Notícia

Cientistas usam materiais alternativos para produzir fibrocimento

Fonte

Jornal da USP | Universidade de São Paulo

Data

terça-feira, 12 junho 2018 11:20

Áreas

Construção Civil, Gestão Ambiental, Gestão de Resíduos, Sustentabilidade, Tecnologias

O fibrocimento é um material não estrutural usado para fabricar telhas, caixas d´água, placas planas, entre outras. Produzido a partir da mistura entre o cimento e uma ou várias adições minerais (como o calcário), ele é reforçado com fibras (minerais, sintéticas ou vegetais) que conferem um desempenho mecânico superior ao produto. Pesquisadores da Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA) da USP, em Pirassununga, estudam a substituição do calcário da mistura de fibrocimento por resíduos agroindustriais, como a cinza da casca de arroz e o carvão vegetal, além de propor o melhoramento de fibras vegetais de eucalipto e de pinus, conferindo mais resistência e durabilidade ao produto.

“Nosso objetivo é produzir um fibrocimento com propriedades mecânicas superiores, aliando o aproveitamento de resíduos”, conta o autor de uma tese de doutorado sobre o tema, o engenheiro ambiental Julian Eduardo Mejia Ballesteros. A pesquisa é realizada sob a orientação do professor Dr. Juliano Fiorelli, do Núcleo de Pesquisa em Materiais para Biossistemas (NAP BioSMat) da FZEA.

Segundo Ballesteros, uma das vantagens das fibras vegetais é seu caráter renovável e custo inferior em comparação às fibras sintéticas – ligadas à indústria de petróleo e mais caras. Entre as fibras minerais, está o amianto, proibido de uso tanto no Brasil como em vários outros países por causar graves problemas de saúde.

O pesquisador explica que, geralmente, o fibrocimento é produzido com cerca de 70% de cimento, 20-30% de calcário e de 4 a 8% de fibras. “Essa porcentagem é variável, depende de cada formulação, e também porque a indústria usa fibras sintéticas e vegetais ao mesmo tempo.”

Ballesteros testou seis formulações alternativas. Entre os resultados, as placas de fibrocimento produzidas com fibras vegetais de pinus e de eucalipto que passaram pelo processo físico de hornificação e pela carbonatação acelerada apresentaram os melhores desempenhos nos testes mecânicos e de durabilidade.

Na carbonatação acelerada, as placas foram colocadas em uma câmara climática e expostas a parâmetros definidos de temperatura, umidade e níveis de dióxido de carbono (CO₂) para que o gás penetrasse e carbonatasse o material. Essa tecnologia permite uma melhora na durabilidade das fibras como resultado da redução do pH, além das propriedades físicas e mecânicas do fibrocimento. “É uma técnica relativamente nova, mas atualmente algumas indústrias já utilizam.”

Vantagem ambiental

Sobre a carbonatação acelerada, o pesquisador destaca o aspecto ambiental. “A indústria da construção e produção de cimento libera grandes quantidades de CO₂ na atmosfera, favorecendo o efeito estufa. Assim, ao consumir CO₂ no processo da carbonatação acelerada, significaria um avanço na sustentabilidade do setor, permitindo uma redução da concentração deste gás na atmosfera.”

O pesquisador analisou a substituição do calcário por materiais pozolânicos, como a cinza da casca de arroz e o resíduo de carvão ativado. Pozolanas são materiais que reagem quimicamente com o hidróxido de cálcio do cimento e, a partir dessa reação, ocorre o preenchimento dos poros do material e dos espaços vazios. A fibra fica melhor ancorada, o que confere uma melhora das propriedades mecânicas.

De acordo com o pesquisador, “a substituição do calcário por resíduos de cinza da casca de arroz ou resíduo de carvão ativado já representaria um ganho em economia, além dos benefícios ambientais, pois esses materiais costumam ter uma outra destinação, como os aterros sanitários, ou até mesmo descarte de forma irregular, diretamente na natureza”.

Segundo Ballesteros, “atualmente, a indústria arrozeira produz mais de 600 milhões de toneladas anuais, dos quais cerca de 100 milhões são casca. O setor da mineração de carvão produz ao ano mais de 7 milhões de toneladas, sendo que, em função do processo industrial de extração e lavagem, até 15% pode representar o resíduo de carvão.”

Aplicação

Os testes com os resíduos de carvão ativado mostraram melhora na durabilidade das fibras e nas propriedades mecânicas das placas. Já a porcentagem de 27% de cinza de casca de arroz na substituição de calcário se mostrou desvantajosa. “Ela absorve muita agua e isso fez com que o desempenho mecânico fosse pior quando comparados com as outras formulações”, diz o pesquisador. Ele sugere a realização de outros estudos, utilizando porcentagens diferentes.

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Fonte: Valéria Dias, Jornal da USP. Imagem: Julian Eduardo Mejia Ballesteros, divulgação.