALAVRAS CHAVE:
Ecologia Industrial, serragem de madeira, reciclagem, eco-compósito.
xiv
xv
ABSTRACT
This 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 denominated WPC – wood plastic composite – 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. The results showed that the composite allows the utilization of
about 95% of wood waste in filler of polyester resin. The studies also showed
that the water absorption is much lower than solid wood absorption, the wood
waste hasn´t decreased much the hardness of polyester matrix, that
increased the resistance of tensile of the matrix and it increased its rigidity,
as well. Despite of the analyses of the technical – economical viability were
necessary, we came to the conclusion that the use of wood waste recycled is
an eco-efficient way for the reduction of solid industrial residues, and for the
obtaining of filler and reinforcement for plastic resins, contributing to the
reduction of the amount of wood industries residue.
KEY WORDS:
Industrial ecology, wood waste, recycling, eco - composite
xvi
xvii
SUMÁRIO
RESUMO
ABSTRACT
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE TABELAS
ABREVIAÇÕES
SIMBOLOS
INTRODUÇÃO
PROBLEMATIZAÇÃO
PROBLEMA
OBJETIVOS
Objetivo Geral
Objetivos Específicos
JUSTIFICATIVAS
METODOLOGIA
Natureza da Pesquisa
Etapas da metodologia aplicada na pesquisa
LIMITES DA PESQUISA
ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO
XIII
XV
XXI
XXIII
XXV
XXV
1
3
5
5
5
5
6
6
6
7
8
8
1 - ECOLOGIA INDUSTRIAL
9
1.1 - A PROPOSTA DAS TECNOLOGIAS LIMPAS.
9
CAPÍTULO
1.2 - CONCEITOS DA ECOLOGIA INDUSTRIAL USADOS NA PESQUISA
1.2.1 - Eco-Eficiência
12
1.2.2 - Circulação de Recursos
13
1.2.3 - Análise do Ciclo de vida
14
1.2.4 - Eco-Design
15
1.3 - REQUISITOS DO ECO-DESIGN
1.3.1 - Atuação do Eco-Design no ciclo de vida do produto
CAPÍTULO
11
2 - A MADEIRA: INDÚSTRIA E RESÍDUOS
16
19
23
2.1 - A MADEIRA COMO RECURSO FLORESTAL
23
2.2 - CAUSAS E CONSEQUÊNCIAS DO DESMATAMENTO
24
2.3 - A EXPLORAÇÃO DA MADEIRA NO BRASIL
25
2.4 - CARACTERÍSTICAS DA MADEIRA
27
2.4.1 - Origem da madeira
27
2.4.2 - Componentes da madeira
28
2.4.3 - Componentes do tronco
28
2.4.4 - Vantagens e desvantagens do uso da madeira como material
29
2.5 - PRODUTOS E PAINÉIS DE MADEIRA
29
2.5.1 - Madeira sólida serrada
30
2.5.2 - Madeira reconstituída
30
2.6 - GERAÇÃO DOS RESÍDUOS INDUSTRIAIS DE MADEIRA
33
2.6.1 - Uso tradicional do resíduo de madeira
36
xviii
CAPÍTULO
3 - APLICAÇÃO DO RESÍDUO DE MADEIRA: MATERIAIS,
PROCESSOS E PRODUTOS
3.1 - REVISÃO DO USO DE RESÍDUOS DE MADEIRA EM PRODUTOS
INDUSTRIAIS
39
3.1.1 - Chapas de madeira aglomerada
39
3.1.2 - Compósitos de matriz cimentícia
41
3.1.3 - Compósitos de matriz polimérica
3.2 - MATERIAIS ECO-EFICIENTES
3.2.1- Classificação dos materiais eco-eficientes
3.3 - ECO-COMPÓSITOS
41
44
45
46
3.3.1 - Definição de compósitos
46
3.3.2 - Definição de Eco-compósito
47
3.3.3 - Reforços
47
3.3.4 - Matrizes poliméricas
50
3.3.4.1 - Reaproveitamento de resíduos poliméricos
3.4 - WPC - COMPÓSITOS BASEADOS EM MADEIRA
3.4.1 - A eco-eficiência do WPC
3.5 - DESCRIÇÃO DAS MATRIZES POLIMÉRICAS USADAS NA PESQUISA
3.5.1 - Resina de Poliéster Insaturado
3.6 - METODOLOGIA DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO
CAPÍTULO
39
52
53
55
59
59
60
3.6.1 – Processos de Molde Aberto
61
3.6.2 - Processos de Molde Fechado
61
3.6.3 - Etapas da prensagem a frio
64
3.6.4 - Etapas de fabricação de moldes
65
4 – MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 - O PROCESSO DE PRODUÇÃO DAS FÁBRICAS ESTUDADAS
67
68
4.1.1- Processo produtivo 01 - Indústria de produtos de madeira serrada
69
4.1.2- Processo produtivo 02 – Indústria de plásticos reforçados
70
4.2 – FASE I - MATERIAIS
71
4.2.1 – Coleta e caracterização dos resíduos
71
4.2.2 - Reciclagem e classificação dos resíduos coletados
75
4.2.2.1- Secagem e medição da umidade da serragem
75
4.2.2.2 - Classificação granulométrica da serragem
76
4.2.3 - Resina usada
77
4.2.4 - Determinação dos traços
77
4.3- FASE II - MOLDAGEM DOS CORPOS DE PROVA
78
4.3.1 - Escolha dos ensaios
78
4.3.2 - Confecção dos corpos de prova
78
4.4 - FASE III - ENSAIOS
82
4.4.1 - Absorção de água
82
4.4.2 - Dureza Shore D
82
4.4.3 - Flexão de 3 pontos
83
xix
CAPÍTULO
5 – ANÁLISE E RESULTADOS
85
5.1 - RESULTADOS FASE I - Reciclagem
85
5.1.1 - Secagem
85
5.1.2 - Peneiramento
86
5.1.3 - Comentário final da FASE I
91
5.2 - RESULTADOS FASE II - Moldagem
91
5.2.1 - Limites da mistura
92
5.2.2 - Comentário final da FASE II
93
5.3 - RESULTADOS FASE III - Ensaios
93
5.3.1 Absorção de água
93
5.3.2 - Dureza Shore D
96
5.3.3 – Flexão de 3 pontos
98
5.3.4 - Comentário final da FASE III
103
5.4 - COMPARAÇÃO COM MATERIAIS SEMELHANTES
CAPÍTULO
103
6 – CONCLUSÕES
105
6.1 - RECICLAGEM
105
6.2 - MOLDAGEM
105
6.2 - PROPRIEDADES FISICAS E MECÂNICAS
106
6.3 - AS PARTÍCULAS GRANDES
107
6.4 - ECOLOGIA INDUSTRIAL
107
6.5 - SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS
108
109
REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
REFERÊNCIAS
109
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
119
121
ANEXOS
ANEXO
ANEXO
ANEXO
ANEXO
I
II
III
IV
ANEXO V
BOLETIM TÉCNICO CRAY VALLEY
123
FICHA DE EMERGÊNCIA DINU
125
MINI-PRENSA DE MESA
127
DETERMINAÇÃO DA PORCENTAGEM DE SERRAGEM RECICLADA NA
MISTURA DO COMPÓSITO.
®
MENSAGEM ELETRÔNICA DA DURATEX
129
131
xx
xxi
LISTA DE FIGURAS
FIG 01
-
Sistema linear de produção e consumo
FIG 02
-
Evolução tecnológica da prevenção da poluição
10
FIG 03
-
Gráfico conceitual da Ecologia Industrial
13
FIG 04
-
Ciclo de vida do produto e intervenção do Eco-design na cadeia produtiva
19
FIG 05
-
Países com a maioria da área florestal mundial, em porcentagem
23
FIG 06
-
Cadeia industrial da madeira
26
FIG 07
-
Camadas do tronco de árvore
28
FIG 08
-
Panorama mundial da produção de aglomerados e MDF em 2002
29
FIG 09
-
Produção de madeira serrada
30
FIG 10
-
Vendas das principais chapas de madeira reconstituída no Brasil
33
FIG 11
-
Etapas da industrialização e resíduos de madeira
34
FIG 12
-
Maneiras de valorização do resíduo de madeira
38
FIG 13
-
Mesa Piano e Porta Lápis
40
FIG 14
-
Classificação das cargas quanto a composição
48
FIG 15
-
Classificação das fibras quanto a composição
48
FIG 16
-
Contextualização do WPC
55
FIG 17
-
Ciclo de vida do WPC baseado no esquema do item 1.3.1
56
FIG 18
-
Processo de fabricação HAND-LAY-UP
61
FIG 19
-
Processo de fabricação SPRAY-UP
61
FIG 20
-
Processo de fabricação RTM
62
FIG 21
-
Processo de fabricação HPM
62
FIG 22
-
Processo de fabricação CPM
63
FIG 23
-
Etapas do processo de prensagem a frio
64
FIG 24
-
Fabricação de molde em plástico reforçado
65
FIG 25
-
Planejamento experimental
67
FIG 26
-
Relação entre as empresas na fase experimental
68
FIG 27
-
Geração de resíduos no processo de fabricação de madeira serrada nas
máquinas
73
FIG 28
-
Silo de estocagem da serragem
74
FIG 29
-
Tocos de destopo, sobras e rejeitos
74
FIG 30
-
Procedimento da classificação granulométrica
76
FIG 31
-
Dimensões dos Corpos de Prova em mm
79
FIG 32
-
Seqüência do procedimento de mistura do compósito e de fabricação dos
corpos de prova
79
FIG 33
-
Plugs e Moldes CP1 e CP2
80
FIG 34
-
Ingredientes da fabricação dos CP's
80
FIG 35
-
Procedimento de fabricação dos Corpos de Prova
81
FIG 36
-
Ensaio de absorção de água
82
9
xxii
FIG 37
-
Esquema do ensaio de Dureza Shore
83
FIG 38
-
Esquema do ensaio de flexão
84
FIG 39
-
Ensaio de Flexão de 3 pontos
84
FIG 40
-
Gráfico da porcentagem de resíduo por máquina segundo a classificação
granulométrica
87
FIG 41
-
Curva Granulométrica do resíduo coletado
87
Imagens do resultado da classificação granulométrica por máquina
88
FIG 42
FIG 43
-
Classificação granulométrica final do resíduo
90
FIG 44
-
Detalhe de todos os traços em escala 1/1
92
FIG 45
-
Limites da misturas dos traços
93
FIG 46
-
Gráfico da absorção de água depois de 15 dias de imersão baseado
TABELA 25
95
FIG 47
-
Gráfico da absorção de umidade durante 15 dias - 20 medições
95
FIG 48
-
Equivalência entre escalas SHORE
96
FIG 49
-
Gráfico comparativo da Dureza Shore D entre os traços
98
FIG 50
-
Gráficos do desempenho mecânico dos traços
99
FIG 51
-
Região de fratura nos traços com partículas grossas
102
FIG 52
-
Camada de proteção Gel-Coat
103
xxiii
LISTA DE TABELAS
TABELA 01
-
Fatores da Eco-Eficiência
12
TABELA 02
-
Critérios gerais de Design
16
TABELA 03
-
Critérios de Design para requisitos ambientais
17
TABELA 04
-
Tipos de DfX
18
TABELA 05
-
Conseqüências do desmatamento
24
TABELA 06
-
Consumo de madeira industrial em toras no Brasil no ano de 2000
25
TABELA 07
-
Total de áreas plantadas em Pinus e Eucalyptus
26
TABELA 08
-
Subdivisões das árvores
27
TABELA 09
-
Camadas do tronco de árvore
28
TABELA 10
-
Vantagens e desvantagens da madeira como material
29
TABELA 11
-
Classificação e descrição das madeiras reconstituídas
31
TABELA 12
-
Discriminação dos resíduos de madeira
35
TABELA 13
-
Uso tradicional dos resíduos de madeira
37
TABELA 14
-
Alguns produtos construídos com eco-compósitos
43
TABELA 15
-
Valores de energia incorporada em materiais comuns
45
TABELA 16
-
Classificação dos materiais quanto a disponibilidade e possibilidade de
reintegração
46
TABELA 17
-
Algumas fibras vegetais usadas em compósitos
49
TABELA 18
-
Vantagens e desvantagens das fibras naturais em compósitos
49
TABELA 19
-
Organização dos requisitos ambientais da Ecologia Industrial para
materiais de fabricação
58
TABELA 20
-
Discriminação da serragem quanto às máquinas de beneficiamento
59
TABELA 21
-
Resultado da medição de umidade da serragem
72
TABELA 22
-
Coleta dos resíduos para medição de umidade por máquina
75
TABELA 23
-
Quantidade do resíduo coletado para a classificação granulométrica
76
TABELA 24
-
Classificação e descrição final da serragem
77
TABELA 25
-
Traços experimentais do ECO-WPC
78
TABELA 26
-
Resultado da medição de umidade da serragem
85
TABELA 27
-
Resultado da peneiração seletiva
86
TABELA 28
-
Calculo da porcentagem total dos resíduos por granulometria
90
TABELA 29
-
Classificação e descrição final da serragem
90
TABELA 30
-
Porcentagem e quantidade de água absorvida depois de 15 dias de
imersão
94
TABELA 31
-
Resultado do ensaio de dureza SHORE D
97
TABELA 32
-
Desempenho mecânico do ensaio de flexão em 3 pontos
99
TABELA 33
-
Comparação entre o WPC estudado e materiais semelhantes
104
xxiv
xxv
ABREVIAÇÕES
ABIMCI
- Associação Brasileira da Indústria de Madeira Processada Mecanicamente
ABNT
- Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABS
- Acrilonitrila Butadieno Estireno
ACV
- Análise do Ciclo de vida
CCA
- Chromated Copper Arsenate (Arsenato de cobre cromatado)
CETREL
- Central de Tratamento de Efluentes Líquidos
CNSL
- Cashew Nut Shell Liquid (Líquido da castanha do caju)
CP
- Corpo de Prova
CPM
- Could Press Moulding (Moldagem por prensagem a frio)
DCE
- Departamento de Construção e Estruturas - UFBA
DCTM
- Departamento de Ciências e Tecnologia dos Materiais - UFBA
DfE
- Design for Environment (Design orientado ao meio-ambiente)
HB
- Hard Board (Chapa dura)
HPM
- Hot press molding (Moldagem por prensagem a quente)
IBAMA
- Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renovaveis
ICME
- International Council on Metals and the Environment (Conselho Internacional
em metais e meio-ambiente)
LABMAD
- laboratório de madeira - UFBA
MDF
- Médium Density Fiberboard (Chapas de fibras de média densidade)
OSB
- Oriented Strand Board (Chapa de flocos orientados)
PB
- Particule Board (Chapa de partículas)
PET
- Polietileno Tereftalato
PI
- Poliéster Insaturado
PRFV
- Plástico Reforçado com Fibra de Vidro
PU
- Poliuretano
PVA
- Poliálcool Vinílico
PVC
- Policloreto de Vinila
RSM
- Reforço de Serragem de Madeira
RTM
- Resin transfer molding (Moldagem por transferência de resina)
SPMP
- Syndicat des Producteurs de Matières Plastiques (Sindicato dos Produtores de
materiais plásticos)
UFBA
- Universidade Federal da Bahia
WPC
- Wood plastic composites (Compósitos de plástico com madeira)
WWF
- Wood Wast Flour (Farinha de madeira)
SIMBOLOS
±
- Imagem Inexistente
xxvi
1
0
INTRODUÇÃO
A crescente necessidade de preservação ambiental tem levado à adoção de
tecnologias que utilizam os recursos naturais de maneira mais econômica e menos
destruidora. Ao mesmo tempo, buscam-se soluções para diminuição ou mesmo
eliminação de resíduos industriais, principalmente os classificados como tóxicos e
perigosos.
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 “segundo o IBAMA, o aproveitamento de toda a árvore
pelas indústrias madeireiras, está em torno de 30% a 60%, variando de empresa para
empresa”. Este dado é reforçado pelo Greenpeace que afirma que “a atividade madeireira
apresenta índices de desperdício incríveis. 2/3
de todas as árvores exploradas na
Amazônia viram sobras ou serragem” (GREENPEACE, 1999. p. 2). 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 SILVA (2002-1),
[...] tudo que não serve para o comércio regular vai para o lixo ou é
queimado. Os resíduos da serragem nem sequer são depositados de forma
adequada. Alguns são queimados em caldeiras, mas não é uma prática
comum. A maioria deposita nas áreas periféricas das serrarias. Quando
estes são queimados contribuem com aumento da poluição do ar
provocando danos ao meio ambiente e às populações existentes próximas
a essas indústrias.
2
De acordo com o IBAMA, a indústria brasileira produziu 166.310 milhões de m3 de
madeira de reflorestamento ou nativa no ano de 2000 (IBAMA, 2002), estimando-se que
pelo menos a metade desse volume, cerca de 80 milhões de m3 de madeira foi
transformada em resíduos.
Apesar de haver esforços para a reciclagem destas sobras principalmente na forma
de lenha, queimada para a geração de energia elétrica e calor, ou como a cama-degalinha nas granjas, estas soluções agregam baixo valor ao resíduo. Se por um lado têmse o uso nobre da madeira para produtos de consumo tais como habitações, móveis,
peças e equipamentos com grande utilidade e valor estético, por outro tem-se as sobras
servindo como produto de baixo valor. Muitas vezes parte da mesma madeira que se faz
um móvel de luxo vira briquete para incineração, quando não é descartado em aterros ou
no meio-ambiente. 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 no
meio biótico e antrópico, além de contribuir com problemas de ordem global, como o
aumento do efeito estufa ou o desaparecimento da biodiversidade global.
Essa situação permite levantar as seguintes questões:
A. Como um material cujo uso é considerado tão nobre pode ter mais da metade
de seu volume subutilizado ou descartado?
B. Por que as sobras desta matéria-prima não podem ser consideradas de alto
valor, apenas por se apresentar fisicamente diferente do estado de antes do
beneficiamento, visto que é o mesmo material?
C. Existem caminhos ou alternativas que permitam a valorização deste resíduo?
A necessidade de estudos referentes a processos de produção, materiais e produtos
eco-eficientes e eco-compatíveis torna-se, portanto, cada vez mais importante. Uma saída
é a aplicação dos princípios das tecnologias limpas, o que inclui os conceitos da Ecologia
Industrial, na busca destas metas. Através destes conceitos podemos agregar valor a
resíduos do setor produtivo madeireiro, transformando-os em novos materiais que
permitem novos produtos ecologicamente corretos e eficientes, contribuindo assim para a
diminuição da pressão exercida aos recursos naturais pelo consumo e também
diminuindo o descarte indiscriminado e a disposição prejudicial de resíduos no meioambiente, além de oferecer boas alternativas às matérias primas convencionais.
PEREIRA et al, (2002).afirmam que
3
[...] a utilização de resíduo industrial de madeira na transformação de
produtos, seja sob a forma de utilitários ou decorativos, é uma grande
resposta ao meio ambiente. Além de gerar outros produtos de utilização
com maior valor agregado, essa atitude traz outros benefícios, pois à
medida que se utiliza melhor as árvores cortadas ou dá-se um melhor
aproveitamento para os resíduos em madeira, contribui-se para diminuir a
pressão sobre o desmatamento, promovendo-se o equilíbrio ecológico e
reduzindo-se a poluição [...]
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.
A presente pesquisa fundamentou-se nas duas questões acima relacionadas: a
existência do desperdício de madeira na forma de resíduos industriais e à possibilidade
de reaproveitamento destes resíduos aplicando os princípios da Ecologia Industrial.
PROBLEMATIZAÇÃO
O processo de produção das indústrias beneficiadoras de madeira é feito em etapas
bastante distintas: primeiramente suas toras são enviadas para a indústria para a
transformação em bens de consumo. Depois, uma parte deste volume sofre um
tratamento visando sua preservação contra fungos e insetos xilófagos. O restante não
sofre tratamento, sendo usada industrialmente in-natura. No primeiro caso é usado o
conservante CCA (arseniato de cobre cromatado), composto formulado a base dos metais
pesados cobre (Cu), cromo (Cr) e arsênio (As), que têm alto poder tóxico.
A maior parte do resíduo de madeira gerado pela indústria madeireira vem da
madeira não tratada. É decorrente do beneficiamento dos troncos e posterior uso de
peças comerciais já cortadas, quando tal material é serrado, furado, entalhado,
aparelhado, lixado, entre outros processos, gerando assim a serragem (maravalha e pó
de serra), as costaneiras, as pontas de peças. O resíduo de madeira tratada é similar ao
da madeira não tratada acrescentado do produto preservante CCA.
4
Há também o resíduo do pós-uso, quando os bens de consumo já atingiram o fim da
vida útil e são descartados como lixo ou queimados. No entanto, não importando se a
madeira é tratada ou não, o resíduo é visto como inevitável e sua existência é um
problema a ser enfrentado pela tecnologia atual. A necessidade de um destino para estes
resíduos industriais de madeira de modo eco-eficiente aponta-se para o uso das
Tecnologias Limpas, cujo propósito é reduzir os impactos ambientais negativos do
processo produtivo, ou seja: tecnologias que promovem a preservação dos recursos
naturais e a prevenção da poluição. KIPERSTOK (2003, p. 34) explica que
[...] os caminhos para a não geração de resíduos são vários: devemos
repensar as matérias primas que utilizamos e rever os processos de
fabricação, discutindo porque estes geram perdas de material e energia, e
considerando se algumas dessas perdas, devidamente processadas, não
seriam insumos para outros processos [...] Todas essas ações resultariam
na Preservação da Poluição [...]
Neste novo discurso da produção industrial, os conceitos da Ecologia Industrial
(parte integrante das Tecnologias Limpas) entram como ferramentas teóricas e práticas
para solucionar problemas como este descrito acima. A Ecologia Industrial oferece o
conceito da circulação de matéria-prima entre unidades produtivas: o que é considerado
resíduo em um sistema industrial é usado em outro sistema como insumo. Neste caso, o
resíduo de madeira será usado como matéria prima em outro processo produtivo na
obtenção de um novo produto dentro da própria empresa ou de uma outra empresa.
Outro conceito da Ecologia Industrial é o Eco-design que propõe um modelo de
projeto orientado para o meio-ambiente por critérios ecológicos. Este conceito lista
requisitos de projeto de bens de consumo orientado para a preservação do meio
ambiente, os quais determinam produtos ecologicamente compatíveis em todo seu ciclo
de vida, gastando menos recursos naturais, menos energia, minimizando, assim, os
impactos ambientais.
Uma das maneiras de utilizar os resíduos como meio de viabilizar a obtenção de
produtos é usando conceitos de processo de fabricação tradicionais modificados com os
conceitos oriundos das especificações da Ecologia Industrial tal como a tecnologia do
Eco-Compósito. Esta se fundamenta no princípio do material compósito, ou seja, matérias
primas de diferentes características e origens formando um material composto
(compósito) o qual pode ser moldado de acordo com as especificações projetadas.
5
PROBLEMA
Considerando todas essas questões levantamos o seguinte problema: É possível,
aplicando conceitos da Ecologia Industrial, desenvolver um material ecologicamente
correto, baseado na utilização de resíduos de madeira e usando o processo de fabricação
dos compósitos?
Desdobramento do problema.
O problema pode ser desdobrado quanto às suas variáveis como se segue: A variável
dependente, ponto de referência inicial do problema, afirma que a formulação de um ecocompósito depende da aplicação dos princípios da Ecologia Industrial, da utilização de
resíduos de madeira e do processo de fabricação dos compósitos. Esses três elementos
constituem-se como variáveis independentes, visto estabelecerem condições autônomas
para o desenvolvimento da análise do ponto de referência inicial (variável dependente).
OBJETIVOS
Objetivo Geral:
Levantar fundamentos teóricos apresentados pela Ecologia Industrial para suportar o
desenvolvimento de um material ecológico baseado no aproveitamento de resíduos de
madeira.
Objetivos Específicos:
•
Eleger um processo produtivo da indústria madeireira selecionada pela pesquisa;
•
Verificar a geração de resíduos do processo produtivo escolhido da indústria
selecionada;
•
Classificar os resíduos gerados pelo processo eleito;
•
Usar princípios da tecnologia dos compósitos como referencial de processo de
fabricação para um material conceitual;
•
Desenvolver um eco-compósito baseado em resíduos de madeira usando
processos de fabricação simples, conhecidos e de baixo impacto ambiental,
buscando reduzir ao máximo os resíduos da produção
•
Levantar características físicas e mecânicas do compósito desenvolvido através de
ensaios normatizados
6
JUSTIFICATIVAS
•
O grande volume de resíduos de madeira gerados pelos processos de produção de
componentes usados na construção civil, em móveis ou em utilitários domésticos
estimulam pesquisas de aproveitamento destes resíduos em outros processos
produtivos.
•
Apesar da madeira ser uma fonte de recursos renováveis, é necessária uma forma
de uso otimizada deste recurso natural, o que significa o estudo de formas de
utilização dos resíduos do processo de beneficiamento da madeira.
•
O resíduo estudado é oriundo de recursos florestais e, portanto, considerado nobre.
O uso deste resíduo como matéria-prima para novos produtos ajudam a
preservação destes recursos florestais, diminuindo a pressão sobre as florestas
nativas.
•
Os conceitos da Ecologia Industrial apresentam os requisitos para concepção de
novos materiais que levam em consideração as necessidades tanto do ser humano
quanto do meio ambiente, de forma a reduzir os impactos ambientais.
•
O princípio tecnológico do eco-compósito pode oferecer uma boa alternativa para
aproveitamento de resíduos de madeira na forma de um material de fabricação a
ser usado nas indústrias de plástico reforçado, como foi o exemplo do compósito
desenvolvido neste estudo.
METODOLOGIA
Natureza da Pesquisa
Considerando que existe um problema de natureza bem específica e concreta, de
como aproveitar resíduos de madeira como novos produtos, levanta-se a necessidade de
aplicação de uma metodologia igualmente específica para solucioná-lo. Baseado na
classificação de SILVA E MENEZES (2001 p. 20) e considerando a natureza do problema
pode-se caracterizar esta pesquisa como:
•
Aplicada – com o objetivo de aplicar conhecimentos dirigidos à solução de
problemas específicos no caso o aproveitamento de resíduos industriais de
madeira como novos produtos;
•
Quali-quantitativa
–
Os
dados
quantitativos
constituem-se
elementos
comprobatórios para a análise dos valores colhidos diretamente no ambiente da
pesquisa;
7
•
Descritiva – com a descrição dos passos da experiência do seu começo à sua
fase final;
•
Experimental – pois se determinou um objeto de estudo e foram selecionadas as
variáveis capazes de influenciá-lo, submetendo o objeto a uma investigação que
busque soluções para o problema.
Etapas da metodologia aplicada na pesquisa
1. Levantamento do estado da arte – referenciando livros e revistas técnicas,
recursos da Internet como acesso a dissertações, teses, artigos e publicações
técnico-científicas e em bibliotecas digitais, nacionais e estrangeiras.
2. Visita técnica às indústrias – Etapa para coleta dados sobre os processos de
fabricação, matérias primas usadas e coleta dos resíduos usados na pesquisa.
3. Quantificação e qualificação do resíduo coletado – Etapa de caracterização
e qualificação do resíduo de madeira coletado no setor produtivo da indústria e
reciclado no Laboratório de Madeira da UFBA (Universidade Federal da Bahia).
4. Desenvolvimento do eco-compósito – Etapa estruturada a partir da
bibliografia selecionada e a partir de conceitos da Ecologia industrial quando se
usou os resíduos coletados e o processo de fabricação eleito na pesquisa. Essa
etapa pode ser dividida em:
•
Etapa de reciclagem do resíduo;
•
Etapa de seleção da resina ou matriz polimérica
•
Etapa de determinação dos traços de mistura da resina com o resíduo;
•
Etapa de moldagem dos corpos de prova;
•
Etapa de ensaios físicos e mecânicos à luz de normas técnicas da ABNT
(Associação Brasileira de Normas Técnicas), que foram: absorção de
água, dureza Shore D e flexão com 3 pontos.
O ensaio de absorção de água foi feito no LABMAD (Laboratório de Madeira do
Departamento de Construção e Estruturas, DCE, da Escola Politécnica da UFBA), o
ensaio de Dureza Shore, no laboratório de metrologia do SENAI-CIMATEC – Bahia e o de
Flexão, no laboratório do DCTM - Departamento de Ciências e Tecnologia dos Materiais
da UFBA.
