MARCELO GERALDO TEIXEIRA

APLICAÇÃO DE CONCEITOS DA ECOLOGIA INDUSTRIAL PARA A PRODUÇÃO DE

MATERIAIS ECOLÓGICOS: O EXEMPLO DO RESÍDUO DE MADEIRA

SALVADOR 2005

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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 pós-graduação 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

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ESTE TRABALHO ESTÁ FORMATADO PARA IMPRESSÃO FRENTE / VERSO

PERMITIDA A CÓPIA TOTAL OU PARCIAL DESTE DOCUMENTO DESDE QUE CITADA A FONTE – O AUTOR

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

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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

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

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Dedico à

Meus pais, Marli e Itaraci;

Minha esposa Idalícia;

Minha filha Juliana;

E minha Irmã Isa

Minha família

Meu tesouro

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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.

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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

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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.

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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

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SUMÁRIO

RESUMO XIII ABSTRACT XV LISTA DE FIGURAS XXI LISTA DE TABELAS XXIII ABREVIAÇÕES XXV SIMBOLOS XXV

INTRODUÇÃO 1 PROBLEMATIZAÇÃO 3 PROBLEMA 5 OBJETIVOS 5 Objetivo Geral 5 Objetivos Específicos 5 JUSTIFICATIVAS 6 METODOLOGIA 6 Natureza da Pesquisa 6 Etapas da metodologia aplicada na pesquisa 7 LIMITES DA PESQUISA 8 ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO 8

CAPÍTULO 1 - ECOLOGIA INDUSTRIAL 9 1.1 - A PROPOSTA DAS TECNOLOGIAS LIMPAS. 9

1.2 - CONCEITOS DA ECOLOGIA INDUSTRIAL USADOS NA PESQUISA 11

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 16

1.3.1 - Atuação do Eco-Design no ciclo de vida do produto 19

CAPÍTULO 2 - A MADEIRA: INDÚSTRIA E RESÍDUOS 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

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CAPÍTULO 3 - APLICAÇÃO DO RESÍDUO DE MADEIRA: MATERIAIS, PROCESSOS E PRODUTOS 39

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 41

3.2 - MATERIAIS ECO-EFICIENTES 44

3.2.1- Classificação dos materiais eco-eficientes 45

3.3 - ECO-COMPÓSITOS 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 52

3.4 - WPC - COMPÓSITOS BASEADOS EM MADEIRA 53

3.4.1 - A eco-eficiência do WPC 55

3.5 - DESCRIÇÃO DAS MATRIZES POLIMÉRICAS USADAS NA PESQUISA 59

3.5.1 - Resina de Poliéster Insaturado 59

3.6 - METODOLOGIA DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO 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 CAPÍTULO 4 – MATERIAIS E MÉTODOS 67 4.1 - O PROCESSO DE PRODUÇÃO DAS FÁBRICAS ESTUDADAS 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

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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 103 CAPÍTULO 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 REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 109 REFERÊNCIAS 109

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 119 ANEXOS 121 ANEXO I BOLETIM TÉCNICO CRAY VALLEY 123

ANEXO II FICHA DE EMERGÊNCIA DINU 125

ANEXO III MINI-PRENSA DE MESA 127

ANEXO IV DETERMINAÇÃO DA PORCENTAGEM DE SERRAGEM RECICLADA NA

MISTURA DO COMPÓSITO. 129

ANEXO V MENSAGEM ELETRÔNICA DA DURATEX® 131

xx

xxi

LISTA DE FIGURAS FIG 01 - Sistema linear de produção e consumo 9

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

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

FIG 42 Imagens do resultado da classificação granulométrica por máquina 88

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-de-

galinha nas granjas, estas soluções agregam baixo valor ao resíduo. Se por um lado têm-

se 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 meio-

ambiente, 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 eco-

compósito 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 eco-

eficientes, 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 Eco-

design 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:

TABELA 01 – Fatores da Eco-Eficiência FATORES DESCRIÇÃO

ÊNFASE NA QUALIDADE DE VIDA Produtos e serviços que atendem necessidades reais UMA VISÃO DO CICLO DE VIDA Uso do ACV para gerenciar os produtos e serviços

ECO-CAPACIDADE Respeito aos limites suportados pelos meios naturais Fonte: BRITTO, 2003.

