60º Congresso Brasileiro de Cerâmica 15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

Transcrição

1 COMPORTAMENTO DE UMA CERÂMICA VERMELHA COM A INCORPORAÇÃO DA CASCA DE CAFÉ. Oliveira, O. M.¹ ², Brasil, M. D.², Munhoz-Jr. A.H.³, Silva-Valenzuela, M.G.¹, Valenzuela-Diaz, F.R.¹ 1 Departamento de Engenharia de Materiais e Metalúrgica, Universidade de São Paulo. 2 IFBa Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia Campus Vitória da Conquista. 3 Universidade Presbiteriana Mackenzie. Orley10estudo@yahoo.com.br Resumo O Brasil e atualmente o maior produtor mundial de café, e o beneficiamento do café gera nas lavouras uma grande quantidade de rejeito, que é a casca do café despolpado e este torna-se um passivo ambiental significativo. As Indústrias de Cerâmica Vermelha da região de Vitória da Conquista na Bahia que produzem blocos e telhas cerâmicas e utilizam grandes quantidades de argila que é a matéria prima para a fabricação de seus produtos, podem absorver ou utilizar em sua produção este passivo ambiental que é grande na região. O objetivo deste trabalho é o estudo do comportamento do bloco cerâmico com a adição da casca do café. Foram moldados corpos de prova e após sinterizados, foram realizados os ensaios de retração na queima, flexão em três pontos, porosidade aparente e absorção de água. Nossos resultados demonstram que a adição do rejeito poderá ser feita até um percentual de 5%, o que torna possível sua incorporação na massa cerâmica. Palavras chave: Indústria cerâmica, Rejeitos, Casca de Café 1 Introdução Conforme a Revista Cafeicultura, o Brasil é o maior produtor mundial de café, a expectativa de produção para 2015 é de 50,4 milhões de sacas. Durante o beneficiamento do café, na fase de secagem e despolpa, é gerado 513

2 uma quantidade de casca de café, que é um resíduo descartado na natureza. Desta feita, a quantidade de resíduos gerados pelas lavouras de café é gigantesca. Parte desses resíduos é reaproveitada como adubo, ou como fonte de energia, para aquecer as fornalhas dos secadores de café. No entanto, outra grande parte ou é desperdiçada, ou é queimada nas lavouras. No sudoeste da Bahia não é diferente, por ser um produto que participa ativamente da economia local, gera resíduos que, em diversas vezes, são descartados. Isso motivou a produção deste trabalho em busca de meios para aproveitar os resíduos do cultivo cafeeiro na produção da cerâmica vermelha. O resíduo utilizado foi a palha ( casca ) do café. Em busca de resultados mais satisfatórios, econômicos e menos poluidores foi utilizada a casca de café sem que ela fosse antes queimada. Isso foi feito no intuito de encontrar reações químicas entre a queima da casca de café e a queima da argila, que pudessem ser incorporados ao processo de obtenção da cerâmica vermelha. A escolha da incorporação da casca de café à cerâmica vermelha se deve a importância de ambos os materiais no sudoeste baiano. 2 MATERIAS E MÉTODOS Matéria prima Argila A argila foi coletada em uma indústria cerâmica na cidade de Encruzilhada, na região Sudoeste da Bahia Casca de café As cascas de café foram cedidas pelo cafeicultor que possui um depósito em Vitória da Conquista do café seco. Depósito este que fica na 514

3 esquina do cruzamento entre as avenidas Luís Eduardo Magalhães e Juracy Magalhães. 2.2 Moagem Para moer a casca de café, foram utilizados manualmente o pistilo e o Almofariz Peneiramento A casca de café moída foi peneirada na peneira de número 8, malha 2,36 mm, e depois na peneira 25, malha de número 0,71 mm Preparação dos corpos de prova Os corpos de prova foram feitos de argila com 5%, 10%, 20% e 30% de rejeitos da lavoura cafeeira, as cascas de café. Produziram-se 12 corpos de prova para cada quantidade. A quantidade da mistura variou entre 8 gramas a 12 gramas para cada corpo de prova. As quantidades foram pesadas em uma balança digital com precisão de 0,001 g e misturadas manualmente com o auxilio de um vidro de relógio e uma espátula. Foram adicionados 10 % de água na mistura para uma melhor prensagem Prensagem Os corpos de prova foram prensados com uma força de 3,5 toneladas. Eles ficaram com aproximadamente 60 cm de comprimento, 20 cm de largura e 5 cm de espessura Processo de sinterização Após serem prensados e moldados deu-se início ao processo de secagem. Os corpos de prova secaram a temperatura ambiente por 24 horas. 515