8
LIMITES DA PESQUISA
Este estudo não está voltado para a engenharia de materiais mas sim para a
aplicação de conceitos da Ecologia Industrial para subsidiar uma nova proposta de
material ecológico feito a partir de resíduos industriais. Os três ensaios foram escolhidos
para uma avaliação preliminar com o propósito de verificar a viabilidade de uso deste
material e também verificar a possibilidade de continuidade desta pesquisa.
O processo de fabricação escolhido foi eleito visando a simplificação, acessibilidade
à tecnologia, possibilidades de aplicação e produção a baixo custo, no entanto, este
trabalho não visou o projeto de um produto, mas somente o desenvolvimento de novo
material ecológico que poderá ser aplicado em novos produtos. Sugestões de ampliação
da pesquisa encontram-se no último capítulo.
ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO
Esta dissertação está dividida em duas partes distintas: a primeira parte é destinada
aos capítulos teóricos e da revisão de literatura, os quais embasam a pesquisa,
compondo esta primeira parte os capítulos 1, 2 e 3. Os capítulos, 4, 5 e 6, descrevem os
experimentos, incluindo o método de desenvolvimento do eco-compósito, os resultados
da pesquisa, as conclusões e as recomendações.
O Capítulo 1 apresenta uma visão geral sobre as Tecnologias Limpas e a explicação
sobre os conceitos da Ecologia Industrial que embasam a pesquisa.
O Capítulo 2 concentra-se na madeira e sua importância na indústria a ela
associada, nos resíduos gerados na linha de produção das indústrias madeireiras e com o
destino destes resíduos.
No Capítulo 3 encontra-se a revisão da literatura referente aos novos materiais ecoeficientes, com exemplos de aplicações em produtos, incluindo os compósitos baseados
em resíduos de madeira. Também se refere aos polímeros usados como matriz de
compósitos e aos processos de fabricação usados na fabricação de produtos de
compósitos.
O Capítulo 4 refere-se à parte experimental da pesquisa, onde são descritos a
coleta, quantificação, classificação, reciclagem e uso do resíduo de madeira em novo
material eco-eficiente, moldado em dois tipos de corpos de prova, testados em três
ensaios: Absorção de água, Dureza Shore D e Flexão.
Os Capítulos seguintes, 5 e 6, fecham a pesquisa com a apresentação dos
resultados dos ensaios e as conclusões e recomendações finais, respectivamente.
9
CAPÍTULO
1
ECOLOGIA INDUSTRIAL
Este capítulo apresenta uma visão geral das Tecnologias Limpas, da Ecologia
Industrial e os conceitos de Eco-eficiência, Circulação de Recursos, Eco-design e Análise
do Ciclo de Vida, que são a base teórica da pesquisa. Ainda neste capítulo são
apresentadas uma lista de requisitos de Eco-Design e uma ilustração do ciclo de vida
material de bens de consumo.
1.1 – A PROPOSTA DAS TECNOLOGIAS LIMPAS
Uma das principais causas da poluição e da degradação do meio ambiente vem do
modelo atual de produção e consumo. Este se baseia na idéia que o meio ambiente é um
fornecedor de energia e recursos abundantes ou mesmo ilimitados, assim como é visto,
também, como um receptor ilimitado de resíduos (MANAHAN, 1999). Nesse sistema,
conhecido como linear ou aberto, não há preocupação nem com a eficiência na produção
ou com o uso dos produtos, nem com a origem das matérias primas, ou com a existência
de substâncias tóxicas e nem com a disposição dos resíduos e as conseqüências destas
ações. A FIGURA 01 mostra o sistema linear como descrito por TIBBS (1992) o qual foi
adaptado para melhor adequação à pesquisa. Nesse modelo, a extração dos recursos e a
disposição de resíduos são apontados como uma das causas dos impactos ambientais
negativos sendo gerados não só a partir de sistemas industriais, mas sendo também
originário do uso dos produtos pelos consumidores finais.
FIGURA 01 – Sistema linear de produção e consumo. Adaptado de TIBBS, 1992.
Esse modelo, que entende a geração de resíduos como inevitável e inerente ao
processo produtivo e ao consumo, procura remediar tais problemas através de ações e
tecnologias de controle da poluição. Essas tecnologias, no entanto, não a evitam, pois
10
atuam depois da sua geração. São, portanto conhecidas como Tecnologias Fim-de-Tubo,
cujo propósito é remediar os prejuízos ambientais do atual sistema produtivo. 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. Além
disso, com o aumento do consumo, há o aumento de resíduo o que pressiona as
tecnologias Fim-de-Tubo aos seus limites de operação.
As Tecnologias Limpas propõem novos parâmetros para a produção industrial e
consumo. Têm a finalidade de diminuição ou mesmo eliminação dos impactos ambientais
negativos em todo ciclo de vida dos produtos, desde a obtenção das matérias primas,
tanto na produção industrial, como também durante o uso dos produtos e no pós-uso dos
mesmos. A sua filosofia é a da prevenção da poluição, atuando e interferindo no processo
produtivo antes da geração de resíduos, na busca de eliminá-los e assim, preservar o
meio ambiente. A FIGURA 02 mostra a evolução tecnológica da prevenção da poluição.
Esta simplifica e sistematiza todas as etapas de prevenção da poluição organizadas por
KIPERSTOK (2003), desde as tecnologias fim-de-tubo até o consumo sustentável. O
gráfico original foi adaptado para melhor descrição neste trabalho. De maneira sistemática
podemos separar estas tecnologias em três níveis crescentes de evolução:
FIGURA 02 – Evolução tecnológica da prevenção da poluição (adaptado de KIPERSTOK, 2003 p. 86)
NÍVEL 01 – São as tecnologias fim-de-tubo, como foram descritas anteriormente.
Aqui o sistema industrial e o consumo usam a disposição de resíduos no meio ambiente
ou os trata antes de dispô-los. Além de entender que os resíduos são ilimitados, bastando
apenas remediá-los, essa filosofia também se estende para a obtenção dos recursos
naturais e recursos energéticos que também são explorados sem a eficiência devida.
11
NÍVEL 02 – É o nível intermediário, compreendendo tecnologias que procuram
interferir no processo produtivo ou em uma cadeia produtiva, a fim de localizar os locais
de ineficiência e corrigí-los na fonte, melhorando, assim, sua resposta ao meio ambiente.
Esta filosofia já emprega a gerência de operação e processos, além da possibilidade da
reciclagem de matéria prima através de intervenções internas no processo produtivo. Sua
atuação, no entanto, fica apenas no interior do processo produtivo, não questionando
fatores importantes como o que é produzido ou como é usado o produto de tal processo
dando, portanto, mais ênfase ao processo que ao produto. As alterações no produto,
derivadas pela intervenção do design, visam apenas a melhoria do processo produtivo.
Assim, para KIPERSTOK (2003), essas medidas de prevenção ainda possuem grau de
eficiência insuficiente do ponto de vista ecológico.
NÍVEL 03 – Sugere soluções ecologicamente mais eficientes, levando em
consideração medidas que indicam caminhos para novos tipos de produtos, novos
comportamentos de consumo, novas formas de produção, novos tipos de matéria primas,
gerenciamento do ciclo de vida de produtos, dentre outros. Portanto, um novo horizonte
no qual a produção e consumo seriam limitados pela capacidade do meio ambiente de
fornecimento de recursos e absorção de resíduos, quando o uso sustentável dos recursos
conduzirá a realização das necessidades humanas. Neste nível, a Ecologia Industrial é
vista como uma ferramenta para concretizar estas tendências. Os conceitos da Ecologia
Industrial concretizam os objetivos buscados no NÍVEL 3 e serão descritos a seguir.
1.2 – CONCEITOS DA ECOLOGIA INDUSTRIAL USADOS NA PESQUISA
O conceito tradicional de ecologia a define como a ciência que estuda as relações
entre os seres vivos e o meio ambiente em que vivem, e o conceito de ecossistema é
definido como um conjunto de condições físicas e químicas de certo lugar, reunindo um
conjunto de seres vivos que habitam esse lugar (FERRI, 1979). Num ecossistema em
equilíbrio, cuja relação é uma seqüência de seres vivos, uns se alimentando dos outros
sucessivamente num ciclo fechado, não há sobras nem o que se poderia chamar de “lixo”.
É exatamente esse modelo natural de produção e reaproveitamento de recursos, que
serve de base conceitual para a Ecologia Industrial.
Parte-se da idéia que toda atividade industrial implica em impactos ambientais,
pequenos ou grandes. A Ecologia Industrial aborda, então, a interação da indústria e do
meio ambiente buscando a minimização destes impactos ambientais. Sua essência pode
ser descrita como a forma de manter em evolução as necessidades econômicas, culturais
e tecnológicas, levando em consideração que o sistema industrial não se encontra isolado
12
dos fatores ambientais e naturais, mas incluso nestes. Para isso as pesquisas vão ao
encontro da otimização do ciclo material, indo da matéria prima virgem, passando pelo
material processado industrialmente, pela transformação de materiais em componentes e
produtos industrializados, pela obsolescência dos produtos e finalizando pela disposição
final de materiais na forma de produtos descartados. Os fatores de otimização incluem
fontes de matéria prima, energia e capital (GRAEDEL & ALLEMBY, 1995).
A Ecologia Industrial funciona através de conceitos tais como a Eco-Eficiência, a
Circulação de Recursos, o Eco-Design e o ACV (Análise do Ciclo de Vida). Estes
conceitos foram escolhidos por estabelecerem requisitos e restrições que os processos
industriais, materiais e os produtos devem ter para que possam infligir impactos mínimos
ao meio ambiente.
1.2.1 – Eco-Eficiência
Eco-eficiência é a maneira para se produzir mais, melhor, com menor consumo de
materiais,
água
e
energia,
fazendo
que
a
organização
que
a
adote
seja
mercadologicamente competitiva, não comprometendo as finanças, contribuindo para a
qualidade de vida e, ao mesmo tempo, reduzindo a carga, ônus, danos e impactos
ambientais causados por bens e serviços (VERFAILLIE & BIDWELLA 2000 apud
FURTADO, 2001). Assim, a Eco-Eficiência está fundamentada nos princípios econômico,
social e ambiental descritos por BRITTO (2003) como princípios que devem ter como
metas: a rentabilidade econômica, a compatibilidade ambiental e a justiça social. O ICME
- International Council on Metals and the Environment (2001) define eco-eficiência como a
maximização dos benefícios econômicos e ambientais enquanto reduz os custos tanto
econômicos quanto ambientais simultaneamente, ou seja: é uma relação benefício / custo
em que o denominador nunca pode ser maior que o numerador. Para que estas metas
sejam alcançadas, são usados métodos e conceitos tais como a redução de resíduo na
fonte, que aplica os conceitos da Produção Limpa, tais como descritos no NIVEL 2; o Ecodesign que oferece opções de produtos que atendam a uma produção limpa, buscando a
economia de recursos naturais e energéticos além de apresentar produtos inovadores. A
tabela 01 apresenta, segundo BRITTO (2003) os fatores da Eco-Eficiência:
FATORES
TABELA 01 – Fatores da Eco-Eficiência
DESCRIÇÃO
ÊNFASE NA QUALIDADE DE VIDA
UMA VISÃO DO CICLO DE VIDA
ECO-CAPACIDADE
Fonte: BRITTO, 2003.
Produtos e serviços que atendem necessidades reais
Uso do ACV para gerenciar os produtos e serviços
Respeito aos limites suportados pelos meios naturais
13
Assim, uma empresa eco-eficiente, ao mesmo tempo em que reduz o uso de
recursos naturais, economiza recursos financeiros, preserva o meio-ambiente, sendo
ainda competitiva ao apresentar novos produtos e serviços.
1.2.2- Circulação de Recursos
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 entre sistemas industriais, de modo análogo aos processos
naturais 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, p. 272):
[...] 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. Não sendo possível repeti-los, procurar-se-ia
aproximar-se deles o mais possível, reduzindo as pressões externas [...].
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 e fazendo com que a quantidade de
matéria 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 03 podemos ver o funcionamento gráfico do conceito
básico da Ecologia Industrial.
FIGURA 03 – Gráfico conceitual da Ecologia Industrial (TEIXEIRA e CÉSAR, 2004)
14
Aqui, segundo TEIXEIRA e CÉSAR (2004), o planeta Terra ainda é gerador de
recursos e de energia, mas obtidos de maneira eficiente e sustentável. Esses recursos
serão usados ao máximo das possibilidades num circuito fechado de aproveitamento de
insumos entre indústrias, diminuindo sua demanda. No caso de geração de resíduos,
estes são mínimos, ecologicamente compatíveis e não poluentes, minimizando, assim os
impactos ambientais negativos.
1.2.3 – Análise do Ciclo de vida
A Análise do ciclo de vida, ou ACV pode ser descrita como uma técnica de avaliação
que relaciona atividades, produtos e materiais do início ao fim de sua existência, desde o
projeto e suas pesquisas, passando pela seleção, extração, transformação das matérias
primas; construção e produção dos produtos relacionados; processos de marketing,
transporte, venda e distribuição, uso das mais variadas formas, incluindo o uso correto,
incorreto,
alternativo,
reuso,
desuso;
desmontagem,
conserto,
remontagem,
reaproveitamento de partes, reciclagem ou compostagem nas mais variadas formas e
finalizando com o descarte final. Isso pode ocorrer não em todos esses itens nem nessa
ordem propriamente dita. Enfim, segundo MANZINI (2002. p. 99), Análise de Ciclo de Vida
é a implicação “do projeto de um produto, ou projeto de sistema produtivo inteiro
entendido exatamente como o conjunto de acontecimentos que determinam o produto e o
acompanha durante o seu ciclo de vida”.
Sua importância para o meio ambiente é exatamente planejar a eco-eficiência,
conhecer os impactos ambientais referentes a todas as etapas descritas, e,
principalmente,
permitir
aos
projetistas
melhores
escolhas
no
processo
de
desenvolvimento de um produto, desde o berço até o descarte final ou túmulo. Daí o ACV
ser conhecido igualmente como análise do berço ao túmulo de um produto. É necessário,
portanto, metodologias e estratégias para delimitar o número de detalhes, a profundidade
dos estudos e o número de subsistemas a serem englobados em cada etapa no estudo
de ACV.
Quando um projeto de Design leva em conta o ciclo de vida de produtos em uma
análise mais completa, que envolve todas as etapas de produção, iniciando pelo projeto à
produção propriamente dita; incluindo fatores que não estão ligados diretamente no
processo produtivo como o transporte, armazenagem e terminando no uso, reuso,
reciclagem e descarte deste produto; análise de todo o conjunto de acontecimentos e toda
a infra-estrutura associada que determina um produto, tem-se o conceito de Life Design
Cicle (projeto do ciclo de vida), ou seja, a inclusão no design do produto o projeto do seu
15
ciclo de vida, adequando-o aos aspectos ambientais todo o seu ciclo de vida desde seu
berço ao túmulo, já que
[...] o objetivo do Life Cycle Design é o de reduzir a carga ambiental
associada a todo o ciclo de vida de um produto. Em outras palavras, a
intenção é criar uma idéia sistêmica de produto, em que inputs de materiais
e de energia bem como o impacto de todas as emissões e refugos sejam
reduzidos ao mínimo possível, seja em termos quantitativos ou qualitativos,
ponderando assim a nocividades de seus efeitos (MANZINI, 2002, 99).
Esta visão mais ampla leva a considerar, na fase de projeto, todas as atividades que
caracterizam o produto durante o ciclo de vida, relacionando-as com o conjunto das trocas
(os inputs e outputs dos vários processos) que elas terão com o meio ambiente
(MANZINI, op cit). Um dos requisitos considerados pelo ACV é o uso de matérias primas
e insumos de baixo impacto ambiental no maior número possível de etapas em toda
cadeia produtiva do produto (IDHEA, 2004).
1.2.4 – Eco-Design
Normalmente o termo inglês Design, cujo termo em português que mais se aproxima
é Desenho Industrial, se refere a uma atividade multidisciplinar que converge
conhecimentos de tecnologia, criatividade, arte, ergonomia dentre outros, com o propósito
de projetar, através de metodologias próprias, soluções para problemas concretos.
Eco-Design, conhecido também como DfE (Design for Envoironment ou Projeto para
o Ambiente), é uma especialização do design que leva em consideração requisitos
ambientais em todo ciclo de vida dos produtos. Apesar de ser uma atividade em evidência
desde a Revolução Industrial, apenas na década de 1970 e que se começou a repensar o
Design no que se refere a sua importância sobre problemas do mundo real, ou seja,
problemas ambientais e sociais majoritariamente.
Um dos seus primeiros pensadores, Victor Papanek, definiu assim o novo discurso
para o Design:
[...] A ecologia e o equilíbrio ambiental são os esteios básicos de toda a
vida humana na Terra; não pode haver vida nem cultura humanas sem ela.
O design preocupa-se com o desenvolvimento de produtos, utensílios,
máquinas, artefatos e outros dispositivos, e esta atividade exerce uma
influência profunda e direta sobre a ecologia. A resposta do design deve
16
ser positiva e unificadora; deve ser a ponte entre as necessidades
humanas, a cultua e a ecologia (PAPANEK, 1998. p 31).
O projeto orientado ao meio ambiente é o que estabelece, então, o conceito de EcoDesign que pode ser definido como um método projetual que incorpora as questões
ambientais como parâmetros projetuais básicos para o desenvolvimento de projetos
(BARBOSA, 2002). Isso significa que 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. Tal comportamento pode ser confirmado pela
Análise do Ciclo de Vida.
1.3 – REQUISITOS DO ECO-DESIGN
Tradicionalmente, o projeto de design busca satisfazer as necessidades do
consumidor, e atender também o setor produtivo, usando um conjunto de requisitos de
várias origens que determinam o desenho de um produto; segundo MARGOLIN e
MARGOLIN (2004) o objetivo primário do Design é atender o mercado, criando produtos
para venda. Desta forma, um bom produto de design deve atingir os seguintes objetivos,
conforme descritos na TABELA 02:
TABELA 02 – Critérios gerais de Design
OBJETIVOS
DESCRIÇÃO
UTILIDADE
Garantia de uma performance mínima no cumprimento de uma função
USABILIDADE
Ter uma interface ergonômica para facilitar o uso e proteger o usuário
ESTETICAMENTE DESEJÁVEL
DE FÁCIL PRODUÇÃO
VENDÁVEL
DIFERENCIAÇÃO
Ter aparência em sintonia com o desejo do usuário – beleza
Projeto que o torne factível industrialmente
Que atenda exigências mercadológicas
Que seja inovador, atendendo a novas funções e oferecendo novos
benefícios
Baseado em BETTERPRODUCTDESIGN, (2002), MORAES (2004), LÖBACH (2001)
Para atender os requisitos ambientais, no entanto, além dessas metas, deve haver
outras específicas para que o produto seja eco-eficiente, e para se tornar operacional, o
Eco-Design segue princípios ou critérios que permitem um desempenho ambiental
otimizado. Diferentes critérios podem ser usados de maneira sistemática tal como visto
na TABELA 03:
17
TABELA 03 – Critérios de Design para requisitos ambientais
CRITÉRIOS
AÇÕES
•
•
REDUÇÃO DO USO •
•
DE RECURSOS
•
NATURAIS •
•
•
Simplificação da forma;
Agrupar funções / multi-funcionalidade / multi-configuração / modularidade;
Evitar superdimensionamentos;
Diminuir volume e peso;
Diminuir uso de água;
Usar materiais vindos de fontes abundantes;
Usar materiais abundantes e sem restrição de uso;
Reduzir o número de tipos de material de fabricação;
• Reduzir energia na fabricação;
REDUÇÃO DO USO • Reduzir energia na utilização do produto;
DE ENERGIA • 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;
AUMENTAR A • Facilitar manutenção e substituição de peças;
DURABILIDADE • Incentivar mudanças culturais (p. ex: descartável x durável);
• Na mesma função ou em outras funções;
PROJETAR PARA O • Possibilidade para reconhecer peças e materiais;
REUSO • Possibilidade para um segundo ciclo de vida;
• Projeto para revenda, redistribuição;
• Facilitar desmontagem;
PROJETAR PARA A • Possibilidade de ser recriado (re-design), sofrer adaptações melhorias e atualizações
tecnológicas;
REMANUFATURA
• Projetar intercâmbio das peças;
• Facilitar desmontagem;
PROJETAR PARA A
• Identificar diferentes materiais;
RECICLAGEM
• Agregar valor estético aos materiais reciclados;
• Projeto para facilitar transporte e armazenamento;
• Projeto para logística reversa, facilitando a recolha e transporte do produto após o uso
para reuso ou reciclagem;
OTIMIZAR A
LOGÍSTICA • Projetar para que os produtos usem menos embalagem ou mesmo não usá-las;
• Produção na exata demanda do consumo;
• Trocar produtos por serviços;
PLANEJAR FINAL DA • Utilizar materiais biodegradáveis e/ou compostáveis em produtos de vida útil breve;
VIDA ÚTIL DOS • Possibilidade de ser usado como matéria prima para outros processos produtivos;
PRODUTOS E • Utilizar materiais que possam ser incinerados para a geração de energia sem que
produzam emissões tóxicas;
MATERIAIS
LEIS E NORMAS • Alcançar ou exceder metas regulatórias;
• Preservar culturas, desenvolvendo produtos que preservem os recursos culturais e
naturais locais;
PROJETAR PARA • Gerar trabalho e empregos;
SUSTENTABILIDADE • Buscar a manutenção de recursos humanos e econômicos nas comunidades locais,
principalmente em zonas mais pobres evitando o êxodo para zonas ricas e populosas;
SOCIO-AMBIENTAL
• Contribuir para a educação sócio-ambiental dos usuários e seus vizinhos
• Ser benéfico à saúde dos seres vivos e do eco-sistema
• Promover custos competitivos sendo alternativa a produtos similares convencionais
DIMINUIÇÃO DE
• Permitir ser testado nos mesmos parâmetros técnicos de produtos convencionais
CUSTOS
• Economizar custos finais da produção
Baseado em RAMOS E SELL (2002) e complementado por MANZINI (2002); MORIMOTO (2001); MASUI
(2000); LINDBECK (1995) apud LIMA E FILHO (2002); BARBOSA (2002), SOUSA (2002), KIPERSTOK
(2003); LEITE (2003); CASTILHOS (2003), JÚNIOR (2003), ROSE (2002), IDHEA (2004).
18
Para uma melhor integração das atividades do design, neste contexto, pode-se
organizar os critérios por variáveis, passando a ser chamado de DfX ou Design para X
variáveis, sendo que X representa as características que devem ser maximizadas e
enfatizadas para atender um propósito específico, como visto na TABELA 04:
TABELA 04 – Tipos de DfX
X
Df
DIRIGIDO A:
A
ASSEMBLY
(montagem)
Facilitar a montagem, evitar erros de montagem,
projetar peças multifuncionais, etc;
C
COMPLIANCE
(conformidade)
Cumprir as normas necessárias para manufatura e
uso, como por exemplo, quantidade de substâncias
tóxicas ou biodegradabilidade;
D
DISASSEMBLY
(desmontagem)
Possibilitar e facilitar a desmontagem do produto,
facilitar a remoção e separação de peças, prever
produtos modulados com partes de fácil desencaixe;
E
ENVIRONMENT
(ambiente) ou Eco-Design
Diminuir as emissões e os resíduos do produto desde
sua fabricação até seu descarte, determinando o
ACV do produto;
L
LOGISTIC
(logística)
Facilitar o transporte e armazenamento através do
gerenciamento direto e reverso de materiais;
minimizar embalagens;
M
MANUFACTURABILITY
(processabilidade)
O
ORDERABILITY
(ordenamento)
Integrar o design do produto com os processos de
fabricação, como processamento e montagem;
Integrar o design no processo de manufatura e
distribuição de forma a satisfazer às expectativas do
consumidor;
RELIABILITY
(resistência)
Atender condições de operação em condições de
ambiente agressivo, como meios corrosivos ou de
descarga eletrostática;
RECYCLING
(reciclagem)
Permitir que partes dos produtos possam ser
identificadas, separadas, recuperadas, reusadas.
Determinar uso matérias primas recicláveis.
Prever redesign, revenda e redistribuição;
SL
SAFETY AND LIABILITY
PREVENTION
(segurança e prevenção de
falhas)
Atender aos padrões de segurança, evitar usos
equivocados, prevenção de falhas e de ações legais
delas decorrentes;
S(1)
SERVICEABILITY
(utilização)
Facilitar a instalação inicial, o reparo e a modificação
em campo ou em uso;
TESTABILITY
(testabilidade)
Facilitar testes tanto no processo de fabricação como
em campo;
SUSTEINABILITY
(sustentabilidade)
Procurar favorecer a preservação dos recursos
social, econômica e cultural de maneira que não
cause impactos negativos na sociedade humana nem
no meio ambiente;
R(1)
R
(2)
T
(2)
S
Baseado em JUNIOR (2003) e complementado com LIMA E FILHO (2002), SOUZA (2002),
SOUZA & PEREIRA (2003); GRAEDEL e ALLENBY (1995), MAZINI (2002).
Nesta organização acima, as variáveis X são interdependentes e consideradas
simultaneamente, se integrando e se complementando, em prol de um objetivo comum. O
designer, desta forma, pode usar uma lista de requisitos que irão otimizar o produto tanto
na função especificada quanto na busca de uma melhor eficiência ambiental. Por
19
exemplo, o design para reciclabilidade (DfR(2)) depende do design para desmontagem
(DfD) pois este, ao facilitar a separação de peças, facilita o reaproveitamento e reciclagem
das mesmas. O Eco-Design, ou DfE – Design for Environment – faz parte das ferramentas
propostas pelo DfX (ROSE, 2002), propondo o uso de parâmetros ambientais no projeto
de produtos e se integrando aos demais fatores X pelo uso do ACV, quando em cada
etapa de vida do produto, desde a extração de material, manufatura, transporte, uso e
descarte, há o uso dos requisitos dos demais fatores X, buscando interferir positivamente
na eco-eficiência do produto desde sua fase de projeto.
1.3.1 – Atuação do Eco-Design no ciclo de vida do produto.
A visão geral da aplicação do eco-design no ciclo de vida de um produto pode,
então, ser visualizada na FIGURA 04, que demonstra graficamente as informações
descritas anteriormente:
FIGURA 04 – Ciclo de vida do produto e intervenção do Eco-design na cadeia produtiva
(TEIXEIRA e CÉSAR, 2004 – MODIFICADO)
A partir da FIGURA 04 pode-se enumerar cada etapa da produção de um produto,
desde a extração da matéria virgem até o pós-uso, explicando as intervenções possíveis
do Eco-design e as possibilidades tecnológicas mais compatíveis com o meio ambiente:
Fluxo tradicional da produção: Descrito no NIVEL 01 como produção linear. O
planeta Terra é visto aqui como fornecedor de matéria virgem, de água e de energia.
Esses recursos são beneficiados e transformados em produtos que são distribuídos
20
para o consumo e, então, são finalmente descartados.
Fabricação Eco-eficiente: representa o primeiro passo em direção a eco-eficiência.
A aplicação de tecnologias e de gerenciamento (NÍVEL 02) que buscam a prevenção
da poluição durante os processos industriais. Aqui o Eco-design propõe projetos que
facilitem a manufatura, montagem e testes, que reduzem o uso de água e energia na
fabricação, que faça uso de materiais e de processos de fabricação não poluentes,
uso de materiais reciclados e recuperados.
Otimizar a logística: prevê produtos que facilitem o transporte e armazenamento,
que usem o mínimo ou zero de embalagem, que facilitem ao máximo o acesso dos
consumidores aos produtos e que permitam o retorno dos produtos ao setor produtivo
após o uso, com a aplicação da logística reversa (LEITE. 2003).
Maximizar o uso: tudo que signifique aumentar a utilidade e a vida útil do produto
além de diminuir o consumo de água e energia durante esta fase de uso. Assim, o
Eco-Design prevê produtos multifuncionais, multiconfiguráveis, duráveis, econômicos,
que possam ser de fácil manutenção, que possam ser substituídos por serviços, que
possam servir a vários usuários (uso compartilhado), que tenham interface
ergonômica e que agreguem valor estético, fortalecendo sua relação com o usuário.
