PAINÉIS DE PARTÍCULAS DE MADEIRA E DE MATERIAIS LIGNOCELULÓSICOS

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2 PAINÉIS DE PARTÍCULAS DE MADEIRA E DE MATERIAIS LIGNOCELULÓSICOS Francisco Antonio Rocco Lahr André Luís Christoforo ORGANIZADORES 2013

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4 APRESENTAÇÃO No contexto das comemorações dos 60 anos da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), da Universidade de São Paulo (USP), estamos entregando aos interessados no tema Painéis Lignocelulósicos esta publicação que reúne diferentes subsídios ao assunto, desenvolvidos com apoio de Agências de Fomento como a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP); o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Compósitos de partículas lignocelulósicas se constituem em alternativas muito convenientes para a substituição de materiais e produtos tradicionalmente empregados em diversos segmentos industriais: do mobiliário, das embalagens e até dos componentes das edificações. Nos últimos anos, observa-se o envolvimento de um número mais expressivo de pesquisadores na busca de subsídios que venham a contribuir para a melhor compreensão das possibilidades de produção dos painéis de partículas. Insumos até então desconsiderados para tal finalidade (como os resíduos de diferentes origens) passaram a integrar o rol das potenciais matérias primas para a oportuna substituição das partículas oriundas de árvores inteiras, solução em desuso nos países com tecnologia mais avançada. A utilização dos citados insumos, além da influência positiva na redução do consumo energético, também contribui para diminuir impactos ambientais e disseminar a prática dos conceitos de sustentabilidade. Estes aspectos vão ao encontro dos interesses contemporâneos de emprego adequado dos recursos naturais. Muitos dos capítulos aqui apresentados resumem dissertações e teses desenvolvidas no âmbito do Programa Ciência e Engenharia de Materiais, recentemente assumido pela EESC-USP, que tem se empenhado para alcançar reconhecimento mais efetivo nas avaliações institucionais, em especial tendo como referência a grande expansão que esta área do conhecimento vem experimentando nos últimos anos e a inequívoca inserção que docentes e egressos do Programa têm alcançado em seus segmentos de atuação.

5 Também integram o livro, capítulos referentes a trabalhos desenvolvidos na Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, na Universidade Federal de São João Del-Rei, na Universidade Estadual do Centro-Oeste (Irati, PR), na Universidade FUMEC (Belo Horizonte, MG), no Centro Universitário do Leste de Minas Gerais (Coronel Fabriciano, MG), na Universidade do Sagrado Coração (Bauru, SP). Colaborações recebidas de docentes da Universidade de Coimbra, Portugal, e da Universidade Nacional de Córdoba, Argentina, enriquecem o conjunto de temas abordados. Aos autores e às instituições, expressamos nossos agradecimentos pelas contribuições disponibilizadas. Waldek Wladimir Bose Filho Coordenador do Programa Ciência e Engenharia de Materiais, Departamento de Engenharia de Materiais, Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo Francisco Antonio Rocco Lahr Departamento de Engenharia de Estruturas, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo André Luís Christoforo Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de São João del-rei São Carlos, junho de 2013.

6 Os Organizadores expressam seu agradecimento ao Programa de Pósgraduação Ciência e Engenharia de Materiais, da Escola de Engenharia de São Carlos, USP, pelo apoio para a preparação deste livro.

7 SUMÁRIO 1. Produção de painéis de partículas homogêneas (PPH) utilizando resíduos de espécies de reflorestamento Emprego de resíduos de Pinus sp tratado com CCB e resina PU de mamona na produção de chapas de partículas Viabilidade do emprego de Eucalyptus tratado com CCA e CCB na produção de painéis particulados de alta densidade Avaliação da densidade aparente de chapas de madeira aglomerada confeccionadas com partículas de madeira tropical e poliuretana derivado de óleo de mamona Caracterização de painéis de partículas de madeira leucena Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) de painéis de madeira: uma revisão bibliográfica com foco sobre a importância e as necessidades para o contexto brasileiro Painéis de partículas reforçados por materiais compósitos laminados em fibras de sisal Avaliação do desempenho de painéis de partículas aglomeradas de bambu da espécie Dendrocalamus giganteus Avaliação ambiental da utilização do bagaço da cana-de-açúcar e folhas de bambu em chapas de partículas Painéis de partícula fabricados com resíduos de podas de árvores urbanas Painéis de partículas constituídos de Eucalyptus grandis e casca de aveia: produção e avaliação do desempenho físico-mecânico Desenvolvimento e caracterização de painéis de partículas com casca de amendoim e resina poliuretana de mamona Aplicação de resíduos de madeira e plástico: Confecção de compósito plástico-madeira e suas aplicações Lista de autores...329

8 Produção de painéis de partículas homogêneas (PPH) utilizando resíduos de espécies de reflorestamento Sabrina Fernanda Sartório Poleto, Elen Aparecida Martines Morales, Fabiana Ferro, Fabrício Moura Dias RESUMO O início deste século é marcado pela conscientização da necessidade de preservação dos recursos naturais para a manutenção das atividades humanas no planeta. O reaproveitamento de resíduos sólidos é uma alternativa para reduzir a demanda por insumos. Assim, justifica-se o aproveitamento de resíduos de madeiras oriundas de reflorestamento para fabricação de painéis. O objetivo deste trabalho é analisar a viabilidade da fabricação de Painéis de Partículas Homogêneas (PPH) a partir de resíduos do processamento de Eucalyptus grandis e de Pinus elliottii, utilizando como adesivo a resina poliuretana à base de mamona e avaliar suas eficiências por meio de ensaios físico-mecânicos. Produziram-se cinco chapas de resíduos de Eucalyptus grandis e quinze chapas da combinação entre os resíduos desta espécie e casca de Pinus elliottii, nas proporções de 70%, 50% e 30% (em peso), de um total de 100% de resíduos, formando quatro blocos de cinco chapas. Foram conduzidos ensaios para a determinação da densidade ( ), absorção de água (A), inchamento em espessura (I), resistência à tração perpendicular às faces (RTP) e dos módulos de resistência (MOR) e de elasticidade (MOE) na flexão estática, seguindo as prescrições da NBR /2002 e da ASTM D1037/1996. Os resultados apontam para a viabilidade técnica da produção de PPHs de Eucalyptus grandis, com ou sem adição de casca de Pinus elliottii, para emprego como componentes da edificação e na indústria moveleira. Palavras chave: Painéis de Partículas, Resíduos de Madeira, Reflorestamento. ABSTRACT The beginning of this century is marked by the understanding of need of forest resources preservation to maintain human activities over the planet. The wood processing residues are a possibility of reducing natural demand insures. In this way, the use of planted wood residues in producing homogeneous particleboards is justified. The aim of this work is to analyze the viability of production the cited particleboards starting from residues of processing Eucalyptus grandis and Pinus elliottii, using as adhesive the polyurethane resin of the castor oil, and evaluate the efficiency of these boards based on physical and mechanical tests. Fifteen boards of the combination between the Eucalyptus grandis residues and Pinus elliottii peel, in the proportions of 70%, 50% and 30% (in weight), and five Eucalyptus grandis residues boards were produced, forming four sets (blocks) of five boards. Tests were conducted in agreement to normative standards ABNT /2002 and ASTM D1037/1996 to determine: specific gravity ( ), water absorption (A), thickness swelling (I), perpendicular's tensile strength to surface (RTP), modulus of rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOE) in static bending. Results showed the technical viability of producing boards of Eucalyptus grandis residues (homogeneous particles), with or without addition of percentage between 30 and 70%, in weight, of Pinus elliottii peel. Keywords: Particleboards, Wood waste, Reforestation. 1. INTRODUÇÃO

9 Tem aumentado consideravelmente a preocupação relativa à necessidade de preservação dos recursos naturais para possibilitar a manutenção sistemática das atividades humanas no planeta. Entre os recursos naturais mais relevantes, destacam-se os relacionados à biomassa dando destaque principalmente aos resíduos provenientes da exploração florestal, seja das áreas de mata nativa, seja dos plantios em regiões de reflorestamento, seja no caso dos resíduos provenientes do processamento nos diversos segmentos industriais, em particular de serraria e marcenaria. Tendo isto em mente, delineia-se o interesse pelo aproveitamento dos mencionados resíduos na fabricação de painéis, com as chamadas partículas homogêneas, seguindo a conceituação introduzida por NASCIMENTO (2003) (1), e seguida por outros pesquisadores da área. A partir de resíduos de Eucalyptus grandis e de Pinus elliottii, provenientes de áreas de reflorestamento na região de São Carlos, SP, e obtidos em serrarias e marcenarias locais, a proposta deste trabalho foi fabricar, em escala de laboratório, painéis com partículas homogêneas, incluindo até a casca das árvores, para emprego na construção civil como componentes da edificação e integrantes de vigas compostas e na indústria de móveis como pequenas estruturas de madeira. Constituem objetivos deste trabalho: - Analisar a viabilidade de fabricação de painéis de partículas homogêneas de madeira, PPH, a partir de resíduos de processamento de Eucalyptus grandis e de Pinus elliottii, incluindo a casca, utilizando como adesivo a resina poliuretana à base de mamona; - Avaliar, por meio de ensaios físico-mecânicos, a eficiência das chapas produzidas. Neste capítulo, estão apresentados os resultados do estudo desenvolvido, conforme se discorre nos itens subsequentes. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. Reflorestamento

10 As principais espécies de reflorestamento são dos gêneros Pinus e Eucalyptus, cujas densidades são compatíveis, e são utilizadas entre outras aplicações, para a produção de painéis de partículas homogêneas. São espécies de rápido crescimento encontradas em grandes áreas de plantios na região sul e sudeste do país, conforme registros. Cada vez mais o setor madeireiro no Brasil está se deparando com questões sobre a utilização de madeira de áreas de reflorestamento. Isto induz à reflexão de se estruturar melhor a aplicação dos resíduos, dentre eles os das espécies já citadas Espécies de reflorestamento utilizadas Pinus elliottii A madeira Pinus elliottii é leve e relativamente fácil de ser trabalhada. Seu lenho juvenil é inapropriado para a produção de peças sólidas e sempre está presente nas toras, formado logo nas camadas de crescimento mais próximas à medula. Por outro lado, o início da formação da madeira adulta ocorre aos 5 ou 6 anos, idade baixa se comparada com a de Pinus taeda, por exemplo, que é de 12 a 15 anos (SHIMIZU, 2006 (2) ). A madeira de Pinus elliottii apresenta um alto teor de resina. Segundo BORTOLETTO Jr. (1993) (3), a produtividade média de resina de Pinus elliottii, no Brasil, em árvores não melhoradas é de aproximadamente 2 kg/árvore ao ano, podendo chegar até 6 kg/árvore ao ano, caso geneticamente modificadas. O uso da madeira de Pinus elliottii, no Brasil, está voltado à produção de madeira para processamento mecânico, extração de resina e produção de painéis particulados Eucalyptus grandis O Eucalyptus grandis é uma madeira é considerada medianamente leve, com cerne diferenciado e é fácil de ser trabalhada em operações de usinagem. É considerada de baixa estabilidade, mas de satisfatória permeabilidade, em particular no alburno. Apresenta grande resistência mecânica em relação ao peso, baixa condutibilidade térmica e, no desenvolvimento, as árvores apresentam relativa resistência a eventuais

11 deficiências hídricas. O ritmo de crescimento e o rendimento volumétrico são, geralmente, superiores, quando comparados a outras espécies do gênero (Revista da madeira, 2001 (4) ) Valor Agregado Sabe-se que quanto maior o grau de processamento da madeira, maior é o valor agregado ao produto. O Brasil ainda possui um grande número de serrarias que utilizam o sistema convencional de desdobro, em que o próprio operador da máquina é quem escolhe e define a melhor maneira de se desdobrar as toras que, muitas vezes, apresentam dimensões diferentes. A escolha a ser tomada pelo operador depende de fatores ligados ao bom funcionamento das máquinas e conseqüentemente da própria indústria, além do fator tempo que está relacionado diretamente a maior ou menor produção. Dessa maneira podem ocorrer desperdícios de matéria-prima devido à ausência de tecnologia adequada para o processo. Quando se trata da madeira reflorestada, como é o caso dos Pinus e também do Eucalipto, os diâmetros das toras são mais homogêneos ao longo delas mesmas, o que facilita a utilização de técnicas de otimização no desdobro. Mesmo assim, a perda de matéria-prima ainda existe, pois a implantação de uma tecnologia mais eficiente e mais produtiva neste processo tem custo elevado o que explica boa porcentagem das serrarias brasileiras ainda utilizar o sistema convencional de desdobro. Considerando-se os resíduos gerados pelo processo produtivo, como cascas, costaneiras, refilos, aparas e serragem, seria não racional promover o aproveitamento máximo desses subprodutos do beneficiamento primário da madeira. Tais resíduos, em um primeiro momento, são tidos como rejeito no processo, mas seguramente podem sair da serraria como matéria-prima para produção de pasta e celulose e chapas de composição, bem como promover a autossuficiência energética da própria indústria (MURARA Jr., ROCHA e TIMOFEICZYK Jr., 2006 (5) ).

12 Portanto, buscar alternativas para melhor aplicabilidade dos resíduos gerados pelas indústrias do setor madeireiro oferece grandes oportunidades de agregação de valor e qualidade aos produtos Resina Poliuretana à base de óleo de mamona A constituição da resina poliuretana a base de mamona, com teor de sólido de 100%, se faz com o poliol B1640 e pré-polímero A249, caracterizando-a como bi-componente. É um adesivo de cura a frio, podendo ser acelerada a temperatura de até 90 o C. O adesivo é obtido da mistura do poliol com pré-polímero na proporção em peso de 1:2. Outros detalhes a respeito da utilização desta resina podem ser encontrados no trabalho de DIAS (2005) (6). Como alternativa a toxicidade dos adesivos, e baseados em resultados de trabalhos anteriores como o de NASCIMENTO (2003) (1), DIAS (2008) (7) e de BERTOLINI (2010) (8), escolheu-se trabalhar com a Resina poliuretana à base de óleo de mamona na produção de Painéis de Partículas. Nos trabalhos citados anteriormente foi constatado o bom desempenho na sua utilização. A resina é bi-componente (pré-polímero e poliol) e possui cura a frio, desenvolvida no Instituto de Química de São Carlos, da USP, representando uma tecnologia nacional Chapa (Painéis) de Partículas de Madeira Aglomerada Origem Segundo KOLLMANN, KUENZI e STAMM (1984) (9), a idéia de produzir chapas (painéis) de partículas vem sendo desenvolvida ao longo da história. Os painéis de madeira aglomerada têm sua primeira patente em 1901, (USP Watson, sob o número ). Já a primeira produção de painéis de partículas de madeira se efetivou na Alemanha, devido à escassez de madeira na 2 a Guerra, durante o ano 1941, foi criada a primeira plantação para a produção de painéis de partículas de madeira aglomerada. Em 1943, iniciou-se, com duas pequenas empresas, a produção de painéis de partículas

13 utilizando resíduos de serragem. Em 1944, com a evolução tecnológica desenvolveram-se as primeiras máquinas para a indústria de painéis de partículas. Atualmente, a sua produção continua abrangendo a Europa, Alemanha, EUA, América do Sul, incluindo o Brasil, que teve sua primeira indústria de chapas de aglomerado instalada em Curitiba, em De acordo com BNDES (2002) (10), no Brasil, no início da década de 70, o segmento produtor de painéis de partículas aglomeradas expandiu consideravelmente sua capacidade, tendo como estímulos, as expectativas favoráveis sobre a demanda, bem como os incentivos concedidos pelo CDI (Conselho de Desenvolvimento Industrial do Ministério da Indústria e do Comércio). Diagnósticos realizados sobre fatores de competitividade do setor moveleiro induzem para a necessidade de modernização e aumento da concorrência na indústria fornecedora de matéria-prima. A instalação de novas unidades produtoras de painéis, tecnologicamente atualizadas, especialmente no que diz respeito à indústria moveleira, representará o aumento da oferta de chapas a preços mais adequados Definição São várias as definições referentes ao painel de partículas de madeira aglomerada. Mas basicamente, o painel de aglomerado pode ser constituído por uma camada homogênea ou por várias camadas. Tudo depende do melhor acabamento superficial que se deseja obter e da maior resistência de ligação da camada interior, conferindo maior grau de compactação à chapa. A razão de compactação adequada para produção de aglomerado é na faixa de 1,3 a 1,6 e, portanto, espécies de baixa massa específica são as mais recomendadas (DIAS et al., 2005 (11) ). Pode-se definir razão de compactação como sendo a relação entre massa específica do painel de madeira utilizada. Esta irá determinar o grau de densificação do material e interferir nas propriedades das chapas. A madeira é picada e transformada em partículas, as quais são submetidas à secagem. O material já seco é peneirado. São chamadas de homogêneas, pois apresentam forma e dimensões tais que ficam retidas na peneira de diâmetro 2,8 mm.