4 Depois desde período foram para a estufa a 60 C, ficando por mais 24 horas. Finalmente foram pra estufa a 110 C permanecendo por mais 24 horas. Por fim, metade dos corpos de prova de cada porcentagem (5,10,20 e 30%) foi sinterizado a 950 C. 2.5 Caracterização das amostras Para caracterização das amostras foram feitos ensaios de retração linear e tensão de ruptura à flexão Retração linear A retração linear é a relação entre as dimensões finais(lf) e inicias(li) do corpo de prova após determinado processo. No caso deste material, foi feito o ensaio de retração linear na queima. A determinação da retração linear é expressa pela fórmula: Tensão de ruptura à flexão O ensaio de flexão consiste na aplicação de uma forma unixial no material tendendo-o a alongá-lo até o momento de sua fratura. A equação que relaciona as dimensões do corpo de prova e a força aplicada é: = Tensão de ruptura F= Força aplicada b= Largura do corpo de prova L= Distância entre apoios e= Espessura do corpo de prova 516

5 3 RERUSTADOS E DICUSSÕES 3.1 Matéria prima 3.1 Análises térmicas Foram realizados os ensaios termogravimétricos (TG) e a (DTA) nas amostras de argila natural e nas cascas de café. Figura : TG e DTA da argila natural Fonte: Acervo do autor (2015) 517

6 Figura : TG e DTA da casca de café Fonte: Acervo do autor (2015) 3.2 Caracterização dos corpos de prova após a sinterização` Retração linear Tabela 1: Resultados dos corpos de prova com 0 % de casca de café Corpos Moldados (cm) Sinterizados (cm) Temp. Variação Percentual(%) de prova Peso(g) Comp. Largura Espessura Peso (g) Comp. Largura Espessura 0 Peso (g) Comp. Largura Espessura CP - A1 14,822 6,007 2,027 0,567 12,502 5,849 1,976 0, ,652 2,630 2,516 5,115 CP - A2 14,77 6,015 2,03 0,569 13,543 6,015 2,03 0, ,307 0,000 0,000 0,000 CP - A3 14,858 6,024 2,035 0,559 13,626 6,024 2,035 0, ,292 0,000 0,000 0,000 CP - A4 13,947 6,015 2,034 0,532 12,811 6,015 2,034 0, ,145 0,000 0,000 0,000 CP - A5 13,704 6,033 2,031 0,508 12,611 6,033 2,031 0, ,976 0,000 0,000 0,000 CP - A6 13,756 6,012 2,027 0,531 12,655 6,012 2,027 0, ,004 0,000 0,000 0,000 CP - A7 14,017 6,011 2,038 0,518 11,903 6,02 2,021 0, ,082-0,150 0,834-3,282 CP - A8 13,404 6,021 2,035 0,5 11,38 5,994 2,023 0, ,100 0,448 0,590 1,200 CP - A9 13,221 6,023 2,03 0,501 11,247 6,005 2,028 0, ,931 0,299 0,099 0,399 CP - A10 12,643 6,022 2,032 0,494 10,786 6,013 2,029 0, ,688 0,149 0,148 2,227 CP - A11 11,202 6,017 2,029 0,448 9,582 6,004 2,032 0, ,462 0,216-0,148 4,688 CP - A12 11,229 6,018 2,031 0,439 9,667 6,021 2,031 0, ,910-0,050 0,000 5,