Reaproveitamento de produtos e peças: formas de agregar valor e recuperar
produtos considerados no fim da vida útil com destinos ao descarte. Deve-se optar
primeiramente pelo reuso do produto e depois pela a remanufatura através da
reutilização das peças em boas condições de uso:
Reuso: prevê produtos que possam ser recuperados, consertados, atualizados,
revendidos e reusados. Conta para isso com a durabilidade: física, funcional,
utilitária e estética, além do seu valor de mercado. Depende de uma logística
reversa que permita sua devolução para o setor de recondicionamento (LEITE,
2003) e de revenda. Prevê o reuso na função original do produto ou em outras
funções.
Remanufatura: prevê produtos que possam ser desmontados, ter peças de fácil
identificação, separação, limpeza e reparação, para permitir o aproveitamento
de peças em outros produtos na mesma função ou em funções diferentes da
original. Conta para isso a possibilidade de desmontagem, modularidade,
montagem.
21
Reaproveitamento de material: Formas de reutilização da matéria prima residual
oriunda tanto de processos industriais quanto oriunda de produtos e bens de
consumo descartados, atitude que além de reutilizar matéria descartada, ajuda tanto
a diminuir a demanda por matéria virgem e recursos naturais como também ajuda a
poupar energia, dependendo do material e do processo de reaproveitamento. A meta
é o reaproveitamento de 100% do material e para isso o Eco-Design prevê produtos
de fácil desmontagem, com partes e peças modulares facilmente identificáveis
permitindo separação rápida, diminuição do número de materiais de fabricação no
produto, uso de material de fabricação reciclados e recuperados (oriundos de
processos de reciclagem e de recuperação) e recicláveis ou recuperáveis (que
permitam ser reciclados ou recuperados), uso de materiais similares e compatíveis
entre si, uso de materiais não tóxicos e uso de materiais cuja reciclagem tenha
impactos ambientais mínimos.
Recuperação: prevê a reutilização da matéria prima de processos industriais ou
do uso de produtos de consumo descartados, reintroduzindo-a em sistemas de
produção igual ou similar à etapa produtiva inicial e em produtos similares à
primeira transformação. Tal processo pode usar etapas de limpeza e purificação
que demandam água e energia, mas que permite aproveitamento total de
matérias primas de grande consumo tal como o vidro, o PET, o aço, o alumínio.
Reciclagem: prevê a reutilização da matéria prima oriunda tanto de processos
industriais considerada como resíduo (reciclagem pré-consumo ou pósindustrial), quanto àquela contida nos produtos finalizados e considerados no
fim da vida útil, não sendo mais possível o seu reuso nem sua remanufatura
(reciclagem pós-consumo). O material reciclado é então usado em processos e
em produtos diferentes dos usados nos processos iniciais, já que há a
possibilidade de perda de características que dificultam a reintegração destes
materiais nestes processos iniciais.
Os processos de reciclagem e de recuperação, dependendo das circunstâncias e do
material a ser reprocessado, podem fazer uso de tecnologias que demandem de
energia, novos insumos, água, o que fazem a reciclagem e a recuperação uma forma
menos ecologicamente eficiente quanto o reuso ou a remanufatura, mas muito mais
eficiente que a extração de matéria virgem, além de promover a utilização de materiais
e insumos em ciclos fechados de produção, principalmente quando não há mais as
possibilidades de reuso nem de remanufatura.
22
Opções para obtenção de energia: prevê produtos construídos com materiais que
permitam a queima para obtenção de energia, assim há o reaproveitamento de
energia. Esta retorna para a linha de produção e consumo, ajudando a diminuir a
pressão exercida ao meio ambiente pela demanda energética. Neste caso, a matéria
prima contida nos produtos é considerada como combustível e pode ser transformada
em energia por processos termoquímico ou bioquímico, gerando calor, gás metano
(combustível) ou eletricidade (KIPERSTOK 2003). A alternativa da queima de
material deve ser a mais eco-eficiente possível, visto que pode apresentar o problema
da geração de emissões atmosféricas prejudiciais ao meio ambiente. Técnicas como
a biodigestão, que produzem gás metano como combustível e biofertilizante, são
preferidas a processos convencionais de queima. Essa opção deve ser usada quando
todas as demais já foram usadas. Para tal, o Eco-design prevê produtos construídos
com materiais não tóxicos, biodegradáveis, compostáveis (com a possibilidade do
uso do composto orgânico como fertilizantes ou adubos) e energéticos, assim como
também prevê projetos de fácil desmontagem.
Resíduos ecologicamente compatíveis: prevê a reintegração ao meio natural tanto
do produto quanto do material de fabricação no final de sua vida útil. Portanto, é
imperativa a característica de ser não poluente e não tóxico, assim como deve ter
volume mínimo. Além disso, devem ser construídos de materiais biodegradáveis,
putrescíveis ou compostáveis.
O propósito de reunir vários requisitos, como vistos na TABELA 03 e 04, é de buscar
requisitos compatíveis que torne um produto proposto realmente eco-eficiente, pois
apenas o uso de um destes requisitos não garante sua boa performance ambiental.
Baseado nos critérios citados acima, a decisão de elaborar um produto deve levar em
conta algumas pré-condições já que a utilização de apenas uma estratégia ou o foco
sobre a redução de um único impacto ambiental pode trazer resultados indesejados,
quando se considera a performance ambiental do produto, desde o início e até o final da
sua vida útil (RAMOS E SELL, 2002). A partir do esquema mostrado pela FIGURA 04,
pode-se entender o caminho do resíduo estudado e traçar a melhor estratégia para
aproveitá-lo num novo ciclo de produção. A possibilidade do uso de subprodutos
industriais, antes considerados resíduos, como mostra a FIGURA 04, abre a possibilidade
do aproveitamento destes em unidades fabris com objetivos sociais, gerando mais
empregos e mais trabalho pela simples possibilidade da transformação de resíduos em
novos produtos.
23
CAPÍTULO
2
A MADEIRA: INDÚSTRIA E RESÍDUOS
Este capítulo apresenta a madeira como material de produção, sua origem, suas
características, o problema do desmatamento, as diferenças da madeira serrada e
reconstituída. Apresenta ainda os resíduos de pós-fabricação da indústria da madeira,
como são gerados e como são usados tradicionalmente.
2.1 – A MADEIRA COMO RECURSO FLORESTAL
A floresta é descrita como “a fonte de recursos naturais mais importante da terra”
(CORSON, 2002, p.103). Entre estes recursos florestais, a madeira aparece como matéria
prima considerada básica, mas também decisiva para o desenvolvimento do homem,
aparecendo em todas as civilizações como a matéria prima de maior acesso e facilidade
de manuseio. Dela se obtém a lenha para o fogo, proporcionando o cozimento, calor e
proteção; construção de utensílios, armas, ferramentas e habitações; transporte como as
embarcações, veículos; uso como carvão para extração e modelagem metalúrgica e de
outros materiais como o cimento, cal, argamassa, telhas e blocos. A madeira pode ser
considerada um agente que promove a revolução tecnológica em prol do progresso do
homem. Sua importância para os povos antigos era tal que os gregos e os romanos a
chamavam de “a matéria” referindo-se a uma matéria prima básica e elementar.
A área ocupada pelas florestas, plantadas ou naturais, eram estimadas em 3,454
milhões de hectares em 1995, sendo que 55% desta área está localizada nos países em
desenvolvimento ou sub-desenvolvidos e apenas 3% da área mundial é de floresta
plantada, o restante 97% são de florestas naturais (SERRANO et al, 1998). SERRANO
(op cit) ainda resume em sete países que, em 1995, detinham cerca de 60% das florestas
mundiais, como visto na FIGURA 05:
FIGURA 05 – Países com a maioria da área florestal mundial, em porcentagem. Fonte: SERRANO, 1998
24
2.2 – CAUSAS E CONSEQUENCIAS DO DESMATAMENTO
Atualmente a devastação das florestas atinge valores preocupantes. Os dados
mostram, em nível global, que a devastação varia de 10 a 20 milhões de hectares
florestais por ano, (ou 10 quarteirões a cada minuto). As principais causas são, segundo
CORSON (2002), a agricultura, a pecuária, os projetos de desenvolvimento em larga
escala tais como a construção de estradas ou hidroelétricas, e a extração da madeira.
Estes fatores são impulsionados pelo aumento da demanda por área para expansão
territorial e pelos recursos florestais, áreas estas geralmente desmatadas pela aplicação
de fogo, acarretando perda de biodiversidade (GERWING e VIDAL, 2002). A floresta
ainda é considerada como uma fonte de recursos, entendida como inesgotável ou como
um “obstáculo ao estabelecimento e desenvolvimento das populações humanas” (IBAMA,
2002 p.100).
A indústria da madeira tem uma participação importante no desmatamento. Segundo
CORSON (2002 p. 120) “a cada ano 5.000.000 de hectares, no mínimo, de florestas
tropicais são cortados para a obtenção da madeira” sendo que as áreas mais devastadas
estão na Ásia e África Ocidental. Este desmatamento é impulsionado pela pobreza dos
países do terceiro mundo que são obrigados a transformar seus recursos naturais em
recursos financeiros. O Brasil não está distante desta realidade, apesar de se considerar
que a Amazônia ainda está no começo da exploração. As conseqüências são inúmeras e
na maioria muito grave. Algumas chegam a ser irreversíveis e de grande prejuízo para o
meio ambiente. A TABELA 05 discrimina as principais conseqüências do desmatamento.
TABELA 05 – Conseqüências do desmatamento
CONSEQUÊNCIA
EXTINÇÃO DA
BIODIVERSIDADE
DESLOCAMENTO
DE CULTURAS
LOCAIS
DEGRADAÇÃO DO
SOLO E DA ÁGUA
ALTERAÇÃO
CLIMÁTICA
PERDA DE
RECURSOS
NATURAIS
DESCRIÇÃO
A quebra dos elos do ecossistema põe em risco de extinção plantas e animais. O
desaparecimento de algum destes elos, causado pela destruição de um habitat, atinge todo o
ecossistema. As atividades humanas são apontadas como uma destas causas.
Culturas que tradicionalmente habitam as regiões atingidas de forma harmônica com o meio
ambiente são obrigadas a deslocar-se para outras regiões. Geralmente são culturas com
conhecimentos sobre a biodiversidade do antigo habitat e que desaparecem ou se acomodam
nos grandes centros urbanos, geralmente em locais pouco apropriados tal como favelas.
Portanto são, sobretudo conseqüências sociais e econômicas.
A degradação das florestas atinge diretamente tanto a qualidade do solo, que depende dos
nutrientes para renovar a fertilidade quanto a qualidade ou mesmo a existência da água, pois a
floresta age como reservatório natural de água regulando o ciclo das águas. A destruição das
florestas atinge, portanto, o controle das enchentes, das secas e da erosão.
As florestas são as responsáveis pelo controle do clima tanto regional quanto global. O
desaparecimento de florestas descontrola primeiramente os ventos e as chuvas em nível
regional. Em seguida descontrola principalmente o ciclo do carbono contribuindo com o
desequilíbrio e aumento do efeito estufa. O aumento de temperatura global e o aumento do
nível dos oceanos são apenas duas das conseqüências do desmatamento.
A grande variedade de recursos contida na biodiversidade é um fator valioso para a obtenção
de novos produtos agrícolas, industriais, medicinais e genéticos. A extinção desta
biodiversidade pelo desflorestamento porá um fim a estes recursos naturais.
Fonte: CORSON (2002), IBAMA (2002), MUSEU PARAENSE EMÍLIO GOELDI (2003), MARTINI (1998)
25
2.3 – A EXPLORAÇÃO DA MADEIRA NO BRASIL
O Brasil ocupa lugar de destaque quanto à extensão de suas florestas. Sua
cobertura florestal natural é atualmente de 550 milhões de hectares e que significa 14,5%
da cobertura florestal nativa mundial (IBAMA, 2002). De acordo com o Museu Paraense
Emílio Goeldi (2003), a “Amazônia é a maior e a mais diversa região de florestas tropicais
no mundo”. Apesar da importância destas florestas, a devastação tem muito contribuído
com o quadro de destruição florestal mundial atual e a diferença entre os dados de
SERRANO (1998) na FIGURA 05, onde o Brasil contribui com 15,9% da cobertura
mundial, e os dados do IBAMA acima são a prova do avanço do desflorestamento.
Segundo o IBAMA (2002), o desmatamento de floresta nativa é preocupante apesar
do aumento do consumo de madeira oriunda de florestas plantadas, basicamente pinnus
e eucalipto. Esse consumo é o resultado da procura por madeira que alimenta os
seguintes produtos dos setores industriais, segundo a TABELA 06. Podemos verificar, o
peso de cada setor na extração, sendo que o setor de papel e celulose, por não usar
madeira nativa e sim plantada, possivelmente não faça pressão na mata nativa.
TABELA 06 – Consumo de madeira industrial em toras no Brasil no ano de 2000 (103 m3)
PRODUTO
NATIVAS
PLANTADAS
TOTAL
0
32.000
32.000
0,00
Carvão Vegetal
11.800
33.400
45.200
26,1
Lenha Industrial
16.000
13.000
29.000
55,2
Serrados
34.000
15.100
49.100
69,2
2.050
3.950
6.010
34,1
0
5.000
5.000.
0,00
63.850
102.460
166.310
38,4
Papel e Celulose
Lâminas e Compensados *
Painéis Reconstituídos
TOTAL
Fonte: IBAMA (2002 p. 106)
% NATIVA
*incluindo MDF e Chapas de Fibra
Neste universo acima descrito, o mercado brasileiro tornou-se um dos grandes
consumidores de madeira, rivalizando o consumo interno com o volume exportado, sendo
que o consumidor brasileiro ainda não está consciente da diferença ou importância entre
a madeira plantada e a nativa. Segundo SOBRAL (2002. p.7), o estado de São Paulo, que
é o maior consumidor de madeira do Brasil principalmente de madeira nativa amazônica,
[...] adquiriu o equivalente a 6,1 milhões de metros cúbicos em tora de
madeira amazônica em 2001. A quase totalidade (99%) dessa madeira foi
consumida no próprio Estado. Desse total, 69% foram comercializados
pelos depósitos de madeira e 21% foram consumidos pelas indústrias de
produtos de madeira. Por fim, a construção civil vertical (edifícios) adquiriu
10% da madeira amazônica no Estado.
26
Conforme SOBRAL (2002), as indústrias paulistas de beneficiamento de madeira
consumiram 1,3 milhões de m3 de madeira amazônica em toras, transformada em móveis
populares, 69%; móveis finos, 4%; forros, pisos e esquadrias, 14% e casas préfabricadas, 13%. Dentro da indústria de pisos e esquadrias, por exemplo, a madeira
amazônica nativa corresponde a 98% de sua matéria prima e na indústria de móveis
finos, 64%. A FIGURA 06 resume, segundo ABIMCI (2003), a cadeia produtiva do setor
madeireiro brasileiro e que complementa as informações da TABELA 04. Aqui estão a
fase de extração da madeira virgem (de floresta nativa ou plantada) na forma de toras
sólidas e o beneficiamento quando a madeira é transformada em vários tipos de produtos
para vários fins diferentes.
FIGURA 06 – Cadeia industrial da madeira. Fonte: ABIMCI 2003
A participação da madeira nativa na indústria brasileira não é nova e um dos
primeiros produtos a ter importância histórica é exatamente a madeira do Pau-brasil.
Atualmente a Mata Atlântica foi quase exterminada e a Floresta Amazônica é alvo da
exploração. No entanto, segundo CÉSAR, (2002), com o esgotamento das florestas de
araucária no sul do Brasil, na década de 1966, se criou incentivos fiscais para o plantio de
florestas de pinus e de eucalipto, sendo um fator determinante para a indústria madeireira
nacional. A TABELA 07 mostra a extensão da produção nacional de madeira de floresta
plantada no Brasil em 1998. Segundo dados da ABIMCI (1999), o consumo de madeira
em geral está vinculado a três ramos industriais: a indústria moveleira, a indústria de
embalagens e a construção civil.
TABELA 07: Total de áreas plantadas em Pinus e Eucalyptus.
AUTOR
CALIL
GARLIPP
TOTAL DE ÁREA PLANTADA
MILHÕES HECTARES
6.290.000
PINUS
EUCALIPTO
1.862.000
3.231.000
OUTRAS
ESPÉCIES
1.200
4.805.930
1.840.050
2.965.880
----
Fonte: Adaptado de CALIL (2000) e GARLIPP (2000).
27
A grande demanda por tal produção vem, no entanto, das empresas de papel e
celulose além da produção de lenha e carvão, que tem uma grande demanda nacional
conforme a TABELA 06.
2.4 – CARACTERÍSTICAS DA MADEIRA
2.4.1 – Origem da madeira
A madeira é um material orgânico de origem vegetal. Está presente na terra desde o
período carbonífero e em grandes quantidades. Para alguns autores, a madeira é um
recurso inesgotável, pois está em contínua formação. No entanto, deve-se considerá-la
como um recurso renovável, dependente de boas condições naturais para sua existência.
As árvores, seres vivos que fornecem a madeira, estão divididas em duas classes de
diferentes características de madeira. Podemos ver na TABELA 08 as características
destas subdivisões com exemplos.
TABELA 08 - Subdivisões das árvores
FAMÍLIA
DESCRIÇÃO
EXEMPLO
GIMNOSPERMAS
Árvores típicas do clima frio formando grandes florestas no hemisfério
Norte, com algumas espécies tropicais e existentes desde o período
carbonífero. Tem a copa de folhas em forma de cone, daí serem
conhecidas também como coníferas. Sua madeira é mole e macia e
têm grande importância comercial
PINUS,
ARAUCÁRIA,
CIPESTRE,
SEQUOIA.
ANGIOSPERMAS
São de
evolução mais
recente que as
gimnospermas,
desde o
cretáceo e se
dividem em
dois
subgrupos:
MONOCOTILEDÔNEAS:
São as palmas e as gramíneas. As palmas têm
tronco de baixa duração e baixa resistência
mecânica, apresentando difícil processamento. As
gramíneas têm fibras duras e compactas que podem
ter grande resistência mecânica como o bambu.
DICOTILEDÔNEAS:
São as árvores comuns, chamadas também como
folhosas, presentes em todo o globo terrestre
principalmente nos trópicos. São chamadas de
madeiras duras, que tem grande resistência
mecânica e portanto grande valor comercial e cuja
copa de folhas se espalha de forma não ordenada.
PALMAS:
CÔCO, DENDÊ,
CARNAUBA.
GRAMÍNEAS:
BAMBU
EUCALÍPITO,
CEDRO,
MOGNO, IPÊ,
PEROBA,
PAU D’ÁRCO,
JACARANDÁ.
Fonte: HELLMEISTER, 1983.
Dos exemplos citados na TABELA 07 e 08, destacam-se o pinus e o eucalipto,
como madeiras escolhidas pelas indústrias madeireiras para o cultivo em florestas
plantadas e certificadas. Apresentam rápido crescimento, facilidade de manejo e grande
retorno comercial, apesar de serem espécies não nativas do Brasil. Atualmente ocupam a
maioria dos investimentos no plantio de florestas renováveis, apesar de haver pesquisas
no Brasil para que espécies nativas ocupem este lugar e permita melhor adequação com
o meio ambiente. Esta dissertação baseia-se exatamente nos resíduos de pinus e de
eucalipto plantados em florestas renováveis do Litoral Norte da Bahia.
28
2.4.2 – Componentes da madeira
A madeira é formada por compostos químicos orgânicos baseados principalmente
em 50% de carbono e 43% de oxigênio (HELLMEISTER, 1983). Os principais
componentes são a Celulose e a Lignina, cuja proporção entre si depende da espécie de
árvore e que operam funções vistas abaixo:
•
Celulose: Polímero natural (C6H10O5) que forma as fibras que constituem grande
parte da massa da madeira, conferindo-a resistência mecânica.
•
Lignina: Composto de alto peso molecular que age como uma matriz de resina
ou adesivo que une as fibras de celulose entre si.
2.4.3 – Componentes do tronco
Um tronco de árvore pode ser estruturado em camadas sendo que nem todas destas
partes têm um destino no comercio tradicional. A FIGURA 07 nos mostra as principais
camadas de um tronco de madeira seguido da explicação funcional e importância
comercial, visto na TABELA 09:
FIGURA 07 – Camadas do tronco de árvore. Fonte: SZÜCS, 2003 – modificado
TABELA 09 – Camadas do tronco de árvore
CAMADA
FUNÇÃO NA ÁRVORE
DESTINO COMERCIAL
Proteção contra impactos e agentes atmosféricos.
Adubo – Paisagismo – Lenha
Usualmente descartada como resíduo.
ALBURNO
Camada viva de formação recente, com canais de
seiva bruta, células em plena atividade de
proliferação e responsável pelo crescimento da
árvore.
CERNE
Camada de madeira dura, formando anéis
enquanto a árvore cresce. Desenvolve-se a partir
do amadurecimento do alburno.
Partes mais importantes do tronco, do
ponto de vista comercial e industrial,
para o ramo de móveis, objetos e
utensílios, construção civil, lenha e
outros fins.
Grandes partes dos resíduos são
geradas a partir do processamento
mecânico destas partes.
MEDULA
Parte central do tronco, geralmente inseparável do
cerne, mas que se apresenta, às vezes, como um
material mole com rachaduras, buracos e partes
podres.
CASCA
Fonte: TEIXEIRA (1999); SZÜCS (2003); FREITAS (2000)
Usado junto com o cerne quando não
se verificam os defeitos citados ao
lado. Ocorrendo tais defeitos, a medula
é descartada como resíduo.
29
2.4.4 – Vantagens e desvantagens do uso da madeira como material
Como é visto acima, excluindo a casca e a medula quando se encontra estragada, o
tronco é totalmente usado para fins comerciais e industriais, fortalecendo a afirmação
sobre a nobreza do material. O uso da madeira como material de fabricação têm
vantagens e desvantagens como listadas por TEIXEIRA (1999) na TABELA 10:
TABELA 10 – Vantagens e desvantagens da madeira como material
CLASSIFICAÇÃO
DESCRIÇÃO
VANTAGENS
• Material de fácil obtenção, renovável por reflorestamento;
• Relativamente leve de acordo com a espécie;
• Facilidade no preparo industrial e de desdobro (corte em dimensões exigidas previamente);
usando pouca energia;
• Simplicidade e esteticamente agradável;
• Bom isolante térmico em relação à pedra, concreto ou metal; elétrica (seca)
DESVANTAGENS
• Instabilidade dimensional: muda de dimensão de acordo com a umidade e temperatura,
com possibilidade de rachar e empenar;
• Higroscopicidade, ou a capacidade de absorver ou eliminar água;
• Resistência unidirecional, somente no sentido das fibras, transversalmente é frágil;
• Biodegradável pela ação de insetos e fungos;
• Ignífuga, altamente combustível (quando não usados para esse fim específico);
Fonte: TEIXEIRA, 1999
2.5 – PRODUTOS E PAINÉIS DE MADEIRA
Excetuando os produtos energéticos (carvão e lenha), e os produtos de celulose,
principalmente o papel, os principais produtos da madeira são construídos a partir da
madeira sólida ou de chapas de madeira reconstituída. Esta produção é vista na FIGURA
06. Atualmente há um grande desenvolvimento e consumo de madeiras reconstituídas,
sendo que o Brasil tem um desempenho fraco quanto à produção, consumo e exportação
de madeiras reconstituídas. A FIGURA 08 mostra a participação do Brasil no comércio de
PARTICIPAÇÃO MUNDIAL
chapas de madeira aglomerada e de MDF.
FIGURA 08 – Panorama mundial da produção de aglomerados e MDF em 2002. Fonte: JUVENAL (2003)
30
Este gráfico mostra que, em 2002, a participação do Brasil na produção mundial de
madeira reconstituída era e ainda é muito pequena. Segundo IBAMA (2002), grande parte
da madeira usada no Brasil é a madeira sólida serrada que contribui com o volume de
49.100 m3 do total da produção nacional de madeiras, que é de 166.310 m3, sendo que
69,2% destas madeiras serradas são de árvores nativas como visto na TABELA 06.
2.5.1 – Madeira sólida serrada
Trata-se do uso de chapas ou peças oriundas do tronco que foi beneficiado apenas
pelos processos de desdobro, serragem e secagem. Assim, estas partes são basicamente
a madeira sólida, FIGURA 09, que são usadas pela indústria na fabricação de inúmeros
produtos, principalmente para o setor mobiliário e a construção civil. Suas propriedades
são as que foram apresentadas no item 2.4.
FIGURA 09: Produção de madeira serrada. Baseada em TEIXEIRA (1999)
2.5.2 – Madeira reconstituída
As tecnologias usadas na indústria da madeira permitem que algumas das
desvantagens descritas no item 2.4.4 sejam minimizadas. O tratamento químico
adequado protege-a contra fungos e insetos. A tecnologia da madeira reconstituída, ou
transformada, segundo TEIXEIRA (1999), permitem corrigir limitações físicas, tornando
chapas e painéis como produtos com propriedades homogêneas em toda a sua extensão
através da reorientação das partículas e das fibras. Esses produtos, segundo CÉSAR
(2002), destacam-se por serem de maior confiabilidade, estabilidade e pela possibilidade
de produzir chapas de grandes dimensões. Outro fator positivo das chapas reconstituídas
[...] é o aproveitamento significativo da tora de madeira, uma vez que a
obtenção da madeira serrada resulta em perdas consideráveis. Neste
aspecto, a constituição destes produtos permite inclusive o aproveitamento,
em alguns casos, de resíduos de madeira como matéria-prima, tais como:
pó-de-serra, refugos de usinagem, lascas, costaneiras, maravalhas, etc.
Trata-se então de um produto ecologicamente correto [...] (GONÇALVES e
CASTRO, 2003).
31
A seguir, na TABELA 11, está a lista dos principais tipos de madeira reconstituída.
Nesta tabela buscou-se descrever as principais variedades de chapas de madeira
reconstituída industrializadas:
TABELA 11 – Classificação e descrição das madeiras reconstituídas
TIPO
CHAPAS DE PARTÍCULAS
AGLOMERADO
ou chapa de
partículas
(PB – Particule
board)
OSB
Chapas de flocos
orientados
(Oriented Strand
Board)
FORMAÇÃO
Formado por
partículas de
madeira secas e
prensadas com cola
sob ação de calor
em disposição
multicamada.
Possibilidade de
usar resíduos como
matéria prima.
Formado por flocos
ou lascas de madeira
orientadas em
direções alternadas,
dispostos em
camadas coladas e
prensadas ao calor.
Impossibilidade de
usar resíduos como
matéria prima.
DESCRIÇÃO
USO
Chapas de boa
resistência física,
com a tendência
a se fragmentar
com o tempo ou
na presença de
água.
Móveis e na
construção
civil como
pisos, degraus
e divisórias.
Usa cerca de
100% do tronco
Chapas de
grande
resistência
mecânica, melhor
que o
aglomerado e
igualando as
chapas de
compensado, e
de madeira
sólida, mesmo
usando madeiras
de menor
qualidade.
Usadas na
construção
civil em peças
estruturais,
móveis,
divisórias e
outros objetos.
Usa cerca de
100% do tronco
CHAPAS DURAS
CHAPAS DE FIBRA
(HB – Hard
Board)
Construídas a partir
da polpa de madeira,
reduzidas à fibras
que são prensadas a
quente sem a adição
de colas ou outros
adesivos e resinas.
Possibilidade de
usar resíduos como
matéria prima.
MDF
( médium density
fiberboard) ou
chapas de média
densidade
Construídas a partir
da polpa de madeira,
reduzidas à fibras
que são prensadas a
quente com a adição
de colas ou outros
adesivos e resinas.
Possibilidade de
usar resíduos como
matéria prima.
Chapas de boa
resistência física
e de densidade
variando entre
semiduras, duras,
extraduras e
isolantes.
Popularmente
conhecidas como
Eucatex.
Indústria
moveleira,
divisórias e
isolamento
acústico
Usa cerca de
100% do tronco
Material de
grande
homogeneidade,
grande
resistência física.
Facilmente
trabalhável,
permitindo
usinagem e
acabamento de
grande qualidade
em toda a sua
extensão.
Usa cerca de
100% do tronco
Indústria
moveleira em
geral, objetos
e utensílios,
perfis de
madeira.
EXEMPLO
32
CHAPAS DE LÂMINAS
TABELA 11 – Classificação e descrição das madeiras reconstituídas (continuação)
COMPENSADOS
(Plywood)
Chapas de lâminas
finas de madeira
coladas
alternadamente com
orientação das
lâminas de forma
perpendicular às
fibras.
Impossibilidade de
usar resíduos como
matéria prima.
