INCORPORAÇÃO DA CINZA DO CAROÇO DE AÇAÍ EM FORMULAÇÕES DE CERÂMICA ESTRUTURAL

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1 INCORPORAÇÃO DA CINZA DO CAROÇO DE AÇAÍ EM FORMULAÇÕES DE CERÂMICA ESTRUTURAL L.F.B. Marins; M.C. Freitas; J. H. A. Vieira; A. A. Rabelo; E. Fagury Neto Folha 17, Quadra 04, Lote Especial, Marabá-PA Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará FEMAT/UNIFESSPA RESUMO Este trabalho teve por objetivo avaliar o efeito da incorporação da cinza do caroço de açaí em formulações de cerâmicas estruturais. Foram preparadas formulações, com percentuais de rejeito de até 15% em peso, usadas na confecção de corpos-deprova por prensagem, para queima nas temperaturas de 950 C, 1050 C e 1150 C. Os resultados mostraram que teores da ordem de 15% de cinza à 1050 C em associação à massa argilosa para fabricação de cerâmica estrutural, melhoraram as propriedades físicas e mecânicas das amostras. A densificação aumentou na medida em que a temperatura de sinterização foi aumentada, devido ao efeito fundente da cinza, que forma fase líquida, a qual preenche a porosidade do material, aumentando sua densidade e diminuindo sua porosidade aparente. Palavras-chave: Cerâmica estrutural; Cinza; Caroço de açaí; Caracterizações. INTRODUÇÃO O açaizeiro amazônico, cientificamente conhecido como euterpe olerácea mart é uma palmeira característica das várzeas e margens dos rios amazônicos e que apresentam grande potencialidade e importância social e econômica para o Estado do Pará, uma vez que o Estado responde por quase a totalidade da produção nacional do produto. O seu fruto de onde se extrai o vinho do açaí que para muitas famílias é o alimento principal do dia-a-dia (Pereira) (1). O açaí gera muito rejeito, pois o seu caroço constitui cerca de 83% do fruto e é um material orgânico rico em carbono. Segundo Teixeira et al (EMBRAPA, p.21) (2), o caroço do açaí é uma fonte rica em carbono, apresentando teor acima de 48%. 1538

2 Assim, faz com que esse resíduo no processo de decomposição produza o gás metano (CH 4 ), um dos gases intensificadores do efeito estufa, interferindo diretamente no agravamento do aquecimento global. De acordo com Xavier (3) (2005), na cidade de Belém é desperdiçado cerca de 360 T de caroços de açaí por dia, criando um grave problema ambiental, haja vista que, o aproveitamento do caroço do açaí pode ser inserido no contexto de desenvolvimento sustentável, uma vez que deixará de agredir o meio ambiente, podendo promover o desenvolvimento da região. O desenvolvimento de uma tecnologia ecológica, de acordo com Straub (4), é uma necessidade para a proteção ambiental em todo o mundo, onde se busca novos materiais que sejam ecologicamente mais corretos. Os beneficiários não são apenas a população e a indústria local, mas também as florestas tropicais. Também é importante evitar a geração de resíduos agressivos ao meio ambiente, fazendo com que as peças descartadas não se avolumem em aterros, mas possam ser recicladas. Diante à problemática apresentada, este trabalho tem como objetivo incorporar a cinza do caroço de açaí em formulações de cerâmica estrutural, a fim aumentar as propriedades físicas e mecânicas da mesma. MATERIAIS E MÉTODOS Os materiais empregados foram argila caulinítica da região de Marabá-PA, caulim in natura (Imerys SA) e cinza do caroço de açaí (CCA), proveniente também do fruto que é utilizado na região. As formulações foram desenvolvidas paralelamente e os produtos foram caracterizados segundo a metodologia a seguir. Foram fabricados cinco corpos de provas, de acordo com os procedimentos descritos a seguir. A argila e o caulim selecionados para o projeto foram processados (britados, moídos e peneirados) de forma a apresentarem a granulometria adequada de 150 µm (100 mesh Tyler). A cinza do caroço de açaí foi obtida a partir da calcinação do caroço a 600 C, assim este foi moído e peneirado em malha de 100 mesh Tyler. Logo após, a argila, o caulim e a CCA foram separados em quantidades pré-estabelecidas para as formulações 0, 1, 2, 3, de acordo com a Tab. 1. Os corpos de provas foram prensados em uma matriz de aço de dimensões 99,85 mm x 10 mm. A sinterização ocorreu em forno elétrico (INTI FE1350) nas 1539