14 Após esse processo recebe a adição de resina e, em seguida, é prensado a certas temperatura e pressão, formando assim, o painel. Espécies com baixa massa específica são, usualmente, bem aceitas como insumo para a fabricação de painéis aglomerados. Portanto, por apresentar esta característica, além de rápido crescimento e grandes áreas de plantio na região sul e sudeste, o que atenderia a grande demanda de matéria-prima para produção de aglomerados, muitas empresas têm optado pelo emprego de espécies do gênero Pinus em suas linhas de produção (IWAKIRI, 2005 (12) ) Alguns trabalhos com temas correlatos Neste item são referenciados alguns trabalhos já desenvolvidos no país em assuntos análogos ao aqui tratado. NASCIMENTO (2003) (1) fabricou, em laboratório, chapas de partículas homogêneas de madeira de três espécies oriundas do nordeste do Brasil: Angico (Anadenanthera macrocarpa), Algaroba (Prosopis juliflora) e Jurema Preta (Mimosa tenuiflora). As chapas foram estudadas quanto às suas propriedades físico-mecânicas de densidade, inchamento em espessura, absorção de água, intemperismo artificial, resistência à tração perpendicular às faces, módulos de resistência e de elasticidade na flexão estática e arrancamento de parafusos, de acordo com as recomendações do documento normativo D1037:1996 da ASTM (13). Os resultados foram comparados aos dos painéis usualmente comercializados e foram obtidos resultados altamente satisfatórios. DIAS (2005) (6) apresenta em sua tese de Doutorado, estudos de chapas de partículas de madeira aglomeradas, fabricadas com resina poliuretana a base de mamona. Os resultados de MOR apresentaram valores médios de 18 MPa e MOE 3034 MPa, superando dos valores mínimos exigidos pelas Normas NBR (14), ANSI A (USDA) e CS BRITO et al. (2006) (15), em estudo a respeito do comportamento de painéis de partículas oriundas de madeira maciça e de maravalhas, utilizaram dois teores de adesivo uréia-formaldeído (6 e 8%) e quatro combinações de partículas / maravalhas processadas (100/0; 50/50;25/75 e 0/100). Encontraram valores do módulo de

15 resistência e de elasticidade na flexão estática entre 56 e 236 dan/cm 2 e entre e dan/cm 2, respectivamente; de resistência à tração perpendicular às faces entre 1,4 e 14 dan/cm 2 e de inchamento em espessura entre 30 e 55%. A conclusão evidenciou que é compatível a adição de maravalhas processadas na produção de chapas de aglomerado, embora em nenhuma das composições tivesse sido atingido o valor mínimo recomendado pelos documentos normativos D da ASTM (13) para a resistência à adesão interna. BATISTA et al. (2007) (16) avaliaram as propriedades físico-mecânicas de chapas de madeira aglomerada de três camadas, utilizando madeira de Pinus elliottii e casca de Eucalyptus pellita, variando as porcentagens de casca, de partículas de madeira e de parafina. Encontraram valores do módulo de resistência e do módulo de elasticidade na flexão estática entre 71 e 114 dan/cm 2 e entre 8195 e dan/cm 2, respectivamente; de resistência à tração perpendicular às faces entre 1,5 e 4,5 dan/cm 2 e de inchamento em espessura entre 24 e 29%. Os valores mais elevados para o módulo de resistência e módulo de elasticidade na flexão estática, bem como para a resistência à tração perpendicular às faces foram obtidos para a combinação de insumos abrangendo o emprego de casca sem adição de parafina. DIAS, LAHR e NASCIMENTO (2008) (17) reforçam os estudos realizados no Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira, no Departamento de Engenharia de Estruturas, apresentam resultados de MOR, MOE, TP e AP em igualdade de condições e superiores às Normas NBR (14), ANSI A (USDA) e CS , demonstrando condições de aplicabilidade na construção civil, arquitetura e industria moveleira, tais como: vedação, revestimentos, móveis, design, pequenos objetos, etc. Já SILVA (2009) (18), relata em seu trabalho de Pós Doutorado, a possibilidade de fabricação de CPH (Chapas de Partículas Homogêneas) de baixa e média densidade, com resíduos de madeiras tropicais apresentando resultados satisfatórios com valores médios de MOR acima da Norma NBR (14). O reduzido número de artigos disponíveis a respeito do tema na pesquisa bibliográfica realizada evidencia a necessidade e a conveniência da realização do presente trabalho, para ampliar o conhecimento na área e, assim contribuir para a sua disseminação no meio acadêmico e nos segmentos industriais envolvidos.

16 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. Fabricação de chapas de partículas homogêneas A fabricação das chapas de partículas aglomeradas envolve diversas etapas. Nelas, estão previstas operações como: picagem, encolagem (com resina poliuretana à base de mamona), prensagem e acabamento. Para estas operações foram utilizados os seguintes equipamentos: picador, encoladeira, prensa e serra circular. Os tempos de encolagem e de prensagem foram controlados e ajustados de acordo com os procedimentos metodológicos sugeridos por NASCIMENTO (2003) (1) e DIAS (2005) (6). As chapas foram produzidas com espessura 12 mm, uma das mais utilizadas nas aplicações de painéis particulados. Os resíduos de marcenaria das espécies Pinus elliottii e de Eucalyptus grandis foram obtidos nas oficinas do LaMEM (Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira), Departamento de Engenharia de Estruturas, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, bem como em estabelecimentos do segmento madeireiro situados em São Carlos. A Figura 1 mostra os cavacos de resíduos de Pinus elliottii (Figura 1a), da casca de Pinus elliottii (Figura 1b) e de resíduos de Eucalyptus grandis (Figura 1c). (a) (b) (c) Figura 1 Resíduos: (a) de Pinus elliottii, (b) de casca de Pinus elliottii e (c) de Eucalyptus grandis. Secagem: Os resíduos permaneceram na estufa por cerca de 70 horas até obtenção da umidade necessária. (Figura 2). Na figura 3 observa-se a pesagem das partículas.

17 Figura 2 Secagem do cavaco. Figura 3 Pesagem dos resíduos. Adesivo: Em seguida foi preparada a Resina Poliuretana à Base de Óleo de Mamona (Figura 4), na proporção de 12% do peso total do cavaco. Acrescentou-se a resina, misturando-a ao cavaco e certificando-se de que todo o conteúdo estava sendo encolado. Figura 4 Pré - encolagem de resina e resíduos e mistura manual. Foram misturados primeiramente, manualmente por alguns minutos e logo em seguida foram divididos em duas etapas e colocados na encoladeira onde permaneceram por mais 5 minutos (Figura 5).

18 Figura 5 - Resíduos encaminhados para a encoladeira. Formação do colchão: consiste na distribuição dos resíduos já encolados numa forma 40 x 40 cm (Figura 6). Após essa etapa a forma foi encaminhada a prensa. Figura 6 Formação do colchão e colchão formado. Prensagem: os aparatos essenciais de composição da prensa para este trabalho são os pratos térmicos, (Figura 7), que são de aço vazado para melhor distribuição da temperatura e tempo de aquecimento, fazendo com que seja mantida a temperatura interior durante a prensagem. Desse modo a influência da temperatura externa sobre a chapa é praticamente nula. Figura 7 Colchão na prensa e prensagem.

19 Foram produzidas cinco chapas de resíduos de Eucalyptus grandis e quinze chapas da combinação entre os resíduos de Eucalyptus e casca de Pinus elliottii nas proporções de 70%, 50% e 30%, de um total de 100% de resíduos, formando quatro blocos de cinco chapas, a saber: Bloco 1: 100% de resíduos de Eucalyptus grandis; Bloco 2: 30% de resíduos de Eucalyptus grandis e 70% de casca de Pinus elliottii (em peso); Bloco 3: 50% de resíduos de Eucalyptus grandis e 50% de casca de Pinus elliottii (em peso); Bloco 4: 70% de resíduos de Eucalyptus grandis e 30% de casca de Pinus elliottii (em peso). No intervalo de tempo de 48 a 72 horas as chapas permaneceram em processo de cura (Figura 8), para subsequente confecção dos corpos-de-prova para os ensaios de caracterização físico-mecânica a serem realizados posteriormente. Figura 8 PPHs produzidas em processo de cura, sem refilamento. A Figura 9 mostra chapas de resíduos de Eucalyptus grandis e casca de Pinus elliottii, em diferentes proporções, refiladas para a confecção de corpos-de-prova.

20 Figura 9 Chapas de Eucalyptus grandis e casca de Pinus elliottii em diferentes proporções, refiladas para confecção dos corpos-de-prova. Foram tomados, ainda, cuidados especiais com relação à densidade da chapa, estabelecida pela taxa de compactação do colchão, que pode ser afetada no momento de fechamento da prensa. O rápido fechamento da prensa causa alta densidade superficial, alto módulo de elasticidade e ruptura, contudo, baixa ligação interna. Todos os cuidados foram intensificados com intuito de se obter chapas de partículas de resíduos de madeira com valores de propriedades físico-mecânicas equivalentes ao longo da espessura Ensaios físico-mecânicos Foram conduzidos ensaios de caracterização físico-mecânica para a determinação dos valores de densidade ( ), absorção de água (A), inchamento em espessura (I), resistência à tração perpendicular às faces (RTP) e módulos de resistência (MOR) e de elasticidade (MOE) no ensaio de flexão estática de acordo com os documentos normativos ABNT /2002 (14) e ASTM D1037/1996 (13). Para os ensaios de flexão estática, utilizaram-se cinco corpos-de-prova por chapa, totalizando vinte e cinco por bloco. Os corpos-de-prova apresentam dimensões nominais 250 mm de comprimento e largura de 50 mm (Figura 10). O preparo dos corpos-de-prova foi feito nas oficinas do SET/LAMEM e os ensaios foram conduzidos na máquina Universal AMSLER (Figura 11).

21 Figura 10 Confecção dos corpos-de-prova para o ensaio de flexão estática. Figura 11 Máquina de ensaio AMSLER e ensaio de flexão estática. Os corpos-de-prova para os ensaios de absorção de água e inchamento em espessura foram confeccionados com medidas nominais 50 por 50 mm. Foram retirados dez corpos-de-prova de cada bloco, conforme já descrito. No total, foram confeccionados quarenta corpos-de-prova para a determinação do inchamento em espessura e de absorção de água. Após terem sido medidas as suas massas e espessuras iniciais, os corpos-de-prova foram, bloco a bloco, submersos em água por duas horas. Em seguida, foram retirados e novamente pesados e medidos. A Figura 12 mostra um corpo de prova de inchamento em espessura e absorção de água.

22 Figura 12 Corpo de prova para os ensaios de inchamento em espessura e absorção de água. Os corpos-de-prova para o ensaio de adesão interna, ou tração perpendicular às faces, foram usinados nas dimensões nominais de 50 X 50 mm. Foram retirados dez corposde-prova de cada bloco de cinco chapas, que foram colados nos aparatos próprios para realização dos ensaios, conforme a Figura 13. Figura 13 Corpos-de-prova colados nos aparatos para a realização do ensaio de adesão interna. A Figura 14 mostra um corpo de prova no ensaio de adesão interna, na Máquina Universal de ensaios AMSLER. Figura 14 Corpo de prova em ensaio de adesão interna. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados foram apresentados por blocos de chapas para deixar evidenciada a uniformidade da produção, uma vez que os coeficientes de variação dos valores dos

23 módulos de resistência e de elasticidades obtidos nos ensaios de flexão estática e dos módulos de resistência obtidos nos ensaios de adesão interna apresentaram sistematicamente valores inferiores a 0,20 para o coeficiente de variação. Este valor é aceito pelos fabricantes e também é objeto de recomendação por parte de NASCIMENTO (2003) (1) e DIAS (2005) (6). A porcentagem de resina à base de mamona utilizada como adesivo manteve-se constante em 10% do peso dos resíduos + casca. Os valores das densidades das chapas dos Blocos 1, 2, 3 e 4 foram iguais a 1,19 g/cm 3, 1,10 g/cm 3, 1,17 g/cm 3 e 1,15 g/cm 3, respectivamente. A variação de 0,09 g/cm 3 mostra não haver diferença significante na densidade da chapa com as variações de porcentagens de resíduos utilizadas em sua fabricação. Pode-se observar também que o maior valor de densidade foi obtido para chapas produzidas a partir de 100% de resíduos de Eucalyptus grandis, espécie que possui maior valor de densidade em comparação com o Pinus elliottii, e esse valor foi diminuindo conforme foi se adicionando maior quantidade de casca de Pinus elliottii. As Tabelas 1, 2, 3 e 4 apresentam os valores obtidos nos ensaios de inchamento em espessura e absorção de água. Cabe ressaltar que nas Tabelas do texto, X m, SD e CV representam, respectivamente, a média aritmética, o desvio padrão e o coeficiente de variação (%) dos dados. Tabela 1 Resultados dos ensaios de inchamento em espessura e absorção de água Bloco 1. Chapa I (%) A (%) CPH 1 0,8 4,1 CPH 2 0,6 3,6 CPH 3 1,2 4,6 CPH 4 1,0 3,8 CPH 5 1,3 3,9 X m 1,0 4 SD 0,26 0,34 CV 26 9

24 Tabela 2 Resultados dos ensaios de inchamento em espessura e absorção de água Bloco 2. Chapa I (%) A (%) CPH 1 1,8 4,2 CPH 2 1,5 2,0 CPH 3 1,9 1,5 CPH 4 1,3 2,9 CPH 5 1,6 1,8 X m 1,6 2,5 SD 0,21 0,98 CV Tabela 3 Resultados dos ensaios de inchamento em espessura e absorção de água Bloco 3. Chapa I (%) A (%) CPH 1 1,0 2,1 CPH 2 1,0 1,6 CPH 3 1,5 2,4 CPH 4 0,9 1,6 CPH 5 1,0 1,5 X m 1,1 0,8 SD 0,21 0,35 CV Tabela 4 Resultados dos ensaios de inchamento em espessura e absorção de água Bloco 4. Chapa I (%) A (%) CPH 1 2,3 2,9 CPH 2 1,7 2,7 CPH 3 1,0 2,8 CPH 4 2,4 2,8 CPH 5 1,5 2,4 X m 1,8 2,7 SD 0,52 0,17