SARAFEADOS
Constituídas por um
sanduíche de duas
faces de laminados
ou chapas de fibra
com o interior
formado de ripas de
madeira maciça.
OUTROS
Possibilidade de
usar resíduos como
matéria prima.
MADEIRA
+
CIMENTO
Material produzido a
partir da mistura de
partículas de
madeira com
aglutinante mineral,
ou cimento, e
prensadas a frio.
Usa processos de
fabricação mais
simples que os
demais processos.
Possibilidade de
usar resíduos como
matéria prima, tanto
de madeira quanto
as escórias minerais.
Chapas de
grande
resistência
devido a
orientação
perpendicular das
lâminas.
Usa cerca de
50% a 60% do
tronco
Grande
resistência física
e com excelentes
propriedades
estruturais.
Usa cerca de
100% do tronco
Grande
resistência física
e com excelentes
propriedades
estruturais.
Resistente ao
fogo, à água e
umidade e a
agentes
biodegradantes.
Material final
similar ao Fibrocimento
Indústria
moveleira,
naval;
divisórias e
tapumes.
Industria da
construção
civil e
transporte.
Indústria da
construção
civil, vedação
verticais,
divisórias e
fôrmas para
concreto.
Construção
civil, peças
pré-fabricadas,
peças para
uso externo,
móveis
urbanos.
Usa cerca de
100% do tronco
Fonte: CÉSAR (2002); GONÇALVES e CASTRO (2003); IWAKIRI (2003); MENDES, ALBUQUERQUE &
IWAKIRI (2003); LATORRACA (2003), TIBURCIO e GONÇALVES (1998).
Nota-se, na tabela acima, a variedade de tipos de chapas de madeira reconstituída.
Atualmente no mercado surgem novas variedades de uso mais específicos, mas que
seguem o mesmo conceito de usar a madeira em formas diferentes da madeira sólida.
Nota-se também que é grande a possibilidade de uso do resíduos de madeira como
matéria prima para fabricação da maioria destas chapas.
Segundo LATORRACA (2003), o emprego de tais chapas é promissor, pois, além de
oferecer excelentes possibilidades de uso, aumenta o valor agregado à madeira, ao
utilizar os resíduos como matéria prima, minimizando o uso de depósitos e possibilitando
a instalação de novas empresas. Esta afirmação vai ao encontro do conceito da Ecologia
Industrial quanto ao uso de resíduos de uma indústria como matéria prima por outras
industrias.
33
As vendas dos produtos listados na TABELA 11 atingiram, em 2002, o volume de
3.800.000 m3 (OLIVEIRA, 2003). O desempenho nacional das principais madeiras
reconstituídas pode ser visto na FIGURA 10 que indica os aglomerados como a madeira
VENDAS NO BRASIL
reconstituída mais importante.
FIGURA 10 – Vendas das principais chapas de madeira reconstituída no Brasil. Fonte: OLIVEIRA (2003)
2.6 – GERAÇÃO DOS RESÍDUOS INDUSTRIAIS DE MADEIRA
Os resíduos de madeira são classificados como resíduos ligno-celulósicos, ou seja,
contêm majoritariamente lignina e celulose, têm origem tanto em atividades industriais
quanto atividades rurais,
[...] como exemplo podemos citar todos rejeitos oriundos da madeira ou da
indústria madeireira, até mesmo móveis velhos, restos em madeira de
demolições, resíduos de culturas agrícolas ou de beneficiamento de
produtos agrícolas, postes, estacas, dormentes, paletes e embalagens em
fim de vida etc. A exploração florestal é uma grande fonte de resíduos
ligno-celulósicos.
Até mesmo
no
lixo
urbano
é
encontrada
uma
porcentagem significativa de resíduos ligno-celulósicos proveniente de
utensílios e embalagens em madeira [...] (QUIRINO, 2004).
Inicialmente o resíduo de madeira pode ser considerado como bastante heterogêneo
devido às muitas variedades apresentadas, às diversas granulometrias da serragem e às
diversas condições de armazenamento, que alteram suas características físicas, e à
dispersão geográfica que dificulta seu transporte. São de baixa densidade e não são
tóxicos se no seu volume não houver outros materiais, principalmente produtos químicos
tais como conservantes, fungicidas, inseticidas, vernizes, tintas, dentre outros, que
possam emitir gases ou vapores tóxicos durante processos de reciclagem ou de queima
(QUIRINO, op cit). Livre destes materiais contaminantes o resíduo pode ser considerado
como banal e não inerte, pois é biodegradável, classificado pela NBR 10004 (ABNT,
34
1987) como classe 2, com possibilidades de ser reaproveitado em processos de
reciclagem por processos diferentes dos processos industriais iniciais e de ser
transformado em produtos de uso similar ou diferente ao da madeira serrada inicial.
Os resíduos industriais de madeira são oriundos do processamento mecânico das
toras de madeira sólida. Durante o corte e descasque, processamentos de desdobro,
desengrosso, serragem e acabamento, há a geração de vários tipos de sobras sólidas
peculiares a cada etapa citada. São assim vistos como resíduo, pois, segundo a revista
REFERÊNCIA, resíduo de madeira é considerado a “sobra após uma ação ou processo
produtivo e passam a ser descartados e acumulados no meio ambiente” (REFERÊNCIA,
2003. p. 28). De forma a sistematizar estes processamentos da madeira sólida,
GONÇALVES E RUFFINO (1989) estabelecem etapas produtivas junto com os resíduos
gerados por cada etapa
respectiva, como visto na FIGURA 11 e na TABELA 12, a
discriminação de cada tipo:
FIGURA 11 – Etapas da industrialização e resíduos de madeira . Fonte: GONÇALVES E RUFFINO (1989)
Comumente, estes resíduos são dispostos em silos expostos ao tempo ou em
terrenos nas cercanias do setor produtivo. Este tipo de armazenamento pode levar à
degradação do resíduo pelo encharcamento por água de chuva ou apodrecimento por
agentes biológicos. Estes resíduos são discriminados na TABELA 12 que usa ilustrações
para melhor entendimento da natureza física do resíduo.
35
TABELA 12 – Discriminação dos resíduos de madeira
RESÍDUO
DESCRIÇÃO
EXEMPLO
GALHOS E ÁPICES
Sobras do processo para deixar
apenas a árvore livre de partes
finas e perpendiculares à parte
principal do tronco.
CASCAS
Sobra do processo de descasque,
quando se retira toda a parte da
proteção natural do tronco (casca).
COSTANEIRAS
Sobra no formato de meia-lua
contendo uma parte de madeira e
casca não removida, proveniente
da redução da tora em peças de
seção retangular ou quadrada.
DESTÔPO (tocos)
Proveniente do corte das pontas
estragadas ou inúteis dos troncos,
tábuas ou pranchas.
SERRAGEM
Proveniente da ação mecânica de serras e máquinas de desbaste da
madeira. Para cada tipo de máquina ou de serra há um resíduo peculiar,
mas podem-se classificar tais sobras como finas ou grossas, conforme
mostradas abaixo:
• SERRAGEM GROSSA
Formada de lascas, flocos,
maravalha e cavacos. Mantêm uma
boa quantidade das fibras do
tronco.
• SERRAGEM FINA
Formada por pó de serra de
diferentes tamanhos de partícula.
Apresenta-se parecida como a
farinha de mandioca
PÓ DE LIXAMENTO
Proveniente do processo de
lixamento, na fase de acabamento,
de uma peça. Apresenta-se como
um pó muito fino cuja partícula
varia de acordo com o número de
aspereza da lixa.
SOBRAS
Peças processadas e acabadas,
apresentando boa qualidade
técnica e comercial, mas que não
foram usadas nos produtos finais.
REJEITOS
Peças que, ao sofrer o
processamento, ficaram abaixo dos
padrões técnicos ou comerciais
geralmente por estarem quebrados,
empenados, rachados ou trincados.
Fonte: Autor (2004)
36
A TABELA 12 visa apenas caracterizar por grupos os resíduos gerados no processo
produtivo das indústrias que tem a madeira como matéria prima. A quantidade de tipos de
resíduos, seja na forma de serragem ou na forma de partes sólidas, no entanto, é muito
maior e de difícil classificação. Parte-se do princípio de que as características dependem
das seguintes variáveis, organizadas após entrevista na empresa estudada:
•
Da espécie da madeira beneficiada, já que sua dureza e sua cor significam
variação dos resíduos quanto a sua apresentação física;
•
Do tipo de produto fabricado. Como exemplo o resíduo do processamento de
toras é totalmente diferente do resíduo do processamento de chapas de MDF ou
de aglomerado;
•
Do tipo de indústria que irá determinar o tipo de madeira e conseqüentemente, o
tipo de resíduo: indústrias de extração e desdobro, que trabalham apenas com
toras geram um tipo de resíduo diferente das indústrias moveleiras, que
trabalham principalmente com madeira reconstituída, tal como o MDF e o
compensado.
•
Do tipo de máquina usada. Cada máquina produz um resíduo peculiar e diferente
dos resíduos de outras máquinas. Também influenciam a variação do tipo de
lâminas na mesma máquina e a calibração das máquinas para cada tipo de corte.
•
Da granulometria das partículas, visto que um tipo de resíduo têm diversas
granulometrias;
•
Da ocasião e das circunstâncias. Há momentos em que são acionadas apenas
algumas das etapas de processamento, gerando pouca variação de resíduos e
volume variável destes resíduos.
Portanto, do processo produtivo onde a madeira sólida ou reconstituída é a matéria
prima, pode-se dizer que o resíduo gerado tem características múltiplas e variáveis de
difícil classificação. Passa-se então a denominar o resíduo destas indústrias como um
MULTIRESÍDUO.
2.6.1 – Uso tradicional do resíduo de madeira
Tradicionalmente, o resíduo de madeira tem dois fins principais: como material para
queima para produção de energia térmica e/ou elétrica, e o uso em granjas e currais
como forragem de piso (cama de galinha). Outros usos menos importantes são o uso
como adubo e também na indústria de madeiras reconstituídas, como descrita na
37
TABELA 11. Este uso não é uma prática largamente usada, pois há a preferência da
industria de madeiras reconstituídas por insumos virgens, conforme informação obtida por
correio eletrônico da DURATEX (LUNARDI, 2004) e descrito no ANEXO V. Esta madeira
virgem pode vir tanto de florestas plantadas quanto de florestas nativas, apesar da grande
oferta de resíduos de madeira. A TABELA 13 discrimina os principais usos do resíduo de
madeira atualmente:
TABELA 13 – Uso tradicional dos resíduos de madeira
USO
RESÍDUO
DESCRIÇÃO
ADUBO
Serragem em geral e madeira
sólida picada.
Usada in natura ou após etapas de
compostagem para proteção do solo e
como adubo. Inclui a cama de galinha
usada.
CAMA DE GALINHA
Serragem em geral
Serragem macia para contato com animais.
Após o uso, a serragem suja com estrume
pode ser usada como adubo.
CARVÃO E
COMBUSTÍVEIS
Pontas, tocos, sobras, rejeitos,
costaneiras, cascas e galhos.
Processos industriais para produção de
carvão, álcool, metanol e gás combustível;
ENERGIA ELÉTRICA
Pontas, tocos, sobras, rejeitos,
costaneiras, cascas e galhos.
Briquetes de serragem
prensada.
Usado como lenha em usinas
termoelétricas para obtenção de energia
elétrica. Há o problema da emissão de
poluentes na atmosfera.
ENERGIA TÉRMICA
Pontas, tocos, sobras, rejeitos,
costaneiras, cascas e galhos.
Briquetes de serragem
prensada.
Queima para obtenção de calor. Usado em
fornos de padarias, pizzarias, olarias e em
caldeiras industriais. Há o problema da
emissão de poluentes na atmosfera.
EXTRAÇÃO DE
ÓLEOS E RESINAS
Serragem em geral
Extração industrial de óleos e resinas para
uso como combustível, resinas plásticas,
colas e essências.
MADEIRA
RECONSTITUÍDA
Serragem em geral
Na fabricação de chapas de madeira
reconstituída.
Fonte: JOHN (2003), TEIXEIRA (2003), LATORRACA (2003), GONÇALVES E RUFFINO (1989); QUIRINO
(2004), MADEIRA (2004, 1 e 2)
O uso de resíduos na forma de briquetes (serragem prensada em pequenos blocos
cilíndricos), como fonte de energia, tem sido descrito como uma boa saída de produção
de energia que preserva o meio ambiente, ao usar os resíduos na substituição á madeira
comum, principalmente a madeira nativa, TEIXEIRA (2003). Ao mesmo tempo, há uma
grande demanda pela serragem como cama de galinha, assim como os resíduos de
madeira sólida como lenha. Esses usos, no entanto, não oferecem alternativa ao material
a não ser seu desaparecimento durante os processos de queima ou de biodegradação,
quebrando e impedindo o ciclo fechado de circulação de recursos proposto pela Ecologia
Industrial, visto que os demais usos usam um volume muito pequeno de resíduos.
38
Segundo QUIRINO (2004) o resíduo de madeira pode ter dois destinos:
•
Eliminação: Ação de se desfazer de um resíduo sem tirar nenhum proveito, como
por exemplo, a incineração sem recuperação de energia.
•
Valorização: está ligada a alguma ação de desenvolvimento de processo
tecnológico, podendo ocorrer através de diversas maneiras, como reciclagem,
reutilização, regeneração
Há duas maneiras de valorizar o resíduo de madeira, segundo QUIRINO (2004), que
são a valorização energética, quando o destino do resíduo é o aproveitamento da
biomassa como fonte de energia, e a valorização da matéria, quando a biomassa do
resíduo é aproveitada como matéria prima para fabricação de outros materiais.
FIGURA 12 – Maneiras de valorização do resíduo de madeira
Baseado em QUIRINO (2004), p. 6 (redesenhado)
Essas maneiras são mostradas na FIGURA 12 onde é destacado o WPC (wood
plastic composites), material compósito constituído de serragem de madeira e resinas
plásticas com grande potencial de aproveitamento dos resíduos para a produção de
diversos tipos de produtos e que será explicado nos capítulos seguintes.
39
CAPÍTULO
3
APLICAÇÃO DO RESÍDUO DE MADEIRA:
MATERIAIS, PROCESSOS E PRODUTOS
Este capítulo apresenta o eco-compósito de madeira como forma alternativa de
utilização de resíduos e alguns produtos já fabricados com estes materiais. Apresenta
uma visão geral de eco-compósito, além dos processos de fabricação mais usados na
indústria de transformação de compósitos de plásticos reforçados com fibras.
3.1 – REVISÃO DO USO DE RESÍDUOS DE MADEIRA EM PRODUTOS
INDUSTRIAIS
O uso de resíduos de madeira e de outros materiais vegetais para a fabricação de
produtos vem crescendo, impulsionando pesquisas e abrindo mercado. “O crescente
interesse por pesquisas de materiais alternativos vem sendo incentivado por instituições
de todo país, decorrência direta da crescente escassez mundial de madeiras de
qualidade” (CHIELLE, 2003). Fuad-Luke (2002) mostra uma lista de materiais ecoeficientes, baseados principalmente em resíduos industriais e resíduos agrários e que têm
potencialidade de substituir grande parte de materiais tradicionais tal como a madeira
serrada. Os trabalhos pesquisados referem-se ao uso de resíduos de madeira ou
similares
na
fabricação
de
chapas
aglomeradas,
construídas
por
processos
convencionais, ou o uso de compósitos de cimento e madeira, e o compósito de madeira
e plásticos, WPC, que usam geralmente resinas termoplásticas ou termofixas e processos
de moldagem convencional, tal como a prensagem a frio.
3.1.1 – Chapas de madeira aglomerada
Considerado
o
processo
de
reaproveitamento
de
serragem
tradicional
e
convencional, como mostra a Pesquisa desenvolvida por GONÇALVES e RUFFINO
(1989), que propõe a reciclagem em várias etapas da serragem fina e grossa de
indústrias de beneficiamento de madeira para a fabricação de chapas de aglomerados de
três camadas, uma interna feita de serragem grossa e as externas feitas de serragem
fina. O produto final foi uma chapa de aglomerado para uso em móveis ou para
40
construção civil. Este estudo inclui o uso de outros tipos de resíduos de madeira,
diferentes da serragem, tais como ripas, sarrafos, destopos e tábuas, na fabricação de
chapas sarrafeadas, painéis de divisórias, forros e revestimento de paredes, embalagens,
componentes para móveis. O uso destes outros resíduos não inclui processos de
produção tal como a serragem usada na fabricação das chapas de aglomerados, sendo
estas, portanto, um produto distinto dos demais. Também há alternativas para adubos e
fertilizantes e extração de resinas. Este estudo propõe o uso total dos resíduos de
madeira. Entretanto, há necessidade de várias etapas de reciclagem, segundo os autores,
para adequar o resíduo para os processos de fabricação, e que podem prejudicar o
produto quanto aos objetivos de preservação ambiental como já descrito anteriormente.
A pesquisa desenvolvida por NASCIMENTO (2003) busca uma chapa de
aglomerado usando madeiras nativas do Nordeste brasileiro. Como alternativa de matéria
prima há “o aproveitamento de resíduos industriais grosseiros tais como costaneiras,
sobras de destopo, miolos de toras laminadas e cavacos de madeira oriundos do
beneficiamento de indústria de móveis e carpintaria” que foram coladas e prensadas ao
calor, com a adição de adesivos. A principal fonte de matéria prima, no entanto, são as
madeiras nativas no Nordeste, que, por se apresentarem em pequenas dimensões e com
troncos tortuosos, seriam transformadas em partículas. A pretensão da pesquisa é
oferecer uma alternativa industrial e econômica viável para esta região do Brasil e o
resultado foi uma chapa de aglomerado que foi usada para a construção de diversos
protótipos de móveis e utensílios domésticos e para escritórios (vistos nas FIGURAS 13)
e demonstram as potencialidades do material proposto, usando a estética da própria
superfície da chapa e recebendo apenas o acabamento superficial em verniz. O uso dos
resíduos por sua vez, significa nesta pesquisa, etapas de reciclagem para tornar viável o
seu aproveitamento em tais chapas.
A)
B)
FIGURA 13 - A) Mesa Piano B)Porta Lápis
- Fonte: NASCIMENTO (2003)
41
3.1.2 – Compósitos de matriz cimentícia
Inúmeras são as pesquisas sobre a possibilidade do uso de resíduos agroindustriais
como componente de materiais compósitos de matriz cimentícia. O objetivo não é só dar
vazão ao volume de resíduos ou diminuir o volume de cimento pela substituição deste por
tais resíduos, mas, principalmente, é o aproveitamento das características de reforço
estrutural que tais resíduos trazem como benefício.
SILVA (2002 -2) e SAVASTRANO Jr. (2000), descrevem exatamente as
potencialidades da substituição do cimento-amianto por cimento de escória mineral e
fibras vegetais, tidas como resíduos nas siderurgias e nas indústrias agrícolas
respectivamente. O desempenho deste material composto atingiu, nos ensaios dessa
pesquisa, um nível que o potencializa como substituto do cimento-amianto em telhas.
Um material similar foi proposto na tese de doutorado de GRANDI (1995), um
composto de cimento portland e serragem de madeira do tipo pó de lixamento e que se
mostra adequado para confecção de placas pré-moldadas para utilização em forros e
paredes. SAVASTRANO Jr. (1992), em tese de doutorado, demonstra o desempenho das
fibras vegetais como reforço de cimento portland, tendo este atingido uma potencialidade
satisfatória como reforço de pastas cimentícias, apesar da degradação das fibras pela
umidade, o que reduz o desempenho mecânico do compósito a longo prazo.
A possibilidade do uso de resíduos de madeira como componente neste tipo de
compósito é considerada uma boa alternativa tanto para a construção de chapas e painéis
para uso na construção civil, quanto para a preservação dos recursos florestais que inclui
também um processo de fabricação simplificado e de baixo custo, similar ao processo de
produção de aglomerados de madeira com resinas sintéticas (LATORRACA, 2003).
3.1.3 – Compósitos de matriz polimérica
São materiais alternativos aos tradicionais e que estão aumentando sua participação
no mercado. Usam como matéria prima principalmente madeira reflorestada e resinas
sintéticas, por exemplo, o MDF e o OSB. Por sua vez, são inúmeros os produtos com
possibilidade de serem construídos com os eco-compósitos, principalmente o WPC
descrito a seguir, visto que estes foram idealizados para substituir as matérias primas
tradicionais nas suas mais variadas aplicações. Produtos para as indústrias de construção
civil, indústria de transportes, moveleira, artigos esportivos entre outros.
ENGLISH et al (1996), referem-se às boas qualidades da farinha ou pó de resíduos
de madeira e de papel usados como carga em resinas termoplásticas. Segundo os
42
autores, este resíduo em pó pode substituir as cargas inorgânicas e minerais, tais como
talco ou carbonato de cálcio, na mesma função com as vantagens ecológicas da redução
de resíduos sólidos e servindo, também como exemplo de aplicação da reciclagem de
resíduos de madeira. As vantagens são o baixo custo de aquisição de matéria prima, o
preço acessível dos produtos gerados além das boas propriedades mecânicas do
compósito. Resultado similar conseguiram CORREA et al (2003) quanto à substituição de
cargas minerais e fibras de vidro por pó de resíduos de madeira o qual é aplicado em um
compósito com uma derivação do polipropileno. O resultado foi um “compósito que
apresenta ganhos significativos de rigidez em relação aos compósitos não-modificados
independentemente do tipo de farinha de madeira empregada” (CORREA et al, 2003).
Outras pesquisas referem-se a compósitos que usam resíduos agro-industriais tal
como a pesquisa apresentada por BISWAS et al (2004), que descreve o uso de
compósitos baseados em resíduos agroindustriais, tal como fibras da casca do coco,
bambu, cascas de cereais (arroz, trigo) e CNSL (líquido da casca de caju) Com este
material foi possível construir vários produtos destinados à construção civil e à indústria
moveleira entre outros, como mostra a TABELA 14. No entanto, a necessidade da cura à
pressão e à alta temperatura como descrito em tal pesquisa indica o uso substancial de
energia. No Brasil, várias pesquisas têm sido feitas: CARVALHO (2003, 1 e 2) vêm
encabeçando as pesquisas sobre eco-compósitos baseados em fibras de sisal e côco,
SILVA (2003) estudou o compósito sisal / poliuretano baseado em óleo de mamona; CITÓ
(2004) e CITÓ et al (1998) que estudaram compósitos de fibras vegetais e CNSL.
Também se aproxima do compósito proposto o material denominado Maderon,,
(MANZINI, 2002), desenvolvido a partir de resíduos de cascas de noz e amêndoas
trituradas pulverizadas com resinas sintéticas. O Maderon permite fácil moldagem e
acabamento superficial e tem potencial para substituir as madeiras em diversas
aplicações. Há a possibilidade de trocar a matriz sintética por resinas naturais.
A TABELA 14 lista produtos construídos com os compósitos baseados em resíduos
das indústrias agro-industriais incluindo resíduos de madeira. Mostra a potencialidade de
compósitos quanto à variedade de aplicações que vão de perfilados, chapas de vedação
e produtos para construção civil, produtos da indústria moveleira e objetos utilitários como
bandejas entre outros. Alguns destes produtos são construídos com matéria prima similar
ao WPC, mas a sua natureza conceitual, de ser construído com resíduos agro-industriais
e resinas poliméricas, os fazem bons exemplos da aplicabilidade de resíduos como
matéria prima para novos produtos.
43
TABELA 14 – Alguns produtos construídos com eco-compósitos
PRODUTO
COMPÓSITO
APLICAÇÃO
EIN Wood
Madeira e/ou resíduos de
madeira em pó
+
Resinas termoplásticas
recicladas
(poliestireno, polietileno)
ou
Resina termofixas
(fenólicas, poliéster insaturado)
CONSTRUÇÃO CIVIL
Fachadas, decks, perfis
estruturais, divisórias,
basculantes, portas, janelas.
INDÚSTRIA MOVELEIRA
Móveis em geral, tampos de
mesa, perfis, objetos utilitários e
decorativos.
OUTRAS APLICAÇÕES
Equipamentos esportivos e de
diversão, equipamentos e fôrmas
Resíduos de
madeira em pó
ou de papel
+
Resinas termoplásticas
recicladas de copos plásticos
(polipropileno e polietileno)
INDÚSTRIA AUTOMOTIVA
Substitui peças de plásticos
convencionais, tal como o ABS.
INDÚSTRIA NAVAL
Conteiners, equipamentos para
barcos, pallets.
INDÚSTRIA MOVELEIRA
Móveis em geral, objetos utilitários
e decorativos.
Casca de arroz
+
Fibras de bambu
+
CNSL
(cashew nut shell liquid)
Resina da casca residual da
castanha de caju
CONSTRUÇÃO CIVIL
Placas para fechamento vertical
em casas populares, portas,
esquadrias de janelas, divisórias.
INDÚSTRIA MOVELEIRA
Móveis, tampos de mesa, peças
decorativas.
Maderon
Cascas de noz e
amêndoas em pó
+
Resinas sintéticas ou naturais
INDÚSTRIA MOVELEIRA
Móveis, tampos de mesa, peças
decorativas.
Fibras e resíduos vegetais da
Região Nordeste do Brasil
+
CNSL
(cashew nut shell liquid)
Resina da casca residual da
castanha de caju
OBJETOS UTILITÁRIOS e
CONSTRUÇÃO CIVIL.
Telhas, pisos, painéis, calhas
Fonte: GLOBALCOMPOSITES (2004); MALI et al (2003); ENGLISH et al (1996); BISWAS et al (2004);
MANZINI (2002); FUAD-LUKE (2002); RECICLÁVEIS (2004)
44
3.2 – MATERIAIS ECO-EFICIENTES
Tomando como base os conceitos da Ecologia Industrial listados anteriormente, os
materiais de fabricação de bens de consumo tornaram-se de importância fundamental no
momento do projeto de produtos. O requisito é que tais materiais sejam eco-eficientes em
todo ciclo de vida de um produto (MANZINI, 2002), se caracterizando por ter impacto
mínimo ao ambiente e maximizar seu desempenho quanto aos requisitos de design
(FUAD-LUKE,
2002),
atendendo
os
requisitos
de
Eco-Design
da
TABELA
3
principalmente nos itens:
•
Redução do uso de recursos naturais;
•
Redução de resíduos;
•
Projetar para a reciclagem;
•
Planejar o final da vida útil dos produtos e materiais;
Os materiais de fabricação eco-eficientes se caracterizam ainda pela energia
consumida, armazenada e liberada no meio ambiente. Essa energia é relativa aos
processos de extração, transformação, uso e descarte dos materiais na natureza. Para
um material ser eco-eficiente essa energia deve ser mínima. Assim, quanto mais
industrializado for o material, menos eco-eficiente ele será. Por outro lado, os materiais
com alta energia incorporada têm a tendência de serem mais duráveis que os materiais
mais naturais. Para certos bens de consumo, então, é mais interessante o uso de
materiais mais duráveis que materiais menos duráveis, assim é importante considerar a
energia incorporada no projeto de durabilidade do produto. Sendo assim, os materiais
eco-eficientes devem ser de fácil reintegração aos processos industriais e/ou naturais.
Estes materiais, segundo FUAD-LUKE (2002), podem ser separados em dois tipos:
•
Materiais da biosfera e litosfera: materiais de baixa energia incorporada, com a
tendência de ser o mais in natura possível, sendo renováveis e/ou abundantes e
que podem retornar a sua origem, se incorporando aos ciclos naturais por
processos como a biodegradação. Toma-se como exemplo compostos derivados
de vegetais.
•
Materiais da tecnosfera: tem alta energia incorporada por serem fruto de várias
etapas de transformação industrial. São de baixa renovação e baixa incorporação
aos ciclos naturais por serem geralmente de grande durabilidade ou imunes à
decomposição, portanto, têm grande potencial poluidor se descartados na
natureza. Porém muitos destes materiais podem ser reciclados, voltando aos
ciclos industriais, o que minimiza os impactos ambientais negativos.
