Nome do Projeto
Potencial da casca de arroz (Oryza sp) como material alternativo para produção de nanocompósitos isolantes
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
11/05/2020 - 21/02/2022
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Agrárias
Resumo
A pesquisa tem por objetivo produzir nanocompósitos a partir de partículas e fibras da casca de arroz (Oryza sp) e madeira de pinus (Pinus sp) reforçados com nanocelulose com finalidade de uso como painel isolante. Dessa forma, os compósitos produzidos serão caracterizados de acordo com suas propriedades físicas, mecânicas, térmicas e acústicas. Bem como serão avaliados a emissão de formaldeído e suas propriedades químicas.

Objetivo Geral

Este projeto tem como objetivo geral produzir compósitos a partir de partículas e fibras da casca de arroz (Oryza sp) e madeira de pinus (Pinus sp) reforçados com nanocelulose e finalidade de uso como painel isolante.

Como objetivos específicos:

- Determinar e avaliar as propriedades químicas da casca de arroz e madeira de pinus;
- Produzir em escala piloto compósitos a partir de diferentes proporções de partículas e fibras da casca de arroz e madeira de pinus, com densidades nominais de 0,20 e 0,30g/cm3, adesivo ureia- formaldeído e reforçados com nanocelulose;
- Determinar e avaliar as propriedades físicas, mecânicas e de isolamento térmico e acústico dos compósitos de acordo com especificações da norma europeia;
- Avaliar o efeito isolado do tipo e origem da matéria-prima, bem como as diferentes densidades produzidas e reforço com nanocelulose nas propriedades dos compósitos;
- Determinar e avaliar o efeito da incorporação da nanocelulose na emissão de formaldeído dos compósitos por meio do método do dessecador, de acordo com especificações da norma americana;
- Determinar e avaliar os compósitos por meio da técnica de Difração de Raio X, Análise termogravimétrica - TGA, microscopia eletrônica de varredura - MEV, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, ressonância magnética nuclear - RMN e rugosidade da superfície.

Justificativa

De acordo com o Anuário Brasileiro Do Arroz (2013) o Brasil consolidou-se como referência na produção e comercialização do arroz fora da Ásia, continente que consome e produz mais de 90% de todo cereal no mundo. Com suas dimensões igualmente continentais, o Brasil acertou a mão nas tecnologias para assegurar maior qualidade e produtividade dos grãos, principalmente nas regiões de plantio irrigado em Santa Catarina e Rio Grande do Sul, onde o rendimento médio supera a 7 mil quilos por hectare.
Dados do MAPA (2015) afirmam que o país está entre os dez maiores produtores mundiais de arroz, sendo o Rio Grande do Sul o maior produtor brasileiro com destaque de produção na zona sul do estado (IRGA, 2015). Neste cenário, quantidades elevadas de casca de arroz são descartadas em forma de resíduo, visto que a casca representa 20% do peso total do arroz, o que gera problemas em seu descarte (CHUNGSANGUNSIT et al., 2004).
Desta forma, a quantidade de resíduos sólidos (casca de arroz) oriundos das indústrias de beneficiamento deste cereal se torna cada vez mais problemática. Este fato pode estar relacionado à dificuldade em se descartar os resíduos gerados em aterros sanitários convencionais ou por meio de sua queima gerando energia. Uma alternativa possível estaria relacionada à viabilidade técnica de uso deste resíduo lignocelulósico na fabricação de novos produtos, agregando-se maior valor a uma matéria prima que possui baixo custo de aquisição.
Segundo Ursini e Bruno (2012), para maximizar o aproveitamento da matéria prima e reduzir o impacto do resíduo gerado, a casca de arroz tem sido utilizada como material alternativo para produção de compósitos.
Freire et al. (2015) mencionam diversas alternativas para melhoria do desempenho ambiental dos painéis reconstituídos (compósitos) sugerindo a substituição do uso de madeira de florestas plantadas por resíduos agroindustriais. Com isso, surgiram diversos estudos indicando o aproveitamento da casca de arroz e a avaliação de seu potencial técnico para emprego na fabricação de compósitos obtendo-se propriedades satisfatórias para determinados usos (MELO, 2009; SOUZA, 2012; LOURENÇO NETO et al., 2014; MOTA, 2015).
A constante busca pela sustentabilidade e o aumento dos custos com a energia elétrica, têm acarretado na investigação crescente por tecnologias construtivas que conduzam a uma eficiência energética. Sabe-se que uma parcela significativa do consumo energético está relacionada com os aparelhos de resfriamento ou aquecimento dos ambientes (LAMEIRAS et al., 2012).
Com isso, torna-se interessante e viável o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis, como é o caso dos painéis reconstituídos de baixa densidade, também conhecidos como compósitos isolantes, que possam ser aplicados em sistemas construtivos leves, como o Wood Frame, a fim de suprir a necessidade de isolamento térmico, podendo diminuir a demanda de energia elétrica, utilizando materiais naturais, atendendo a oferta de resíduos e gerando na construção civil a diminuição das escórias oriundas de obras (MEIRELLES et al., 2012).
Outro problema relacionado ao uso dos compósitos base madeira é o tipo de adesivo empregado em sua consolidação, que de modo geral, é a base de derivados do petróleo, como a resina ureia-formaldeído, e após o processo de produção continuam emitindo formaldeído ao ambiente. Dessa forma, a presente proposta de pesquisa visa incorporar a nanocelulose como material de reforço na fabricação dos compósitos, otimizando suas propriedades e criando uma interface de copolimerização da nanocelulose com os monômeros de ureia-formaldeído tornando a estrutura da resina curada mais estável quimicamente, avaliando dessa forma a possibilidade de redução da emissão do formaldeído em edificações.