7 Tabela 2: Resultados dos corpos de prova com 5 % de casca de café Corpos Moldados (cm) Sinterizados (cm) Temp. Variação Percentual(%) de prova Peso(g) Comp. Largura Espessura Peso (g) Comp. Largura Espessura C Peso Comp. Largura Espessura CP- 8 10,297 6,01 1,997 0,441 5,303 3,348 1,987 0, ,500 44,293 0,501 6,576 CP- 6 10,385 6,008 1,995 0,448 8,839 5,983 1,983 0, ,887 0,416 0,602 2,679 CP- I 9,721 6,001 1,996 0,418 8,217 5,979 1,982 0, ,472 0,367 0,701 1,675 CP- II 10,418 6,007 1,993 0,458 9,83 5,994 1,989 0, ,644 0,216 0,201 2,838 CP- III 9,959 6,008 1,994 0,443 9, ,992 0, ,428 0,133 0,100 4,063 CP- IV 10,162 6,008 1,998 0,443 9,74 6,001 1,995 0, ,153 0,117 0,150 4,063 CP- IA ,153 5,997 1,992 0, CP- IIA 10,072 5,991 1,987 0,431 9,435 5,985 1,989 0, ,324 0,100-0,101 1,856 CP- IIIA 10,173 6,001 1,997 0,445 9,69 5,996 1,99 0, ,748 0,083 0,351-0,674 CP- IVA 10,297 6,006 1,995 0,448 9,8 5,99 1,99 0, ,827 0,266 0,251 1,339 CP- VA 10,256 5,991 2,005 0,449 9,558 5,991 1,992 0, ,806 0,000 0,648 2,450 CP- VIA 10,195 6,007 1,994 0,442 9,74 6,005 1,992 0, ,463 0,033 0,100-0,452 Tabela 3: Resultados dos corpos de prova com 10 % de casca de café Corpos Moldados (cm) Sinterizados (cm) Temp. Variação Percentual(%) de prova Peso(g) Comp. Largura Espessura Peso (g) Comp. Largura Espessura C Peso Comp. Largura Espessura CP ,443 5,996 1,994 0,457 5,303 3,348 1,987 0, ,220 44,163 0,351 9,847 CP ,592 5,994 1,995 0, CP- V 9,994 6,013 1,999 0,472 9,406 6,013 1,993 0, ,884 0,000 0,300 1,695 CP- VI 10,201 6,025 2,002 0,477 8,289 5,918 1,978 0, ,743 1,776 1,199 1,677 CP- VII 10,154 6, ,464 9,663 6,006 2,007 0, ,836 0,100-0,350 1,509 CP- VIII 10,182 6,017 2,001 0,475 9,67 6,077 2,008 0, ,028-0,997-0,350 2,105 CP- VIIA 10,27 6,018 2,002 0,45 9,715 6,04 2,004 0, ,404-0,366-0,100-2,889 CP- VIIIA 9,912 6,014 1,998 0,45 9,35 6, , ,670 0,100-0,100 2,000 CP- IXA 10,367 6,007 2,001 0,475 9,659 6,008 1,997 0, ,829-0,017 0,200-0,211 CP- XA 10,104 6,015 2,022 0,465 8,162 5,953 1,988 0, ,220 1,031 1,682-0,215 CP- XIA 10,308 6,033 1,999 0,478 9,613 6,011 1,999 0, ,742 0,365 0,000 0,628 CP- XIIA 10,119 6,009 1,998 0,484 9,226 6, , ,825-0,766-0,100-0,