25 CV 29 6 Os menores resultados para as porcentagens de inchamento em espessura (2horas) foram obtidos para as chapas fabricadas somente com os resíduos de Eucalyptus grandis. Tais resultados podem ser considerados como esperados, uma vez que a madeira de Pinus elliottii é mais permeável que a de Eucalyptus grandis, embora para estas chapas o valor médio da absorção de água (2h) tenha sido o maior. Cabe-se notar também que os valores médios obtidos para essa propriedade nos quatro blocos são muito próximos, e inferiores ao que é requerido pela ABNT /2002 (14) (máximo de 8%) e, ainda, estão muito inferiores aos obtidos por BRITO et al. (2006) (15) e BATISTA et al. (2007) (16). Resultados interessantes, outrossim, foram obtidos com as chapas produzidas com a adição de casca (em todas as porcentagens). Houve significativa redução dos valores das porcentagens de absorção de água (2h), provavelmente em decorrência da baixa permeabilidade das cascas de Pinus. Este aspecto é muito favorável no caso de aplicações dos painéis, em particular nas situações nas quais os produtos estão sujeitos à umidade. As Tabelas 5, 6, 7 e 8 apresentam os valores dos módulos de resistência (MOR) e de elasticidade (MOE) na flexão estática e de resistência à tração perpendicular às faces (RTP). Tabela 5 Resultados dos ensaios de flexão e de tração perpendicular às faces Bloco 1. Chapa MOR (dan/cm 2 ) MOE (dan/cm 2 ) RTP (dan/cm 2 ) CPH ,6 CPH ,7 CPH ,9 CPH ,8 CPH ,2 X m ,0 SD ,62 CV 9 5 7

26 Tabela 6 Resultados dos ensaios de flexão e de tração perpendicular às faces Bloco 2. Chapa MOR (dan/cm 2 ) MOE (dan/cm 2 ) RTP (dan/cm 2 ) CPH ,0 CPH ,2 CPH ,0 CPH ,5 CPH ,5 X m ,0 SD ,91 CV Tabela 7 Resultados dos ensaios de flexão e de tração perpendicular às faces Bloco 3. Chapa MOR (dan/cm 2 ) MOE (dan/cm 2 ) RTP (dan/cm 2 ) CPH ,9 CPH ,4 CPH ,0 CPH ,4 CPH ,5 X m ,0 SD ,51 CV Tabela 8 Resultados dos ensaios de flexão e de tração perpendicular às faces Bloco 4. Chapa MOR (dan/cm 2 ) MOE (dan/cm 2 ) RTP (dan/cm 2 ) CPH ,4 CPH ,7 CPH ,4 CPH ,4 CPH ,0 X m ,0

27 SD ,81 CV Os principais aspectos a serem observados das tabelas 5 a 8 se referem aos bons resultados obtidos para as chapas que receberam a adição de resíduos de casca de Pinus elliottii, para as quais houve pequena redução em comparação às chapas exclusivamente de resíduos. Ou seja, a variação da porcentagem de casca de Pinus elliottii, em relação à de resíduos de Eucalyptus grandis, não provocou variações significativas nos resultados dos ensaios de flexão. Os valores obtidos de módulos de resistência e de elasticidade na flexão estática são similares aos obtidos por BRITO et al. (2006) (15) e superiores aos obtidos por BATISTA et al. (2007) (16), embora sejam inferiores ao estipulado pela ABNT /2002 (14) (mínimo de 180 dan/cm 2 ). Todos os resultados obtidos superaram o intervalo de valores para a resistência de adesão interna, aceitos pelos fabricantes de chapas particuladas, ou seja, entre 4 e 6,3 dan/cm 2. Entretanto, para as chapas produzidas com resíduos de Eucalyptus grandis e casca de Pinus elliottii, quanto maior a porcentagem de casca, menores os valores para a resistência de adesão interna. Este fato se deve, provavelmente, pela menor eficiência da colagem entre casca e resina, dadas as características da superfície da casca. Os valores obtidos para esta propriedade mecânica estão são similares aos obtidos por BRITO et al. (2006) (15) e superiores aos obtidos por BATISTA et al. (2007) (16), e superiores ao estipulados pela ABNT /2002 (14) (mínimo de 4 dan/cm 2 ). Na Tabela 9 são sumarizados os resultados médios obtidos nos ensaios de caracterização físico-mecânica dos quatro blocos de chapas de partículas homogêneas. Tabela 9 Resultados médios de propriedades físico-mecânicas das chapas dos quatro blocos. Bloco MOR (dan/cm 2 ) MOE (dan/cm 2 ) I (%) A (%) RTP (dan/cm 2 ) ,2 4,0 9,0

28 ,6 2,5 8, ,1 1,8 9, ,8 2,7 11,2 Os resultados obtidos mostram a eficiência do processo e o bom desempenho do produto. Entretanto, cabe destacar a necessidade de estudos subseqüentes, em particular com referência a parâmetros do processo produtivo e das porcentagens dos insumos empregados, para melhorar a propriedade MOR de modo a que alcance o valor referenciado pela ABNT /2002 (14). 5. CONCLUSÕES Pelas análises apresentadas nos itens anteriores, conclui-se pela viabilidade técnica da produção de chapas de partículas homogêneas de Eucalyptus grandis, com ou sem adição de porcentagem entre 30 e 70%, em peso, de casca de Pinus elliottii. É possível, também, prever-se o emprego das chapas fabricadas nas aplicações usuais para este tipo de produto: - Componentes da edificação (revestimentos internos) - Indústria do mobiliário - Indústria de embalagens 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) Nascimento, M. F CPH Chapas de Partículas Homogêneas Madeiras do Nordeste do Brasil. Tese (Doutorado) - Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo. 134p. São Carlos, São Paulo. (2) Shimizu, J. Y. PINUS na silvicultura brasileira Revista da Madeira, Curitiba, edição especial, p , Setembro. (3) Bortoletto Jr, G Indicações para a utilização da madeira de seis espécies e variedades de Pinus aplicada na construção civil. Dissertação (Mestrado) Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo, 119p. São Carlos, São Paulo. (4) Espécies de eucalipto Revista da Madeira, Curitiba, edição especial, p , Setembro. (5) Murara Jr., M. I.; Rocha, M. P.; Timofeiczyk Jr., R. Rendimento em madeira serrada de Pinus para desdobro Revista da Madeira, Curitiba, edição especial, p , Setembro.

29 (6) Dias, F. M Aplicação de resina poliuretana à base de mamona na fabricação de painéis de madeira compensada e aglomerada. Tese (Doutorado) Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo. 158p. São Carlos, São Paulo. (7) DIAS, F. M. Aplicação de resina poliuretana à base de mamona na fabricação de painéis de madeira aglomerada. Produtos Derivados da Madeira: síntese dos trabalhos desenvolvidos no LaMEM-SET- EESC-USP. Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. p São Carlos, (8) Bertolini, M. S Emprego de Resíduos de Pinus SP tratado com preservante CCB na Produção de Chapas de Partículas Homogêneas utilizando Resina Poliuretana a base de Mamona. Dissertação (mestrado) Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo, 126p. São Carlos, São Paulo. (9) Kollmann, F. F. P.; Kuenzi, E. W.; Stamm, A. J Principles of wood sciences and technology. Berlin: Syracuse: Syracuse University Press, c v. (10) Banco Nacional de Desenvolvimento (BNDES) (11) Dias, F. M.; Nascimento, M. F.; Espinosa, M. M.; Rocco Lahr, F. A.; Valarelli; I. D Relation between the compaction rate and physical and mechanical properties of particleboards. Materials Research, v. 8, n. 3, p (12) Iwakiri, S Painéis de madeira reconstituída. FUPEF, Curitiba. (13) American Society for Testing and Materials - ASTM Standard test methods for evaluating properties of wood-based fiber and particle panel materials. Philadelphia, p (14) Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT Chapas de madeira aglomerada: métodos de ensaio. Rio de Janeiro. 33p. (15) Brito, E. O.; Sampaio, L. C.; OLliveira, J. N.; Batista, D. C Chapas de madeira aglomerada utilizando partículas oriundas de madeira maciça e de maravalhas. Scientia Forestalis, Piracicaba, SP, n.72, p , dez. (16) Batista, C. D.; Brito, E. O.; Setúbal, V. G.; Góes, L. G Fabricação de aglomerados de três camadas com madeira de Pinus elliottii Engelm e casca de Eucalyptus pellita Muell. Cerne, Lavras, MG, v. 13, n. 2, p , abr/jun. (17) Dias, F. M.; Nascimento, M. F.; Espinosa, M. M.; Rocco Larh, F. A.; Valarelli; I. D Relation between the compaction rate and physical and mechanical properties of particleboards. Materials Research, v. 8, n. 3, p (18) Silva, S.A.M Aproveitamento de resíduos de madeiras tropicais de baixa e média densidade para a produção de chapas de partículas homogêneas, empregando-se resina poliuretana derivada de óleo de mamona. Pós Doutorado. Departamento de Engenharia de Estruturas. LaMEM/EESC/USP, SC SP. Agradecimentos A autora agradece à FAPESP, ao CNPq e à CAPES pelo apoio financeiro, em diversas etapas para realização do trabalho exposto neste capítulo.

30 Emprego de resíduos de Pinus sp tratado com CCB e resina PU de mamona na produção de chapas de partículas Marília da Silva Bertolini Maria Fátima do Nascimento Francisco Antonio Rocco Lahr Eduardo Chahud RESUMO A madeira tratada proporciona aumento da vida útil dos produtos em serviço. Entretanto, substâncias preservantes apresentam certa toxicidade havendo a possibilidade de contaminação do solo e lençol freático, principalmente na forma de resíduos. Os resíduos de madeira tratada apresentam-se como potenciais insumos na produção de painéis. Além disso, resinas alternativas têm sido estudadas para aplicação em painéis substituindo aquelas à base de formaldeído. O trabalho em questão objetivou o emprego de rejeitos de Pinus sp tratado com CCB e adesivo poliuretano à base de mamona na produção de chapas de partículas homogêneas. Realizaram-se modificações nos parâmetros de produção verificando sua influência nas propriedades físicas e mecânicas dos painéis, caracterizados conforme NBR 14810:3 (ABNT, 2006). Determinou-se a retenção dos ingredientes ativos do preservante em partículas e painéis, para análise de possível volatilização na produção. Os resultados mostraram-se bastante satisfatórios em relação aos requisitos normativos de referência, sendo influenciados em grande parte por maiores quantidades de matérias-primas. Palavras-chave: Resíduos de madeira tratada, Resina à base de mamona, Chapas de partículas homogêneas. ABSTRACT Treated wood provides increased lifetime of wood products in service. However preservatives substances show some toxicity with the possibility of soil contamination and groundwater, mainly as residues. Treated wood residues are presented as potential raw materials in the particleboards production. In addition, alternative resins have been studied for use in particleboards replacing formaldehyde-based adhesives. The study aimed at the use of CCB treated Pinus sp residues and castor oil-based polyurethane in the particleboards production. Were conducted modifications in production parameters verifying their influence on physical and mechanical properties of the particleboards, determined according to Brazilian Code NBR (2006). Active ingredients retention was also determined to establish casual lost after producing process. Results show very satisfactory compared to normative requirements of reference, influenced largely by higher amounts of raw materials. Keywords: Treated wood residues, Castor oil-based polyurethane, Particleboards. 1. INTRODUÇÃO Sustentabilidade pode ser conceituada como promover meios de produção, distribuição e consumo dos recursos existentes de forma coesiva,

31 economicamente eficaz e ecologicamente viável (BARBOSA, 2008 (1) ). Neste sentido estão inseridas as chapas de partículas de madeira com o emprego de resíduos, agregando valor a este recurso secundário, além do uso de adesivos provenientes de biomassa. Um número considerável de trabalhos tem sido desenvolvido no que diz respeito ao aproveitamento de resíduos madeireiros, principalmente na produção de painéis de partículas, porém, a utilização dos rejeitos de madeira tratada tem sido pouco explorada. A madeira tratada apresenta como uma de suas principais vantagens a conservação das florestas por meio do aumento da vida útil dos produtos madeireiros em serviço (CASSENS et al., 1995 (2) ; ESTEVES, 2009 (3) ; RICHARDSON, 1993 (4) ). Entretanto, substâncias empregadas no tratamento de preservação da madeira apresentam certa toxicidade ao meio ambiente, devido à dispersão dos componentes para o ambiente antes da completa fixação dos ingredientes ativos havendo a possibilidade de contaminação do solo e do lençol freático, principalmente na forma de resíduos, pois a pequena espessura dos resíduos aumenta a área passível de viabilizar a perda de substâncias por lixiviação. As usinas de preservação são responsáveis por rejeitos de madeira tratada provenientes de produtos não aprovados em controle de qualidade, porém, também devem ser considerados os rejeitos pós-consumo provenientes de postes de rede de distribuição de energia elétrica, telefonia, dormentes, entre outros produtos empregados em menor escala. Estes resíduos são classificados como altamente tóxicos (classe D) pela Resolução nº307 de 05/07/02 DOU de 17/07/02 do CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) e por esta aconselhada sua incineração; contudo estima-se que, metade das usinas de preservação no Brasil opere de forma ilegal, havendo carência na fiscalização da incineração destes resíduos (Sindicato da Indústria da Construção Civil do Estado de São Paulo - SINDUSCONSP, 2010 (5) ). O CCB (óxidos de cromo, cobre e boro) surgiu como alternativa ao CCA (sais de cromo, cobre e arsênio), apresentando menor toxicidade e em muitos casos, como de espécies de Pinus sp, conferindo excelentes propriedades mecânicas à madeira (PINHEIRO, 2001 (6) ; ROCCO LAHR et al., 2010 (7) ).

32 Outra questão em termos de insumos aplicados em painéis refere-se à origem dos adesivos. A resina poliuretana (PU) à base de óleo de mamona apresentase como alternativa aos adesivos à base de formaldeído empregados na produção de painéis de madeira, prevenindo inconvenientes relacionados à origem não renovável e emissão de poluentes, além de acarretar na redução do consumo de energia, devido a menores temperaturas durante a prensagem dos painéis. Neste sentido, o trabalho em questão objetivou o emprego de rejeitos de Pinus sp tratado com CCB e adesivo poliuretano à base de óleo de mamona na produção de chapas de partículas homogêneas, realizando caracterização física e mecânica de acordo com documento específico da Associação Brasileira de Normas Técnicas, verificando a influência de variações de parâmetros de produção nas propriedades destes produtos. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Madeira tratada BRAZOLIN et al. (2007) (8) definem a preservação da madeira como um conjunto de medidas preventivas e curativas para controle de agentes biológicos, físicos e químicos que afetam as propriedades da madeira, ou seja, sua durabilidade. Destaca a preservação química como o método mais eficaz contra a deterioração da madeira (PINHEIRO, 2001 (6) ). O uso da madeira tratada é viável em termos econômicos e ambientais, aumentando-se a vida útil em serviço e reduzindo à demanda pela matériaprima da indústria madeireira (RICHARDSON, 1993 (4) ). Estudos realizados nos Estados Unidos por meio de uma análise de ciclo de vida (LCA) mostram que, elementos estruturais aplicados em paredes produzidos com madeira tratada com boratos, comparando-se à estruturas em aço galvanizado de mesmas dimensões, apresentam menores impactos ambientais, no que diz respeito ao uso de combustíveis fósseis e emissões, chuva ácida, entre outros fatores impactantes (BOLIN e SMITH, 2011 (9) ).