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 Eco-

Design 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 Ter aparência em sintonia com o desejo do usuário – beleza

DE FÁCIL PRODUÇÃO Projeto que o torne factível industrialmente

VENDÁVEL Que atenda exigências mercadológicas

DIFERENCIAÇÃO 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;

REDUÇÃO DO USO DE ENERGIA

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

REDUÇÃO DE RESÍDUOS

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

AUMENTAR A DURABILIDADE

• Facilitar manutenção e substituição de peças; • Incentivar mudanças culturais (p. ex: descartável x durável);

PROJETAR PARA O REUSO

• Na mesma função ou em outras funções; • Possibilidade para reconhecer peças e materiais; • Possibilidade para um segundo ciclo de vida; • Projeto para revenda, redistribuição;

PROJETAR PARA A REMANUFATURA

• Facilitar desmontagem; • Possibilidade de ser recriado (re-design), sofrer adaptações melhorias e atualizações

tecnológicas; • Projetar intercâmbio das peças;

PROJETAR PARA A RECICLAGEM

• Facilitar desmontagem; • Identificar diferentes materiais; • Agregar valor estético aos materiais reciclados;

OTIMIZAR A LOGÍSTICA

• Projeto para facilitar transporte e armazenamento; • Projeto para logística reversa, facilitando a recolha e transporte do produto após o uso

para reuso ou reciclagem; • 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 VIDA ÚTIL DOS

PRODUTOS E MATERIAIS

• Utilizar materiais biodegradáveis e/ou compostáveis em produtos de vida útil breve; • Possibilidade de ser usado como matéria prima para outros processos produtivos; • Utilizar materiais que possam ser incinerados para a geração de energia sem que

produzam emissões tóxicas;

LEIS E NORMAS • Alcançar ou exceder metas regulatórias;

PROJETAR PARA SUSTENTABILIDADE

SOCIO-AMBIENTAL

• Preservar culturas, desenvolvendo produtos que preservem os recursos culturais e naturais locais;

• Gerar trabalho e empregos; • Buscar a manutenção de recursos humanos e econômicos nas comunidades locais,

principalmente em zonas mais pobres evitando o êxodo para zonas ricas e populosas; • Contribuir para a educação sócio-ambiental dos usuários e seus vizinhos • Ser benéfico à saúde dos seres vivos e do eco-sistema

DIMINUIÇÃO DE CUSTOS

• Promover custos competitivos sendo alternativa a produtos similares convencionais • Permitir ser testado nos mesmos parâmetros técnicos de produtos convencionais • 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

Df X 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)

Integrar o design do produto com os processos de fabricação, como processamento e montagem;

O ORDERABILITY (ordenamento)

Integrar o design no processo de manufatura e distribuição de forma a satisfazer às expectativas do consumidor;

R(1) RELIABILITY (resistência)

Atender condições de operação em condições de ambiente agressivo, como meios corrosivos ou de descarga eletrostática;

R(2) 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;

T TESTABILITY (testabilidade)

Facilitar testes tanto no processo de fabricação como em campo;

S(2) 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;

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 pós-

industrial), 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 DESCRIÇÃO EXTINÇÃO DA BIODIVERSIDADE

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.

DESLOCAMENTO DE CULTURAS LOCAIS

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.

DEGRADAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA

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.

ALTERAÇÃO CLIMÁTICA

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.

PERDA DE RECURSOS NATURAIS

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 % NATIVA Papel e Celulose 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 Lâminas e Compensados * 2.050 3.950 6.010 34,1 Painéis Reconstituídos 0 5.000 5.000. 0,00 TOTAL 63.850 102.460 166.310 38,4 Fonte: IBAMA (2002 p. 106) *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 pré-

fabricadas, 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 TOTAL DE ÁREA PLANTADA MILHÕES HECTARES PINUS EUCALIPTO OUTRAS

ESPÉCIES CALIL 6.290.000 1.862.000 3.231.000 1.200 GARLIPP 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.

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.