8 Tabela 4: Resultados dos corpos de prova com 20 % de casca de café Corpos Moldados (cm) Sinterizados (cm) Temp. Variação Percentual(%) de prova Peso(g) Comp. Largura Espessura Peso (g) Comp. Largura Espessura C Peso Comp. Largura Espessura CP- 32 8,192 5,989 1,995 0,383 5,864 5,874 1,95 0, ,418 1,920 2,256 2,872 CP- 31 8,53 6,016 1,996 0,425 7,723 5,998 1,988 0, ,461 0,299 0,401 0,941 CP- 1 8,31 5,994 2,01 0,396 5,853 5,894 1,962 0, ,567 1,668 2,388 1,010 CP- IX 8,129 5,993 2,002 0,414 7,542 5,992 1,999 0, ,221 0,017 0,150 0,483 CP- X ,967 1,989 0,44 7,804 5,966 1,984 0, ,910 0,017 0,251 1,364 CP- XI 8,1 6,003 1,996 0,416 7,41 5,988 1,999 0, ,519 0,250-0,150 2,404 CP- XIIIA 8,115 6,047 2,007 0,416 7,709 6,028 2,003 0, ,003 0,314 0,199 2,163 CP- XIVA 8,056 6,032 2,009 0,397 6,047 5,966 1,987 0, ,938 1,094 1,095 0,252 CP- XVA 8,331 6,054 2,009 0,441 7,803 6,03 2 0, ,338 0,396 0,448 4,535 CP- XVIA 8,2 6,042 2,02 0,409 7,223 6,033 2,002 3, ,915 0,149 0, ,105 CP- XVIIA 7,966 6,05 2,008 0,412 7,342 6,027 2,01 0, ,833 0,380-0,100 1,214 CP- XVIII 8,176 6,044 2,004 0,41 7,335 6,003 2,008 0, ,286 0,678-0,200 0,488 Tabela 5: Resultados dos corpos de prova com 30 % de casca de café Corpos Moldados (cm) Sinterizados (cm) Temp. Variação Percentual(%) de prova Peso(g) Comp. Largura Espessura Peso (g) Comp. Largura Espessura C Peso Comp. Largura Espessura CP- 35 8,725 6,007 1,994 0,442 7,708 5,971 1,989 0, ,656 0,599 0,251 0,679 CP- 36 8,202 6,039 2,004 0,425 7,464 6,026 1,999 0, ,998 0,215 0,250 2,353 CP- 38 8,444 6,07 1,999 0,441 7,434 6,007 1,988 0, ,961 1,038 0,550 1,814 CP- XII 8,413 6,039 2,004 0,438 7,76 6,024 2,003 0, ,762 0,248 0,050 1,598 CP- XIII 8,418 6,037 2,007 0,434 7,713 6,005 1,999 0, ,375 0,530 0,399 2,995 CP- XIV 8,363 6,055 2,006 0, CP- XIX 8,353 6,04 2,013 0,423 5,563 5,944 1,985 0, ,401 1,589 1,391 0,946 CP- XX 8,437 6,043 2,013 0,448 4,61 4,59 1,986 0, ,360 24,044 1,341 4,018 CP- XXI 8,066 6,044 2,017 0,431 7,316 6,012 2,007 0, ,298 0,529 0,496 1,856 CP- XXII 8,507 6,024 2,005 0,463 7,347 6,027 1,99 0, ,636-0,050 0,748 3,240 CP- XXIII 8,506 5, ,455 7,767 4,205 1,984 0, ,688 29,776 0,800 5,275 CP-XXIV 8,705 6,032 1,965 0,441 7,649 6,022 1,99 0, ,131 0,166-1,272 2,

9 3.2.2 Flexão em 3 pontos Segundo a NBR (ABNT), a resistência dos blocos utilizados com furos na horizontal deve ser 1,5 MPa e com furos na vertical deve ser 3,0 MPa. Desta maneira, os blocos com 5 % de casca de café podem ser utilizados tanto com os furos horizontais quantos verticais, devido a sua média de 3,06 MPa. Foram realizados ensaios de flexão com os corpos de prova gerando os seguintes resultados apresentados nas tabelas seguintes: Tabela 6: Corpos de prova com de 0 %casca de café. Corpos Sinterizados (g e cm) Temp. Força de Tensão de de prova Peso (g) Comp. Largura Espessura 0 Ruptura(N) Ruptura(Mpa) CP - A1 12,502 5,849 1,976 0, ,86 5,10 CP - A2 13,543 6,015 2,03 0, CP - A3 13,626 6,024 2,035 0, ,17 2,05 CP - A4 12,811 6,015 2,034 0, ,01 2,09 CP - A5 12,611 6,033 2,031 0, ,01 2,30 CP - A6 12,655 6,012 2,027 0, ,96 2,06 CP - A7 11,903 6,02 2,021 0, ,85 3,99 CP - A8 11,38 5,994 2,023 0, ,67 4,46 CP - A9 11,247 6,005 2,028 0, ,25 3,86 CP - A10 10,786 6,013 2,029 0, ,62 4,59 CP - A11 9,582 6,004 2,032 0, ,68 5,96 CP - A12 9,667 6,021 2,031 0, Média 110 2,04 2, ,61 4,57 Tabela 7: Corpos de prova com de 5 %casca de café. Corpos Sinterizados Temp. Força de Tensão de de prova Peso (g) Comp.(cm) Largura(cm) Espessura(cm) C Ruptura(N) Ruptura(Mpa) CP- 8 5,303 3,348 1,987 0, ,8 3,2 CP- 6 8,839 5,983 1,983 0, ,6 2,55 CP- I 8,217 5,979 1,982 0, ,99 3,57 CP- II 10,418 6,007 1,993 0, ,37 0,53 CP- III 9,959 6,008 1,994 0, ,46 0,71 CP- IV 10,162 6,008 1,998 0, ,87 1,33 Média 950 1,06 3,11 Média 110 0,57 0,86 521

