AVALIAÇÃO DA BIODEGRADABILIDADE DE UMA COMPOSTEIRA OBTIDA A PARTIR DE COMPÓSITO POLIMÉRICO REFORÇADO COM FIBRAS NATURAIS

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1 AVALIAÇÃO DA BIODEGRADABILIDADE DE UMA COMPOSTEIRA OBTIDA A PARTIR DE COMPÓSITO POLIMÉRICO REFORÇADO COM FIBRAS NATURAIS 1 M. J. F. Araujo; 1 M. V. F. Araujo; 1,2 D. R. Mulinari 1 Centro Universitário de Volta Redonda/UniFOA, Av. Erlei Alves Abrantes 285 Três Poços Volta Redonda/RJ 2 Faculdade de Tecnologia/FAT/UERJ, Rodovia Presidente Dutra km 298 Polo Industrial Resende/RJ dmulinari@hotmail.com RESUMO O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma composteira sustentável que funcione associando a digestão aeróbia da matéria orgânica do lixo à digestão anaeróbia dessa mesma matéria orgânica. A composteira foi desenvolvida a partir de um compósito de resina poliéster reforçada com fibras da palmeira de forma a contribuir também para o resíduo gerado no consumo do palmito na grande extensão territorial brasileira. Além disso, foi estudada a biodegradação do compósito desenvolvido em contato com o material orgânico depositado na composteira. E os resultados obtidos demonstraram que a composteira desenvolvida tem facilitado a digestão aeróbia da matéria orgânica do lixo à digestão anaeróbia e que o compósito em contato com a matéria orgânica reduziu a propriedade mecânica do material. Palavras-chave: compostagem, compósitos poliméricos, fibras naturais. 3625

2 INTRODUÇÃO A destinação dos resíduos sólidos tornou-se um verdadeiro desafio a ser administrado atualmente. Não é comum observar no Brasil métodos de disposição adequados para os resíduos sólidos, depositando-os ainda em lixões, nos quais esses resíduos não passam por preparação prévia, provocando depreciação da paisagem. Entre várias soluções para a disposição do lixo, a compostagem é uma técnica sustentável e de fácil controle. O processo de compostagem promove a retirada de grande quantidade de resíduos do lixo municipal e ainda beneficia o solo, fazendo papel de fornecedor de nutrientes para plantas (SOUZA, 2013). Na busca por materiais que possam substituir o plástico e os demais recursos não exauríveis, tem-se a utilização de fibras naturais como a de palmeira. Essa fibra é fácil e abundantemente encontrada nos municípios brasileiros, pois é proveniente, respectivamente, de partes da palmeira que por não serem consumidos se tornam passivos ambientais. A fibra de palmeira cuja extração é feita a partir do caule, folíolos e bainhas externas também descartados (SIMAS et al., 2010). Considerando esses aspectos, a proposta do trabalho foi desenvolver composteiras domiciliares de digestão predominantemente anaeróbia, a partir de um material sustentável baseado no uso de fibras de palmeira como reforço à resina de poliéster e avaliar a biodegradabilidade deste material em contato com o material orgânico durante o processo de compostagem. Os poliésteres são polímeros biodegradáveis contendo grupos funcionais ésteres em sua estrutura. As estruturas desses materiais são facilmente atacadas por fungos através de hidrólise (ROSA & PANTANO FILHO, 2003). As fibras naturais podem sofrer biodegradação devido a agentes biológicos, meios ácidos e alcalinos, absorção de umidade, radiação ultravioleta e temperatura. Os componentes lignocelulósicos das fibras naturais respondem de diferentes formas aos meios citados (RODRIGUES, 2007). 3626