45
A relação dos materiais quanto ao consumo de energia é listado na TABELA 15:
TABELA 15 – Valores de energia incorporada em materiais comuns
TIPO DO MATERIAL
ENERGIA MÉDIA INCORPORADA (mj/kg)
MATERIAIS DA BIOSFERA / LITOSFERA
Minerais cerâmicos – pedra;
2–4
Madeira serrada, bambu;
2–8
Algodão, seda, lã;
4 – 10
Madeira reconstituída;
6 – 12
MATERIAIS DA TECNOSFERA
Aço carbono;
60 – 72
Termoplásticos em geral;
85 – 180
Alumínio e ligas leves;
235 – 335
Compostos Termoplásticos e
Termofixos;
400 – 600
Ouro e demais metais preciosos;
5600 – 6000
Fonte: FUAD-LUKE (2002, p277)
Tanto os materiais da biosfera – litosfera quanto os da tecnosfera podem ser ecoeficientes se reincorporados aos processos industriais ou retornando aos processos
naturais no momento do descarte final, concordando com BARBOSA e TRAMONTANO
(2004). Assim, um material eco-eficiente encaixa-se no conceito da circulação de recursos
e do ciclo de vida descritos no Capítulo 1, principalmente se este material for subproduto
de um processo produtivo que se torna matéria prima para outro processo. Como se vê
acima, a madeira reconstituída incorpora grande energia em comparação com os outros
materiais da biosfera, entretanto, incorpora bem menos energia que os materiais da
tecnosfera. Além da eco-eficiência, os materiais para serem ecológicos devem atingir
outras metas, principalmente quanto à diminuição ou eliminação de componentes tóxicos
e danosos, ou que comprometam a segurança daqueles que entrem em contato com tal
material em algum momento do ciclo de vida deste.
3.2.1- Classificação dos materiais eco-eficientes
Pode-se classificar os materiais tanto quanto a disponibilidade na natureza quanto a
possibilidade de reintegração destes materiais nos processos produtivos e nos processos
naturais. A TABELA 16 mostra esta classificação e fornece os respectivos exemplos.
46
TABELA 16 – Classificação dos materiais quanto a disponibilidade e possibilidade de reintegração
ORIGEM / DESTINO
DESCRIÇÃO
Materiais puros, sem misturas com outros
materiais, que permitem fácil recuperação e
reciclagem;
MATERIAL ÚNICO OU
UNIFORME
EXEMPLO
Alumínio, vidro, PET,
aço;
MATERIAL RESIDUAL
Originários de resíduos industriais e de pós-uso
dos consumidores;
Papel, plásticos metal,
madeira;
MATERIAL ATÓXICO OU
NÃO PERIGOSO
Que não são capazes de promover perda de
saúde aos seres vivos;
Papel, plásticos, aço
inox;
MATERIAL
BIODEGRADAVEL
São degradados por agentes biológicos e
facilmente reintegrados à natureza;
Materiais de origem
vegetal;
MATERIAL RECICLAVEL
São processados para um novo ciclo produtivo
diferente do original;
Metais, vidro, madeira;
MATERIAL RECUPERADO
São processados para um novo ciclo produtivo
igual ao original;
PET, vidro, alumínio,
aço;
MATERIAL ABUNDANTE
Usados em grande quantidade devido a grande
disponibilidade;
Minerais e vegetais
MATERIAL RENOVÁVEL
São sempre disponíveis porque são sintetizados
por processos naturais;
Materiais vegetais e
animais (ex. couro)
MATERIAL DE FONTES
SUSTENTÁVEIS
Gerados a partir de gerenciamento eco-eficiente
Madeira de floresta
plantada;
FONTE: FUAD-LUKE (2002), AMBIENTEBRASIL (2004), BARBOSA e TRAMONTANO (2004)
Nota-se a importância de materiais que possam ser de origem residual e que
possam ser abundantes, recicláveis e atóxicos tal como se caracteriza o resíduo de
madeira. Uma das maneiras de viabilizar o resíduo de madeira em novos ciclos industriais
é através da mistura com outros materiais em busca de um eco-compósito, um tipo de
material descrito a seguir.
3.3 – ECO-COMPÓSITOS
3.3.1 – Definição de compósitos
Segundo o boletim técnico da BRASKEM (2002 -1), “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”. Para tal é necessário haver uma interação física e/ou química entre o
substrato e o reforço, com o objetivo da transferência de esforços mecânicos da matriz
para o reforço.
[...] Um compósito exibe uma proporção significativa das propriedades de
suas fases constituintes resultando numa combinação de propriedades.
Compósitos de matriz polimérica são constituídos por uma matriz
(termoplástica, termorrígida ou elastomérica) e um reforço (fibras, cargas
minerais etc). Estes materiais são usados na maior diversidade de
47
aplicações, como também nas mais diversas quantidades, levando-se em
conta suas propriedades, temperaturas de uso, facilidade de fabricação e
custos [...] (CARVALHO, 2003 – 2).
As matrizes mais comuns são resinas derivadas do petróleo, termoplásticas e
termofixas, tal como as resinas de poliéster. Os reforços mais usados são as fibras de
vidro, de carbono e aramidicas. Outros componentes podem ser incluídos na formação de
um compósito e um dos mais comuns são as cargas: material na forma de pó ou
partículas que são misturados às resinas, alterando sua fluidez, cor, opacidade e
propriedades físicas. O talco industrial é a carga de origem mineral mais usada.
Os compósitos 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.
3.3.2 – Definição de Eco-compósito
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 -2). 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.
3.3.3 – Reforços
São impregnados pelas matrizes, quando líquidas, e tem função estrutural, dando
resistência física e mecânica ao compósito. Segundo CARVALHO (2003 – 2) os reforços
podem ser classificados como particulados ou fibrosos, e têm origens diferentes:
48
•
Particulados: também chamados como cargas, apresentam-se como partículas
esféricas, cúbicas ou plaquetas, aumentam a rigidez, podendo ou não aumentar a
resistência do compósito. Devem ser inertes à matriz e podem ter origem mineral,
vegetal ou artificial, como visto na FIGURA 14. As cargas tradicionais são o talco,
carbonato de cálcio e caulim. A serragem de madeira exemplifica as cargas de origem
natural.
FIGURA 14 – Classificação das cargas quanto a composição (baseado em SETTI, 1994)
•
Fibrosos: fibras longas ou curtas de materiais inorgânicos e orgânicos incluindo as
fibras vegetais, minerais ou artificiais. Aumentam a resistência física do compósito
principalmente à tração, à flexão e ao impacto. As fibras tradicionais são artificiais e as
mais usadas são as de vidro, carbono, amianto e aramidicas. Quanto aos reforços de
fibras, podem ser classificadas por sua composição, tal como ZHU (1993 apud SILVA
2002 -2) organizou, mostrado na FIGURA 15.
FIGURA 15 – Classificação das fibras quanto a composição (ZHU 1993 apud SILVA 2002 -2 - modificado)
A possibilidade de mistura de reforços, aplicados simultaneamente num mesmo
produto é muito benéfica, pois permite projetar laminados específicos com desempenho
mecânico de acordo com as necessidades do produto. Neste contexto, pode-se usar
qualquer material vegetal que tenha qualidades suficientes para serem usados como
reforço, tanto na forma de particulados, tanto na forma de fibras, em matrizes poliméricas,
incluindo a madeira. Os trabalhos acadêmicos pesquisados referem-se principalmente ao
uso de vegetais fibrosos, cujas fibras seriam processadas industrialmente para o fim de
49
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 17 relaciona algumas fibras vegetais mais
usadas em eco-compósitos:
TABELA 17 – Algumas fibras vegetais usadas em compósitos
ORIGEM
INSUMO
VIRGEM E
RENOVÁVEL
FIBRA
•
•
•
•
•
•
Sisal
Bananeira
Algodão
Juta
Bucha (esponja vegetal de banho)
Malva
•
•
•
•
•
•
Madeira
Linho
Piaçava
Cânhamo
Bromélia
Bambu
• Bagaço de cana e de outros vegetais
• Casca do coco
• Abacaxi (coroa)
RESÍDUOS
• 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); BAINBRIDGE (2004)
A TABELA 17 mostra as fibras separadas por origem, sendo insumos virgens ou
resíduos, no entanto, não há impedimento do uso de resíduos das fibras citadas como
insumos virgens, se estes estiverem disponíveis. As vantagens e desvantagens do uso
de fibras vegetais em compósitos são vistas na TABELA 18, segundo CARVALHO (2003-1):
TABELA 18 – Vantagens e desvantagens das fibras naturais em compósitos.
MODO
VANTAGENS
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
DESVANTAGENS
•
•
•
•
Fonte: CARVALHO (2003 – 1)
DESCRIÇÃO
Baixo custo se comparadas às fibras artificiais
Utilização completa da Fitomassa
Ambientalmente amigáveis
Não fraturam quando processadas
Produzem resíduos de baixa toxicidade na incineração
Não-Abrasivas aos equipamentos de processo
Baixa densidade / Alto módulo específico
Alta resistência, baixa elongação;
Propriedades mecânicas: Peso vs Resistência
Baixo consumo de energia
Produtos recicláveis e biodegradáveis
Eficientes na conversão de matérias-primas em produtos
Atendem às pressões ambientais para o uso de Recursos Naturais
Renováveis
Contribuem com a criação de empregos rurais
Marketing aproveitam matéria-prima biodegradável e produtos com
baixa tecnologia e investimento podem ser gerados
Produção depende do clima
Grande variação nas propriedades
Produção sazonal (coleta, armazenamento)
Higroscópicas – absorvem umidade
Dimensionalmente instáveis em contato com umidade
Biodegradáveis – baixa resistência a fungos e bactérias
Degradação da lignina em aproximadamente 200°C
50
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; BAKSI 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.
No entanto, verificou-se nesta revisão bibliográfica a necessidade de várias etapas
de preparo, no caso de insumos virgens, e muitas etapas de reciclagem, no caso de
resíduos, que incluem tratamentos químicos, tratamentos térmicos, lavagens e
processamentos mecânicos dentre outros que podem significar uma diminuição da ecoeficiência destes produtos em relação ao discurso das Tecnologias Limpas que prega a
redução de gastos de recursos naturais, de energia e de resíduos na busca de um
desempenho ambiental maior que nos processos habituais.
3.3.4 – Matrizes poliméricas
As matrizes usadas nos compósitos são baseadas em resinas ou adesivos
poliméricos, os quais são usados para impregnar os reforços, enquanto estiverem em
uma fase líquida. Este processo geralmente é feito num molde do produto a ser
construído.
As resinas plásticas são constituídas essencialmente por polímeros orgânicos,
podendo ser sintéticas, baseadas no petróleo, ou terem origem natural, oriundo de
materiais vegetais. Permitem ser moldadas facilmente em formas variadas por processos
que usam a fase líquida durante a moldagem (BRASKEM 2002-1). A maioria das resinas
plásticas usadas atualmente é sintética. O uso de resinas plásticas industriais teve início
na década de 1930, sendo que atualmente é um dos principais materiais industriais,
transformados em bens de consumo, em embalagens, filmes e outros produtos. “A
produção de plásticos no Brasil alcançou 3,4 milhões de toneladas em 1999, em
comparação com 41,6 milhões de toneladas nos EUA e 26,3 milhões de toneladas na
Europa (1994)” (FORLIN & FARIA 2002).
As vantagens dos plásticos são inúmeras, e segundo GORNI (2004) algumas são:
•
Leveza
•
Boa resistência mecânica
51
•
Transparência
•
Possibilidade de ser moldado na cor do produto
•
Baixas Temperaturas de Processamento, até 250ºC
•
Baixa Condutividade Elétrica
•
Baixa Condutividade Térmica
•
Baixo custo
•
Impermeabilidade
•
Toxicologicamente inertes
As matrizes poliméricas podem ser classificadas como (BRASKEM (2002 -1);
GORNI (2003)):
•
Termoplásticas: amolecem na presença de calor e enrijecem quando frios,
permitindo serem usadas mais de uma vez, o que facilita processos de recuperação e
reciclagem, apesar de alguns tipos sofrerem degradação a cada ciclo de
amolecimento. São moldadas por equipamentos pesados e em moldes metálicos
complexos e caros. Apesar de serem baseadas tradicionalmente no petróleo, algumas
resinas termoplásticas têm como base matérias primas vegetais biodegradáveis.
Exemplos: Poliestireno, Polipropileno, PET, PVC, Policarbonato, ABS, nylon.
•
Termofixas ou termorrígidas: são encontradas como resinas líquidas e que
solidificam pelo calor ou pela ação de um agente catalisador. Uma vez solidificadas
não mais voltam ao estado líquido inicial, portanto só podem ser usadas uma única
vez. Tradicionalmente as resinas termofixas são originárias do petróleo, sendo que
algumas são baseadas em óleos vegetais de recursos renováveis. As resinas
termofixas podem ser moldadas por processos de fabricação bastante diferentes
quanto à complexidade e custos, desde processos manuais e artesanais com o uso de
moldes simples e baratos, passando por processos mistos de média complexidade
entre manual e mecanizado até os processos caros e complexos como os usados nos
termoplásticos.
Exemplos: Poliéster insaturado, poliuretanos, resinas epóxi, resinas fenólicas, CNSL.
•
Elastômeros ou borrachas: Classificam-se entre os termoplásticos e os termofixos.
Uma vez curados não se fundem na forma líquida inicial, mas apresentam
características elásticas. O processo de reciclagem é mais difícil que a dos
termoplásticos, sendo similar a dos termofixos. Podem ter origem vegetal ou sintética.
Exemplos: Origem natural: látex - Origem sintética: silicone.
52
3.3.4.1 – Reaproveitamento de resíduos poliméricos
Do ponto de vista ambiental os plásticos são vistos geralmente como vilões
(OLIVEIRA e CASTRO 2002), pois, segundo BARBOSA e TRAMONTANO (2004), a baixa
durabilidade do uso, que incentiva o descarte e o lixo, leva o plástico a uma categoria não
ecológica. Os resíduos de plástico são classificados pela NBR 10004 como Classe 2 ou
3, não tóxico, são “considerados substratos inertes, com índices de decomposição
variáveis (quase desprezíveis) por elementos ambientais, como luz, umidade, calor e
microrganismos” (FORLIN e FARIA 2002). A maioria das resinas não é biodegradável ou
não é reaproveitada, interferindo por muito tempo no meio ambiente pelo volume que se
apresenta, deteriorando o aspecto de paisagens naturais, além de ser considerado um
dos principais agentes na ocupação de espaço em lixões e aterros sanitários. No entanto,
as pesquisas atuais os vêem como uma alternativa de material eco-eficiente, pois tendo
esses materiais a capacidade de poder sofrer processos de recuperação e de reciclagem
ou mesmo serem usados como combustíveis, isso os faz completamente eco-eficientes
se associados com políticas e tecnologias que permitam tais processos. Segundo
AMBIENTEBRASIL (2004), o uso de plástico reciclado economiza 70% de energia,
durante quase a totalidade do seu ciclo de vida. O reaproveitamento pode ser também na
forma de combustível (recuperação energética) como propõe GORNI (2004), mas, neste
caso, há perda de matéria prima, quebrando o ciclo de circulação de material proposto
pela Ecologia Industrial. Outras formas de reaproveitamento são a recuperação e a
reciclagem.
Os termoplásticos permitem vários ciclos de processamento, pois podem ser
moldados várias vezes e são, portanto, materiais que permitem a recuperação ou
reciclagem tanto para resíduos pós-industriais, quanto para o resíduo do pós-uso.
Algumas resinas se degradam com um excesso de etapas de processamento e só
permitem serem recicladas e usadas em outras finalidades. Outras, como o PET,
permitem serem recuperadas com qualidade igual às resinas virgens várias vezes.
Os termofixos e elastômeros só permitem a reciclagem devido à dificuldade de
retornar à forma líquida inicial e principalmente se forem combinados com reforços de
fibras e cargas que inviabilizam a recuperação da resina. Segundo RODRIGUES (2004),
“os processos de reciclagem e aproveitamento de materiais compostos são mais
complexos que os sistemas usados para reciclagem de materiais termoplásticos. No
entanto, são mais eficientes e seu controle operacional é mais seguro, principalmente
para os usuários dos produtos reciclados”. Há vários processos de reciclagem, mas os
53
que mostraram maior eficiência foram (RODRIGUES, 2004; BRASKEM 2002 -2;
CARVALHO (2000); FORLIN e FARIA, 2002):
Pirólise: processo de reciclagem térmica à 800Cº na ausência de oxigênio o qual
produz gás e óleo combustível e também material sólido usado como carga na
substituição de cargas minerais;
Moagem: processo de reciclagem mecânica que transforma os resíduos em pó
através da trituração.
A moagem é a atividade de reciclagem mais barata e simples, sendo a mais usada
no Brasil. O pó gerado pode ser usado tanto na indústria de compósitos quanto em outras
indústrias, além de poder ser considerada mais eco-eficiente que a pirólise, levando em
conta que esta tem grande consumo de energia para atingir a temperatura de operação.
[...] Conforme as experiências realizadas, é possível utilizar até 30% de
material reciclado em substituição à carga mineral e como parte do reforço,
na composição do novo composto, sem perder as propriedades físicoquímicas do novo produto. Em alguns casos, tem-se conseguido valores
superiores de resistência à tração e menor índice de contração do que nos
compostos tradicionais. Outro fator importante é a diminuição, em até 10%,
do peso final do produto moldado [...] (RODRIGUES, 2004).
Outras aplicações para o pó de compósitos termofixos é a 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 (PLÁSTICO REFORÇADO, 2004; OLIVEIRA e CASTRO, 2002;
CARVALHO; 2000).
3.4 – WPC - COMPÓSITOS BASEADOS EM MADEIRA
A madeira ocupa um lugar de destaque como reforço em eco-compósitos. O
compósito de madeira se refere ao uso da madeira, sob qualquer forma, reforçando
resinas termofixas ou termoplásticas. Historicamente, o compósito constituído de pó de
madeira e resinas fenólicas ficou conhecido como Baquelite, uma resina termofixa que foi
o primeiro plástico sintetizado industrialmente (CLEMONS, 2002) e que revolucionou o
design de produto, principalmente na fabricação de eletrodomésticos, nas décadas de
1920 até 1950 quando, então, novos plásticos o substituiram. Na década de 1970, um
compósito de madeira e polipropileno foi largamente usado na indústria automobilística
54
sendo comercialmente conhecido como WOODSTOCK (CORREA et al, 2003; PEIJS,
2002).
Atualmente, os compósitos de madeira são conhecidos como WPC (wood plastic
compósites), sendo que as resinas mais usadas são as termoplásticas 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). Os compósitos são moldados por processos usuais da indústria de
termoplásticos tais como a extrusão, compressão e injeção (ENGLISH, 1996 - 2). Seu
mercado vem aumentando principalmente na Europa, EUA e Japão, tendo uma
participação diferenciada das demais fibras naturais e sendo usado na indústria
automobilística, moveleira e construção civil principalmente, em funções estruturais e não
estruturais, sendo que as marcas industriais EINWood®, TECH-Wood® e FASAL® são
desenvolvidas e comercializadas com teores de madeira de até 70% para diversas
aplicações (PEIJS, 2002).
De acordo com CORREA et al (2003), o resíduo de madeira em pó ou WWF (wood
waste flour) como carga e reforço apresenta-se como alternativa de substituição da
madeira convencional e ao reaproveitamento de resíduos. As vantagens são (ECKERT,
2000 e STARK,1996 apud CORREA et al, 2003):
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Maior resistência à umidade, deterioração ambiental, a pragas e insetos;
Apresentam melhor estabilidade dimensional;
Resistência ao empenamento e trincas;
Possuir menor custo de manutenção de rotina;
Maior durabilidade em ambientes agressivos como marinas e piscinas;
São totalmente recicláveis e imitam em aspecto a madeira;
Dispensam o uso de proteção superficial como tintas e vernizes;
São mais leves que os compósitos tradicionais – baixo peso;
Trabalham com temperatura mais baixa, permitindo economia de
energia;
Aumento da resistência mecânica das matrizes;
Baixa abrasividade, facilitando processos de acabamento;
As limitações deste material são, primeiramente, a temperatura de trabalho limitada
pela celulose, ou seja, em torno de 200ºC, e também problemas de interface de resinas
termoplásticas com a madeira, que degradam a performance do compósito com o tempo.
Apesar do uso majoritário de resinas termoplásticas no WPC, atualmente o uso de
resinas e adesivos termofixos, tal como o poliéster insaturado, pode se tornar uma
excelente alternativa aos termoplásticos na fabricação de produtos, principalmente devido
55
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 da matéria prima.
3.4.1 – A eco-eficiência do WPC
Como foi escrito no item 2.7.1, há muitas maneiras de reutilização da madeira
considerada como resíduo, incluindo a tecnologia do WPC. Esta tecnologia, apesar de
não ser um processo tradicional, está sendo citada pelos autores como uma das maneiras
a se dar maior valor ao resíduo, evitando processos de descarte e eliminação, ou mesmo
a queima. A FIGURA 16 mostra como QUIRINO (2004) considera o WPC no contexto de
alternativas de aproveitamento e de valorização dos resíduos de madeira.
FIGURA 16 – Contextualização do WPC Baseado em QUIRINO (2004), p. 6 (redesenhado)
Do ponto de vista das Tecnologias Limpas, o WPC se associa aos conceitos da
Ecologia Industrial se for considerado como um subproduto tanto de processos produtivos
quanto do uso, que são aproveitados como matéria prima de outro processo, tanto para
os resíduos de madeira quanto para resíduos de plásticos como matrizes poliméricas,
satisfazendo o conceito de circulação de recursos por processos de reciclagem e
satisfazendo também o requisito de redução de resíduos industriais. Portanto, há a
promoção da substituição de recursos naturais por material abundante que antes era
reconhecido como resíduo. Além disso, o compósito tem as características de ser atóxico,
possui boa durabilidade, permitindo outros ciclos de produção e uso, tem baixa energia
incorporada e tem a possibilidade de ser reciclável através de processos específicos,
como descritos no próximo capítulo.
56
Apesar de ser considerada uma boa alternativa ao resíduo de madeira, o WPC, no
entanto, ainda mostra limitações quando se fala em priorizar metas de preservação
ambiental e redução de poluição. Autores como ENGLISH (1996 -1 e 2, 1998), CLEMONS
(2002), CORREA (2003), CARASCHI (2000), escrevem apenas sobre o uso da farinha de
madeira (WWF – wood waste flour), que é apenas uma fração dos muitos tipos de
serragem residual como os mostrados nesta pesquisa, sem mencionar alternativas para
os demais tipos de serragem e outros resíduos, incluindo as partes sólidas dos tocos e
pontas.
O ciclo fechado de circulação do resíduo de madeira, que pode ser usada na forma
de WPC pode ser esquematizado na FIGURA 17, que é baseada na FIGURA 04, e que
demonstra o caminho deste resíduo na busca de um melhor desempenho eco-eficiente.
FIGURA 17 – Ciclo fechado do resíduo de madeira na forma de WPC, baseado no esquema do item 1.3.1
A partir da FIGURA 17, pode-se enumerar cada etapa da recuperação e
aproveitamento do resíduo de madeira de pós-produção, conforme a TABELA 12,
principalmente a serragem, que é o objeto da pesquisa demonstrada no Capítulo 4:
Coleta de resíduos: Aqui o resíduo é coletado e armazenado corretamente logo
após a sua geração, buscando conservá-lo contra umidade ou agentes degradantes.
57
Reciclagem: Formas de transformar o resíduo em matéria prima, propondo etapas
de limpeza, separação de partículas grosseiras, peneiramento entre outros. Quanto
mais etapas de reciclagem entretanto, maior a energia incorporada no resíduo,
conforme visto no Item 3.2.
Matéria Prima: Após a reciclagem, o resíduo pode ser considerado como insumo e
estará apto a ser aproveitado em outros sistemas produtivos.
A FIGURA 17 mostra, portanto, uma forma de ciclo fechado de aproveitamento de
material, como propõe a Ecologia Industrial. Observa-se que as formas de aproveitamento
energético ou reintegração ao meio ambiente, como explicado no Capítulo 1, não são
uma opção, visto que significam a perda de massa do resíduo, interrompendo o ciclo de
reaproveitamento de recursos.
A possibilidade de produzir compósito a partir de componentes de reforço e matriz
polimérica biodegradáveis tem sido bastante estudada ultimamente, como mostra a
pesquisa de OZAKI (2004), que resultou em um compósito tipo WPC formulado com
polímero baseado no PVA (poliálcool vinílico) e resíduos de madeira em pó. Apesar da
bibliografia estudada considerar a propriedade de biodegradação como compatível com o
meio ambiente, como mostram as TABELAS 03 e 16, ou como mostram FORLIN e
FARIAS (2002), OZAKI (2004), BARBOSA e TRAMONTANO (2004) e ROSA et al (2004),
deve-se considerar que, primeiramente, o fato do compósito ser biodegradável não o faz
completamente eco-eficiente, já que tal característica não garante a redução de resíduos.
Os produtos gerados por essa tecnologia, ao serem descartados, poderão aumentar
o volume do lixo orgânico disposto sem controle no ambiente, possibilitando impactos
ambientais negativos. Além disso, do ponto de vista da Ecologia Industrial, o fato de ser
biodegradável significa a perda de material para o meio-ambiente, quebrando o ciclo de
reaproveitamento de material, concordando com o SPMP -Syndicat des Producteurs de
Matières Plastiques (2004), que considera a biodegradação de plásticos como
“desperdício de um material nobre”, impossibilitando a recuperação de insumos pela
cadeia produtiva, levando assim, ao consumo de novos insumos virgens, apesar da sua
aplicação ser interessante em produtos putrescíveis, tal como fraldas descartáveis ou
produtos higiênicos, “locais onde a aplicação é justificada e necessária” (SPMP - 2004).
Portanto, pode-se considerar como uma possibilidade menos eco-eficiente que a
circulação de recursos o aproveitamento energético pela proposta de incineração do
material ou de uso destes na forma de adubo, considerando a capacidade de
58
biodegradação ou compostagem, pois em processos tais ocorre a quebra dos ciclos
fechados e perda de material além de não garantir a redução da produção de resíduos.
A possibilidade de recuperação ou de reciclagem de matéria prima pós-industrial ou
pós-consumo é, então, uma maneira mais eco-eficiente, segundo os conceitos da
Ecologia Industrial, de garantir o ciclo fechado de uso de insumos proposto pelo conceito
da circulação de recursos. Assim, melhor que ser biodegradável é ser capaz de
possibilitar a recuperação ou reciclagem de matéria prima. No caso do WPC, as matrizes
poliméricas tanto termoplásticas quanto termofixas permitem processos de reciclagem, o
que garante a sua recuperação pelos processos produtivos, diminuindo tanto a demanda
por insumos virgens quanto a produção de resíduos dispostos no meio ambiente.
De maneira geral, o WPC é apto a preencher os requisitos de um material ecoeficiente como descritos nos conceitos estudados. Devemos contudo considerar que tal
material pode apresentar um desempenho ambiental melhor sintonizado com os conceitos
da Ecologia Industrial, somente se estiver sustentado nos requisitos citados nos itens do
Capítulo 1 e neste Capítulo 3, organizados na TABELA 19:
TABELA 19 – Organização dos requisitos ambientais da Ecologia Industrial para materiais de fabricação
CONCEITOS
REQUISITOS E METAS
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Usar materiais abundantes e sem restrição de uso
Reduzir energia na fabricação
Usar materiais reciclados e recicláveis;
Usar materiais abundantes e 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
Agregar valor estético aos materiais reciclados
Possibilidade de ser usado como matéria prima para outros processos produtivos
•
Permitir o uso de resíduos de um processo de produção como matéria prima de
outro processo.
CICLO DE VIDA
(baseado no item 1.3.1)
•
•
•
Permitir o uso de materiais reciclados de processos de produção
Permitir a maximização do uso de produtos construídos com tal material
Permitir a durabilidade de produtos construídos com tal material
ECO-EFICIÊNCIA
(baseado nos itens 1.2.1 e
3.2.1 na TABELA 16)
•
•
•
•
•
•
Material atóxico e não perigoso
Material abundante
Material renovável
Material reciclável
Material residual
Material de fontes sustentáveis
•
•
•
•
Usar matriz polimérica com possibilidade de reciclagem;
Usar matriz polimérica atóxica;
Usar reforço baseado em resíduos vegetais = resíduos de madeira
Usar processos de fabricação de baixo impacto ambiental e de baixo consumo de
energia e água.
ECO-DESIGN
(baseado na TABELA 03)
CIRCULAÇÃO DE
RECURSOS
(baseado no item 1.2.2)
ECO-COMPÓSITO
(baseado nos itens 3.3 e
3.4)
A partir desta tabela é possível prever um material compósito baseado em resíduos
de madeira que melhor atinge as metas de preservação ambiental, não deixando de ser
59
uma boa alternativa como material para fabricação de novos produtos, atingindo assim a
eco-eficiência.