3 temperaturas de 950ºC, 1050ºC e 1150ºC, sendo processados cinco corpos-deprova de cada formulação, para cada uma das três temperaturas. Tabela 1 - Formulações propostas. Formulações Argila Caulim CCA F F F F As amostras sinterizadas foram caracterizadas mediante testes físicomecânicos, tais como densidade aparente (DA), porosidade aparente (PA), absorção de água (AA), retração linear de secagem (RLs), retração linear de queima (RLq), perda ao fogo (PF), umidade de moldagem (UM) e ensaio de resistência à flexão em três pontos baseado na norma ISO 10545/ parte 4 (1994), para avaliar a resistência mecânica do material (Máquina Universal de Ensaios, EMIC DL10000). RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados dos ensaios tecnológicos nas diferentes temperaturas de queima podem ser visualizados na Tab. 2. Segundo os resultados obtidos na Tab. 2, a densidade aparente das formulações F0, F1 e F2 aumentou com a elevação da temperatura, diferente da formulação F3 que a 1150 C apresentou diminuição de sua densidade, devido a fusão do material, o que não era previsto. A porosidade aparente diminui com o aumento do teor de CCA nas formulações e essa diferença se torna relativamente mais intensa com o aumento da temperatura de sinterização devido a cinza provocar o aumento da fusão incipiente, formando fase liquida a qual preencheu parcialmente a porosidade microestrutural. Na Fig. 1 observa-se o efeito da temperatura de sinterização sobre a resistência mecânica das cerâmicas aditivadas com CCA. Houve um aumento linear força de ruptura em função da temperatura. Este aumento se deveu à maior densificação do material. Nota-se que, mesmo nas amostras com elevado teor de CCA, houve um aumento satisfatório na resistência mecânica dos corpos sinterizados, o que atesta a aplicabilidade destes materiais em funções estruturais. A 1540

4 F3 sinterizada a 1050 C apresentou resultados mais satisfatórios de resistência mecânica, sendo que F1 e F2 sinterizadas a 1150 C obtiveram módulo de ruptura maior. No entanto, essa diferença nos resultados é baixa e o consumo de energia é maior para a temperatura mais elevada. Tabela 2 - Caracterização tecnológica dos corpos de prova em diferentes Formulação DA (g/cm³) temperaturas (950,1050 e 1150ºC). RLs UM 950 C RLq AA PF PA MR (MPa) F0 1,78 0,15 1,08 2,17 19,32 13,20 34,35 10,67 F1 1,80 0,12 2,61 2,79 18,63 12,55 33,45 17,52 F2 1,86 0,18 1,23 3,26 16,70 13, ,95 F3 1,84 0,11 1,36 3,96 16,09 12,85 29,58 21, C F0 1,93 0,08 1,34 4,4 14,95 13,46 28,91 19,99 F1 2,11 0,04 1,37 7,80 9,65 12,93 20,41 32,61 F2 2,33 0,08 1,73 9,28 4,24 13,24 9,91 39,29 F3 2,33 0,07 0,51 10,92 0,97 12,96 2,25 40, C F0 2,22 0,12 0,70 8,72 8,04 14,37 17,88 36,10 F1 2,47 0,39 0,52 10,55 0,96 14,56 2,38 41,18 F2 2,40 0,07 2,05 9,28 2,53 14,23 5,58 41,38 F3 1,14 0,09 0,68-3,88 14,37 4,44 - A Fig. 2 mostra o diagrama de gresificação relativo às formulações estudadas. A curva de gresificação é traçada a partir de dados de absorção de água e retração linear de queima, após o processo de sinterização, simultaneamente em um mesmo gráfico. Pode-se usar a curva de gresificação para determinar a tolerância da massa cerâmica a variações de temperaturas e condições de processamento e neste sentido pode servir como instrumento de controle de qualidade, pois uma vez que se sabe a faixa ideal de AA ou RLq, pode-se determinar qual a temperatura ideal de queima do material, sem que haja gasto desnecessário de energia no processo (5). Com a adição de CCA percebe-se a diminuição da temperatura de queima, comportando-se assim como um fundente. As faixas de temperatura ideais de queima obtidas foram de 1075, 1025, 1010 e 1000 C para F0, F1, F2 e F3 respectivamente. 1541