10 Tabela 8: Corpos de prova com de 10 %casca de café. Corpos Sinterizados Temp. Força de Tensão de de prova Peso (g) Comp.(cm) Largura(cm) Espessura(cm) C Ruptura(N) Ruptura(Mpa) CP- 33 8,337 5,989 1,988 0, ,91 1,36 CP- 6 8,289 5,918 1,978 0, ,45 0,62 CP- 10A 8,162 5,953 1,988 0, ,68 0,95 CP- VII 10,154 6, , ,23 0,32 CP- VIIA 10,27 6,018 2,002 0, ,47 0,70 CP- VIIIA 9,912 6,014 1,998 0, ,4 0,59 Média 950 0,68 0,97 Média 110 0,37 0,54 Tabela 9: Corpos de prova com de 20 %casca de café. Corpos Sinterizados Temp. Força de Tensão de de prova Peso (g) Comp.(cm) Largura(cm) Espessura(cm) C Ruptura(N) Ruptura(Mpa) CP- 1 5,853 5,894 1,962 0, ,6 1,19 CP- 32 5,864 5,874 1,95 0, ,81 1,80 CP- 14A 6,047 5,966 1,987 0, ,26 0,50 Média 950 0,56 1,17 Média 110 0,00 0,00 Tabela 10: Corpos de prova com de 30 %casca de café. Corpos Sinterizados Temp. Força de Tensão de de prova Peso (g) Comp.(cm) Ruptura(N) Espessura(cm) C Ruptura(N) Ruptura(Mpa) CP- 19 5,563 5,944 1,985 0, CP- 20 4,61 4,59 1,986 4, CP- 23 4,767 4,205 1,984 4, CP- XII 8,413 6,039 2,004 0, ,46 0,72 CP- XIII 8,418 6,037 2,007 0, ,61 0,97 Média 950 0,00 0,00 Média ,535 Obs.: No momento do ensaio de ruptura, os corpos de prova de número 19, 20 e 23 se mostraram muito frágeis e quebraram antes da execução deste. 522

11 4 CONCLUSÕES De acordo com os resultados obtidos, conclui-se que a adição de 5% de cascas de café se torna viável. Conforme informações obtidas com os ensaios de tensão de ruptura, a resistência dos corpos de prova com esse percentual de cascas de café mantém características aceitáveis, segundo a NBR (ABNT). Esta viabilidade proporcionara uma diminuição no passivo ambiental que a casca de café representa para a natureza. 5 REFERÊNCIAS ROSSI, Matia A.P.; As Argilas; Revista Cafeicultura; Café - clima e variedades; Revista Cafeicultura, Processo de produção do café, PETRUCCI, Eladio G. R.; Materiais de construção. 10 ed. SÃO PAULO: Globo, 1995 PITOMBEIRA, Kamila; Portal dia de campo; Cuidados na pós-colheita do café são essenciais, PORTAL DIA DE CAMPO; %20Tecnol%F3gicos&c2=Caf%E9, SEBRAE/ESPM, Cerâmica Vermelha, Estudos de mercado, Vantagens da cerâmica vermelha na construções, revista Novacer, PATROCINIO, Wanda, Origem e composição química da argila, GUIA TÉCNICO AMBIENTAL DA INDÚSTRIA DE CERÂMICA VERMELHA, TAIS/guia_ceramica.pdf, ABCERAM, ANICER, CONAB, ABOP, NBR Componentes Cerâmicos. JUNG, Marcelo. et. al., COMPARATIVO ENTRE DIFERENTES MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA RETRAÇÃO LINEAR DE PLACAS CERÂMICAS, 2012 TRIGO, Thiago. Ensaio de Tração, 523

12 CERAMICS OF A RED BEHAVIOR WITH THE MERGER OF COFFEE BARK. Abstract The Brazil and currently the world's largest producer of coffee, and the coffee processing generates the crops a lot of waste, which is the coffee pulped bark and this becomes a significant environmental liabilities. The Red Ceramic Industries of Vitória da Conquista region in Bahia producing ceramic blocks and tiles and use large amounts of clay which is the raw material for the manufacture of its products, can absorb or use in their production this environmental liability that is great in the region. The objective of this work is the study of the ceramic block behavior with the addition of coffee pods. test and after sintered bodies were molded, the shrinkage in the burning tests were performed, three point bending, porosity and water absorption. Our results demonstrate that the addition of tailing may be made to a percentage of 5%, which makes possible its incorporation in ceramic paste. Keywords: Ceramic industry, Tailings, Coffee Bark 524