PALMAS: CÔCO, DENDÊ,

CARNAUBA.

GRAMÍNEAS: BAMBU

ANGIOSPERMAS

São de evolução mais recente que as gimnospermas, desde o cretáceo e se dividem em dois subgrupos:

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.

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

CASCA 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.

Usado junto com o cerne quando não se verificam os defeitos citados ao lado. Ocorrendo tais defeitos, a medula é descartada como resíduo.

Fonte: TEIXEIRA (1999); SZÜCS (2003); FREITAS (2000)

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

chapas de madeira aglomerada e de MDF.

PAR

TIC

IPAÇ

ÃO

MU

ND

IAL

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 FORMAÇÃO DESCRIÇÃO USO EXEMPLO

AGLOMERADO ou chapa de

partículas (PB – Particule

board)

Formado por partículas de madeira secas e prensadas com cola sob ação de calor em disposição multicamada. Possibilidade de usar resíduos como matéria prima.

Chapas de boa resistência física, com a tendência a se fragmentar com o tempo ou na presença de água. Usa cerca de 100% do tronco

Móveis e na construção civil como pisos, degraus e divisórias.

CH

APA

S D

E P

AR

TÍC

ULA

S

OSB Chapas de flocos

orientados (Oriented Strand

Board)

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.

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. Usa cerca de 100% do tronco

Usadas na construção civil em peças estruturais, móveis, divisórias e outros objetos.

CHAPAS DURAS (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.

Chapas de boa resistência física e de densidade variando entre semiduras, duras, extraduras e isolantes. Popularmente conhecidas como Eucatex. Usa cerca de 100% do tronco

Indústria moveleira, divisórias e isolamento acústico

CH

APA

S D

E F

IBR

A

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.

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.

32

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.

Chapas de grande resistência devido a orientação perpendicular das lâminas. Usa cerca de 50% a 60% do tronco

Indústria moveleira, naval; divisórias e tapumes. Industria da construção civil e transporte.

CH

APA

S D

E L

ÂM

INA

S

SARAFEADOS

Constituídas por um sanduíche de duas faces de laminados ou chapas de fibra com o interior formado de ripas de madeira maciça. Possibilidade de usar resíduos como matéria prima.

Grande resistência física e com excelentes propriedades estruturais. Usa cerca de 100% do tronco

Indústria da construção civil, vedação verticais, divisórias e fôrmas para concreto.

OU

TRO

S 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.

Grande resistência física e com excelentes propriedades estruturais. Resistente ao fogo, à água e umidade e a agentes biodegradantes. Material final similar ao Fibro-cimento Usa cerca de 100% do tronco

Construção civil, peças pré-fabricadas, peças para uso externo, móveis urbanos.

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

reconstituída mais importante. VE

ND

AS N

O B

RAS

IL

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 eco-

eficientes, 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 eco-

eficientes 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 EXEMPLO

MATERIAL ÚNICO OU UNIFORME

Materiais puros, sem misturas com outros materiais, que permitem fácil recuperação e reciclagem;

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 FIBRA

INSUMO VIRGEM E

RENOVÁVEL

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

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

RESÍDUOS

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

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

VANTAGENS

• 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

DESVANTAGENS

• 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

Fonte: CARVALHO (2003 – 1)

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 eco-

eficiência 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 físico-

químicas 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 eco-

eficiente 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

ECO-DESIGN (baseado na TABELA 03)

• 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

CIRCULAÇÃO DE RECURSOS (baseado no item 1.2.2)

• 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

ECO-COMPÓSITO (baseado nos itens 3.3 e 3.4)

• 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.

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 CARACTERÍSTICAS

ORTOFTÁLICA

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.

TEREFTÁLICA Tem grande resistência mecânica, elétrica e térmica, a maior entre as resinas poliéster. Resistência química um pouco maior que as Isoftálicas.

ISOFTÁLICA Tem maior estabilidade das propriedades físicas e mecânicas que as ortoftálicas. Utilizadas para tubos, tanques e recipientes com especial resistência a agentes químicos.

BISFENÓLICA Alta resistência química e à hidrólise. Aprovada pelo Instituo Adolfo Lutz para produtos que entram em contato com alimentos. Usada para fins industriais.