3 MATERIAIS E MÉTODOS Obtenção do protótipo de composteira O protótipo da composteira foi obtido a partir do compósito de resina de poliéster reforçado com fibras de palmeira, utilizando o método de moldagem por compressão. Utilizou-se 5 Kg das fibras para a montagem de cada composteira que foram adquiridos por empresas doadoras dessas fibras já pulverizadas, trituradas (20 mesh) e secas por um processo de secagem natural. Utilizou-se também a resina poliéster isoftálica insaturada comercial, trata-se de uma resina não acelerada, de média reatividade, de cura rápida e uniforme, teor de estireno máximo de 44%. A razão estequiométrica de resina/iniciador utilizada para a reação de cura foi de 100 partes em volume de resina poliéster para 4 partes em volume de peróxido de metil-etil-cetona (PMEK). Em seguida, as fibras foram misturadas a resina de poliéster e o material resultante colocado em um molde de tamanho 100 cm X 40 cm. Durante o período de 48 horas de secagem das placas de fibras de palmeira, foram colocados pesos na parte superior e inferior da placa para evitar que a placa encurvasse. Com as placas fabricadas, restou juntar as placas com resina epóxi para dar o formato de prisma de base triangular a cada protótipo de composteira domiciliar representado na Fig. 1. Figura 1. Protótipo da composteira. Após a etapa de fabricação, iniciou-se o depósito diário de lixo, de origem animal e vegetal, nas composteiras adicionados de terra vegetal a fim de evitar proliferação de vetores e maus odores. As composteiras foram abastecidas em paralelo, isto é, o mesmo volume e tipo de lixo orgânico foram depositados simultaneamente a fim de que o tipo do resíduo não influenciasse nos estudos de biodegradabilidade. 3627

4 Após a alimentação e maturação de 180 dias, os compostos foram retirados e enviados para análise físico-química, em laboratório credenciado, e realizada de acordo com os SMEWW (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater). Estudo da Biodegradabilidade Para avaliar a biodegradação do material de concepção da composteira, foi realizado o ensaio de flexão (ASTM D790) de corpos de prova (feitos a partir do mesmo método de fabricação da composteira) sem contato com a matéria orgânica e corpos de prova, igualmente produzidos, após 180 dias em contato com a matéria orgânica. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) Para avaliar a superfície do corpo de prova antes e depois do contato com o material orgânico foi utilizada a técnica de microscopia eletrônica de varredura. As amostras foram fixadas em suporte com auxílio de uma fita de carbono dupla face e submetidas ao recobrimento metálico com ouro. RESULTADOS E DISCUSSÕES Após os 180 dias de compostagem foram retiradas amostras de composto das duas composteiras para análise fisioquímica. A Tab. 1 mostra os resultados analíticos das amostras de composto orgânico retiradas da composteira 1 e 2. Tabela 1 Resultados Analíticos das amostras de composto orgânico PARÂMETROS UNIDADE RESULTADOS Am. 1 Am. 2 MÉTODOS DE SMEWW Nitrogênio Amoniacal mg/kg 49,10 64,95 Method 4500 / SW 846 Fósforo Total mg/kg , ,53 Method 4500 / SW 846 Relação C/N --- 0:1899 0: / SW 846 ph a 25ºC --- 6,23 5,91 Method 4500 / SW 846 Carbono Orgânico mg/l < 0,03 < 0,03 Method 4500 / SW 846 Condutividade elétrica µs/cm 4070, Method 2510 / SW 846 Nitrato mg/kg 3292, Method 4500 / SW 846 Nitrogênio mg/kg 1899, Method 4500 / SW 846 Potássio mg/l 1884, ,67 Method 3111 / SW 846 Cálcio mg/l 10118, ,16 Method 3111 / SW 846 Magnésio mg/l 527,42 405,92 Method 3111 / SW 846 Umidade % 22,18 19, / SW

5 Por meio dos resultados quantitativos dos compostos orgânicos obtidos nas composteiras desenvolvidas foi possível perceber que os compostos obtidos favorecem a frutificação e a floração devido à grande concentração de fósforo total e favorecem também a estimulação da parte verde das plantas devido à relação C/N (carbono/nitrogênio). Além desses fatos, os compostos orgânicos obtidos estão na faixa de ph entre 5,5 e 6,5 considerada ideal por Soares, Silva e Zambalde (2004) pelo fato oferecer melhor disponibilidade de nutrientes às plantas quando o adubo se encontra nessa margem de ph. O estudo da biodegradação dos materiais evidenciou que as propriedades mecânicas dos materiais foram afetadas quando em contato com a matéria orgânica. A Tab. 2 evidencia os resultados obtidos dos ensaios de flexão dos compósitos sem contato com a matéria orgânica e após 180 dias em contato com a matéria orgânica. Tabela 2- Propriedades mecânicas dos compósitos. MATERIAL TENSÃO MÁXIMA MÓDULO DE (MPa) ELASTICIDADE (MPa) CPS 44,64 ± 2, ,8 ± 142,2 CPC 16,4 ± 0, ,8 ± 104,1 CPS (compósito de poliéster reforçado com fibras de palmeira sem contato com a matéria orgânica); CPC (compósito de poliéster reforçado com fibras da palmeira com contato com a matéria orgânica). Observou-se que as propriedades mecânicas dos compósitos foram extremamente reduzidas após os 180 dias em contato com a matéria orgânica devido a ação dos microorganismos responsáveis pela decomposição nas várias fases da compostagem. Após o ensaio foi analisado a fratura dos mesmos corpos de prova, com o intuito de avaliar a interação fibra/matriz. As Fig. 2 e 3 ilustram as fraturas dos compósitos sem e com contato com composto orgânico. 3629