3.5 – DESCRIÇÃO DA MATRIZ POLIMÉRICA USADA NA PESQUISA
A matriz polimérica foi escolhida entre o grupo dos termofixos. Segundo CARVALHO
(2003 – 2) os termofixos são particularmente adequados como materiais para a fabricação
de compósitos, por sua facilidade de fabricação e adesão com a fibra. Foram exploradas
as vantagens da cura a frio, facilidade de aquisição comercial e de processos de
fabricação de baixo custo sintonizando os materiais e o processo de fabricação com os
requisitos eco-eficientes.
3.5.1 – Resina de Poliéster Insaturado
Apresenta-se como um líquido viscoso, formulado pela reação de ácidos e álcoois,
que pode ser diluído em monômero de estireno, e, dependendo do ácido usado na
formulação, pode-se produzir resinas ortoftálica, isoftálica dentre outras (ELEKEIROZ,
s/d). As variedades de resinas de poliéster insaturado e suas propriedades são vistas na
TABELA 20. A variação ortoftálica é mais rígida depois de curada, mas é também
fisicamente e quimicamente mais frágil. Sua cura pode acontecer com o uso de calor ou
na presença de catalisadores (cura a frio). Suas características químicas podem ser
modificadas com a adição de aditivos , como os protetores contra raios ultravioletas, como
os retardantes de chama ou como os corantes. As propriedades físicas podem ser
modificadas pela adição de cargas e reforços fibrosos, caracterizando, portanto um
compósito.
TABELA 20 – Tipos de resina poliéster insaturado.
RESINA
ORTOFTÁLICA
TEREFTÁLICA
ISOFTÁLICA
BISFENÓLICA
ÉSTER VINILICA
Fonte: ISAR (2004)
CARACTERÍSTICAS
Resinas de baixo custo e de uso geral. Suas propriedades físicas e mecânicas são
inferiores que as demais resinas poliéster. É usada na confecção de barcos,
carrocerias, calhas, tanques e revestimentos na construção civil, equipamentos
esportivos, e esculturas artísticas.
Tem grande resistência mecânica, elétrica e térmica, a maior entre as resinas
poliéster. Resistência química um pouco maior que as Isoftálicas.
Tem maior estabilidade das propriedades físicas e mecânicas que as ortoftálicas.
Utilizadas para tubos, tanques e recipientes com especial resistência a agentes
químicos.
Alta resistência química e à hidrólise. Aprovada pelo Instituo Adolfo Lutz para
produtos que entram em contato com alimentos. Usada para fins industriais.
Elevada resistência química, a maior entre as resinas poliéster e elevada resistência
mecânica. Grande longevidade, rivalizando com o aço inoxidável. Usada em
equipamentos industriais em ambientes corrosivos, de alta temperatura tais como
industrias químicas, petroquímicas, papel e celulose, cloro-soda e outras.
60
A resina ortoftálica é a resina termofixa mais conhecida e usada comercialmente
devido ao baixo preço de aquisição, facilidade de manipulação e de moldagem. Os
processos de moldagem e de produção são variados, incluindo processos de molde
aberto ou processos de molde fechado que permitem maior controle dimensional e melhor
qualidade dos produtos.
As aplicações das resinas de poliéster ortoftálicos são para o uso geral, na grande
maioria das aplicações, como o compósito conhecido com PRFV – plástico reforçado com
fibras de vidro ou simplesmente fiberglass. São usadas nas indústrias náutica,
automotivas e de transportes em geral, moveleira, piscinas, utensílios, indústria esportiva
e outras. Sua resistência física e química a impede de ser usada em condições mais
severas, enquanto que outros tipos de resinas têm melhor desempenho.
Do ponto de vista ambiental, apesar de serem baseadas no petróleo, matéria prima
não renovável e com potencial poluidor, as resinas de poliéster ortoftálicas tem a
vantagem de ser curada a frio por processos de transformação em produtos que usam
pouca ou nenhuma energia térmica ou elétrica, e também usam pouca água. A
desvantagem é a toxidade da resina no estado líquido e dos solventes (classe 1), que
podem emitir vapores para o ambiente ou podem causar acidentes tanto a seres humanos
quanto para o meio ambiente, quando manipulados de forma inadequada (ver ANEXO II).
Devido à característica dos termofixos não poderem retornar ao estado líquido
inicial, as resinas de poliéster insaturado não podem ser recuperadas, mas podem ser
recicladas pelo processo da moagem, para, então servir como carga para outros tipos de
produtos de plásticos reforçados, como sugerem as pesquisas de ARAÚJO et al (2004),
ou o processo de gerenciamento de resíduos sólidos, descrito por PLÁSTICO
REFORÇADO (2004). O produto que usa o pó reciclado de poliéster insaturado tem boas
propriedades físicas, o que o habilita para produtos de uso geral além de minimizar
resíduos e diminuir custos com matéria prima. O resíduo, se descartado, é classificado
pela NBR 10004 (ABNT, 1987) como Classe 2, não-tóxico, mas cujo volume pode trazer
impactos ambientais negativos (PLÁSTICO REFORÇADO, 2004).
3.6 – METODOLOGIA DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO
A moldagem de compósitos de resinas termofixas reforçadas com fibras abrange um
leque de processos de complexidade variável indo de processos manuais até processos
industriais com uso de equipamentos tecnologias complexas. Tais processos podem ser
organizados em dois tipos: Processos de Molde Aberto e Processos de Molde Fechado.
61
3.6.1 - Processos de Molde Aberto
Emprega moldes fêmeas, de cavidade simples, e que permitem apenas uma face de
acabamento, sendo que a outra face fica na textura do reforço (BARANOWSKI &
SHREVE, 1981). Esse tipo de processo não permite um controle rigoroso na espessura
da peça moldada nem o controle de volume de aparas ou de rebarbas. Há também o
problema de emissão de vapores visto que há a manipulação de resinas ao ambiente
aberto. Usam-se moldes simples feitos de madeira, gesso, alumínio, aço ou fiberglass, e
as resinas são endurecidas a frio, com o uso de catalisadores. São os processos mais
simples e baratos, sendo muito difundidos e usados na maioria das micro-indústrias de
plásticos reforçados. Os principais processos são:
•
Hand-lay-up: É processo mais simples, no qual a resina pré-catalisada é
disposta manualmente junto com o reforço de fibra em um molde aberto e
compactados através da manipulação com roletes.
FIGURA 18 – Processo de fabricação HAND-LAY-UP – baseado em CARVALHO (2003-2)
•
Spray-up: Processo que usa pistola para aplicar, simultaneamente a resina,
catalisador e reforço picotado em um molde aberto. Depois da aplicação o
processo torna-se similar ao Hand-lay-up.
FIGURA 19 – Processo de fabricação SPRAY-UP – baseado em CARVALHO (2003-2)
3.6.2 - Processos de Molde Fechado
Usam moldes de pares macho / fêmea que formam uma cavidade de moldagem
quando unidas. Seus moldes, portanto, precisam de sistemas de fechamento mecânico
que elimine espaços entre as metades do molde, impedindo que o material a ser moldado
62
vaze para fora. Tem as vantagens de permitir acabamento superficial em toda peça
fabricada e controlar a espessura da peça de maneira rigorosa. Também há a diminuição
de emissão de vapores, pois o processo de moldagem é em ambiente fechado, assim
como há a diminuição de rebarbas. Os moldes são construídos com aço, borracha ou
fiberglass, sendo mais caros e complexos que os moldes abertos (CLAVADETSCHER,
1981). As resinas podem ser endurecidas tanto por cura a quente como por cura a frio,
os principais processos são descritos abaixo:
•
RTM (Resin Transfer Molding): Moldagem por transferência de resina e cura a
frio é um processo que usa sistemas de moldes fechados reforçados e simples.
O reforço pré-formado sem a resina é depositado dentro do molde e então a
resina pré-catalisada é injetada depois que o molde é fechado.
FIGURA 20 – Processo de fabricação RTM – baseado em CARVALHO (2003-2)
•
HPM (Hot Press Molding): Prensagem a quente onde a resina não catalisada
é misturada com as cargas e reforços de fibras antes da aplicação no molde.
Deposita-se a mistura no molde metálico e em seguida, com o molde fechado
aplica-se calor durante um determinado tempo. A peça endurece pela pressão
e calor aplicados.
FIGURA 21 – Processo de fabricação HPM – baseado em CARVALHO (2003-2)
•
CPM (Could Press Moulding): Moldagem por Prensagem a Frio, realizado a
baixas pressões e temperatura ambiente. A resina é curada através de
catalisadores, podendo usar um tempo de processamento a partir de 20 minutos.
(CARVALHO, 2003 – 2).
63
FIGURA 22 – Processo de fabricação CPM – baseado em CARVALHO (2003-2)
Os sistemas usados para união dos moldes fechados podem ser resumidos a três
tipos, sendo que a finalidade é de unir as abas e batentes laterais dos moldes não
deixando espaços por onde o material a ser moldado possa vazar. O respiro permite a
saída de ar e de excesso de material.
•
Fechamento à prensa hidráulica / mecânica: feito através de prensas que
comprimem uma das partes do molde contra a outra parte. É necessária uma
prensa para cada molde usado, o que encarece e diminui a produtividade da
produção.
•
Fechamento à vácuo: usa sistemas à vácuo para pressionar as partes dos
moldes entre-si e assim atingir a pressão de fechamento necessária. Segundo
a Owens Corning (2001), este é um processo mais econômico que o uso de
prensas convencionais por que pode usar um sistema de vácuo para vários
moldes simultaneamente.
•
Fechamento com feches mecânicos: Permite baixa pressão de fechamento e
usa grampos, parafusos e sistemas mecânicos simples para fechar o molde,
portanto é um processo de fechamento manual. Apesar de ser o sistema mais
barato e acessível, é necessário maior controle durante o processo para
garantir o correto fechamento do molde.
O processo de prensagem a frio 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. Este tipo de moldagem reúne as
seguintes vantagens:
64
•
Equipamentos de baixo investimento;
•
Moldes simples, 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;
3.6.3 - Etapas da prensagem a frio
É baseada na metodologia por etapas descrita pela Owens Corning (2001, p. 05)
para a prensagem a vácuo e cura a frio de peças de fiberglass. Neste caso esta
metodologia foi modificada para adaptar a pesquisa ao sistema de produção descrito no
capítulo 4, usando para isso uma prensa leve, descrita no ANEXO III. Assim, seguem-se
os seguintes passos mostrados na FIGURA 23:
FIGURA 23 – Etapas do processo de prensagem a frio.
(baseado em OWENS CORNING, 2001 e 2004; SAINT-GOBAIN, 2004)
1. O compósito (matriz mais reforço) é despejado na cavidade do molde;
2. O molde é fechado, a resina cura em contato com as duas metades do molde,
o ar e o excesso de material saem pelo respiro, permitindo o completo
fechamento do molde.
3. O molde é aberto e a peça é desmoldada pronta para o acabamento final
65
3.6.4 - Etapas de fabricação de moldes
A fabricação de peças em plástico reforçado é feita em moldes construídos
geralmente com o mesmo material de fabricação dos produtos finais, ou seja, plástico
reforçado. Segundo JACKSON E DAY (1981) a fabricação de peças em plástico reforçado
segue as etapas:
1. Fabricação do padrão ou “plug” – modelo nas dimensões externas do produto
a ser fabricado, construído em madeira, gesso, plastilina, massa plástica ou
qualquer material moldável e que não seja destruído pela resina usada no molde.
Seu acabamento superficial será copiado para o molde e para todas as peças a
serem fabricadas. O PLUG pode ser considerado como o molde do molde.
2. Construção do molde – O plástico reforçado é disposto sobre o plug, criando
um molde com cavidades de dimensões iguais as do produto a ser fabricado.
Para moldes fechados, o procedimento é repetido para ambas as partes do
molde.
3. Fabricação das peças finais – Usando o molde final, o plástico reforçado é
disposto na cavidade do molde até a cura da resina do compósito. São usados
produtos desmoldantes para facilitar a desmoldagem, tal como ceras e filmes
plásticos.
As etapas de fabricação do molde podem ser vistas na FIGURA 24:
FIGURA 24 – Fabricação de molde em plástico reforçado (JACKSON E DAY,1981, p. 57)
66
Essas etapas são assim descritas:
1. Preparação do PLUG, acabamento e aplicação de desmoldantes;
2. Aplicação de camadas de plástico reforçado, geralmente com fibras de vidro;
3. Separação do molde pronto do plug.
O processo de fabricação descrito acima permite a obtenção de peças moldadas
usando materiais residuais de partículas mais grosseiras, já que a massa de compósito
pode ser misturada em recipientes antes da aplicação no molde.
Por ser um processo simples e de baixo custo, é bastante usado nas pequenas e
micro indústrias de PRFV (plásticos reforçados com fibras de vidro), na fabricação de
produtos para variadas aplicações.
Assim, esta é uma boa alternativa de processo de fabricação do ponto de vista da
eco-eficiência, já que permite realizar uma produção usando materiais residuais como
reforço e matrizes poliméricas recicláveis em um processo que gera pouco resíduos e
emissões que possam causar impactos ambientais negativos.
67
CAPÍTULO
4
MATERIAIS E MÉTODOS
Neste capítulo são descritos os métodos usados na utilização dos resíduos de
madeira estudados como reforço de um eco-compósito e os ensaios que este foi
submetido. Partiu-se de um planejamento dividido em três fases, vistas na FIGURA 25.
FASE
I
MATERIAIS
•
•
•
•
COLETA E CARACTERIZAÇÃO DOS RESÍDUOS
RECICLAGEM E CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS
ESCOLHA DA RESINA
DETERMINAÇÃO DOS TRAÇOS
Æ
FASE
II
MOLDAGEM
DOS CORPOS
DE PROVA
• ESCOLHA DOS ENSAIOS
• CONFECÇÃO DOS CORPOS DE PROVA
Æ
FASE
III
ENSAIOS
• ENSAIO DE ABSORÇÃO DE ÁGUA
• ENSAIO DE DUREZA SHORE
• ENSAIO DE FLEXÃO
FIGURA 25 – Planejamento experimental
Na FASE I ocorreu a coleta do resíduo de madeira na usina estudada, essa fase
procurou caracterizar o resíduo (serragem) para aplicá-lo como reforço de plásticos
através de duas fases de reciclagem: a de secagem seguida da fase de peneiramento.
Depois da classificação das partículas, estudou-se as possibilidades de misturas do
resíduo com a resina plástica para a determinação dos traços do compósito a ser
desenvolvido.
Na FASE II se deu a moldagem dos corpos de prova, cujas dimensões foram
determinadas pelas normas ABNT. Para a moldagem empregou-se o processo de
fabricação de prensagem a frio, denomidada CPM.
Na FASE III foram realizados os ensaios escolhidos na FASE II
caracterização do compósito proposto na pesquisa.
para a
68
Toda a fase experimental embasou-se na aplicação real de Ecologia Industrial entre
duas indústrias de ramos diferentes, instaladas nas cercanias da Cidade de Salvador –
Bahia denominadas de:
•
PROCESSO PRODUTIVO 01: CMVenturoli, usina de tratamento e produtora
de produtos de madeira serrada, usando basicamente toras de eucalipto e
pinus;
•
PROCESSO PRODUTIVO 02: BAKAR Fiberglass, indústria de produtos e
serviços em PRFV – plástico reforçado com fibras de vidro.
A FIGURA 26 mostra exatamente a relação entre estas indústrias durante a fase
experimental.
FIGURA 26 – Relação entre as empresas na fase experimental
Os resíduos de madeira gerados pela CMVenturoli foram reciclados e transformados
em reforço de resinas termofixas usadas pela BAKAR. Os produtos gerados pela BAKAR,
usados na mistura do resíduo de madeira com a resina, resultaram nos CP (corpos de
prova) usados pelos ensaios propostos na pesquisa.
A relação dessas empresas caracterizou, então, 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
novos produtos em outro processo produtivo.
4.1 - O PROCESSO DE PRODUÇÃO DAS FÁBRICAS ESTUDADAS
As empresas descritas na pesquisa foram escolhidas por serem ao mesmo tempo
conhecidas no mercado baiano e por também terem processos produtivos diferentes entre
si: indústria de madeira e indústria de plásticos reforçados. O objetivo é reforçar a idéia de
circulação de recursos materiais entre empresas, mesmo que estas tenham processos
produtivos não relacionados entre si.
69
4.1.1- Processo produtivo 01 - Indústria de produtos de madeira
serrada
A usina de preservação de madeira considerada, estabelecida na região
metropolitana de Salvador, fabrica produtos a partir de recursos de florestas plantadas
como o pinus e eucalipto. Os produtos são variados, indo de peças por encomenda até
uma linha de produtos tais como currais, cancelas, galpões, cercas decorativas e,
principalmente, peças para uso em construção civil. A maior parte do resíduo gerado nos
processos de produção destes produtos são de madeira in natura. O restante do resíduo
é de madeira tratada com CCA (arseniato de cobre cromatado). Segundo depoimento do
proprietário da empresa, 70% da matéria prima constitui-se de toras de eucalipto, 20% de
toras de pinus e os 10% restantes de outras espécies de árvores e madeiras oriundas de
reservas nativas.
Os resíduos gerados são diferentes, basicamente pó de serra, maravalha em
variadas dimensões além de tocos (pontas) que, exceto estes últimos, são reunidos num
mesmo silo. Os tipos diferentes de resíduos têm um volume que varia de acordo com o
volume de produção e o tipo do produto fabricado, portanto em um mês pode haver
volume de um resíduo diferente do mês anterior. O resíduo tratado com o conservante
CCA tem como destino a CETREL, empresa de saneamento e proteção ambiental, que
trata os resíduos e efluentes industriais.
Uma pequena parte dos resíduos em pedaços é aproveitada na própria usina como
lenha para alimentar a caldeira da estufa de secagem. O restante dos pedaços de
madeira e particulados são destinados ao comércio como lenha, usado em padarias,
pizzarias e olarias, e a serragem também é usada em granjas de animais. Isso mostra
que a direção da usina já tem um perfil de proteção ecológica ao destinar todo o seu
resíduo para outros usos, principalmente na forma de cama-de-galinha e como lenha.
Segundo depoimento de VENTUROLI (2003), a quantidade de resíduos em pedaços é em
torno de 30 toneladas/mês e a quantidade de particulados, 25 a 30 toneladas/mês. Ambos
os tipos são retirados por 3 e 4 caçambas respectivamente.
70
4.1.2- Processo produtivo 02 – Indústria de plásticos reforçados
A BAKAR Fiberglass está estabelecida na região metropolitana de Salvador e
trabalha com o serviço de concerto e fabricação de produtos em fibra de vidro, sendo os
produtos fabricados por encomenda.
Emprega
como matérias primas, resinas comuns de poliéster insaturado, que
correspondem a mais de 80% do consumo de resina, além do uso de resinas especiais
quando solicitado no projeto. Estas resinas são reforçadas com fibras de vidro em
diversas formas tais como mantas, tecidos, fios cortados e cordas trançadas. Também
são usadas cargas minerais tais como talco industrial, carbonato de cálcio e sílica para
modificar as propriedades físicas e mecânicas dos compósitos.
Os processos de fabricação são na maioria o de molde aberto – o Hand Lay Up e o
Spray Up que respondem em torno de 75% da produção, sendo que o processo de molde
fechado de prensagem a frio, corresponde ao restante da produção. Os moldes são
fabricados na maioria na própria indústria, construídos em madeira, fiberglass ou gesso,
mas também se usam moldes metálicos fabricados em outras indústrias sob encomenda.
As peças após a moldagem sofrem acabamento e rebarbação – extração de rebarbas com equipamentos pneumáticos de corte e usinagem.
O gasto de energia elétrica corresponde ao uso das ferramentas de corte de madeira
que são usadas nos moldes, ou no compressor de ar para os equipamentos pneumáticos.
O uso de água é minimizado para lavagem dos moldes e dos produtos acabados antes da
embalagem final.
Este tipo de fabricação gera resíduos durante o processo de acabamento e
rebarbação, inerentes aos processos de molde abertos, sendo que estes resíduos são
dispostos nas cercanias dos galpões da indústria para, mas tarde serem transportados
para lixões industriais. A geração de resíduos do processo CPM é mínimo em relação aos
outros processos usados nesta indústria, se resumindo no excesso de material que é
expelido pelo respiro do molde quando este é fechado.
71
4.2 – FASE I - MATERIAIS
4.2.1 – Coleta e caracterização dos resíduos
Os resíduos coletados foram oriundos de máquinas de desdobro e beneficiamento
de madeira do Processo Produtivo 01. Estes resíduos são de características diferentes,
podendo ser classificados conforme descrição abaixo:
•
Serragem: Diversas variedades de pó-de-serra e maravalha, variando o
tamanho, forma e textura da partícula. Para cada tipo de máquina, há uma
serragem respectiva. Máquinas que operam diversos tipos de lâminas irão gerar
diversos tipos de serragem. Geralmente esta serragem é disposta no chão da
usina, ao redor da máquina, durante o processo de fabricação, sendo recolhida
após a produção. Algumas máquinas têm formas de diminuir a dispersão de
serragem, tal como a serra fita, que possui um corte com filete de água, processo
que umidifica o resíduo. Outra forma é usada na plaina e na serra industrial, onde
há um sistema de aspiração e tubulações que conduzem o resíduo até o silo de
armazenagem. A quantidade de serragem é estimada em 25 a 30 ton/mês,
sendo, portanto um volume expressivo e aqui considerado o principal resíduo da
produção estudada quanto à variedade de características, sendo gerado por
todas as máquinas com a possibilidade de transformação em eco-compósito.
•
Tocos de destopo: Gerados pela destopadeira, no processo de corte das pontas
dos troncos, isolando pedaços com defeitos ou estragados. Têm tamanho
variável entre 15cm a 1,5m e diâmetro de acordo com a tora trabalhada. É
gerada uma quantidade de 30 ton/mês.
A TABELA 21 discrimina a serragem quanto a sua geração pela respectiva máquina
de beneficiamento e também descreve os tocos de destopo. É importante notar as
diferentes características da serragem coletada tal como a cor que é referente à do
tronco, cor da espécie de árvore ou mesmo a forma como a serragem é feita, podendo
escurecer o resíduo pelo atrito com a lâmina. Diferentes, também, são os aspectos
físicos, sendo que há fases de farinha, pó fibroso, maravalhas finas e grossas, lisas ou
espiraladas. Por fim, há diferença na granolumetria dentro de um mesmo resíduo,
podendo ser vistas fases de partículas grosseiras, fases de partículas médias e de
partículas finas.
72
TABELA 21 - Discriminação da serragem quanto às máquinas de beneficiamento
SERRA FITA
FUNÇÃO:
Desdobro e serragem
em geral
RESÍDUO:
Pó de serra,
apresentando-se como
uma farinha granulosa
de cor escura;
SERRA CIRCULAR
FUNÇÃO:
Serragem em geral;
RESÍDUO:
Pó-de-serra,
apresentando-se como
um pó fibroso;
DESTOPADEIRA
SERRA INDUSTRIAL
FUNÇÃO:
Serragem de maior
precisão
RESÍDUO:
Apresentando-se como
uma mistura de pó e
fibras;
DESEMPENADEIRA
FURADEIRA
MÚLTIPLA
FUNÇÃO:
Furar
RESÍDUO:
Material fibroso e macio
ao toque apresentandose como uma mistura de
pó, fibras e maravalha
de pequenas
dimensões;
PLAINA
FUNÇÃO:
Destopo
FUNÇÃO:
Desempeno e desbaste
FUNÇÃO:
Aparelhamento
RESÍDUO 1:
Material fibroso muito fino, apresentando-se como
uma mistura de pó e de fibras curtas;
RESÍDUO:
Maravalha reta fina,
média, grossa e lascas;
RESÍDUO:
Maravalha espiralada
média e fina
RESÍDUO 2:
Tocos e pontas de toras e de tábuas;
A FIGURA 27 mostra a geração dos resíduos no local da produção. Nota-se que a
serragem e maravalha depositam-se no chão, ao redor das máquinas, marcados com
uma seta, para depois serem recolhidos.
A FIGURA 28 mostra o silo de estocagem da serragem descrita na TABELA 21.
Neste silo toda a serragem é acondicionada, e, portanto misturada, independente da suas
características listadas acima. Ficando expostas ao tempo, fatores atmosféricos podem
umedecer ou mesmo encharcar tal serragem.
73
B)
A)
C)
D)
A) Plaina – B) Furadeira Múltipla – C) Desempenadeira - D) Serra Fita
FIGURA 27 – Geração de resíduos no processo de fabricação de madeira serrada nas máquinas:
74
FIGURA 28 – Silo de estocagem da serragem
•
Sobras e rejeitos: São peças que foram descartadas por empenamento, que ficaram
defeituosas durante o processo de fabricação ou que ficaram abaixo dos padrões
técnicos. Sua geração é de pouca quantidade e geralmente seu volume é inserido
junto ao volume dos tocos de destopo. Este resíduo não foi aqui estudado.
A FIGURA 29 mostra os resíduos referentes aos tocos de destopo, sobras e rejeitos
que são agrupados juntos em depósitos nos arredores do setor de produção.
FIGURA 29 - Tocos de destopo, sobras e rejeitos.
•
Resíduos tratados: São gerados durante o tratamento químico com o conservante a
base de CCA. São lascas e cascas que representam pouco volume, geralmente dois
tonéis/mês e que são destinados ao tratamento na CETREL. Este resíduo é
acondicionado de forma protegida em tonéis fechados. Os produtos são tratados
após os processos de desdobro e serragem, minimizando assim a geração de
resíduos impregnados com o preservante. Este resíduo não foi aqui estudado.
Embora os resíduos observados acima sejam difíceis de quantificar devido às muitas
variáveis da produção, pode-se prever que os resíduos mais volumosos têm origem dos
processos mais usados pela empresa: o destopo e o desdobro.
75
4.2.2- Reciclagem e classificação dos resíduos coletados
Para o experimento, na FASE I, foi coletada cerca de 11 kg de serragem de
máquinas variadas. O objetivo da reciclagem é preparar o resíduo coletado para ser
usado como um dos componentes do compósito proposto. Para isso foram escolhidas
duas etapas de reciclagem:
•
Secagem – Destina-se a eliminar a umidade presente no resíduo, evitando
problemas durante a mistura com a resina usada. Neste procedimento foi
determinado o grau de umidade do resíduo e também a diferença de umidade
determinada pela estocagem do resíduo no silo com o resíduo não estocado.
•
Peneiramento – Destina-se a separar o resíduo por granulometria das partículas,
determinando três tipos de partículas (fina, média e grossa) assim como tem a
finalidade de eliminar as partículas indesejadas, tais como cascas e palha.
Essa etapa tem a função final de gerar o material reciclado necessário para montar
uma tabela de porcentagens de misturas (TABELA 24), misturas estas que foram
moldadas em corpos de prova. .
4.2.2.1- Secagem e medição da umidade da serragem
Para a medição da umidade do resíduo foi usado o procedimento B.5 - Anexo B da
norma NBR7190 (Projeto de estruturas de madeiras). Para Isso foi coletado o resíduo de
quatro máquinas que estavam em operação no dia da visita técnica ao Processo
produtivo 01. Uma parte do resíduo foi coletada ao redor das máquinas e o restante foi
coletado diretamente no silo de estocagem. Determinou-se, assim, o grau de umidade e a
diferença dos resíduos recém gerados e os estocados no silo. A TABELA 22 mostra quais
as máquinas envolvidas na coleta, as condições do resíduo e a quantidade de material
coletado.
TABELA 22 – Coleta dos resíduos para medição de umidade por máquina.
MÁQUINA
TODAS AS MÁQUINAS
DESEMPENO
DESTOPADEIRA
PLAINA
LOCAL DA COLETA
No silo de resíduos
Ao redor da máquina
Ao redor da máquina
Ao redor da máquina
MASSA ÚMIDA COLETADA (g)
5694,66
4324,89
686,35
532,23
O processo de secagem foi feito em estufa de laboratório, em temperatura de 105ºC
durante 24 horas, buscando eliminar toda a umidade do resíduo coletado. Na seqüência,
o resíduo separado por tipo de máquina foi pesado e calculada a umidade, seguindo a
norma NBR7190.