33 A Associação Paranaense de Empresas de Base Florestal - APEBF (2011) (10) menciona que, segundo estimativas da Associação Brasileira de Preservadores de Madeira (ABPM), existem atualmente cerca de 250 usinas de preservação no Brasil produzindo 1,2 milhões de m³ de madeira tratada por ano. Aponta que 10% se destinam à construção civil, 15% para os setores elétricos e ferroviários, os outros 60% ao setor rural (mourões, esticadores, postes), empregando-se principalmente Pinus e Eucalyptus, gêneros de maior destaque em mercado consumidor e reflorestamentos (PINHEIRO, 2001 (6) ) Tipos de substâncias preservantes BIGELOW (2007) (11) destaca que o objetivo dos preservantes é essencialmente a proteção da madeira ao ataque de organismos deterioradores. No entanto, é necessário que possuam algumas características secundárias. Segundo CALIL Jr. (2002) (12) é primordial que ofereçam boa toxidez, alta permanência de forma a não se decompor e não alterar suas características sob intempéries, não possuir ação corrosiva (devido à utilização de dispositivos de ligações), não modificar as propriedades físicas e mecânicas da madeira e ser inofensível aos homens e meio-ambiente, que não o espectro de organismos deterioradores. Os preservantes podem ser classificados em oleosos e hidrossolúveis, diferenciando-se em relação ao veículo usado para impregnação, ou seja, o solvente empregado para sua diluição. Nas substâncias oleosas, este veículo é um subproduto da hulha e algumas frações de petróleo. Oleosos ao toque e com odor perceptível, a característica oleosa nestes preservantes torna a madeira menos suscetível a fissuras, auxilia como barreira de umidade da peça preservada, permite melhor penetração em coníferas e evita a saída de parte do preservativo do interior da peça. Os preservantes oleosos têm aplicação preferencial em elementos estruturais (WACKER e CRAWFORD, 2010 (13) ). Os hidrossolúveis, como por exemplo, o CCA (arseniato de cobre cromatado) e CCB (sais ou óxidos de cromo, cobre e boro), caracterizam-se como sais preservativos e o veículo usado para impregnação é a água (CALIL Jr.,

34 2002) (12). Apresentam toxicidade e resistência à lixiviação suficiente para proteger a madeira em contato com o solo, na água-doce, em alta umidade ou outras aplicações de alto risco (LEBOW, 2006 (14) ). No Brasil, o CCA representa cerca de 80% do volume de preservativo utilizado e o CCB, o lindane, o tribromofenato e o creosoto, 20% (SILVA, 2006 (15) ) Aspectos ambientais relacionados à madeira tratada Devido à toxicidade, alguns preservantes são classificados de acordo com a Environmental Protection Agency - EPA como pesticidas de uso restrito. Na classe dos oleosos e oleossolúveis, o creosoto e pentaclorofenol são confinados principalmente aos usos que não envolvem contato humano frequente e o naftaleno de cobre, de menor toxicidade a animais (LEBOW, 2006 (14) ). Na classe dos hidrossolúveis, o CCA, foi aprovado para utilização desde a década de 1940 e dominou o mercado dos anos 1970 a 2004 nos EUA. Desde então a agência EPA não aprova o uso deste produto em construções residenciais e tem limitado a sua utilização para determinados usos industriais e comerciais, que inclui componentes da ponte de madeira. Isto se deve ao fato do arsênio inorgânico presente em sua composição, classificado como de uso restrito (LEBOW, 2006 (14) ; BIGELOW, 2007 (11) ). Entretanto, no Brasil, os produtos existentes e as normas técnicas que regulamentam a utilização do CCA ainda o consideram como produto seguro e que fornece grande durabilidade (Fagundes, 2003 (16) ). No entanto, algumas técnicas de aplicação carecem de normatização. Questões ambientais referentes à utilização do CCA têm sido levantadas devido à dispersão do cobre e do arsênio para o ambiente antes da completa fixação dos ingredientes ativos havendo a possibilidade de contaminação do solo e do lençol freático. O CCB surgiu como alternativa ao CCA, apresentando menor toxicidade devido à presença de boro substituindo o arsênio em sua

35 composição (Tabela 1) e em muitos casos conferindo excelentes propriedades mecânicas à madeira (PINHEIRO, 2001 (6) ; ROCCO LAHR et al (7) ). Tabela 1 Composição dos preservantes CCA e CCB segundo NBR 8456 (ABNT, 1984). Fonte: Adaptado de JANKOWSKI et al. (2002) (17). Produto Proporção dos ingredientes ativos (%) CCA tipo A 66,5 CrO 3 18,1 CuO 16,4 As 2 O 5 CCA tipo B 35,3 CrO 3 19,6 CuO 45,1 As 2 O 5 CCA tipo C 45,5 CrO 3 18,5 CuO 34,0 As 2 O 5 CCB 63,5 CrO 3 26,0 CuO 10,5 B No CCB o boro é caracterizado pela considerável capacidade de proteção contra fungos apodrecedores e insetos xilógagos, além de possuir uma boa relação custo-benefício (VALCÁRCEL et al., 2004 (18) ). Apesar do ácido bórico ser considerado lixiviável, tornando a madeira mais vulnerável ao ataque de fungos tolerantes ao cobre (LEBOW, 2006 (14) ), KAKARAS et al. (2002) (19) relata que a resistência a lixiviação do CCB frente ao CCA é relativa: depende das condições do meio de exposição, da espécie tratada e da retenção do preservante, existindo relatos de equivalente eficiência do CCB em relação ao CCA em condições de clima temperado, com longos períodos de seca. Em relação à resistência a lixiviação do cobre, o CCB apresenta-se em vantagem em relação aos preservantes de soluções aquosas de cobre-etanolamina (CA- B) e soluções de quaternários de amônio (ACQ), conforme estudos de HUMAR e POHLEVEN (2006) (20). Embora ocorra o advento de substâncias preservantes de menor toxicidade, deve-se considerar não só o comportamento durante a utilização, mas também na disposição principalmente na forma de resíduos, pois a pequena espessura

36 dos resíduos aumenta a área passível de viabilizar a perda de substâncias por lixiviação. Estudos têm sido desenvolvidos objetivando a biorremediação de rejeitos de madeira tratada, consistindo na remoção das substâncias preservantes com exposição da madeira tratada a agentes biológicos (Bacillus licheniformis CC01, Antrodia vaillantii, Leucogyrophana pinastri, Poria monticola e Gloeophyllum trabeum) tolerantes as mesmas, como trabalhos de CLAUSEN et al. (2000) (21) e HUMAR et al. (2004) (22) ; ou remediação por meio da extração dos metais empregando-se ácidos orgânicos (ácidos cítrico, acético, fórmico, oxálico, fumárico, tartárico, glucônico emaléico) e ácidos minerais, (ácido sulfúrico, clorídrico, nítrico e fosfórico), conforme citado por TAYLOR et al. (2001) (23). Apesar de eficazes, alcançando níveis de extração de 70, 80 e 100% do cobre, cromo e arsênio de madeira tratada com CCA, conforme dados de KARTAL et al. (2004) (24), estes métodos encontram-se em nível de pesquisa. Deste modo, a aplicação de resíduos proveniente de madeira tratada na fabricação de materiais compósitos torna-se uma alternativa potencialmente viável, levando-se também em consideração além do aspecto de aproveitamento, as suas propriedades intrínsecas Aproveitamento de resíduos de madeira tratada Segundo Eshun et al. (2012) (25) o reaproveitamento de resíduos de madeira proporciona um volume elevado de recurso secundário para a reciclagem em novos materiais avançados, reforçando ainda mais o perfil ambiental da madeira. Alguns estudos têm sido realizados neste sentido. CLAUSEN et al. (2000) (21) produziram painéis aglomerados em três configurações, empregando-se resíduos de Pinus sp (southern pine), os mesmos resíduos tratados com preservante CCA e resíduos biorremediados tratados com CCA pelos métodos de ataque por fungos Bacillus licheniformis e

37 extração com ácido oxálico, com densidade aproximadamente de 0,80 g/cm³, empregando-se 10% de resina uréia-formaldeido. As chapas contendo resíduos biorremediados de Pinus sp tratado com CCA, apesar de valores acima da norma ANSI A.208-1(99), apresentaram redução de 28%, 13%, 15% e 14%, respectivamente, na adesão interna, MOR, inchamento em espessura (IE) e absorção de água (AA), porém aumento de 8% no MOE, em relação aos painéis confeccionados com resíduos in natura. Já os painéis produzidos com resíduos da madeira tratada com CCA obtiveram resultados 75% superiores em relação ao MOE, semelhantes em termos do MOR e TP e muito superiores em relação ao IE e AA em comparação às chapas de resíduos in natura, demonstrando assim as vantagens do emprego da madeira tratada na obtenção de painéis aglomerados. KANDEM et al. (2004) (26) produziram compósitos na forma de chapas contendo polietileno de alta densidade (HDPE) virgem e reciclado, empregando-se três tipos de reforços: madeira tratada com CCA, provenientes de postes de pinus com 21 anos de serviço; resíduos de painéis de partículas com uréiaformaldeído (UF) e; pinus in natura; ambos nas proporções de 50% em relação ao HDPE. Dentre as chapas com resina virgem, melhores resultados de MOE foram obtidos para compósitos contendo madeira tratada com CCA, atribuído pelos autores à depósitos sólidos com cromo e óxidos de cobre arsênico presentes na estrutura do compósito; já nas chapas produzidas com HDPE reciclado, as formulações onde foram utilizados resíduos tratados com CCA tiveram resultados superiores àquelas onde foram utilizados os resíduos de painéis particulados com UF. No IE, chapas contendo reforços de madeira tratada e painéis de partículas mostraram melhor desempenho, independente do tipo HDPE utilizado. Por meio de ensaios de lixiviação por água, os autores recomendaram a restrição do compósito contendo CCA em usos externos; entretanto estes compósitos apresentaram boa resistência a agentes deterioradores, conforme comprovado em testes de exposição fúngica. HUANG e COOPER (2000) (27) utilizaram resíduos de madeira tratada com CCA, proveniente de um poste da espécie Pinus resinosa Ait. com idade em serviço de 10 anos e resíduos de madeira in natura de postes de red pine na

38 produção de chapas cimentícias. As chapas possuíam partículas de menores dimensões no miolo (12, 5 mm) e maiores na superfície (6,0 mm), as quais tratadas e não tratadas foram submetidas à banho para retirada dos extrativos e secos até umidade de 15%. As chapas foram produzidas em prensa hidráulica, nas proporções madeira: cimento de 1:0,5 e variações apenas em relação a quantidade de água, passando por cura de 28 dias. Os autores observaram melhor desempenho em termos de resistência à flexão e rigidez, tração perpendicular (TP), absorção de água (AA) e inchamento em espessura (IE) para as chapas contendo madeira tratada, relacionando este resultado a uma maior compatibilidade das partículas com CCA e o cimento Portland. A lixiviação do cobre e arsênio analisada diminuíram significadamente incorporados a matriz cimentícia, embora em relação ao cromo não tenha se obtido este efeito. Em ensaios de solo, os painéis com partículas tratadas mostraram-se menos susceptíveis à deterioração que aqueles contendo madeira sem tratamento com preservante. 2.2 Painéis de madeira aglomerada O progresso tecnológico do setor madeireiro, aliado a disponibilidade de florestas plantadas possibilitou uma série de alternativas para uso do recurso florestal madeira, dentre elas a produção de painéis. Dentre estes derivados da madeira, os painéis aglomerados, recentemente denominados Medium Density Particleboard (MDP), conforme TRIANOSKI (2010) (28) são conceituados por IWAKIRI (2005) (29), MALONEY (1977) (30) e MOSLEMI (1974) (31) como painéis produzidos com partículas de madeira, incorporando-se resinas sintéticas ou outros adesivos, consolidados por meio de um processo de prensagem aplicando-se temperatura e pressão. Dentre os produtos à base de madeira, os painéis MDP vêm apresentando uma das maiores taxas de crescimento, alcançando mais de 90 milhões de m³ em 2009 em termos mundiais, conforme a Food and Agriculture Organization - FAO (2010) (32) e mais de 3 milhões de m³ em 2010 no Brasil, segundo a Associação Brasileira da Indústria de Painéis de Madeira - ABIPA (2011) (33). Este cenário pode ser associado a facilidades na aplicação para mais variados

39 fins, instalações de novas unidades produtoras, busca de novas tecnologias, além da disponibilidade de matéria-prima, sendo neste último caso relacionado não só aos recursos de origem reflorestada, mas a possibilidade do emprego de resíduos do beneficiamento primário da madeira. Buscando um comparativo com a madeira maciça e seus outros derivados, os painéis MDP apresentam vantagens como: eliminação de efeitos da anisotropia; resistência da chapa no sentido da largura e do comprimento é similar; eliminação de fatores redutores da resistência como nós, inclinação da grã, lenhos juvenil e adulto, entre outros; controle das propriedades físicomecânicas por meio das variáveis de processo, como resina, geometria de partículas, grau de densificação, etc.; menor exigência em termos de qualidade da matéria-prima e menor custo de produção e mão de obra (BODIG E JAYNE, 1982 (34) ; DIAS, 2008 (35) ; IWAKIRI, 2005 (29) ; NASCIMENTO, 2003 (36) e TOMASELLI, 2000 (37) ) Produção dos painéis de madeira aglomerada A produção destes painéis consiste nas etapas descritas por KOLLMANN et al.(1975) (38) a seguir. - Descascamento das toras Nesta etapa é retirada a casca, responsável por aproximadamente de 10% a 17% do volume da madeira, no caso do pinus. Os equipamentos empregados nesta operação podem ser móveis ou estacionários, com capacidades e volume específicos e com métodos de operações diferentes como: tambor rotativo de fricção; jateadores de água a alta pressão; correias; anel e; cabeça atritante. - Produção das partículas A madeira pode passar por uma redução primária, para transformação das toras em cavacos, utilizando picadores e redução secundária, para obtenção

40 das partículas, empregando-se moinhos. O tamanho das partículas é definido de acordo com configuração desejada dos painéis. - Secagem das partículas A qualidade das chapas produzidas depende diretamente do teor de umidade das partículas. As partículas entram no secador com umidade na faixa de 35% a 120% (base peso seco) alcançando teores de 3% a 6%, variando para teores de 5% a 12%. Este teor depende do tipo de resina empregada e influenciará, sobretudo, no tempo de prensagem dos painéis, além ser dependente da espécie empregada e espessura das partículas. O equipamento mais comum para este tipo de operação industrial é o secador de tambor rotativo, no qual as partículas são secas sob temperatura e corrente de ar. - Classificação das partículas Nas indústrias as partículas são separadas geralmente por equipamentos pneumáticos, os quais classificam estas em função do peso, ou classificador de telas, onde a seleção é realizada por meio da área superficial das partículas, dependendo da largura das mesmas. - Mistura das partículas e adesivo A aplicação do adesivo nas partículas é realizada em grande parte por pulverização do adesivo, buscando-se uma uniformidade na aplicação. Desta forma, a viscosidade do adesivo torna-se um parâmetro importante. Nos painéis de partículas heterogêneas, ou de múltiplas camadas, os adesivos são aplicados nas partículas de diferentes tamanhos separadamente. - Formação do Colchão ou distribuição das partículas A formação do colchão é realizada sobre esteiras contínuas com larguras definidas, de acordo com a densidade da chapa requerida e espessura do painel, influenciadas diretamente pela densidade da espécie madeireira empregada. A caixa formadora possui saídas conforme a configuração do painel, para deposição das partículas de diferentes tamanhos.