6 (a) (b) (c) (d) Figura 2. Micrografias da fratura dos compósitos sem contato (a e b) e com contato (c e d) resíduos orgânicos. CONCLUSÕES Pela observação dos aspectos analisados nos estudos de qualidade do composto orgânico obtido nas composteiras fabricadas, é possível inferir que as composteiras construídas a partir de compósitos poliméricos reforçados por fibras naturais são geradoras de potenciais fertilizantes agrícolas em meio residencial, podendo beneficiar tanto espaços rurais, onde há agricultura familiar/subsistência conferindo mais lucro e melhor qualidade nutritiva para alimentos fornecidos por esse setor, quanto aos espaços urbanos, reduzindo a quantidade de lixo orgânico nas grandes cidades, promovendo a utilização de parte do adubo orgânico gerado com a compostagem domiciliar em projetos de arborização das cidades e em 3630

7 projetos sustentáveis como o teto verde melhorando a qualidade do ar e consequentemente, a qualidade de vida. O estudo da biodegradação dos materiais evidenciou que o compósito em contato com o material orgânico reduziu a resistência e a rigidez do material. As análises de fratura revelou uma boa interação fibra/matriz, mas observou-se a presença de fungos na superfície do compósito após 180 dias em contato com o material em decomposição. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq, ao Centro Universitário de Volta Redonda e a FIBROMAR pelo apoio financeiro. REFERÊNCIAS BENINI, K. C. C. C. Desenvolvimento e caracterização de compósitos poliméricos reforçados com fibras lignocelulósicas: hips/fibra da casca do coco verde e bagaço de cana de açúcar. 2011, 125 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica). Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, SP. LEI, Nº Política Nacional de Resíduos Sólidos RODRIGUES, L. P. S. Efeitos do envelhecimento ambiental acelerado em compósitos poliméricos p Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica), Universidade Federal do Rio Grande do Norte, ROSA, D. S.; PANTANO FILHO, R. Biodegradação um ensaio com polímeros, Bragança Paulista, Editora Moara, (2003). SIMAS, K. N., VIEIRA, L. N., PODESTÁ, R., VIEIRA, M. A., ROCKENBACH, I. I., PETKOWICZ, L. O., MEDEIROS, J. D., FRANCISCO, A., AMANTE, E.R., AMBONI, R. D. M. C. Microstructure, nutrient composition and antioxidant capacity of king palm flour: a new potential source of dietary fibre. 2010, Bioresource and Technology,101, SMEWW, APHA. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. American Public health Association,(17 Edition), p. 3-1,

8 SOARES, A. H. V.; SILVA, C. A.; ZAMBALDE, A. l. Um sistema especialista para o cálculo da necessidade de calagem e recomendações de corretivo. UFLA, SOUZA, D. M. Influência de cobertura no desempenho de sistema de tratamento de resíduos sólidos orgânicos domiciliares instalado em Campina Grande-PB: uma contribuição à sustentabilidade territorial EVALUATION OF BIODEGRADABILITY OF A COMPOST OBTAINED FROM POLYMERIC COMPOSITE REINFORCED NATURAL FIBERS ABSTRACT The aim of this study was to develop a sustainable composter that works associating aerobic digestion of organic matter in the waste to anaerobic digestion of that organic matter. The composter was developed from a composite of polyester resin reinforced with palm fibers to also contribute to the waste generated in the consumption of palm in Brazilian territory. Moreover, it was studied the biodegradation of the composite developed in contact with the organic material deposited in the compost. Results showed that the composter facilitated aerobic digestion of organic matter in the waste to anaerobic digestion and the composite in contact with the organic matter reduced mechanical properties of the material. Key-words: Polymer Composite, Natural Fibers, Composting. 3632