76
4.2.2.2 - Classificação granulométrica da serragem
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 (fundo), com
com tempo de agitação de 30 minutos. Em seguida cada amostra foi pesada para o
cálculo da porcentagem em relação à massa total obtida na coleta. Foram coletados
resíduos das principais máquinas do Processo Produtivo 01 mostrado na TABELA 23. A
FIGURA 30 mostra as peneiras usadas e o processo de secagem e pesagem do resíduo.
TABELA 23 – Quantidade do resíduo coletado para a classificação granulométrica
MÁQUINA
SERRA FITA
DESEMPENO
FURADEIRA MULTIPLA
SERRA CIRCULAR
PLAINA
SERRA INDUSTRIAL
DESTOPO
QUANTIDADE DE
RESÍDUO COLETADO (g)
2903,18
4324,89
828,82
761,07
518,82
436,50
642,04
b)
a)
c)
a) Secagem à 105ºC
b) Peneiramento
c) Pesagem
FIGURA 30 - Procedimento da classificação granulométrica
Após o processo de reciclagem (secagem e peneiramento) o resíduo foi
classificado em quatro tipos de partículas, que serão melhor explicadas no Capítulo 5:
•
Descartada – peneiras acima de
19,10 mm
•
Média – peneiras entre 4,76 e
0,59mm
•
Fina – Peneiras iguais ou menores
que 0,59mm
•
Grossa - peneiras entre 19,10 e
4,76mm
77
4.2.3 – Resina usada
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, descrito no
ANEXO I. É uma resina de uso comercial usada em peças e serviços onde é necessária
uma boa qualidade estética, atingida devido ao brilho e transparência da resina.
4.2.4 – Determinação dos traços
Os traços foram determinados a partir da mistura dos resíduos de serragem de
madeira, fino, médio e grosso, já reciclados, aqui denominados como SRM (Serragem
Reciclada de Madeira), com a matriz de resina de poliéster ortoftálico. O SRM foi
distribuído segundo o modelo de misturas proposto por NETO et al (2003). A resina foi
distribuída com base em testes preliminares com 3 porcentagens de resíduo: 10%, 20% e
30%, sendo que o valor de 30% foi descartado por apresentar deficiência na cura da
resina, como descrito no ANEXO IV. Assim, nesta pesquisa foram testados os valores de
10% e de 20% de SRM, na busca de valores de desempenho físico e mecânico em um
traço que use o máximo de resíduo sem alterar as propriedades de cura da resina. O
ensaio também inclui um traço de resina sem reforço que servirá como referência
(padrão) e será denominado como T. A TABELA 24 reúne todos os traços propostos pela
pesquisa:
TABELA 24: Traços experimentais do compósito estudado
SRM %
GROSSO MÉDIO
0
0
T
100
0
G1
100
0
G2
0
100
M1
0
100
M2
0
0
F1
0
0
F2
50
50
GM1
50
50
GM2
0
50
MF1
0
50
MF2
50
0
GF1
50
0
GF2
33
33
GMF1
33
33
GMF2
T= Testemunha F= Fino M= Médio
Fonte: NETO et al (2003)
TRAÇO
MASSA
FINO SRM %
0
0
0
10
0
20
0
10
0
20
100
10
100
20
0
10
0
20
50
10
50
20
50
10
50
20
33
10
33
20
G= Grosso
MASSA
MATRIZ %
100
90
80
90
80
90
80
90
80
90
80
90
80
90
80
78
4.3- FASE II – MOLDAGEM DOS CORPOS DE PROVA
4.3.1 - Escolha dos ensaios
O objetivo desta fase experimental foi verificar as possibilidades de mistura e
moldagem do compósito estudado em relação ao processo produtivo CPM (moldagem por
prensagem a frio). O objetivo foi moldar corpos de prova cujas dimensões são
determinadas por normas técnicas. Desta forma foram escolhidos os seguintes ensaios:
•
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, permitindo determinar o uso em produtos utilitários que venham
ter contato com líquidos aquosos. Ensaios similares foram efetuados por SILVA
(2003), MORAIS e D'ALMEIDA (2003) e TITA et al (2002) na avaliação de
compósitos de resinas termofixas reforçadas com diversos tipos de fibras naturais.
•
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. Tal norma foi igualmente usada no compósito
similar proposto na pesquisa de PAIVA et al (1999) para caracterizar a propriedade
de dureza.
•
Propriedades de flexão: Baseada na norma NBR 7447 ( Plásticos Rígidos Determinação das propriedades de flexão) – forneceu dados sobre a resistência à
flexão do compósito estudado, determinando a possibilidade de aplicação
principalmente em produtos de superfícies planas. Ensaios semelhantes foram feitos
por MORAIS e D'ALMEIDA (2003), OZAKI (2004) e SILVA (2003), entre outros, para
caracterização de compósitos similares.
4.3.2 – Confecção dos corpos de prova
Os corpos de prova (CP) foram construídos a partir das normas acima citadas,
sendo que as dimensões e número de CP’s estão relacionados na TABELA 25.
TABELA 25 – Dimensões dos Corpos de Prova por Norma
NORMA
DIMENSÕES (mm)
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
79
As dimensões prismáticas destes Corpos de Prova são vistas na FIGURA 31:
CP1 = NBR 8514 / NBR 7456
CP2 = NBR 7447
FIGURA 31 – Dimensões dos Corpos de Prova em mm
Os CP’s foram moldados em separado, respeitando o processo de fabricação CPM,
conforme descrito no item 3.6.2. Para a fabricação dos corpos de prova foram usados
moldes fabricados de acordo com o conceito CPM, prensagem a frio. Essa etapa foi
executada no LABMAD - Laboratório de Madeira da UFBA, simulando o Processo
Produtivo 2, respeitando o processo de fabricação, ferramentas e equipamentos
existentes na empresa:
1. Fabricação dos PLUGS – peças em madeira com as dimensões externas do
produto a ser fabricado, no caso os CP’s. Os plugs foram construídos com madeira
compensada, que foi cortada nas dimensões requeridas pelas normas e depois
foram lixadas para correção das falhas e buracos na superfície;
2. Fabricação dos moldes a partir dos plugs. Os plugs servem como matriz para a
fabricação dos moldes. No caso foram construídos dois moldes de PRFV (Plásticos
Reforçados com Fibras de Vidro) para peças CP1 e três para peças CP2;
Foi usada uma prensa leve de mesa, descrita no ANEXO III, com pressão suficiente
para fechar as duas partes do molde. A experiência de mistura e moldagem pode ser
descrita pela na FIGURA 32 e explicada em seguida:
FIGURA 32 – Seqüência do procedimento de mistura do compósito e de fabricação dos corpos de prova
80
1. Pesagem da resina e do SRM de acordo com as porcentagens da TABELA
23, caracterizando cada traço do compósito;
2. Mistura da resina com o catalisador à 1%;
3. Mistura da resina catalisada com o SRM;
4. Aplicação do compósito no molde;
5. Fechamento dos moldes na prensa;
6. Após 4h, abertura do molde e retirada dos CP’s.
Na FIGURA 33, 34 e 35 são mostradas as fotografias do procedimento de
fabricação, desde os plugs, moldes, mistura dos componentes do compósito, moldagem,
prensagem e desmoldagem dos corpos de prova.
Plugs de Madeira CP1
Plugs de Madeira CP2
Molde Fêmea CP1
Molde Fêmea CP2
FIGURA 33 – Plugs e Moldes CP1 e CP2
a)
b)
c)
FIGURA 34 – Ingredientes da fabricação dos CP’s: a) Resina b) SRM c) Catalisador
81
Pesagem do SRM: Grosso
Pesagem da Resina
Mistura: Traço F2
Aplicação da mistura no molde: Traço G1
PRENSA
BLOCO
DE
MADEIRA
MANIVELA
MOLDE
BASE DE
MADEIRA
Prensagem
Detalhe da prensagem
Molde e Corpos de Prova CP1
Molde e Corpos de prova CP2
FIGURA 35 – Procedimento de fabricação dos Corpos de Prova
82
4.4 - FASE III - ENSAIOS
O objetivo desta fase foi verificar e determinar algumas propriedades físicas e
mecânicas do compósito estudado. Os ensaios foram assim descritos:
4.4.1 – Absorção de água
Baseado na norma NBR 8514, Método 01, os corpos de prova CP1, 4 para cada
traço formulado, foram fixados em suportes de madeira com rasgos de encaixe 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, exceto os fins de semana, às 08:00 e ás 16:30, tal procedimento
resultou em 20 medições para cada traço desenvolvido. O esquema de ensaio e o
procedimento adotados são retratados na FIGURA 36.
a)
CP 1
b)
CP 1
c)
a) esquema do ensaio
b) CP’s imersos
c) pesagem dos CP’s
FIGURA 36 – Ensaio de absorção de água:
4.4.2 – Dureza Shore D
O ensaio de Dureza Shore D foi feito no laboratório de metrologia do SENAI
CIMATEC Bahia, usando durômetros que atendiam a norma NBR 7456. Foi testado 1
CP1 para cada traço, sendo feita 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
ensaio foi feito à temperatura de laboratório (±25ºC).
5 kg. O
83
A FIGURA 37 mostra o esquema do ensaio e as zonas de ensaio em cada CP.
CP 1
a)
b)
c)
a) disposição dos equipamentos
b) pontos de teste
c) ensaio
FIGURA 37 – Esquema do ensaio de Dureza Shore
4.4.3 – Flexão de 3 pontos
O ensaio de flexão foi feito no laboratório do DCTM da Escola Politécnica da UFBA,
usando 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. Os parâmetros do ensaio de flexão
foram:
•
Tipo do ensaio - 3 pontos sendo dois de pontos de apoio e ponto de
carregamento.
•
Dimensões do CP2 - após a moldagem apresentou seção prismática de:
o Comprimento ( l )= 200mm
o Altura ( h )= 13mm
o Largura ( b )= 25mm
•
Distância entre apoios ( L ) – determinado pela NBR 7447 em ±15h = 190mm
•
Velocidade de movimentação do ponto de carregamento ( V ) = 4,63 mm/min,
determinado por:
V=
Sr ● L2
6h
V
Sr
L
H
= Velocidade de carregamento
= Taxa de deformação, dado pela norma = 0,01
= Distância entre apoios = 190mm
= Espessura do CP2 = 13mm
84
Este ensaio foi feito à temperatura ambiente (±30ºC, para o mês de outubro em
Salvador – Bahia). Foram ensaiados 5 CP2 para cada traço formulado.
A FIGURA 38 mostra o esquema do ensaio de flexão, que segue a norma NBR
7447. A FIGURA 39 mostra as fotografias do ensaio de flexão em curso.
FIGURA 38 – Esquema do ensaio de flexão
PONTA DE
CARREGAMENTO
CP 2
SUPORTE
CP 2
TRAÇO T
FIGURA 39 – Ensaio de Flexão de 3 pontos
85
CAPÍTULO
5
ANÁLISE E RESULTADOS
Este capítulo apresenta os resultados dos ensaios descritos no Capítulo 4, com
explicações de cada Fase com o auxílio de gráficos, imagens dos resíduos e imagens dos
compósitos em tamanho real, 1:1.
5.1 – RESULTADOS FASE I - Reciclagem
5.1.1 – Secagem
Os resíduos, depois de secados e pesados de acordo com a norma NBR7190,
permitiram a determinação do grau de umidade, obtida pela relação da massa de água e
a massa da madeira seca, dada por:
U(%) =
mi – ms
x 100
ms
mi – massa inicial úmida
ms – massa seca
O resultado da secagem é mostrado na TABELA 26. Verifica-se que, quando
armazenado no silo, a serragem apresenta grande umidade, apresentando-se como uma
pasta molhada.
TABELA 26 – Resultado da medição de umidade da serragem
Nº
RESÍDUO POR MÁQUINA
1
2
3
4
TODAS AS MÁQUINAS
DESEMPENO
DESTOPADEIRA
PLAINA
LOCAL DA COLETA
No silo
Ao redor da máquina
Ao redor da máquina
Ao redor da máquina
mi (g)
ms (g)
% UMIDADE
5694,66
4324,89
686,35
532,23
2903,18
3591,73
566,26
466,52
96,15
20,41
21,21
14,09
Média dos valores de umidade do resíduo das máquinas 2,3 e 4
18,57
A umidade total do resíduo da serra fita é de 96,15%, portanto, quase a metade do
peso era de água. Os demais resíduos apresentaram-se como um material parcialmente
seco pelo fato de não ter sofrido ação da umidade e do relento no silo. Os valores de
umidade, neste caso, variaram de 14,09% a 21,21%, com média de 18,57%, indicando
86
uma umidade referente à umidade natural da madeira presente nas toras e tábuas
trabalhadas que é em torno de 15% (TANAAMI, 1986).
Constatou-se, então, que a estocagem no silo expõe o resíduo à grande umidade,
ou quase a um encharcamento, enquanto que os resíduos recém gerados e ainda não
armazenados no silo apresentam a umidade normal das toras trabalhadas durante o
processo de beneficiamento.
5.1.2 – Peneiramento
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.
Pode-se notar que a distribuição do tipo de resíduo por máquina e por granulometria é
bastante diferenciada, podendo ser entendido como um multiresíduo. Para calcular a
porcentagem de resíduo retido em cada peneira foi usado a fórmula a seguir, que toma
como referência a massa seca de resíduo coletada em cada máquina do Processo
Produtivo 01.
mr X 100
mt
Massa% =
mr = Massa seca retida (gramas)
mt = Massa seca total (gramas)
O resultado do peneiramento é apresentado na TABELA 27 e no gráfico da FIGURA
40, gerado a partir desta tabela onde o resíduo é separado por máquina do Processo
Produtivo 01.
TABELA 27 – Resultado da peneiração seletiva
PENEIRA
(mm)
SERRA FITA
DESEMPENO
mr1 (g)
mr2 (g)
%
%
FURADEIRA
MULTIPLA
mr3 (g)
%
SERRA
CIRCULAR
mr4 (g)
%
PLAINA
mr5 (g)
%
SERRA
INDUSTRIAL
mr6 (g)
%
DESTOPO
mr7 (g)
%
25,4
7,25
0,25
47,88
0,97
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
39,22
6,11
19.10
1,35
0,05
480,93 2,69
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
22,24
3,46
9,52
10,91
0,38
2279,86 31,89 13,49
1,63
1,68
0,22
64,20
12,37 0,00
0,00
14,83
2,31
4,76
22,88
0,79
793,03 37,92 157,42 18,99 10,87
1,43
143,75 27,71 0,26
0,06
10,96
1,71
2,00
77,78
2,68
409,91 14,93 244,77 29,53 95,18
12,51 154,29 29,74 9,46
2,17
148,39
23,11
0,84
428,43 14,76 197,99 7,40
260,15 31,39 315,02 41,39 118,72 22,88 164,90
37,78 235,66
36,70
0,59
197,44 6,80
47,38
1,40
107,69 12,99 125,46 16,48 22,77
4,39
115,28
26,41 62,14
9,68
<0,59
2157,14 74,30 67,91
2,80
45,30
2,91
146,60
33,59 108,60
16,91
5,47
212,86 27,97 15,09
M TOTAL 2903,18 100,00 4324,89 100,00 828,82 100,00 761,07 100,00 518,82 100,00 436,50 100,00 642,04
100,00
87
FIGURA 40 - Gráfico da porcentagem de resíduo por máquina segundo a classificação granulométrica.
FINO
MÉDIO
GROSSO
FIGURA 41 – Curva Granulométrica do resíduo coletado
Com este resultado, mostrado na TABELA 27 e nas FIGURAS 40 e 41, nota-se que
a geração de resíduos seque uma forma não homogênea, sendo que cada máquina gera
diferentes tipos de resíduos em proporções também diferentes. A FIGURA 41 mostra a
curva de
distribuição granulométrica do resíduo, demonstrando que grande parte do
resíduo gerado tem composição média e fina. A FIGURA 42, que mostra as imagens em
escala real (1:1), dos resíduos já classificados por máquina, permite o conhecimento mais
abrangente das fases de partículas que formam o resíduo estudado.
SERRA INDUSTRIAL
DESTOPO
DESEMPENO
SERRA FITA
88
BANDEJA <0,59mm
PENEIRA 0,59mm
PENEIRA 0,84mm
PENEIRA 2,00mm
PENEIRA 4,76mm
PENEIRA 9,52mm
PENEIRA 19,10mm
PENEIRA 25,40mm
BANDEJA <0,59mm
PENEIRA 0,59mm
PENEIRA 0,84mm
PENEIRA 2,00mm
PENEIRA 4,76mm
PENEIRA 9,52mm
PENEIRA 19,10mm
PENEIRA 25,40mm
BANDEJA <0,59mm
PENEIRA 0,59mm
PENEIRA 0,84mm
PENEIRA 2,00mm
PENEIRA 4,76mm
PENEIRA 9,52mm
PENEIRA 19,10mm
PENEIRA 25,40mm
BANDEJA <0,59mm
PENEIRA 0,59mm
PENEIRA 0,84mm
PENEIRA 2,00mm
±
±
±
PENEIRA 9,52mm
PENEIRA 19,10mm
PENEIRA 25,40mm
PENEIRA 4,76mm
FIGURA 42 – - Imagens do resultado da classificação granulométrica por máquina
PLAINA
FURADEIRA MULTIPLA
SERRA CIRCULAR
89
BANDEJA <0,59mm
PENEIRA 0,59mm
PENEIRA 0,84mm
PENEIRA 2,00mm
±
±
PENEIRA 4,76mm
PENEIRA 9,52mm
PENEIRA 19,10mm
PENEIRA 25,40mm
BANDEJA <0,59mm
PENEIRA 0,59mm
PENEIRA 0,84mm
PENEIRA 2,00mm
±
±
PENEIRA 4,76mm
PENEIRA 9,52mm
PENEIRA 19,10mm
PENEIRA 25,40mm
BANDEJA <0,59mm
PENEIRA 0,59mm
PENEIRA 0,84mm
PENEIRA 2,00mm
±
±
PENEIRA 19,10mm
PENEIRA 25,40mm
PENEIRA 4,76mm
PENEIRA 9,52mm
FIGURA 42 - Imagens do resultado da classificação granulométrica por máquina (CONTINUAÇÃO)
A FIGURA 42 mostra, qualitativamente, a distribuição granulométrica do resíduo, sendo
que algumas máquinas não geram todas as granulometrias. Os espaços marcadas com
± são referentes à ausência de partículas na respectiva peneira. A porcentagem total da
granulometria por peneira foi calculada a partir da massa total do resíduo coletado e
secado, cujo resultado é mostrado na TABELA 28.
90
TABELA 28 – Calculo da porcentagem total dos resíduos por granulometria.
PENEIRA
(mm)
25,4
19.10
9,52
4,76
2,00
0,84
0,59
<0,59
TOTAL
SERRA
FITA
7,25
1,35
10,91
22,88
77,78
428,43
197,44
2157,14
2903,18
DESEMPENO
FURADEIRA
MULTIPLA
47,88
480,93
2279,86
793,03
409,91
197,99
47,38
67,91
4324,89
0
0
13,49
157,42
244,77
260,15
107,69
45,3
828,82
SERRA
CIRCULAR
0
0
1,68
10,87
95,18
315,02
125,46
212,86
761,07
SERRA
INDUSTRIAL
PLAINA
0
0
64,2
143,75
154,29
118,72
22,77
15,09
518,82
0
0
0
0,26
9,46
164,9
115,28
146,6
436,5
DESTOPO
39,22
22,24
14,83
10,96
148,39
235,66
62,14
108,6
642,04
SOMA
94,35
504,52
2384,97
1139,17
1139,78
1720,87
678,16
2753,5
10415,32
%
0,91
4,84
22,90
10,94
10,94
16,52
6,51
26,44
100,00
Após o peneiramento foi possível a classificação granulométrica em 4 níveis vistos
na TABELA 29 (descartados, grosso, médio e fino):
TABELA 29 – Classificação e descrição final da serragem
CLASSIFICAÇÃO
PENEIRA
25.40
%
DESCRIÇÃO
5,75
Constituído de partículas
grosseiras, compostas de
lascas e maravalha de grandes
dimensões e de restos de
pontas, casca e palha.
0,91
DESCARTADO
19,10
4,84
9,52
22,90
4,76
10,94
2,00
10,94
GROSSO
MÉDIO
0,84
16,52
0,59
6,51
FINO
<0,59
% TOTAL
26,44
33,84
Constituído de lascas e
maravalha, ásperas e rijas ao
toque.
27,47
Material com fases entre
granulosa e fibrosa, composto
de pequenas lascas,
maravalhas e raspas ásperas
ao toque.
32,95
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.
IMAGEM
De acordo com tal distribuição pode-se visualizar o volume de cada parte
classificada pela FIGURA 43.
FIGURA 43 – Classificação granulométrica final do resíduo
91
A classificação acima permitiu concluir que uma pequena parte (5,75%) é constituída
de restos de casca, palha e partículas grandes, os quais serão considerados como não
aproveitáveis dentro da expectativa da pesquisa e serão descartados. As demais
partículas, grossas médias e finas têm praticamente o mesmo volume, em torno de 30%.
Sendo assim, pode-se considerar que em 30 toneladas de serragem, geradas como
resíduo pelo Processo Produtivo 01, em um mês, teremos:
•
Serragem descartada:
5,75%
=
1,72 toneladas
•
Serragem grossa:
33,84%
=
10,15 toneladas
•
Serragem média:
27,47%
=
8,24 toneladas
•
Serragem fina:
32,95%
=
9,88 toneladas
Considerando o uso das partes grossas, médias e finas do resíduo recuperado como
matéria prima, conclui-se que há uma grande diminuição dos resíduos, que antes eram de
30 toneladas, passando para, aproximadamente, 1,72 toneladas.
5.1.3 – Comentário final da FASE I
A FASE I destinou-se à reciclagem do resíduo de madeira, transformando-o em
insumo para um processo produtivo em plásticos reforçados. Na busca de uma forma
eco-eficiente de transformação do resíduo em insumo, esta fase resumiu-se em duas
etapas de reciclagem: a secagem e a peneiração. Verificou-se, então, que grande parte
do que era considerado resíduo pode ser reciclado de acordo com a classificação adotada
na TABELA 29. Dentro das perspectivas das Tecnologias Limpas, verifica-se uma grande
diminuição dos resíduos, cerca de 95%, do Processo Produtivo 01 se devidamente
reciclado e transformado em insumo para outros processos produtivos.
5.2 – RESULTADOS FASE II - Moldagem
No processo de moldagem verificou-se a possibilidade da mistura dos componentes
do compósito, resina e SRM, dentro do processo de moldagem de prensagem a frio. O
objetivo foi determinar quais os traços, descritos na TABELA 24, que permitem a mistura
dos componentes de modo eficiente, como também permitem serem usados no processo
de fabricação escolhido. O resultado da FASE II pode ser visto na FIGURA 44, que
mostra em escala 1:1 o resultado da moldagem de cada traço.
92
F1
F2
M1
M2
MF1
MF2
G1
G2
GM1
GM2
GF1
GF2
GMF1
GMF2
FIGURA 44 – Detalhe de todos os traços em escala 1/1
Os traços de 10% de SRM são mais fluidos e, portanto, mais fáceis de aplicação no
molde. Os traços de 20% de SRM 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 SRM 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. Quanto maior for a partícula menos
homogêneo será o compósito, ficando visíveis as fases de madeira e de resina.
5.2.1 – Limites da mistura
Os traços demonstraram que existem limites de mistura da resina com o SRM. Os
traços G2 e GM2 exigem mais resina que o determinado pela tabela de misturas
(TABELA 24), ficando com as partículas de SRM expostas, sem que haja resina ao seu
93
redor. Assim, não foi possível a moldagem completa no processo de fabricação proposto
e usado no Processo Produtivo 02. Também se deve levar em conta a dificuldade de
assentamento das partículas grandes no molde, cujas cavidades são de pequenas
dimensões. Essa dificuldade reflete na má distribuição das partículas e da resina,
causando zonas não uniformes e bolhas de ar. A FIGURA 45 mostra o resultado da
moldagem do CP2 destes dois traços, onde se visualiza as fibras expostas e sem resina.
Traço G2
Traço GM2
FIGURA 45 – Limites da misturas dos traços.
Estes traços mostram, portanto, que o limite do uso de partículas médias mais grossas ou
grossas puras, nas condições impostas pelos ensaios, não podem atingir valores de 20%.
5.2.2 – Comentário final da FASE II
A FASE II destinou-se ao ensaio de moldagem do compósito no processo de
fabricação por prensagem à frio (CPM). Como resultado os traços com grande parte de
partículas finas e médias permitiram uma fácil mistura e moldagem. As partículas grossas
podem ser usadas em quantidades menores, cerca de 33% da massa do reforço ou 3%
da massa total do compósito, junto com outras granulometrias, sem que haja dificuldade
de moldagem. Observa-se também que a cor e a textura de cada traço varia de um para
outro, obtendo-se padrões estéticos variados. Os traços G2 e GM2 não têm uso
aconselhado devido à impossibilidade de moldagem assinalando o limite do uso do SRM
grosso no processo de fabricação escolhido.
5.3 – RESULTADOS FASE III - Ensaios
5.3.1 - Absorção de água
Segundo HELLMEISTER (1983), a madeira possui um grande poder de absorção de
água devido à grande porosidade e presença de veios e canais na sua estrutura. O autor
ainda determina que “o teor de umidade correspondente ao mínimo de água livre chamase ponto de saturação” e pode alcançar valores em torno de 30%, sendo que tal limite
independe da espécie da madeira.
94
A TABELA 30 apresenta o resultado do ensaio de absorção de água seguindo a
norma NBR 8514 para cada traço especificado na pesquisa, além do traço T composto de
resina pura, sem madeira.
TABELA 30 - Porcentagem e quantidade de água absorvida depois de 15 dias de imersão.
TRAÇO
T
MASSA MASSA
ÁGUA
SECA
ÚMIDA ABSORVIDA
12,10
12,17
0,07
%
0,58
F1
14,12
14,32
0,20
1,44
F2
15,10
15,67
0,57
3,77
M1
14,04
14,51
0,46
3,29
M2
15,59
16,17
0,58
3,75
G1
16,52
17,10
0,58
3,53
G2
16,30
17,34
1,04
6,38
GM1
17,06
17,26
0,20
1,19
GM2
18,58
19,53
0,95
5,09
MF1
14,16
14,48
0,32
2,24
MF2
16,44
17,06
0,63
3,80
GF1
14,34
14,67
0,32
2,25
GF2
16,82
17,67
0,86
5,08
GMF1
15,28
15,51
0,23
1,51
GMF2
18,05
18,84
0,80
4,42
A TABELA 30 mostra que o traço T (de resina pura) absorveu em torno de 0,5% de
água, podendo concluir que tal absorção foi insignificante. Observou-se, também que os
traços com 20% de SRM absorveram mais água que os traços com 10% de SRM
similares, portanto, quanto mais madeira mais a absorção.
A granulometria significou um fator que altera a absorção de água. Os traços com
partículas mais finas apresentam uma absorção menor que as médias e a presença de
partículas grandes significou um aumento da absorção de água. Então, quanto maior a
partícula de madeira maior será a absorção de água. Para os traços G2 e GM2, que
apresentaram baixa impregnação da resina e exposição das partículas, a absorção de
água foi significativamente maior. A FIGURA 46 mostra o gráfico da absorção de água e
demonstra visualmente o desempenho dos traços durante o ensaio.
95
FIGURA 46 - Gráfico da absorção de água depois de 15 dias de imersão baseado TABELA 25
Do ensaio de absorção foram coletado 20 medições durante o período de 15 dias
para cada traço, gerando o gráfico da FIGURA 47, que ilustra o acompanhamento da
absorção (não houve medições nos finais de semana). Observa-se que os traços
absorvem água de forma lenta, com graduações de décimos de grama por dia nos traços
mais absorventes. De modo geral, os gráficos demonstram uma linha quase reta, tal como
o traço de referência T, mas com uma leve inclinação, sendo que os traços G2 e GM2
apresentando as inclinações maiores, devido ao maior índice de absorção apresentado
por estes traços.
FIGURA 47 – Gráfico da abosrçãp de umidade durante 15 dias – 20 medições
96
O ensaio de absorção de água permitiu entender que os traços na sua totalidade
absorvem pouca água, e de maneira lenta, alcançando até 5% de umidade, 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, fato também observado por SILVA (2003) em ensaio similar com
compósitos de sisal e coco em matriz de PU de mamona.