ÉSTER VINILICA

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.

Fonte: ISAR (2004)

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

FASE II

MOLDAGEM DOS CORPOS DE PROVA

• ESCOLHA DOS ENSAIOS • CONFECÇÃO DOS CORPOS DE PROVA

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 para a

caracterização do compósito proposto na pesquisa.

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 SERRA CIRCULAR SERRA INDUSTRIAL FURADEIRA MÚLTIPLA

FUNÇÃO: Desdobro e serragem em geral RESÍDUO: Pó de serra, apresentando-se como uma farinha granulosa de cor escura;

FUNÇÃO: Serragem em geral; RESÍDUO: Pó-de-serra, apresentando-se como um pó fibroso;

FUNÇÃO: Serragem de maior precisão RESÍDUO: Apresentando-se como uma mistura de pó e fibras;

FUNÇÃO: Furar RESÍDUO: Material fibroso e macio ao toque apresentando-se como uma mistura de pó, fibras e maravalha de pequenas dimensões;

DESTOPADEIRA DESEMPENADEIRA PLAINA FUNÇÃO: Destopo RESÍDUO 1: Material fibroso muito fino, apresentando-se como uma mistura de pó e de fibras curtas; RESÍDUO 2: Tocos e pontas de toras e de tábuas;

FUNÇÃO: Desempeno e desbaste RESÍDUO: Maravalha reta fina, média, grossa e lascas;

FUNÇÃO: Aparelhamento RESÍDUO: Maravalha espiralada média e fina

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

A) B)

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 LOCAL DA COLETA MASSA ÚMIDA COLETADA (g) TODAS AS MÁQUINAS No silo de resíduos 5694,66 DESEMPENO Ao redor da máquina 4324,89 DESTOPADEIRA Ao redor da máquina 686,35 PLAINA Ao redor da máquina 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 QUANTIDADE DE RESÍDUO COLETADO (g)

SERRA FITA 2903,18 DESEMPENO 4324,89 FURADEIRA MULTIPLA 828,82 SERRA CIRCULAR 761,07 PLAINA 518,82 SERRA INDUSTRIAL 436,50 DESTOPO 642,04

a) b) 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 % TRAÇO GROSSO MÉDIO FINO

MASSA SRM %

MASSA MATRIZ %

T 0 0 0 0 100 G1 100 0 0 10 90 G2 100 0 0 20 80 M1 0 100 0 10 90 M2 0 100 0 20 80 F1 0 0 100 10 90 F2 0 0 100 20 80 GM1 50 50 0 10 90 GM2 50 50 0 20 80 MF1 0 50 50 10 90 MF2 0 50 50 20 80 GF1 50 0 50 10 90 GF2 50 0 50 20 80 GMF1 33 33 33 10 90 GMF2 33 33 33 20 80 T= Testemunha F= Fino M= Médio G= Grosso Fonte: NETO et al (2003)

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

DIMENSÕES (mm) NORMA h l b

QUANTIDADE POR TRAÇO

QUANTIDADE TOTAL NOME

NBR 8514 4 50 50 3 45 CP1

NBR 7456 4 50 50 1 15 CP1

NBR 7447 13 200 25 5 75 CP2

Legenda: h = espessura l = comprimento b = largura

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

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

MOLDE

BLOCO DE

MADEIRA

PRENSA

BASE DE MADEIRA

MANIVELA

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)

b) 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 5 kg. O

ensaio foi feito à temperatura de laboratório (±25ºC).

CP 1 CP 1

83

A FIGURA 37 mostra o esquema do ensaio e as zonas de ensaio em cada CP.