5 Figura 1- Módulo de ruptura à flexão (N) em função da temperatura de sinterização de cerâmicas com adição de CCA. Figura 2- Diagrama de gresificação da F1 em função da temperatura de sinterização de cerâmicas com adição de CCA De acordo com a Tab. 3, estes materiais podem ser aplicados para a fabricação de tijolos (furado ou maciço) e telhas, pois apresentaram características dentro das normas especificadas. 1542

6 Tabela 3 - Valores especificados segundo a literatura para o ensaio de corpos de prova de materiais cerâmicos (SANTOS, 1989; RIKER, 2005.) Tipo de ensaio Telhas Tijolo furado Tijolo maciço RL queima Máxima 6,0 6,0 6,0 AA Máximo - 8 a DA (g/cm 3 ) Máximo 2,7 2,7 2,7 PA Máximo 17 a a a 35 TRF queima (kgf/cm³) CONCLUSÕES A adição da cinza do caroço de açaí em cerâmicas estruturais mostrou-se uma alternativa interessante para a utilização deste abundante rejeito orgânico. Os testes realizados mostraram que teores de até 15% de rejeito, em associação à massa argilosa para fabricação de cerâmica estrutural, melhoraram as propriedades físicas e mecânicas das amostras. A densificação aumenta na medida em que a temperatura de sinterização é aumentada, devido ao efeito fundente da cinza, que forma fase líquida a qual preenche parcialmente a porosidade do material, aumentando sua densidade e diminuindo sua porosidade aparente e também causando um aumento significativo na sua resistência mecânica. Quantidades de 15% na temperatura de 1150 C causaram a fusão insipiente da massa argilosa devido ao alto teor de carbono na cinza que atuou como fundente. Contudo os resultados obtidos nestes testes iniciais mostraram que pode ser viável a aplicação dessas formulações em blocos cerâmicos e telhas, dependendo apenas de análises complementares para ratificar essa hipótese. REFERÊNCIAS 1. PEREIRA, P. C. V.; A utilização do caroço do açaí na criação de novos produtos. Artigonal, Disponivel em: acesso em: 10 de fevereiro PESSOA, J. D. C.; TEIXEIRA, G. H. de A. (Ed z.). Tecnologias para inovação nas cadeias euterpe. Embrapa. Brasilia, DF. p , Disponível em: acesso em: 13 de fevereiro

7 3. XAVIER, Carlos. Presidente da FAEPA - Federação da Agricultura do Estado do Pará. 4. STRAUB, M. Presidente da Daimler Chrysler do Brasil. Investe no desenvolvimento sócio econômico do Pará com apoio a nova fábrica de processamento de fibra de coco. São Bernardo do Campo: POEMATEC/UFPA, 7 mar MELCHIADES, F. G.; QUINTEIRO, E.; BOSCHI, A. O. A Curva de Gresificação: Parte I. Cerâmica Industrial, v. 01 (04/05) Agosto/Dezembro, Disponível em: acesso em: 20 de fevereiro SOUZA SANTOS, P. Ciência e tecnologia de argilas. São Paulo: Edgard Blucher, INCORPORATION OF ASH LUMP OF AÇAÍ IN STRUCTURAL CERAMICS FORMULATIONS ABSTRACT This work aimed to evaluate the effect of incorporation of ash lump of acai in formulations of structural ceramics. It were prepared formulations with percentages of ash at up to 15% by weight, used to make specimens by pressing and sintered at temperatures of 950 C, 1050 C to 1150 C. The results showed that the specimens with 15% ash at 1050 C presented improved physical and mechanical properties of the samples. The densification increased as the sintering temperature was increased due to the effect of melting of fluing component, which formed liquid phase that filled the porosity of the material, increasing its density and decreasing its porosity and water abosorption. Key words: Structural ceramics; Ash; Lump of acai; characterization 1544