5.3.2 – 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. O teste é feito pela penetração de uma haste pontiaguda (penetrador)
no material em um intervalo de tempo predeterminado e com uma carga constante, o
medidor mostra os valores convertidos para a escala SHORE D. Quanto maior o valor
medido, mais duro é o material ensaiado.
A escala Shore é dividida primeiramente em escalas organizadas pelas normas
americanas ASTM como Type A, B, C, D, DO, O, OO (ASTM, 1991). Em geral, a escala
Type A é usada para plásticos moles e borrachas, e a Type D para os plásticos mais
duros. Cada escala shore é, então, dividida em escalas menores, que vão de 0 (materiais
moles) à 100 (materiais duros), sendo que há uma equivalência entre as escalas definidas
pela FIGURA 48.
FIGURA 48 - Equivalência entre escalas SHORE. Fonte: (ASTM D2240-91, 1991; CALCE, 2001).
Como comparação entre materiais, podemos aproximar os plásticos mais duros, tal
como o bakelite com os metais mais macios tais como o cobre ou alumínio, seguindo a
escala SHORE D como sugere CALCE (2001). 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. Pode-se verificar o resultado do
ensaio na TABELA 31.
97
TABELA 31 - Resultado do ensaio de dureza SHORE D
LEITURA 1
LEITURA 2
LEITURA 3
LEITURA 4
LEITURA 5
T
81
82
78
79
80
80,00
F1
77
78
78
74
77
76,80
F2
73
80
77
77
76
76,60
M1
73
61
76
77
73
72,00
M2
74
49
71
68
75
67,40
G1
64
77
52
79
80
70,40
G2
74
61
72
75
69
70,20
GM1
75
76
76
74
73
74,80
GM2
75
73
70
70
65
70,60
MF1
74
78
77
69
76
74,80
MF2
71
73
71
50
75
68,00
GF1
80
80
80
78
75
78,60
GF2
70
75
69
66
75
71,00
GMF1
71
60
64
72
70
67,40
GMF2
78
78
57
62
78
70,60
TRAÇO
MÉDIA
Tomando como base o valor obtido pelo traço T, com valor 80, pode-se notar que,
de um modo geral, os valores das leituras individuais foram quase sempre inferiores à 80,
normalmente entre 69 e 80, apesar que alguns valores se apresentam bem abaixo dos
demais, entre 49 à 68. Observou-se que tais valores mais baixos foram feitos em regiões
dos CP1’s com fibras de madeira muito próximas à superfície, o que serviu para reduzir o
valor SHORE D destes pontos medidos. 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 de 20% de SRM
mostraram-se um pouco menos duras que os traços de 10% de SRM. A quantidade de
SRM na superfície dos CP’s para os traços de 20% também é maior, o que influenciou
nos valores de dureza menores.
98
FIGURA 49 - Gráfico comparativo da Dureza Shore D entre os traços
A média dos traços, apesar da possibilidade de fibras na superfície, mostra que a
madeira diminuiu pouco a dureza da resina pura (traço T) como mostra a FIGURA 49. A
faixa cinzenta, entre os valores 65 e 80 mostra exatamente a faixa de dureza obtida pelos
traços do compósito estudado.
5.3.3 – Flexão de 3 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 (σf) e módulo de elasticidade (Eb) foram
utilizadas as fórmulas sugeridas pela norma NBR 7447:
σf =
3FL
2bh2
Eb=
L3
4bh3
•
F2
Y
Onde:
σf
= Tensão de flexão
Eb
= Módulo de elasticidade
L
= Distância entre suportes
b
= Largura do corpo de prova
h
= Espessura do corpo de prova
F
= Carga no ponto 1/2L
F2
= Carga na porção linear (elástica) da curva carga x deflexão
Y
= Deflexão em F2
99
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 temse na TABELA 32 o desempenho dos traços estudados:
TABELA 32 – Desempenho mecânico do ensaio de flexão em 3 pontos
TRAÇO
T
F1
F2
M1
M2
G1
G2
GM1
GM2
MF1
MF2
GF1
GF2
GMF1
GMF2
FORÇA σf – TENSÃO DEFORMAÇÃO
MAX
NA RUPTURA NA RUPTURA
(N)
(mm)
(MPa)
577,40
38,95
26,93
479,50
32,35
10,92
316,30
21,34
8,44
290,70
19,61
5,67
374,00
25,23
5,28
283,80
19,14
5,25
39,89
2,69
3,06
389,90
26,30
5,32
258,00
17,40
5,75
299,10
20,17
6,33
370,20
24,97
6,21
293,90
19,82
4,77
307,80
20,76
5,58
302,80
20,42
4,52
388,70
26,22
5,64
ALONGAMENTO
NA RUPTURA
(%)
5,82
2,36
1,82
1,23
1,14
1,13
0,66
1,15
1,24
1,37
1,34
1,03
1,21
0,98
1,22
MÓDULO DE
ELASTICIDADE
(N/mm2)
1368,26
1881,69
1737,90
2087,11
2737,28
2265,70
4308,03
2718,76
1701,56
1943,66
2442,09
2157,08
2407,50
2549,66
2799,33
Os gráficos do ensaio de flexão de 3 pontos podem ser vistos na FIGURA 50.
FIGURA 50 – Gráficos do desempenho mecânico dos traços.
100
FIGURA 50 – Gráficos do desempenho mecânico dos traços (continuação)
101
O ensaio de flexão permitiu a seguinte análise:
1. 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, de forma bastante plástica, estilhaçando-se no final do
ensaio em vários pedaços, indicando a resistência à flexão do polímero sem a
presença de reforço de fibras. Se por um lado se tem grande resistência à flexão, por
outro há uma grande deformação, o que prejudica sua aplicação prática.
2. Comparando a deformação do traço T, de referência, com os demais traços, observouse que a serragem de madeira modifica a matriz quanto à rigidez, tornando-a mais
rígida, visto que o traço T atingiu valor maior que 25mm e os demais atingindo em
torno de 5mm de deformação, excetuando os traços F1 e F2 que ultrapassaram
bastante esse valor.
3. 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 SRM transferiu para a matriz
polimérica. Ou seja, a serragem de madeira atua verdadeiramente como um reforço
quando empregada num compósito de matriz polimérica.
4. A análise da força aplicada em relação à deformação e do módulo de elasticidade
permite visualizar que, embora o traço T tenha suportado mais carga, este também
demonstrou maior deformação plástica, indicando um baixo desempenho útil. Já os
demais traços mostraram uma melhor relação entre a força aplicada e a deformação,
que pode ser entendido como um reforço pela presença do resíduo reciclado. Assim,
os traços do compósito demonstram melhor desempenho útil que o traço de resina
pura.
5. Os traços F2, M1, G1, GM2, MF1, GF1, GF2 e GMF1 apresentaram um desempenho
muito semelhante, não importando a variação da mistura de serragem fina, média ou
grossa.
6. Os traços M2, GM1, MF2 e GMF2 apresentaram-se como os traços mais resistentes,
devido à presença de partículas médias. Apresentam, também, uma distribuição
aleatória melhor das partículas que nos traços somente com SRM fino. Assim, houve
uma melhor distribuição das tensões no interior dos CPs.
7. 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
102
das amostras do resíduo in natura, de forma misturada e como é coletado, tendo
apenas separado a parte muito grosseira e descartável, como classificada na TABELA
29. 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.
8. O desempenho dos traços G2 e GM2 devem ser analisados de modo diferenciado dos
demais devido a pouca uniformidade da mistura matriz – SRM e a bolhas devido à
dificuldade de acomodamento das partículas grandes nas cavidades do molde, que
resultou em falhas estruturais nos corpos de prova, como descrito na FASE II.
9. Os traços com partículas grossas apresentaram fratura nos pontos em que havia
partículas dispostas verticalmente e paralelamente em relação ao comprimento do
corpo de prova, o que pode ser visto na FIGURA 51.
FIGURA 51 – Região de fratura nos traços com partículas grossas
Isso pode ser explicado pela propriedade da madeira em ser mais frágil
mecanicamente no sentido transversal às fibras. As partículas grossas promovem uma
descontinuidade do compósito, interrompendo a adesão da matriz ao mesmo tempo em
que não suporta a carga aplicada. Desta forma, uma força aplicada perpendicularmente a
uma das superfícies ao corpo de prova provoca componentes de tração na superfície
oposta, fazendo com que a partícula de madeira localizada na região de aplicação da
força seja rasgada, resultando na fratura do compósito.
Partículas grossas dispostas perpendicularmente em relação ao comprimento do
corpo de prova são, portanto, pontos de fragilidade do material. A resultado semelhante
chegou SILVA (2003) testando um compósito de fibras de sisal e coco em matriz de
poliuretano de mamona, segundo SILVA (2003, p. 79) “as fibras com orientação
103
perpendicular atuam no sentido de diminuir a resistência mecânica do compósito, e neste
caso, a resistência à flexão é dominada pela resistência à flexão da matriz”.
5.3.4 – Comentário final da FASE III
O propósito dos ensaios foi determinar algumas características dos traços,
permitindo uma projeção do desempenho de futuros usos e produtos construídos com tais
compósitos. A comparação com a resina pura não visou determinar se o desempenho
físico ou mecânico do compósito é melhor nem pior que esta, mas apenas serviu como
verificação da mudança destas características com o uso do SRM (serragem de madeira
reciclada).
Estes ensaios permitiram saber que os traços testados têm bom comportamento na
presença de água, pois a absorção é muito inferior à da madeira sólida como descrita na
literatura. Também a presença da madeira alterou pouco a dureza da matriz. No entanto,
devido à provável presença de partículas que extrapolam a superfície do laminado e que
influenciam tanto na absorção de água quanto na dureza, pode-se prever a necessidade
de uma camada de proteção, ou Gel-Coat, descrita por STRADMANN (1993) como sendo
uma camada de acabamento externo e de proteção contra agentes atmosféricos e água.
Tem função de substituir a pintura convencional, ou servir como superfície de pintura em
peças que devem ser pintadas como mostra a FIGURA 52.
FIGURA 52 – Camada de proteção Gel-Coat
O ensaio de flexão, por sua vez, mostrou que a serragem reciclada (SRM) melhora
as propriedades mecânicas da resina na presença de uma carga de flexão, apesar da
resina pura ter suportado mais carga. Também ouve aumento da rigidez do compósito em
relação à resina pura, permitindo concluir que a serragem reciclada se comporta como
carga e também como reforço para plásticos reforçados.
5.4 – COMPARAÇÃO COM MATERIAIS SEMELHANTES
A TABELA 33 faz a comparação entre o WPC estudado e materiais semelhantes,
fabricados com partículas ou fibras de madeira. O desempenho do WPC é estimado
devido este estar em fase de desenvolvimento e por não ter sido ainda usado em
aplicações práticas.
104
TABELA 33 – Comparação entre o WPC estudado e materiais semelhantes
MATERIAL
WPC
PESQUISADO
(Wood Plastic
Composite)
(DESEMPENHO
ESTIMADO)
OSB
(Oriented
Strand Board)
MADEIRA
AGLOMERADA
MDF
(Medium
density
fiberboard)
CHAPA DE
FIBRA
USO
VANTAGEM
DESVANTAGEM
ECO-EFICIÊNCIA
● Preço
dependente da
resina usada como
matriz
ALTA:
● Alta durabilidade
● Uso de resíduos
como matéria prima
● Processo de
moldagem não
poluente
● Reciclável
● Móveis e perfis
● Equipamentos e
produtos diversos
● Peças para uso
externo
● Peças de formato
complexo ou plano
● Alta resistência à
água
● Alta dureza
● Boa resistência à
flexão
● Bom acabamento
superficial
● Móveis
● Vedação externa
● Uso estrutural
● Resistente à água
● Alta resistência
mecânica
● Baixo preço
● Dificuldade de
acabamento
superficial
BOA:
● Alta durabilidade
● Usa 100% da tora
de madeira
● não usa resíduo.
● Reciclável.
● Móveis
● Divisórias
● Baixo preço
● Resistência à
água ou umidade
dependente da
resina de adesão
usada, mas
geralmente é de
baixa resistência
● Resistência
física moderada
MÉDIA:
● Baixa
durabilidade
● Usa 100% da tora
de madeira
● Não usa resíduo.
● Reciclável
● Móveis
● Perfis
● Acabamento
uniforme
● Boa resistência
física
● Não
recomendado na
presença de água
BOA:
● alta durabilidade
● usa 100% da tora
de madeira
● não usa resíduo.
● Reciclável
● Baixo preço
● Boa Resistência
física
● Baixa resistência
à água por não
utilizar matriz
polimérica na
função de cola e
de proteção.
MÉDIA:
● Baixa à média
durabilidade
● Usa 100% da tora
de madeira
● Não usa resíduo.
● Reciclável
● Móveis
● Divisórias
● Isolantes
Adaptado de CÉSAR, 2002
Observam-se, então, as reais possibilidades do material desenvolvido nesta
pesquisa. Nota-se ainda que, por essa comparação, o WPC leva vantagens por ser
altamente moldável, permitindo produtos e aplicações de formatos variados além de ter
baixa absorção de água, ou seja grande resistência à umidade, boa dureza superficial e
boa resistência mecânica. Finalmente, este WPC apresenta o melhor desempenho
ecológico que os demais materiais.
105
CAPÍTULO
6
CONCLUSÕES
6.1 – RECICLAGEM
A reciclagem de duas etapas, secagem e peneiramento, mostrou ser eficiente no
uso de resíduos de madeira na forma de serragem em um material em pó e em partículas
capazes de serem usadas em compósitos como carga. Uma pequena parte, 5%, foi
descartada por não se caracterizar como serragem, mas cerca de 95% foi completamente
aproveitada. Desta forma, pode-se fazer uma estimativa de aproveitamento de resíduos
que a partir de um total de 30 toneladas (quantidade gerada na indústria pesquisada) 28
toneladas seria aproveitada e apenas cerca de 2 toneladas não poderia ser aproveitada
nesta função, configurando-se, assim, a redução de resíduos que teriam um destino
duvidoso. Essa parte não reciclada pode, então, ser destinada para os usos tradicionais
tal como a queima para fins energéticos ou como adubo.
Apesar da reciclagem ter sido feita no laboratório, usando peneiras especiais e
estufas elétricas, a reciclagem poderá ser feita por processos simples, com a proposta de
usar meios alternativos e mais eco-eficientes tais como:
•
Coleta da serragem no momento que é gerada e sua armazenagem em silos
protegidos da umidade e de agentes biodegradantes.
•
Processo de peneiramento com o máximo de duas peneiras para separação
das fases: descartadas, grossas, médias e finas, tal como a classificação da
TABELA 29.
•
Moinhos e estufas eólicas ou solares tal como sugere TORRES e ÁVILA (1981)
em pesquisa de um secador solar de insumos vegetais.
Essa etapa de reciclagem, entretanto pode se tornar ainda mais eco-eficiente pela
eliminação da etapa de secagem, bastando a coleta e armazenagem do resíduo ainda
seco, logo após sua geração, evitando assim sua degradação por umidade ou por
agentes biológicos.
106
6.2 – MOLDAGEM
A moldagem em moldes fechados mostrou-se como um processo eco-eficiente,
podendo ser entendida, segundo KIPERSTOK (1999), como a melhor tecnologia
disponível, visto que houve um melhor controle tanto da quantidade de material usado
quanto do controle da espessura das peças. Este processo, no entanto, pode ser
melhorado visto que a viscosidade dos traços mais espessos pode levar a falhas e
bolhas. Quanto ao resultado estético, foi verificado que cada traço teve uma cor e textura
diferente entre si, mas com resultado agradável. Portanto, as boas qualidades plásticas e
estéticas permitem concluir que este compósito poderá ter um bom aproveitamento na
fabricação de diversos produtos e bens de consumo.
6.2 – PROPRIEDADES FISICAS E MECÂNICAS
Os traços formulados nesta pesquisa demonstraram que a madeira altera as
propriedades 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, conforme resultados dos ensaios de Dureza
Shore D e de Flexão em 3 pontos.
A inclusão da serragem reciclada alterou, no geral, a resistência à flexão da matriz,
aumentando seu desempenho útil em relação à resina pura, além da modificação do
aspecto físico, cor e textura. Verificou-se que as partículas finas não alteraram de maneira
significativa o desempenho mecânico do compósito quanto à propriedades de flexão
mesmo na variação de 10% ou 20%, mas partículas grossas apresentaram um
desempenho ambíguo, podendo reforçar ou fragilizar o compósito de acordo com a
disposição das partículas em relação às forças atuantes no compósito. As partículas
médias apresentaram o melhor desempenho mecânico em relação às partículas finas e
grossas.
Concluiu-se que este tipo de madeira reciclada pode se comportar como carga
concordando com ENGLISH et al (1996) e CORREA et al (2003), e também como um
reforço moderado, como visto no ensaio de flexão. Recomenda-se, entretanto, que, para
aumentar a resistência à flexão e possivelmente outras características mecânicas deste
tipo de compósito, seja incluído fibras longas na formulação, tais como as fibras de sisal,
coco e juta, dentre outras, como demonstram várias pesquisas descritas na bibliografia
como SILVA (2003), CARVALHO (2003 -1), BISWAS et al (2004), JOSEPH (1999), PAIVA
107
(1999) dentre outros. Nessas pesquisas houve significativo reforço mecânico de matrizes
poliméricas usando fibras longas naturais.
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.
Uma vez que a madeira foi protegida pela matriz polimérica, espera-se que não haja
processos de biodegradação, visto que essa proteção impede a penetração de umidade e
possivelmente outros agentes biológicos prejudiciais às partículas de madeira. Desta
forma há uma tendência de conservação do ciclo fechado de matérias primas, visto que
não haverá desvio de material para o meio ambiente e nem ataque de cupins ou fungos.
6.3 - AS PARTÍCULAS GRANDES
Durante as FASES II e III, verificou-se que as partículas grandes apresentaram-se
como uma variável que dificultava a moldagem, principalmente nos cantos e nos detalhes
do molde, devido as pequenas dimensões das cavidades, fragilizando, assim, o
compósito nas propriedades mecânicas. Recomenda-se, então, que as partículas
grandes, assim como foi classificada na ETAPA I, sejam:
•
Trituradas para atingir uma granulometria média e fina, configurando-se mais
uma etapa de reciclagem, além da secagem e peneiramento, permitindo seu uso
como componente dos compósitos, ou;
•
Usadas em quantidades que não excedam 3% da mistura da serragem reciclada,
na massa total do compósito, tal como visto nos traços GMF, ou;
•
Destinadas ao uso tradicional. Como cama de galinha, adubo ou queima para
fins energéticos, configurando um destino possível mas pouco nobre ao material.
6.4 – ECOLOGIA INDUSTRIAL
O uso de resíduos oriundos de um processo produtivo usado como matéria prima
em outros processos é a base da Ecologia Industrial. Usando este princípio, há menos
consumo de matéria virgem e, ao mesmo tempo, há a diminuição da disposição de
resíduos no meio ambiente.
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
108
material, também mostrou ter boas propriedades físicas e mecânicas. Podem-se
enumerar as seguintes vantagens verificadas na pesquisa:
•
Diminuição do resíduo de madeira na forma de serragem reciclada;
•
Possibilidade da serragem reciclada ser usada em outro sistema produtivo,
configurando a circulação de recursos proposta pela Ecologia Industrial;
•
Uso de poucas etapas de reciclagem na transformação da serragem em
componente de compósito;
•
Uso de sistema de fabricação simples, acessível e eco-eficiente;
•
Possibilidade do compósito baseado em serragem reciclada ser usado em
diversos produtos conforme os resultados das propriedades físicas e
mecânicas.
•
O compósito desenvolvido na pesquisa atende os requisitos de eco-design tal
como vistos na TABELA 03.
6.5 – SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS
A pesquisa aponta para um desdobramento que completará o entendimento das
questões sobre o eco-compósito desenvolvido. A lista abaixo aponta os assuntos mais
comentados e relevantes para dar seqüência à pesquisa:
•
Novos ensaios mecânicos tais como o ensaio de tração, de impacto e de
envelhecimento, que ampliarão o conhecimento sobre as propriedades físicas
e mecânicas do material.
•
Estudo de novos traços com porcentagens diferentes de resíduo.
•
Inclusão de materiais residuais de outras origens, tais como resíduos de fibras
de sisal ou de outra fonte de fibras vegetais, cascas de cereais, resíduos
inorgânicos tais como o pó encontrado em indústrias de mármore e granito,
dentre outros.
•
Estudo do uso de outras matrizes poliméricas, de origem natural, cimentícias
ou de outras origens.
•
Estudo de outras formas de fabricação de produtos construídos com
compósitos diferentes ao proposto na pesquisa que foi a prensagem a frio.
•
Estudo da possibilidade do compósito ser reciclado para fins similares ou para
outros fins.
•
Estudo das aplicações do material, assim como sistemas de fixação e união
de peças do mesmo material ou de materiais diferentes do compósito.
109
6
REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
REFERÊNCIAS
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120
121
6
ANEXOS
122
123
ANEXO I
CRAY VALLEY
BOLETIM TÉCNICO
POLYDYNE 5061
Descrição:
Resina poliéster insaturado ortoftálico, rígido, baixa reatividade, média viscosidade, cristal préacelerado com sistema especial de promotor.
Aplicações Recomendadas:
Botões, bijuterias e peças onde se exige ótima transparência.
Propriedades Químicas e Físicas
Viscosidade Brookfield a 25 °C
Gel Time à 25°C*
Pico Exotérmico
Intervalo de Reação
Teor de Sólidos
Índice de Acidez
Densidade à 25°C
•
(cP)
Minutos
ºC
Minutos
%
mgKOH/g amostra
g/cm3
1400 - 1800
10 - 13
135 - 160
15 - 20
69 - 71
30 máximo
1,13 - 1,15
100,0 g de resina
1,0 ml de BUTANOX M-50
Condições de Armazenamento:
As resinas poliesteres insaturadas devem ser mantidas a temperatura de 25° C ou menor. O
armazenamento do produto em condições diferentes acarretará em alterações das propriedades
do mesmo, inclusive sua vida útil que é de 4 meses. Qualquer duvida queira consultar nosso
departamento técnico.
Depto. Técnico.
Divisão Poliester.
As recomendações ou sugestões de uso de nossos produtos, contidos neste boletim são fornecidas de boa fé como
orientação ao usuário, porém sem nenhuma espécie de garantia explicita. Solicitamos aos nossos clientes que
inspecionem e testem nossos produtos entes de sua utilização. Não assumimos qualquer responsabilidade decorrente
do armazenamento e manuseio em condições inadequadas.
Cray Valley do Brasil Ltda – Rua Áurea Tavares, 580 – Pq Industrial das Oliveiras – Taboão
da Serra – SP – CEP:06765902 – tel/fax: 47882000 – e-mail: crayvalley@crayvalley.com
124
125
ANEXO II
126
RESUMO DOS DADOS RELEVANTES SOBRE A
RESINA POLIÉSTER ORTOFTÁLICA CRISTAL
(FONTE: FICHA DE EMERGÊNCIA DINU)
•
Nome do produto: RESINA POLIÉSTER
•
Fabricante:
•
Ingredientes principais:
•
o
Resina poliéster - 60 à 70%
o
Estireno
- 40 à 30%
Composição e informações sobre ingredientes:
o
Aromáticos
- 77% +/- 2
o
Áloois
- 22% +/- 2
o
Glicois
- 1% +/- 0,5
•
Solubilidade: Insolúvel em água; solúvel em acetona e estireno.
•
Taxa de evaporação: 12,4
•
Aparência e odor: Odor aromático característico do estireno
•
Identificação de perigo – informações gerais de emergência:
•
o
Líquido incolor e inflamável, de odores aromáticos, tóxicos, na queima gera emissão de
vapores tóxicos. Os vapores são mais pesados que o ar e podem movimentar-se a
longa distância e acumular-se em áreas baixas.
o
O produto e seus vapores expostos em altas temperaturas podem causar rupturas
explosivas nos recipientes de embalagem.
o
No combate ao fogo usar spray de água, espuma ou pó químico e usar equipamentos
de proteção apropriados. Em caso de acidente, isolar a área para evitar danos ao meio
ambiente.
Efeitos potenciais para a saúde humana:
o
Olhos: Pode causar irritação moderada com lesões nas córneas. Os vapores podem
irritar os olhos podendo causar lacrimejamento.
o
Pele: Uma exposição repetida ou prolongada pode causar irritação ou mesmo
queimadura na pele. O contato repetido pode causar ressecamento ou descamação da
pele.
o
Ingestão: Pequenas quantidades lesões pouco prováveis. Grandes quantidades
podem causar lesões. Irritação na boca garganta e sistema gastrintestinal. Se for
aspirado, líquido entrando nos pulmões, pode ser rapidamente absorvido e causar
lesões com risco de morte devido a pneumonia química.
o
Inalação: Perigoso em inalação de elevadas concentrações de vapor causando efeitos
analgésicos ou narcóticos.
o
Outros sintomas: Exposição excessiva e uso inadequado do produto e do solvente
podem atacar sistema nervoso central, causar perda de audição, danos no fígado e até
a morte. Produto não cancerígeno em testes de longa duração em animais.
127
ANEXO III
MINI-PRENSA DE MESA
A necessidade de uso de uma prensa que estivesse sempre disponível para a pesquisa
levou ao projeto de uma prensa leve de mesa, de conceito e construção simples, mas robusta o
bastante para permitir o uso no fechamento dos moldes dos corpos de prova.
O conceito foi o do macaco sanfona, usado em automóveis, que foi fixado de cabeça para
baixo em um chassi metálico. O movimento de extensão do macaco para baixo é usado como
prensa. O chassi foi construído com uma haste de aço de 3/4” cortada e dobrada em peças
posteriormente soldadas.
Esta prensa foi construída, com baixo custo, especialmente para a pesquisa, usando peças
compradas em ferro-velho, e construída pela empresa Ycaro Victal Metalurgica’s. A figura abaixo
mostra as vistas da mini-prensa de mesa.
MINI-PRENSA DE MESA
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As fotos abaixo mostram a mini-prensa em uso:
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ANEXO IV
DETERMINAÇÃO DA PORCENTAGEM DE SERRAGEM RECICLADA NA
MISTURA DO COMPÓSITO.
Os testes preliminares foram feitos com o objetivo de determinar quais os valores
percentuais de resíduo poderia ser usado. Inicialmente a meta era atingir valores de 50%
ou mesmo superiores, mas estes testes apontaram para valores até 20%, que são
adequados para garantir a cura da resina de forma normal. Os valores acima de 20%
(25% e 30%) não obtiveram sucesso, pois a resina perdeu viscosidade e não curou
corretamente. Essas porcentagens se apresentaram como uma massa espessa e mole
mesmo decorrendo 3 semanas após a mistura dos ingredientes do compósito, gerando
falhas de moldagem.
TRAÇO COM
30% SRM FINO
Partes moles, não curadas, depois de
3 semanas de misturados os
ingredientes resina e pó fino.
TRAÇO COM
25% SRM FINO
Partes moles e não curadas
depois de desmoldagem
gerando grandes bolhas e
falhas na superfície da peça.
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ANEXO V
MENSAGEM ELETRÔNICA DA DURATEX®
Mensagem eletrônica obtida pela empresa fabricante de madeira reconstituída
DURATEX®, ao ser questionada pela possibilidade do uso de serragem de madeira como
matéria prima em seus produtos:
De:
"Tiago Di Giovani Lunardi" <tiago.lunardi@duratex.com.br>
Adicionar à lista de contatos
Para:
<marcelomgt@ibest.com.br>
Data:
Ter, 04 Mai 2004 11:10:44
Assunto:
Duratex Madeira - Serragem
|
Prezado Marcelo,
Agradecemos por utilizar o Serviço de Atendimento ao Consumidor da Duratex.
Em nosso processo produtivo não é utilizada a serragem. Apenas geramos como resíduo pó e refilo
proveniente do corte e lixamento das chapas. Esse resíduo não é classificado e é utilizado como
combustível (biomassa) em nossas caldeiras.
Atenciosamente,
Tiago Lunardi
Tel. (11) 4588-2108
Fax. (11) 4588-2130
E-mail - tiago.lunardi@duratex.com.br
MAT - Assistência Técnica e Serviços
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UFBA
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPTº DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA
MESTRADO PROFISSIONAL EM
GERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS
AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO
Rua Aristides Novis, 02, 4º andar, Federação, Salvador BA
CEP: 40.210-630
Tels: (71) 3235-4436 / 3203-9798
Fax: (71) 3203-9892
E-mail: cteclim@ufba.br
Home page: http://www.teclim.ufba.br