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:

Sr ● L2 V = 6 h

V = Velocidade de carregamento Sr = Taxa de deformação, dado pela norma = 0,01 L = Distância entre apoios = 190mm H = Espessura do CP2 = 13mm

CP 1

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

FIGURA 39 – Ensaio de Flexão de 3 pontos

CP 2

SUPORTE

PONTA DE CARREGAMENTO

CP 2 TRAÇO T

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:

mi – ms mi – massa inicial úmida U(%) = ms x 100 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 LOCAL DA COLETA mi (g) ms (g) % UMIDADE 1 TODAS AS MÁQUINAS No silo 5694,66 2903,18 96,15 2 DESEMPENO Ao redor da máquina 4324,89 3591,73 20,41 3 DESTOPADEIRA Ao redor da máquina 686,35 566,26 21,21 4 PLAINA Ao redor da máquina 532,23 466,52 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 mr = Massa seca retida (gramas) Massa% = mt 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

FURADEIRA MULTIPLA

SERRA CIRCULAR

PLAINA SERRA

INDUSTRIAL DESTOPO

mr1 (g) % mr2 (g) % mr3 (g) % mr4 (g) % mr5 (g) % mr6 (g) % 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 5,47 212,86 27,97 15,09 2,91 146,60 33,59 108,60 16,91

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.

88

BANDEJA <0,59mm PENEIRA 0,59mm PENEIRA 0,84mm PENEIRA 2,00mm

SER

RA

FIT

A

PENEIRA 4,76mm PENEIRA 9,52mm PENEIRA 19,10mm PENEIRA 25,40mm

BANDEJA <0,59mm PENEIRA 0,59mm PENEIRA 0,84mm PENEIRA 2,00mm

DES

EMPE

NO

PENEIRA 4,76mm PENEIRA 9,52mm PENEIRA 19,10mm PENEIRA 25,40mm

BANDEJA <0,59mm PENEIRA 0,59mm PENEIRA 0,84mm PENEIRA 2,00mm

DES

TOPO

PENEIRA 4,76mm PENEIRA 9,52mm PENEIRA 19,10mm PENEIRA 25,40mm

BANDEJA <0,59mm PENEIRA 0,59mm PENEIRA 0,84mm PENEIRA 2,00mm

SER

RA

IND

UST

RIA

L

PENEIRA 4,76mm PENEIRA 9,52mm PENEIRA 19,10mm PENEIRA 25,40mm

FIGURA 42 – - Imagens do resultado da classificação granulométrica por máquina

89

BANDEJA <0,59mm PENEIRA 0,59mm PENEIRA 0,84mm PENEIRA 2,00mm

SER

RA

CIR

CU

LAR

PENEIRA 4,76mm PENEIRA 9,52mm PENEIRA 19,10mm PENEIRA 25,40mm

BANDEJA <0,59mm PENEIRA 0,59mm PENEIRA 0,84mm PENEIRA 2,00mm

FUR

AD

EIR

A M

ULT

IPLA

PENEIRA 4,76mm PENEIRA 9,52mm PENEIRA 19,10mm PENEIRA 25,40mm

BANDEJA <0,59mm PENEIRA 0,59mm PENEIRA 0,84mm PENEIRA 2,00mm

PLA

INA

PENEIRA 4,76mm PENEIRA 9,52mm PENEIRA 19,10mm PENEIRA 25,40mm

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)

SERRA FITA

DESEMPENO FURADEIRA MULTIPLA

SERRA CIRCULAR

PLAINA SERRA

INDUSTRIAL DESTOPO SOMA %

25,4 7,25 47,88 0 0 0 0 39,22 94,35 0,91 19.10 1,35 480,93 0 0 0 0 22,24 504,52 4,84 9,52 10,91 2279,86 13,49 1,68 64,2 0 14,83 2384,97 22,90 4,76 22,88 793,03 157,42 10,87 143,75 0,26 10,96 1139,17 10,94 2,00 77,78 409,91 244,77 95,18 154,29 9,46 148,39 1139,78 10,94 0,84 428,43 197,99 260,15 315,02 118,72 164,9 235,66 1720,87 16,52 0,59 197,44 47,38 107,69 125,46 22,77 115,28 62,14 678,16 6,51 <0,59 2157,14 67,91 45,3 212,86 15,09 146,6 108,6 2753,5 26,44 TOTAL 2903,18 4324,89 828,82 761,07 518,82 436,5 642,04 10415,32 100,00

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 % % TOTAL DESCRIÇÃO IMAGEM

25.40 0,91 DESCARTADO

19,10 4,84 5,75

Constituído de partículas grosseiras, compostas de lascas e maravalha de grandes dimensões e de restos de pontas, casca e palha.