41 - Prensagem dos painéis O colchão localizado em cima das esteiras transportadoras segue até a prensa, ocorrendo a consolidação por meio da aplicação de pressão e temperatura, em um determinado tempo, de forma a promover as reações de cura da resina. Anteriormente a prensagem, ocorre uma espécie de pré-prensagem, onde há uma previa compactação do colchão com pressões bem inferiores às empregadas na prensagem à quente. - Acondicionamento e operações de acabamento Os painéis são seccionados e lixados quanto ao seu comprimento, para posterior acondicionamento, permitindo a estabilização da temperatura e umidade. Em seguida, são acertadas suas dimensões finais de acordo com as especificações do produto. Geralmente, os painéis são comercializados pelas indústrias in natura, podendo posteriormente ser revestidos superficialmente de acordo com as preferências do cliente. Diversos parâmetros definem a qualidade das chapas de madeira aglomerada, dentre eles podem ser citados a qualidade da madeira empregada, em relação as suas características como densidade, espécie, acidez, extrativos, em relação aos insumos utilizados (adesivos, aditivos) e quanto às características do processo, como geometria, tamanho, distribuição das partículas e umidade das mesmas (KOLLMANN, et al (38) ; MALONEY, 1977 (30) ; MOSLEMI, 1974 (31) ; NASCIMENTO, 2003 (36) e TRIANOSKI, 2010 (28) ). Estes painéis são produzidos industrialmente em configurações de camadas, nas quais no miolo são empregadas partículas de maiores dimensões e superficialmente partículas menores visando um bom acabamento superficial. Entretanto, NASCIMENTO (2003) (36) desenvolveu o processo de produção das chamadas chapas de partículas homogêneas, consistindo em um processo que dispensa a classificação de partículas e por meio de testes comprovada a sua boa aceitação em termos de acabamentos e impregnação de revestimentos.

42 2.3 Resina poliuretana à base de óleo de mamona De acordo com CHIPANSKI (2006 (39) ), os adesivos à base de formaldeído, aplicados atualmente nas industriais de painéis, são classificados como agentes de insalubridade máxima, devido à emissão do formol. Outras consequências estão associadas a estas resinas sintéticas e de fontes não renováveis como a oscilação na disponibilidade e custo dependente das matérias-primas que o compõem, assim como a possibilidade de reciclagem limitada do produto final, surgindo à necessidade da busca de alternativas a estes adesivos (GONZÁLEZ-GARCIA et al., 2011 (40) ). O desenvolvimento dos poliuretanos derivados de óleo de mamona teve origem na década de 1940, conforme aponta VILAR (1993) (41). O Instituto de Química de São Carlos, da Universidade de São Paulo, desenvolveu o primeiro adesivo bicomponente derivado do óleo de mamona. O óleo de mamona é extraído da semente da planta Ricinus Communis, encontrada em regiões tropicais e subtropicais, sendo muito abundante no Brasil. É um líquido viscoso (poliol), obtido pela compressão das sementes ou por extração com solvente. A síntese do poliol e do pré-polímero, alcançada a partir do óleo de mamona, dá origem ao poliuretano. A reação de polimerização destes componentes ocorre por meio de sua mistura, podendo-se variar a porcentagem dos mesmos, definindo durezas diferentes, podendo também ser empregados catalizadores de forma a aumentar a velocidade de polimerização (DIAS, 2008 (35) ). Muitas pesquisas têm sido desenvolvidas com a utilização desta resina, principalmente no âmbito dos derivados de madeira, com excelentes resultados. JESUS (2000) (42) avaliou a eficiência da resina poliuretana à base de mamona, bicomponente, composta por poliol B1640 e pré-polímero A249, de cura a frio, na aplicação em madeira laminada colada (MLC), por meio de ensaios mecânicos de resistência ao cisalhamento, tração normal e tração paralela às fibras, determinado os melhores parâmetros de colagem como tempo de cura,

43 pressão da colagem e viscosidade. O autor obteve resultados atestando a viabilidade do emprego da resina para estes produtos derivados. Avaliações foram realizadas por CAMPOS (2005) (43) sobre a produção e caracterização de chapas de MDF (Medium Density Fiberboard), empregando fibras de Pinus e Eucalyptus e três resinas diferentes, uréia-formaldeído, a resina poliuretana bicomponente a base de mamona e uma resina inorgânica, nas proporções 8, 10 e 12%. As chapas foram caracterizadas quanto suas propriedades físico-mecânicas, segundo as normas europeias EM, resultando em melhores propriedades para os painéis produzidos com a resina poliuretana a base de mamona nos teores de 10 e 12%. DIAS (2008) (35), em seus estudos, analisou o desempenho de painéis compensados e aglomerados empregando-se resina poliuretana à base de mamona na adesão dos painéis, utilizando as espécies Eucalyptus saligna, para compensando e uma composição de Eucalipytus grandis, Eucalyptus urophilla e Pinus elliottii, com variações nas temperaturas de prensagem (60 e 90 C) e adição de parafina nos aglomerados. A avaliação das propriedades físicas e mecânicas dos painéis foi realizada segundo as normas específicas da ABNT e no compensado, propriedades como resistência da colagem e esforço ao cisalhamento, segundo a norma EN. O desempenho de ambos os painéis atingiram os requisitos normativos em questão, caracterizando a resina à base de mamona como promissora na aplicação destes produtos. 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Materiais Na confecção dos painéis empregaram-se rejeitos de Pinus sp tratados em autoclave com preservante CCB (óxidos de cromo, cobre e boro), com retenção de 7,5 kg/m³, conforme estabelecido pela NBR 7190 (ABNT, em revisão) (44) de 4,0 quilogramas de ingredientes ativos/m³, fornecidos pela Matra Madeiras Tratadas LTDA, de São Carlos, SP. Para estabelecer a adesão entre

44 as partículas, utilizou-se resina poliuretana à base de óleo de mamona, bicomponente, teor de sólidos de 100%, sendo o componente A um poliol derivado do óleo vegetal, com densidade de 1,2 g/cm³, e o componente B o isocianato polifuncional, com densidade de 1,24 g/cm³, fornecido pela Plural Indústria Química LTDA. Trata-se de um adesivo de cura a frio, podendo ser acelerada com temperatura a partir de 90 C (DIAS, 2008) (35). Adotou-se a resina em questão devido ao excelente desempenho em pesquisas anteriores, no âmbito de painéis, como DIAS (2008) (35), CAMPOS (2005) (43), entre outros. Os insumos são apresentados na Figura. 1. a) b) Figura 1 Materiais empregados na fabricação das chapas de partículas. 3.2 Metodologia O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Madeiras e Estruturas de Madeiras (LaMEM) pertencente ao Departamento de Engenharia de Estruturas, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. Inicialmente realizaram-se estudos preliminares para determinação das melhores condições de processo, partindo-se em seguida para o desenvolvimento do trabalho. A etapa de obtenção das partículas foi comum às duas fases do trabalho citadas (preliminar e posterior) Obtenção das partículas Para obtenção das partículas, os resíduos foram processados em moinhomartelo do tipo Willye da Marconi Modelo MA 680, sendo todo resíduo

45 passante na peneira de 2,8 mm utilizado na confecção dos painéis (Figura 2a), pois segundo NASCIMENTO (2003) (36), os denominados finos podem resultar em melhor adesão das partículas pela resina, se empregados em pequena quantidade, proporcionando melhora nas propriedades dos painéis. Para determinação da distribuição granulométrica destas partículas e a quantidade destes fiinos realizou-se classificação em equipamento Solotest, utilizando-se peneiras de aberturas 7, 10, 16, 30, 40 e 50 mesh, conforme especificação da American Society for Testing and Materials ASTM, com 200g de amostra do material e tempo de vibração de 10 minutos, realizando o ensaio em triplicata (Figura 2b). Determinou-se também o teor de umidade das partículas, em termobalança OHAU modelo MB 200 (Figura 2c), também em triplicata. a) b) a) a) b) c) Figura 2 Obtenção das partículas: a) moinho-martelo, peneira de 2,8mm, resíduo; b) determinação do teor de umidade e c) classificação granulométrica Estudo Preliminar No estudo preliminar foram estudadas condições de produção e composição das chapas, de modo a se estabelecer os parâmetros que seriam adotados. Os parâmetros proporção dos componentes da resina (poliol e pré-polímero) e pressão de prensagem variaram entre etapas. Entretanto, a quantidade de partículas, teor de adesivo e tempo de prensagem variaram também dentro da mesma etapa, com diferentes combinações, conforme Tabela 2.

46 Tabela 2 - Parâmetros adotados nas etapas dos estudos preliminares. Variáveis Parâmetros do Processo Etapa Chapa Partículas Prensagem Poliol: Prépolímero ( C) (MPa) T Pressão Adesivo (g) (min) (%)* A 10 1 B : C 15 A B : , C A B : C *Com base no peso da madeira Para caracterização das chapas neste estágio foram determinadas as propriedades de densidade e resistência à flexão estática, conforme NBR 14810:3 (ABNT, 2006) (45). Diante dos resultados obtidos, partiu-se da terceira etapa para continuidade do trabalho (item 4.2) Produção das chapas de partículas A partir dos resultados da etapa preliminar, foram determinadas duas variações em cada um dos fatores: quantidade de partículas (1300 e 1400g), teor de adesivo (12 e 15%), fixando-se o tempo de prensagem de 10 minutos; obtendose os tratamentos estudados por meio da combinação destes fatores (Tabela 3). Foram produzidas 6 chapas para cada tratamento, totalizando-se 24 chapas. Tabela 3 Tratamentos propostos para produção das chapas.

47 Partículas Tratamento de Madeira (g) Composição Componentes Teor de adesivo (%) * do adesivo Prépolímero Poliol (g) (g) A ,5 97,5 B C D *Com base no peso da madeira Tempo de Prensagem (min) 10 As partículas obtidas na etapa descrita no item foram homogeneizadas à resina manualmente e em encoladeira. Para formação do colchão, a mistura foi compactada em prensa mecânica manual à pressão de 0,01 MPa e em seguida a prensagem à quente em prensa semi-automática Marconi Modelo MA 098/50 à 4,0 MPa e 100 C, por 10 minutos. A Figura 3 apresenta as etapas descritas na produção. Obtiveram-se painéis de 40 x 40 cm e espessura nominal de 10 mm que, após acondicionamento por 72 horas foram esquadrejados nas dimensões de 35 cm x 35 cm (Figura 4). a) c) a) b) b) Figura 3 Produção das chapas: a) mistura dos materiais; b) formação do colchão e c) prensagem a quente.

48 Figura 4 Chapas de partículas produzidas: antes e após esquadrejamento, respectivamente Caracterização das chapas de partículas Realizou-se caracterização das chapas de partículas conforme preconiza a norma NBR 14810:3 (ABNT, 2006) (45), determinando-se as propriedades físicas de: Densidade, Razão de Compactação; Inchamento em Espessura e Absorção de Água (2 e 24 horas), conforme Figura 5a; e mecânicas de: Módulo de Ruptura MOE e Módulo de Elasticidade MOR, obtidos na flexão estática, Resistência a Tração Perpendicular (Adesão Interna) e Arranque de Parafuso Superfície e Topo, Figura 5b. Retiraram-se 2 corpos-de-prova de cada chapa, totalizando-se 12 amostras para cada tratamento. Os ensaios mecânicos foram conduzidos em máquina universal de ensaios AMSLER, com capacidade de carga de 250 kn. a) Figura 5 Caracterização das chapas: a) ensaios físicos e b) mecânicos. b)

49 3.2.5 Retenção dos ingredientes ativos (IA) de partículas e chapas Determinou-se a retenção dos ingredientes ativos (IA) do preservante em amostras de partículas provenientes dos resíduos de Pinus sp tratado com CCB e das chapas produzidas, de modo à verificar se existem possíveis influências da temperatura de fabricação na retenção destes componentes. A análise foi realizada no Laboratório de Controle de Qualidade Osmose da Montana Química S.A, empregando-se a técnica de espectrofotometria de absorção atômica em espectrofotômetro VARIAN SPECTRAA 220, conforme NBR 6232 (ABNT, 1973) (46) Análise dos resultados Os valores obtidos para as propriedades foram comparados àqueles estabelecidos pelas normas EN 312 (BS, 2003) (47), NBR 14810:2 (ABNT, 2006) (48), ANSI A208.1 (ANSI, 1999) (49) e CS (CS, 1968) (50), conforme Tabela 4. Para as propriedades físicas e mecânicas, compararam-se as médias dos tratamentos por meio da análise de variância (ANOVA) e teste de Tukey para os valores que demonstraram diferenças estatisticamente significativas, ao nível de 95% de probabilidade, empregando-se software Minitab 16. Tabela 4 - Requisitos estabelecidos para chapas de partículas. Normas Espessura IE D MOR MOE TP AP S AP T da chapa max. (g/cm³) (MPa) (MPa) (MPa) (N) (N) (mm) (%) NBR 14810:2 8 to , a 800 a (2006) ANSI A >0,8 8 16, ,

50 (1999) CS (1968) - >0, , ,4 2041,2 - EN 312 (2003) b > 6 to c ,4 - - D = Densidade; IE max. = Inchamento em Espessura máximo; TP = Tração Perpendicular; AP S = Arranque de Parafuso Superfície; AP T = Arranque de Parafuso Topo. a Ensaios aplicáveis às chapas com espessura a partir de 14 mm. Valores referentes à faixa de espessura de 14 a 20 mm. b Chapas tipo P4 Uso em condições secas. c IE em 24h. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 Caracterização das partículas O valor médio do teor de umidade (TU) das partículas de Pinus sp tratado com CCB obtido foi de 8,6%. KOLLMANN et al. (1975) (38) e MOSLEMI (1974) (31) citam que a umidade indicada para as partículas devem estar entre 3 a 6%. O controle deste parâmetro é necessário, pois variações maiores que 2% do TU desejada pode gerar excesso de vapor, causando bolhas e explosões nas chapas durante a prensagem e TU cerca de 2% abaixo do desejado podem causar deficiência nas ligações entre partículas e adesivo, podendo influenciar na redução das propriedades mecânicas (BOWYER et al., 2003) (51). Entretanto os valores citados pela literatura referem-se ao indicado para painéis produzidos com adesivos à base de formaldeído. A resina PU à base de mamona necessita de partículas com maior TU, auxiliando na sua reação de polimerização, conforme menciona NASCIMENTO (2003) (36). Cabe ressaltar também que, durante a prensagem não foram observados os defeitos relatados por BOWYER et al. (2003) (51). Por meio de classificação granulométrica (Tabela 5), obtiveram-se partículas em grande parte (cerca de 70%) com dimensões de 0.595mm a 1.19mm e cerca de

51 10% de finos, ou seja, partículas menores que 0,30mm. Estudos de Pinheiro e BRITO (2000) (52) comparando-se duas composições de chapas de diferentes distribuições granulométricas, sendo uma de 4,37mm a 0,61mm e outra de 2,0mm a 0,61 mm constataram que as chapas com partículas menores, resultaram em propriedades mecânicas (flexão e tração) superiores. A Figura 6 mostra as partículas retidas nas peneiras. Tabela 5 Distribuição granulométrica das partículas. Peneira (mesh) Abertura Peneira (mm) Média Massa Retida (g) Média Massa Retida (%) 7 2,83 0,2 0, ,3 4,6 16 1,19 60,9 30,4 30 0,595 83,0 41,5 40 0,42 18,1 9,0 50 0,297 9,8 4,9 Finos(<50) <0,297 19,4 9,7 Total 200,0 100,0 a) b) c) d) e) f) g) Figura 6 Partículas retidas nas peneiras: a) >7 mesh; b) >10 mesh; c) >16 mesh; d) >30 mesh; e) >40 mesh; f) >50 mesh; g) <50 mesh.