Metodologia

O projeto será desenvolvido em quatro etapas, sendo cada fase realizada nos laboratórios vinculados à Universidade Federal de Pelotas – UFPel, no Centro de Microscopia Eletrônica - CME da Universidade Federal de Rio Grande - FURG, ambos localizados na região Sul do Brasil, e na Escuela Politécnica De Cuenca da Universidad de Castilla La-Mancha, situada na região Central da Espanha.
Os materiais que serão utilizados para produção dos compósitos propostos neste estudo serão: madeira de pinus (Pinus sp), casca de arroz (Oryza sp), resina ureia-formaldeído, sulfato de amônio em solução a 25%, nanocelulose obtida por meio de processo descrito SILVA et al. (2011) e adaptado por Pereira (2015).

Indicadores, Metas e Resultados

Como contribuições relevantes salienta-se a possibilidade de integração do curso de Engenharia Industrial Madeireira da UFPel a cursos na área da engenharia na UCLM por meio da troca de saberes e desenvolvimento de uma pesquisa aplicada a melhoria da qualidade e conforto ambiental em edificações contemporâneas.
Bem como, a possibilidade de geração de um produto inovador, ambientalmente adequado e com emprego de um processo tecnológico com potencial de disseminação em indústrias com responsabilidade ambiental na busca por emprego de matéria-prima renovável e de acesso ilimitado e sem fronteiras continentais.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
CINTIA BOLDT SOUZA30
ERIKA DA SILVA FERREIRA6
GABRIEL VALIM CARDOSO3
Henara Lillian Costa Murray
JESUS ALFARO GONZÁLEZ
LEONARDO DA SILVA OLIVEIRA5
MATEUS FISS TIMM

Fontes Financiadoras

Sigla / NomeValorAdministrador
CNPq / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoR$ 28.891,82Coordenador
CNPq / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoR$ 14.400,00Coordenador

Plano de Aplicação de Despesas

DescriçãoValor
BolsasR$ 14.400,00
Material de laboratórioR$ 2.891,82
Equipamentos e material permanente (móveis, máquinas, livros, aparelhos etc.)R$ 26.000,00

Página gerada em 24/01/2021 10:30:16 (consulta levou 0.098717s)