9,52 22,90 GROSSO

4,76 10,94 33,84

Constituído de lascas e maravalha, ásperas e rijas ao toque.

2,00 10,94 MÉDIO

0,84 16,52 27,47

Material com fases entre granulosa e fibrosa, composto de pequenas lascas, maravalhas e raspas ásperas ao toque.

0,59 6,51

FINO

<0,59 26,44

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.

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 chama-

se 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 MASSA SECA

MASSA ÚMIDA

ÁGUA ABSORVIDA %

T 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

TRAÇO LEITURA 1 LEITURA 2 LEITURA 3 LEITURA 4 LEITURA 5 MÉDIA 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

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:

3FL σf = 2bh2 L3 F2 Eb= 4bh3 • 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 tem-

se na TABELA 32 o desempenho dos traços estudados:

TABELA 32 – Desempenho mecânico do ensaio de flexão em 3 pontos

TRAÇO FORÇA

MAX (N)

σf – TENSÃO NA RUPTURA

(MPa)

DEFORMAÇÃO NA RUPTURA

(mm)

ALONGAMENTO NA RUPTURA

(%)

MÓDULO DE ELASTICIDADE

(N/mm2) T 577,40 38,95 26,93 5,82 1368,26 F1 479,50 32,35 10,92 2,36 1881,69 F2 316,30 21,34 8,44 1,82 1737,90 M1 290,70 19,61 5,67 1,23 2087,11 M2 374,00 25,23 5,28 1,14 2737,28 G1 283,80 19,14 5,25 1,13 2265,70 G2 39,89 2,69 3,06 0,66 4308,03 GM1 389,90 26,30 5,32 1,15 2718,76 GM2 258,00 17,40 5,75 1,24 1701,56 MF1 299,10 20,17 6,33 1,37 1943,66 MF2 370,20 24,97 6,21 1,34 2442,09 GF1 293,90 19,82 4,77 1,03 2157,08 GF2 307,80 20,76 5,58 1,21 2407,50 GMF1 302,80 20,42 4,52 0,98 2549,66 GMF2 388,70 26,22 5,64 1,22 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, observou-

se 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 USO VANTAGEM DESVANTAGEM ECO-EFICIÊNCIA

WPC PESQUISADO (Wood Plastic Composite)

(DESEMPENHO ESTIMADO)

● 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

● Preço dependente da resina usada como matriz

ALTA: ● Alta durabilidade ● Uso de resíduos como matéria prima ● Processo de moldagem não poluente ● Reciclável

OSB (Oriented

Strand Board)

● 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.

MADEIRA AGLOMERADA

● 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

MDF (Medium density

fiberboard)

● 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

CHAPA DE FIBRA

● Móveis ● Divisórias ● Isolantes

● 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

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

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TEIXEIRA, Gisele. Lenha Ecológica. Disponível no site: www.ipef.br/servicos/clipping/054-2003.html Acessado em janeiro de 2004.

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VENTUROLI, Paulo. Depoimento sobre a empresa CMVenturoli. Salvador, 2003

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BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ARAUJO, Alexandre Feller de, A Aplicação da Metodologia de Produção Mais Limpa: Estudo em uma empresa do Setor de Construção Civil, UFSC - Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção – Florianópolis - 2001

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SOCOLOW, R; ANDREWS, C; BERKHOUT, F; THOMAS,V. (Eds). Industrial ecology and global change. 1st ed. Vol.1. Cambridge University Press,Cambridge,UK. 1994.

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ANEXOS

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ANEXO I

BOLETIM TÉCNICO POLYDYNE 5061

Descrição: Resina poliéster insaturado ortoftálico, rígido, baixa reatividade, média viscosidade, cristal pré-acelerado 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 (cP) 1400 - 1800 Gel Time à 25°C* Minutos 10 - 13 Pico Exotérmico ºC 135 - 160 Intervalo de Reação Minutos 15 - 20 Teor de Sólidos % 69 - 71 Índice de Acidez mgKOH/g amostra 30 máximo Densidade à 25°C g/cm3 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

CRAY VALLEY

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ANEXO II

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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.

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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