52 4.2 Estudo preliminar A Tabela 6 apresenta os valores obtidos no ensaio preliminar. Notou-se na Etapa 1 que, uma maior quantidade de partículas resultou em baixa razão de compactação, interferindo assim na resistência da chapa. Além disso, a proporção empregada de adesivo (2 partes de poliol e 1 parte de pré-polímero) pode ter prejudicado a polimerização da resina. Na Etapa 2, fatores como a quantidade de partículas, proporção dos componentes da resina e maior pressão de prensagem podem ter ocasionado melhor desempenho. Na Etapa 3 foram reduzidas a pressão, tempo de prensagem e teor de adesivo, e os resultados permaneceram em conformidade com a NBR 14810:2 (ABNT, 2006) (48) (Tabela 4), sendo esta etapa a referência para a continuidade do trabalho. Tabela 6 Valores médios das propriedades obtidas no estudo preliminar. Propriedades Propriedades Físicas Mecânicas Etapa Amostra ρ (g/cm³) RC MOR (MPa) MOE (MPa) A 0,80 1,1 9 (18) 1724 (24) B 0,82 1,2 13 (15) 1834 (18) C 0,8 1,1 15 (13) 1852 (23) A 0,92 1,3 26 (45) 3199 (20) B 0,86 1,2 25 (25) 2842 (22) C 0,96 1,4 25 (16) 2972 (14) A 0,93 1,3 23 (12) 2387 (10) B 0,81 1,2 26 (9) 2550 (11) C 0,92 1,3 21 (11) 2342 (13) 4.3 Caracterização das chapas

53 Os valores médios seguidos do coeficiente de variação, em parênteses, das propriedades físicas são apresentados na Tabela 7 a seguir. Tabela 7 Valores médios - propriedades físicas das chapas de partículas. Tratamento Densidade (g/cm³) RC* IE - 2h (%) IE - 24h (%) AA - 2h (%) AA - 24h (%) 0,88 a 4,27 a 11,06 a 6,66 a 20,93 a A 1,3 (5,25) (27,12) (9,21) (30,62) (12,08) 0,90 a 3,37 ab 8,79 bc 5,82 ab 17,72 a B 1,3 (6,40) (11,31) (9,42) (19,82) (12,85) 10,68 0,89 a 3,69 ab 5,58 ab 19,06 a C 1,3 ab (3,58) (22,18) (25,89) (10,83) (21,11) 0,95 a 2,87 b 8,37 c 3,63 b 12,66 a D 1,4 (8,45) (21,04) (5,41) (12,28) (18,18) *RC corresponde a razão de compactação, considerando-se densidade do Pinus sp tratado com CCB de 0,7 g/cm³, conforme Rocco Lahr et al. (2010). **Letras diferentes determinam médias estatisticamente diferentes entre si, ao nível de 95% de probabilidade. Observou-se por meio dos valores médios obtidos para densidade das chapas (Tabela 7), que estas são classificadas de acordo a ANSI A208.1 (ANSI, 1999) (49) e CS (CS, 1968) (50) e MOSLEMI (1974) (31) como chapas de alta densidade (> que 0,8 g/cm³). Esta classificação torna-se importante, pois as propriedades das chapas guardam estreita relação com a densidade (BRITO et al., 2006 (53) ). Apesar dos valores de RC encontrarem-se semelhantes ao indicado por MALONEY (1977) (30), o autor refere-se a painéis provenientes de madeiras de baixa à média densidade, o que não é o caso da espécie em condição tratada empregada neste trabalho, de 0,70 g/cm³ conforme ROCCO LAHR et al. (2010) (8).

54 Em relação ao IE, observa-se que em ambos os períodos de imersão em água, os tratamentos com maior quantidade de partículas e teor de adesivo apresentam valores superiores, diferindo-se estatisticamente em relação àqueles com menores quantidades destes insumos. Os tratamentos em geral contemplaram os requisitos das normas para IE 2horas e IE - 24 horas, conforme Tabela 4. Neste trabalho, os valores para AA 2 horas variaram de 3,63 a 6,66% e em 24 horas de 12,66 a 20,93%. Observa-se que, para AA- 2horas as chapas do tratamento A e D apresentaram diferença estatística entre si, demonstrando o mesmo comportamento que IE 2 horas, ou seja, desempenho superior para amostras com maior quantidade de partículas e adesivo. O desempenho dos painéis quanto às propriedades tanto de IE, quanto de AA podem ser relacionados também aos insumos utilizados. Tanto a madeira tratada, que possui características de menor higroscopicidade devido ao preenchimento das células da madeira pelas substâncias preservativas, quanto à resina poliuretana à base de mamona, são altamente resistentes à absorção de água (BERTOLINI, 2011 (54) ). Algumas empresas realizam ensaios para controle de qualidade no período de 2 horas, outras adotam os dois períodos de análise (2 e 24 horas), conforme cita NASCIMENTO (2008) (55). Por meio dos resultados aqui obtidos nota-se a representatividade desta análise no período de 2 horas, para ambas as propriedades obtidas na imersão em água. A propriedade de AA em 2 e 24 horas não é especificada pelas normas de painéis de partículas, porém os resultados aqui obtidos apresentam-se satisfatórios quando comparados aqueles obtidos para chapas comerciais de pinus por NASCIMENTO (2008) (55), de 12 e 27%, respectivamente. Os valores médios seguidos do coeficiente de variação, em parênteses, das propriedades mecânicas são apresentados na Tabela 8. Tabela 8 Valores médios - propriedades mecânicas das chapas de partículas. MOR MOE TP AP S AP T Tratamento (MPa) (MPa) (MPa) (N) (N)

55 A 25 a (10) 2304 b (7) 1,22 a (19) 1417 a (16) 2592 a (14) B 26 a (18) 2474 ab (15) 1,54 a (17) 1608 a (11) 2604 a (9) C 27 a (9) 2670 ab (7) 1,33 a (28) 1471 a (19) 2429 a (19) D 29 a (19) 2911 a (13) 1,71 a (23) 1483 a (10) 2488 a (19) Apenas em relação ao MOE, os tratamentos apresentam diferença estatística entre si, considerando-se os tratamentos A e D, tornando-se possível a relação de maiores quantidades de partículas e teor de adesivo à desempenhos superiores em termos desta propriedade. Considerando-se as propriedades mecânicas estudadas, verifica-se que a grande maioria dos tratamentos apresentaram desempenho superior às normas utilizadas como referência (Tabela4), com exceção do tratamento A em relação ao requisito da ANSI 208.1(1999) (49), quanto ao MOE e dos tratamentos em geral em relação a ANSI 208.1(1999) (49) e CS (CS, 1968) (50), quanto ao AP S. Para o MOR, obteve-se valores aproximadamente 50% superiores as normas. Mesmo os tratamentos com menores valores de MOR deste trabalho (25MPa) contemplam aos requisitos de chapas para aplicações em exteriores, citados pelas normas americana e canadense, de 20,5 e 23,6 MPa, respectivamente. IWAKIRI et al. (2005) (56) constataram que, painéis de Pinus spp com densidade superior a 0,8 g/cm³ resultavam em maior Módulo de Resistência à Flexão, obtendo valores de MOR e MOE de 18,8 MPa e 2250 MPa, respectivamente, enfatizando-se desempenho satisfatório alcançado no trabalho em questão para a madeira tratada. Em termos de TP, os valores obtidos para os tratamentos são condizentes com estudos de IWAKIRI et al. (2008) (57) para painéis de alta densificação (0,9 g/cm³) de Pinus spp com 12% e 15% de melamina-uréia-formaldeído (mesmo teor de resina que o trabalho em questão), resultando em TP de 1,3 MPa e 1,5 MPa, respectivamente.

56 4.4 Retenção dos ingredientes ativos (IA) do preservante partículas e chapas A Tabela 9 apresenta o balanceamento de massas para a retenção dos ingredientes ativos (IA) das partículas e chapas de Pinus sp tratado com CCB. Tabela 9 - Retenção dos ingredientes ativos (IA) do preservante CCB partículas e chapas. Amostra Ingredientes Ativos Partículas Chapas Retenção (kg/m³) Balanceamento Químico (%) Valores padrões balanceamento químico (%) Mínimo Máximo CrO 3 4, ,3 66,7 CuO 2,1 27,7 24,7 27,3 B 0,7 9,2 9,9 11 TOTAL 7,5 CrO 3 4,1 67,7 60,3 66,7 CuO 1,6 26,1 24,7 27,3 B 0,4 6,3 9,9 11 TOTAL 6,1 Observou-se que, após o processo de fabricação das chapas ocorreu redução dos componentes do CCB: 13% de CrO 3, 24% de CuO e 19% de B., porém a retenção permaneceu acima do estipulado pela NBR 7190 (em revisão), de 4,0 kg IA/m³. Alguns trabalhos mencionam temperaturas de decomposição dos componentes da madeira tratada por meio de pirólise. HELSEN e VAN Den BULCK (2003) (58) estudaram a decomposição do composto As 2 O 5 contido no CCA, sugerindo temperaturas menores que 320 C de pirólise devido ao surgimento de um metal não-identificável, porém a 300 C por 20 minutos não ocorreu liberação de nenhum dos três metais (Cr, Cu, As) por pirólise; os autores sugerem que

57 métodos de análises devem ser desenvolvidos para medir as emissões de arsênio diretamente com alta precisão durante a pirólise, ao invés de medir retenções do metal no resíduo sólido. COLLIN (2005) (59) demonstrou que a pirólise da madeira tratada com CCB a 300ºC e tempo de residência de 15 minutos produz um carvão contendo todo o cobre e todo o cromo da madeira tratada, com uma perda reduzida somente de boro (10-15%). Entretanto, neste trabalho, a produção dos painéis foi realizada a 100 C, temperatura bem inferior àquela utilizada por COLLIN (2005) (59) para madeira tratada com CCB, sendo desta maneira possível a associação desta redução dos ingredientes ativos ao balanceamento de massas, pois a fração de IA por metro cúbico de painel tornase reduzida comparada somente as partículas, devido à consideração da resina PU à base de mamona na massa total. 5. CONCLUSÕES Baseando-se na metodologia aplicada e resultados obtidos são apresentadas as seguintes conclusões: - A distribuição granulométrica das partículas mostrou pequena quantidade de finos e faixa de dimensões coerentes com a literatura de modo a proporcionar bom desempenho das chapas produzidas com as mesmas; - As chapas classificadas como de alta densidade, resultaram em razão de compactação favorável para a produção de painéis de partículas; - Em termos de propriedades físicas, os valores obtidos para a propriedade de inchamento em espessura, em 2 horas e 24 horas estiveram condizentes com as normas utilizadas como referência. Para a absorção de água em ambos os períodos de imersão, observou-se desempenho superior a chapas comerciais de pinus. Além disso, por meio do tratamento estatístico, observou-se que as variáveis quantidade de partículas e teor de adesivo são influentes nas propriedades físicas;

58 - No que diz respeito às propriedades mecânicas, os tratamentos em grande parte contemplaram as normas adotadas como referência, com exceção do tratamento A em relação ao requisito da ANSI 208.1(1999) (49), quanto ao MOE e dos tratamentos em geral em relação a ANSI 208.1(1999) (49) e CS (CS, 1968) (50), quanto ao AP S. Para o MOR, nota-se que os tratamentos estiveram 50% superiores aos valores dos documentos normativos e, na TP bastante superiores a norma brasileira. No MOE, por meio análise estatística notou-se desempenho superior para tratamentos com maiores quantidades de partículas e adesivo, sendo estes fatores influentes nesta propriedade. - Por meio do ensaio de retenção do preservante, observou-se que, após o processo de fabricação das chapas ocorreu redução dos componentes do CCB, permanecendo acima do estipulado pela NBR 7190 (em revisão) (44). Devido à temperatura no processo de fabricação das chapas ser bem inferior a processos de pirólise à 300 C, onde têm-se volatilização dos metais, pode-se relacionar esta redução a fração de IA por metro cúbico de painel ser reduzida comparada somente as partículas, devido à consideração da resina PU à base de mamona na massa total. Neste sentido observa-se a viabilidade da produção das chapas de partículas com os insumos empregados, considerando-se o desempenho satisfatório obtido em relação aos principais requisitos destes produtos. Além disso, cabe ressaltar o apelo ambiental relacionado a este produto, proveniente de resíduos madeireiros e resina à base de biomassa. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) Barbosa, G. S. O desafio do desenvolvimento sustentável. Revista Visão, 4ªed., v.1, n.4, (2) Cassens, D. L., Feist, W. C., De Groot, R. C., Johnson, B. R. Selection and use of preservative-treated wood. Madison: Forest Products Society, (3) Esteves, B. M. M. L. A indústria de preservação em Portugal. Revista Millenium, Instituto Politécnico de Viseu. n. 36, maio, Disponível em:< Acesso em: 18 jan (4) Richardson, B. A. (1993). Wood preservation. 2 nd ed. London: Chapman and Hall. (5) SINDUSCONSP Sindicato da Construção. Setor vê perigo na madeira tratada. Notícias da Construção. n. 89, ano 7, maio, Disponível em:

59 < Acesso em: 18 jan (6) Pinheiro, R. V. Influência da preservação contra a demanda biológica em propriedades de resistência e de elasticidade da madeira. 162f. Tese (Doutorado em Engenharia de Estruturas) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, (7) Rocco Lahr, F. A; Fernandes, R.; Bertolini, M. S. Influência da preservação CCB na dureza da madeira de Pinus sp. In: Congresso Brasileiro de Ciência e Engenharia de Materiais, 19., 2010, Campos do Jordão. Anais... Campos do Jordão: [s.n.]. CD-ROM. (8) Brazolin, S., Lana, E. L., Monteiro, M. B. B., Lopez, G. A. C., Pletz, E. Barolo, H. Preservação de madeiras, sistemas de classe de risco e revisão da NBR 7190 Anexo D. In: ENCONTRO NACIONAL ABPM, 7., 2007, Ipatinga. Disponível em:< Acesso em: 12 jan (9) Bolin, C. A., Smith, S. T. Life cycle assessment of borate-treated lumber with comparison to galvanized steel framing. Journal of Cleaner Production. v.19, , (10) Associação Paranaense de Empresas de Base Florestal. O Uso da madeira tratada na construção civil Disponível em: < Acesso em: 21 jan (11) Bigelow, J. J., Clausen, C. A., Lebow, S. T., Greimann, L. Field evaluation of timber preservation treatments for highway applications. Center for Transportation Research and Education. Ames: Iowa State University Disponível em:< Acesso em: 18 Jan (12) Calil Júnior, C. O potencial do uso de madeira de pinus na construção civil. Revista Téchne, São Paulo. n. 60, p , (13) Wacker, J. P.; Crawford, D. M. Extending service life of timber bridges with preservatives. In: 19th US-Japan Bridge Engineering Workshop, UJNR Panel on Wind and Seismic Effect, Tsukuba. Technical Memorandum (PWRI), n. 3092, p , Disponível em:< Acesso em: 22 Jan (14) Lebow, S. Preservative treatments for building components. In: BARNES, H. M. Wood protection Wisconsin: Forest Products Laboratory. Session I, p , Disponível em:< Acesso em: 23 Jan (15) Silva, J. C. Madeira preservada: os impactos ambientais. Revista da Madeira, Caxias do Sul Disponível em:< Acesso em: 25 nov (16) Fagundes, H. A. V. Produção de madeira serrada e geração de resíduos do processamento de madeira de florestas plantadas no Rio Grande do Sul. 173f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Modalidade Acadêmico) Engenharia Civil Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, (17) Jankowsky, I. P.; Barillari, C. T.; Freitas, V. P. Tratamento preservativo da madeira de Pinus. In: Pinus uma alternativa de mercado. Revista da Madeira, edição especial, p , (18) Valcárcel, A. I. G., Bravo, I., Jiménez, C., Tadeo, J. L. Influence of leaching medium and drying time between successive leaching periods on the emission of chromium, copper, and boron from treated wood. Environmental Toxicology and Chemistry, Brussels, v. 23, n. 11, p , (19) Kakaras J. A., Goroyias, G. J., Papadopoulos, A. N., Hale, M. D. Observations on the performance of CCB and creosote treated fence posts after 18 years of exposure in Greece. In: THE INTERNATIONAL RESEARCH GROUP ON WOOD PRESERVATION ANNUAL CONFERENCE, 33, 2002, Cardiff. Disponível em:< Acesso em: 20 Jan (20) Humar, M.; Pohleven, F. Influence of water properties on leaching of copper-based

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61 Paulo, São Carlos, (37) Tomaselli, I. Tendências de mudanças na indústria de painéis. Revista da Madeira, Caxias do Sul, p , (38) Kollmann, F. F. P.; Kuenzi, E. W.; Stamm, A. J. Principles of wood science and technology. New York: Springer-Verlag, (39) Chipanski, E. R. Proposição para melhoria do desempenho ambiental da indústria de aglomerado no Brasil. 193 f. Dissertação (Mestrado) Setor de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, (40) González-Garcia, S., Feijoo, G., Heathcote, C., Kandelbauer, A., Moreira, M. T. Environmental assessment of green hardboard production coupled with a laccase activated system. Journal of Cleaner Production, v.19, , (41) Vilar, W. D. Química e tecnologia dos poliuretanos. [S.I.]: Grupo Pronor, (42) Jesus, J. M. H. Estudo do adesivo poliuretano à base de mamona em madeira laminada colada (MLC). 106f. Tese (Doutorado) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, (43) Campos, C. I. Produção e caracterização físico-mecânica de MDF a partir de fibras de madeira de reflorestamento e adesivos alternativos em diferentes teores. 102f. Tese (Doutorado) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, (44) Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7190: Projetos de Estruturas de Madeira. Rio de Janeiro. 1997, em revisão. (45) Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 14810: Chapas de madeira aglomerada. Parte 3: Métodos de Ensaio. Rio de Janeiro (46) Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6232: Poste de madeira Penetração e retenção do preservativo. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro (47) European Standard. EN 312: Particleboards Specifications. British Standard. English version. Bruxelas (48) Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 14810: Chapas de madeira aglomerada. Parte 2: Requisitos. Rio de Janeiro (49) American National Standard. A208.1: Particleboard. Gaithersburg (50) Commercial Standard. CS : Mat formed wood particleboard. [S.l.] (51) Bowyer, J. L.; Shmulsky, R.; Haygreen, J. G. Forest products and wood science: an introduction. 4th.ed. Ames: Iowa State Press, (52) Pinheiro, G. L.; Brito, E. O. Avaliação da granulometria de partículas de Pinus taeda combinadas com adesivos comerciais para a fabricação de aglomerados. Floresta e Ambiente, Rio de Janeiro, v. 7, n.1, p.60-67, jan./dez, (53) Brito, E. O., Sampaio, L. C., Oliveira, J. N., Batista, D. C.. Chapas de madeira aglomerada utilizando partículas oriundas de madeira maciça e de maravalhas. Scientia Forestalis, n. 72, p , dec, (54) Bertolini, M. S. Emprego de resíduos de Pinus sp tratado com preservante CCB na produção de chapas de partículas homogêneas utilizando resina poliuretana à base de mamona f. Dissertação (Mestrado) Escola de Engenharia de São Carlos, Instituto de Física de São Carlos, Instituto de Química de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, (55) Nascimento, M. F. Chapas de partículas homogêneas madeiras do nordeste do Brasil. Produtos derivados da madeira: síntese dos trabalhos desenvolvidos no Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira, SET-EESC-USP. São Carlos: Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. p , 2008.

62 (56) Iwakiri, S., Andrade, A. S., Cardoso Jr, A. A. Chipanski, E. R., Prata, J. G., Adriazola, M. K. O. Produção de painéis aglomerados de alta densificação com uso de resina melamina-uréiaformaldeído. Cerne. v. 11, n. 4, p , out./dez, (57) Iwakiri, S., Stinghen, A. B. M., Silveira, E. L., Zamarian, E. H. C., Prata, J. G., Bronoski, M. Influência da massa específica sobre as propriedades mecânicas de painéis aglomerados. Floresta, v. 38, n. 3, jul./set (58) Helsen, L., Van Den Bulck, E. Metal retention in the solid residue after low-temperature pyrolysis of chromated cooper arsenate (CCA) treated wood. Environmental Engineering Science, v.20, n.6, , (59) Collin, J. F., Jung, C. G., Romnée, J. M., Delcarte, J. Pyrolytic treatment of CCB treated wood. The International Research Group on Wood Protection. Document IRG/WP : Agradecimentos: Os autores agradecem: - ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPq pela bolsa concedida durante a realização do trabalho - à empresa Montana Química S.A., pela bolsa concedida durante a realização do trabalho e colaboração nos ensaios de retenção do preservante.

63 Viabilidade do emprego de Eucalyptus tratado com CCA e CCB na produção de painéis particulados de alta densidade Maria Fátima do Nascimento Francisco Antonio Rocco Lahr Marília Bertolini Amós Magalhães de Souza RESUMO A produção dos painéis de partículas homogêneas (PPH) com resina alternativa, a poliuretana à base de óleo de mamona e resíduos de madeira de Eucalipto sp tratados com CCA e CCB é de grande relevância. O reaproveitamento destes resíduos agrega valor a um material que pode ser fonte de poluição ambiental, pois é possível a dispersão do cobre e do arsênio para o meio ambiente, antes da completa fixação dos ingredientes ativos, e a decorrente contaminação do solo e do lençol freático. Foram realizados ensaios físico-mecânicos segundo documento normativo da ABNT (NBR /2006), revelando o comportamento físico e mecânico dos painéis PPH com os citados materiais em diferentes granulometrias de cavacos. Os resultados obtidos confirmam a viabilidade do emprego de resíduos de madeira tratada com CCA e CCB na produção de painéis particulados de alta densidade. Palavras-chave: painéis de partículas, reaproveitamento de resíduos, ensaios físicosmecânicos, madeira tratada. ABSTRACT The production of homogeneous particles panels (PPH) with the alternative resin based poliuretana of castor oil and waste wood of Eucalyptus sp treated with CCA and CCB is of great relevance. The reuse of waste aggregates value to a material that can be a source of environmental pollution, as a possible dispersion of copper and arsenic into the environment before the complete setting of active ingredients remain stocked at the company and will concern, due to the possibility of contamination of soil and groundwater. Were performed physico-mechanics according to normative document ABNT (NBR /2006), revealing the mechanical and physical behavior of panels with the cited materials in PPH with different chip grading. The results obtained confirm the feasibility of the use of waste wood treated with CCA and CCB in the production of high density breathable panels. Key-words: particle board, reuse of waste physico-mechanical-treated wood. 1. INTRODUÇÃO O Centro Mundial Sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento (CMMAD, ) define desenvolvimento sustentável como um processo de transformação, no qual, a exploração de recursos, a direção de investimentos, a orientação do desenvolvimento tecnológico e a mudança institucional se harmonizam e

64 reforçam o potencial presente e futuro, a fim de atender às necessidades humanas. O volume de resíduos gerado pela indústria brasileira de base florestal durante as fases operacionais, desde a exploração florestal até o produto final, é significativo. Segundo Brito (1996) 2, as indústrias de madeira serrada, lâminas e compensados geraram resíduos da ordem de 20 milhões de m 3 por ano, na forma de costaneiras, refilos, aparas, cascas, serragem, cavacos, cepilhos ou maravalhas, número superior a 50% do volume original das toras. O aproveitamento dos resíduos gerados pela indústria de base florestal, para produção de painéis de madeira aglomerada, é uma das alternativas para se obter um produto de maior valor agregado, haja vista que, segundo publicação da Revista da Madeira (2007) 3, em 2006, a produção brasileira de painéis de madeira foi de 5,4 milhões de metros cúbicos, um aumento de quase 60% em comparação com o que foi produzido em De acordo com Dias (2008) 4, estes painéis apresentam inúmeras vantagens, entre elas, a utilização em potencial das espécies de madeira, assim como dos resíduos oriundos de serraria ou da indústria de beneficiamento de madeiras e a possibilidade de obter propriedades menos discrepantes em suas direções preferenciais. Observando o crescimento deste mercado e a constante busca por produtos cada vez mais sustentáveis, este trabalho vem apresentar uma forma inovadora de produzir painéis a partir do reaproveitamento de resíduos de madeira tratada, utilizando resina poliuretana à base de mamona como adesivo. A utilização de madeira tratada deve ser vista de forma responsável, assim como a de qualquer outro material na construção civil. Para tanto, deve-se avaliar todas as etapas de seu processamento, desde o tratamento até o destino final. Dependendo das condições de uso, a escolha por madeira tratada é vista como uma medida ambiental e economicamente viável, pois, ao aumentar a vida útil do material, minimizam-se gastos com substituições de peças, o impacto

65 causado por produtos químicos utilizados em tratamento curativos e, por conseguinte, a pressão pela demanda de recursos florestais madeireiros. Um dos maiores problemas relacionados ao uso da madeira tratada com CCA (preservativo hidrossolúvel à base de sais de cromo de cromo, cobre e arsênio) está na possível dispersão dos componentes, para o ambiente, antes da completa fixação dos ingredientes ativos, pela inevitável emissão em serviço e pela disposição dos resíduos, pois, estes se não forem utilizados, permaneceram estocados na empresa e passarão a preocupar, devido à possibilidade de contaminação do solo e do lençol freático, pois a pequena espessura dos resíduos aumenta a área passível de viabilizar a perda de substâncias por lixiviação. Ainda segundo a Revista da Madeira (2007) 3, o Brasil produz algo em torno de 800 mil metros cúbicos de madeira tratada por ano (a quase totalidade proveniente dos gêneros Pinus e Eucalyptus). A esta produção está associada à geração de cerca de 15 a 20% de resíduos, o que leva a algo em torno de 150 mil metros cúbicos de madeira tratada com potencial aplicação na fabricação de painéis de partículas. Por outro lado, a utilização da resina poliuretana à base de mamona também é um grande diferencial deste trabalho, por se tratar de uma tecnologia nacional, limpa, renovável e que pode ser plenamente utilizada para substituir a resina à base de uréia-formaldeído, a mais utilizada atualmente para a fabricação das chapas de aglomerados. Contudo, tal resina apresenta como inconveniente emanar formaldeído na prensagem, sendo que a exposição a esta substância pode provocar dificuldade respiratória, enfisema e até mesmo câncer nos pulmões quando inalado em altas concentrações. É neste contexto que se insere a realização do trabalho aqui proposto. Evidentemente, outras questões referentes à sustentabilidade poderiam ser evocadas, mas os argumentos mostrados por si só evidenciam a relevância e o alcance da pesquisa, da qual se esperam resultados que venham a demonstrar a viabilidade do emprego de resíduos de madeira tratada com CCA e CCB na produção de painéis particulados de alta densidade.

66 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. Resíduos A lei n o , de 02 de agosto de 2010 institui a política Nacional de Resíduos Sólidos. No capítulo II conceitua resíduo sólido como sendo: Material, substância, objeto ou bem descartado resultante de atividades humanas em sociedade, a cuja destinação final se procede, se propõe proceder ou se está obrigado a proceder, nos estados sólidos ou semissólidos, bem como gases contidos em recipientes e líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou em corpos d água, ou exijam para isso soluções técnicas ou economicamente inviáveis em face da melhor tecnologia disponível. No item VII do parágrafo 3º a Lei discorre, sobre o processo adequado que envolve a destinação dos resíduos com a reciclagem, compostagem, recuperação dentre outros de acordo com Sisnama 5 (Sistema Nacional do Meio Ambiente), SNVS 5 (Sistema Nacional de Vigilância Sanitária) e Suasa 5 (O Sistema Único de Atenção à Sanidade Agropecuária). No item XII a lei descreve a importância de um conjunto de ações para reaproveitamento de resíduos sólidos do setor empresarial nos ciclos produtivos, ou outra destinação adequada para o meio ambiente. Já nos itens XV e XVII a Lei n o define reciclagem como processo de transformação dos resíduos sólidos que envolvem a alteração de suas propriedades físicas, físico-químicas ou biológicas, com vistas à transformação em insumos ou novos produtos e rejeitos os quais, depois de esgotadas todas as possibilidades de tratamento e recuperação por processos tecnológicos disponíveis e economicamente viáveis, não apresentem outra possibilidade que não a disposição final ambientalmente adequada. No Capitulo II os princípios e objetivos da Lei engajam-se com o desenvolvimento desse trabalho como descrito no art. 6º: São princípios da Política Nacional de Resíduos Sólidos:

67 I - a prevenção e a precaução; II - o poluidor-pagador e o protetor-recebedor; III - a visão sistêmica, na gestão dos resíduos sólidos, que considere as variáveis ambiental, social, cultural, econômica, tecnológica e de saúde pública; IV - o desenvolvimento sustentável; V - a eco eficiência, mediante a compatibilização entre o fornecimento, a preços competitivos, de bens e serviços qualificados que satisfaçam as necessidades humanas e tragam qualidade de vida e a redução do impacto ambiental e do consumo de recursos naturais a um nível, no mínimo, equivalente à capacidade de sustentação estimada do planeta; VI - a cooperação entre as diferentes esferas do poder público, o setor empresarial e demais segmentos da sociedade; VII - a responsabilidade compartilhada pelo ciclo de vida dos produtos; VIII - o reconhecimento do resíduo sólido reutilizável e reciclável como um bem econômico e de valor social, gerador de trabalho e renda e promotor de cidadania; IX - o respeito às diversidades locais e regionais; X - o direito da sociedade à informação e ao controle social; XI - a razoabilidade e a proporcionalidade. Nesse contexto observa-se a importância da reavaliação de destinação de resíduos, com ênfase nos resíduos de madeira tratada e não tratada Resíduos de madeira A geração de resíduos de madeira advém da transformação de madeira maciça e de materiais derivados de madeira, além de florestas, podas e indústrias

68 moveleiras, IBQP (2010) 6. O Instituto Brasileiro de Qualidade e Produtividade classifica os da seguinte maneira resíduos de madeira: a serragem, partículas de madeira menores que 1 mm de diâmetro, os cavacos ou chips partículas com dimensões máximas de 50 x 20 mm, provenientes do uso de picadores, os cepilhos, peças de madeira com diferentes tamanhos e as costaneiras, partes resultantes do desdobro primário dos fustes com destaque da casca da árvore e faces longitudinais plana. Também são gerados no processamento da madeira, tocos e restos do processo de serragem, beneficiamento, carpintaria ou caixaria e peças com defeitos. Num panorama geral sobre a situação da produção mundial de produtos do processamento mecânico da madeira, desde a produção de toras até os resíduos, a geração desses apresenta ascendência de 27,5%, passando de um volume de m 3, em 1985, para um volume de m 3 em 2000, ABIMCI, (2002) 7. A Indústria moveleira é uma das grandes responsáveis na geração de resíduos. A Tabela 1 apresenta a classificação dos resíduos gerados na transformação da madeira: Tabela 1- Classificação dos resíduos gerados no processamento da madeira. Fonte: Revista Educação e Tecnologia PR v.8

69 O Quadro 01 mostra algumas alternativas comuns para o reaproveitamento de madeira: Quadro 1 - Reaproveitamento de resíduos da madeira. Fonte: (Teixeira 8, 2005) De igual maneira, há uma grande preocupação com relação ao destino dos resíduos de madeira tratada. Por outro lado, e no caso concreto dos resíduos de madeira preservada, o desenvolvimento de estratégias de gestão alternativas ainda se apresenta limitado pela grande dispersão dos resíduos, pela ausência de meios apropriados para a sua triagem, bem como pela fraca qualidade do material recolhido (Cooper, ). Gomes et al. (2006) 10 relata que ainda não há um sistema que recolha, triagem e dê encaminhamento dos resíduos de madeira preservada. Assim continua a ser a principal barreira para um aumento da reciclagem e para evitar que este fluxo de resíduos seja depositado em aterros. Todavia tem-se verificado um crescimento de estudos e gerencias no processo reciclagem destes resíduos.

70 A Indústria Montana Química SA, uma das principais fornecedoras de produtos CCA e CCB para preservação da madeira, no Brasil, têm preocupação constante com os resíduos gerados no processamento de madeiras tratadas com esses produtos. Uma das alternativas dos programas de reciclagem da Empresa é a realização de projeto em parceria com a Escola de Engenharia da USP São Carlos-SP, com objetivo de estudar a viabilidade do emprego de resíduos de madeira tratada com CCA e CCB na produção de painéis de partículas, fruto da realização desse trabalho Chapas de Partículas Aglomeradas ou PMD Painéis de Média Densidade (MDP Médium Density Particleboard) A partir dos diversos elementos de madeira, com formas e dimensões variadas, podem-se gerar novos produtos de madeira através da sua reconstituição, utilizando métodos e processos adequados para cada tipo de produto e finalidade de uso. Os painéis de madeira podem ser definidos como produtos compostos de elementos de madeira como lâminas, sarrafos, partículas e fibras, obtidos a partir da redução da madeira sólida, e reconstituídos através de ligação adesiva (IWAKIRI, ). O Brasil apresenta excelentes condições para a produção desses painéis em função, principalmente, de disponibilidade do cultivo, em larga escala, de essências florestais de rápido crescimento. Características como: fácil trabalhabilidade, baixo consumo energético para sua obtenção, produção sustentável, absorção e fixação de CO 2 dentre outras características, fazem da madeira uma das matérias-primas mais utilizadas em todo o mundo. (ZENID, ). Melo (2009) 13 relata que uma das alternativas para maximizar o aproveitamento da madeira é sua utilização na manufatura de compósitos. Elementos básicos com formas, dimensões e características variadas, podem gerar novos produtos por meio de sua reconstituição, utilizando métodos e

71 processos adequados para cada tipo de produto e finalidade de uso, Figura 1 e 2. Figura 1 - Madeira da dimensão macro (Madeira maciça) às menores dimensões (derivados da madeira). Figura 2 - Examples of various composite products. From top left, clockwise: LVL, PSL, LSL, plywood, OSB, particleboard, and fiberboard. Fonte: STARK 14 (sd) General Technical Report FPL GTR 190 Os elementos de madeira se compõem basicamente da definição, do tipo e tamanho da partícula ou fibra, Tabela 2, e sua homogeneidade em termos de granulometria, determinando a nomenclatura de cada produto final. Tem-se uma pequena variação na dimensão dos elementos. E estes, com suas

72 características e designação, definirão as qualidades técnicas e formais do produto (MARRA, ). Tabela 2 Dimensões dos elementos derivados da madeira para transformação em produtos derivados da madeira. Fonte: MARRA 15 (1992) in RAZERA (2006) 16. Atualmente, MDP é o gênero de painel mais produzido e consumido no mundo e no Brasil, com a produção mundial superando os 100 milhões de metros cúbicos. O Brasil é apenas o nono na lista dos maiores produtores, com aproximadamente 2% da produção mundial, encabeçada pelos Estados Unidos (21%), Canadá (12%) e Alemanha (11%). Mais de 95% de toda a produção brasileira é utilizada para abastecimento do mercado interno (Mattos et al., ). Dentre os produtos à base de madeira, as chapas de partículas (ou painéis de madeira aglomerada) são os que vêm apresentando as mais significativas taxas de crescimento (Gráfico 1) em função da gama de produtos disponíveis e flexibilidade na aplicação para os mais variados fins.

73 Gráfico 1: Evolução da produção brasileira de painéis de madeira. Fonte: FAO 18 (2007). De acordo com o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, no período 2006 a 2010, estão previstos investimentos superiores a US$ 1,1 bilhão neste segmento industrial. Como reflexo dessa entrada de capital, a produção nacional de painéis de madeira deverá manter seu crescimento, em especial no tocante aos painéis particulados, devendo superar os dois milhões de m 3 até As fábricas produtoras de chapas de partículas de madeira aglomerada estão localizadas nas regiões Sul e Sudeste do Brasil e estão produzindo com capacidade plena e destinam cerca de dois terços da produção para a indústria moveleira e a porcentagem remanescente para a construção civil e a indústria de embalagens. O princípio de fabricação faz com que o aglomerado apresente vantagens em relação a outros produtos compostos de madeira, e também à madeira serrada. Vários autores se referem a estes aspectos, como BODIG e JAYNE (1982) 19, TOMASELLI (2000) 20, NASCIMENTO (2003) 21, IWAKIRI (2005) 22, DIAS (2008) 4, entre outros. Destacam-se entre as vantagens dos painéis particulados: - Substantiva redução dos efeitos da anisotropia; - Eliminação de fatores redutores da resistência como nós, inclinação da grã, lenhos juvenil e adulto, entre outros;

74 - Controle das propriedades físico-mecânicas através das variáveis de processo, como resina, geometria de partículas, grau de densificação, tempo temperatura de prensagem etc.; - Menos exigências em termos de matéria-prima como diâmetro das toras, forma do fuste e defeitos; - Possibilidade de reaproveitamento de resíduos na produção; - Menos custo de produção e mão de obra Alguns estudos sobre o aproveitamento de resíduos para a produção de painéis Neste tópico, são referenciados alguns dos trabalhos já desenvolvidos a respeito de reaproveitamento de resíduos na produção de painéis particulados. Estudos desenvolvidos por IWAKIRI (1999) 23, sobre a Produção de chapas de madeira aglomerada de Pinus elliottii com inclusão laminar objetivaram avaliar a influência da inclusão laminar de madeira nas propriedades de resistência das chapas. Foram utilizadas partículas destinadas à produção industrial de aglomerados, lâminas de madeira de 1,6 mm de espessura e resina à base de uréia formaldeído e produzidas quatro (4) chapas em quatro (4) tratamentos, num total de dezesseis (16) chapas com dimensões nominais de 45 x 55 x 1,25 cm e densidade nominal de 0,75 g/cm 3. Os módulos de elasticidade (MOE) e de ruptura (MOR) no sentido perpendicular às fibras foram inferiores com a inclusão laminar em relação às chapas constituídas com 100 % de partículas. Entretanto, no sentido paralelo às fibras, os módulos MOE e MOR apresentaram valores superiores com a inclusão de duas (2) lâminas. Os valores obtidos para a ligação interna foram superiores com a inclusão de duas (2) e três (3) laminas na composição estrutural das chapas.

75 Os ensaios realizados possibilitaram concluir que a inclusão de lâminas de madeira na composição estrutural das chapas reduziu significativamente os valores de absorção de água, inchamento em espessura e, melhorou as propriedades mecânicas, possibilitando sua utilização em situações que requeiram maior estabilidade dimensional. Avaliações realizadas por BLANCHET et al. (2000) 24 sobre a confecção de chapas de madeira aglomerada com resíduo de costaneira de abeto, concluíram ser viável o aproveitamento desses resíduos e que é tecnicamente possível a produção dos chapas de madeira aglomerada conforme as exigências do American National Standard Institute ANSI, para utilização em recinto fechado. Ainda segundo tais autores, as chapas foram confeccionadas em laboratório nas dimensões de 540x560x160 mm, com resíduo seco em estufa na temperatura de 60 0 C. Nas camadas superficiais foram utilizadas partículas de 0,02 a 2 mm e nas camadas internas foram distribuídas partículas de 2 a 6 mm, obtidas por meio de moinho de martelo, e considerados três procedimentos experimentais: (1) nas camadas superficiais foram utilizadas 10, 25 e 50 % de partículas, (2) para cada porcentagem de partícula distribuída nas superfícies das chapas foi adotado 12, 14 e 16% de resina uréia formaldeído, (3) e 8% no interior das chapas; resultando numa combinação de 3 x 9 entre os tratamentos o que definiu a confecção de 27 chapas de madeira aglomerada. Os melhores resultados das propriedades mecânicas das chapas foram obtidos por meio dos tratamentos com 14% de resina UF nas camadas superficiais com 50% de partículas, entretanto, apresentou problemas de expansão linear devido à influência da umidade, o que determinou seu uso para recintos fechados. Pesquisas sobre a produção de chapas de madeira aglomerada utilizando-se resíduos de costaneira de Eucalyptus saligna, Eucalyptus citriodora e Eucalyptus pilularis foram realizadas por IWAKIRI (2000) 26, objetivando avaliar o comportamento das misturas dos resíduos dessas madeiras na produção de chapas aglomeradas com dois níveis de resina uréia formaldeído, de acordo com a norma CS As chapas foram produzidas em laboratório e os procedimentos experimentais se constituíram na utilização de partículas

76 obtidas por meio de moinho de martelo com umidade de aproximadamente 3%; dois níveis de resina uréia formaldeído (8 e 12% na base peso seco das partículas); densidade nominal de 0,80 g/cm 3 ; ciclo de prensagem com temperatura de C, tempo de prensagem de 8 minutos, pressão de prensagem de 40 kgf/cm 2 ; sendo produzidos três chapas por tratamento resultando na confecção de 21 chapas. Ainda segundo IWAKIRI (2000) 25, os resultados obtidos possibilitaram concluir que: (1) as chapas com 12 % de resina UF apresentaram maior estabilidade dimensional, destacando-se o Eucalyptus saligna; (2) Não ocorreram diferenças significativas entre o módulo de elasticidade para os diferentes níveis de resina (8 e 12 %); (3) Foram determinados melhores resultados de módulo de ruptura para as chapas com 12 % de resina UF confeccionadas com partículas de Eucalyptus saligna, e somente para esta espécie a maior quantidade de resina (12 %) influenciou positivamente no módulo de ruptura; (4) Os resultados obtidos para a ligação interna dos painéis, em todos os tratamentos, foram superiores aos referenciados pela norma CS ; (5) Finalmente pode-se concluir que os resíduos de costaneira das espécies de eucalipto estudadas podem ser recomendados para produção de chapas de madeira aglomerada. Avaliações no ciclo de prensagem realizadas por ALBUQUERQUE (2002) 27, para verificara a influência do incremento de água nas camadas superficiais do colchão de partículas e do incremento de resina e catalisador, possibilitaram concluir ser possível confeccionar chapas aglomeradas com partículas finas, sem necessidade de se utilizar mais que 10 % de uréia formaldeído. Para o caso das chapas com partículas grossas, observou-se que é necessário um tempo superior a 4 minutos para conferir consolidação satisfatória aos painéis, devido ao aumento do teor de águas nas camadas superficiais do colchão de partículas. Nascimento (2003) 20 estudou a produção em laboratório de chapas de partículas homogêneas com madeira da região da Caatinga do Nordeste Brasileiro: Angico (Anadenanthera macrocarpa), Algaroba (Prosopis juliflora) e Jurema Preta (Mimosa tenuiflora). Os procedimentos experimentais foram definidos em função das propriedades físicas e mecânicas das espécies

77 estudadas, das características do adesivo utilizado, e das características das partículas utilizadas para confecção das chapas. As chapas foram confeccionadas com partículas de aproximadamente 1,8 mm de comprimento, 10 % de uréia formaldeído com 5 % de solvente (base peso seco), tempo de prensagem de 10 min com temperatura entre 100 a 120 o C e pressão de prensagem de 40 N/cm 2. Nessas condições, as propriedades físicas e mecânicas das chapas foram satisfatórias com valores médios de resistências apresentando variabilidades equivalentes às chapas fabricadas em escala industrial, possibilitando concluir que é viável a fabricação de chapas de partículas homogêneas de boa qualidade, com partículas de madeiras da Caatinga do Nordeste Brasileiro. Análises realizadas por BOONSTRA (2006) 28 no pré-tratamento de partículas de madeira com vapor de água com temperaturas entre 200 a C, para produção de chapas de partículas, possibilitaram concluir que esse tipo de tratamento possibilita maior estabilidade dimensional às chapas, bem como influencia na melhoria de suas propriedades físicas e mecânicas. Avaliações realizadas em chapas de média densidade, confeccionadas com partículas de cascas e de madeira de Athel, empregando-se resinas à base de diisocianato difenil metano (PMDI) e uréia formaldeído (UF), ficou evidenciado que as chapas com PMDI e partículas de madeira de tamanhos médios (malha 20 40), apresentaram maiores resistências mecânicas e de absorção de água, com relação às chapas com UF. Entretanto, as chapas confeccionadas com misturas de partículas de madeira e casca (com altos teores de sal) apresentaram baixas resistências. Análises de usinagem e produção de painéis homogêneos (PH) com resíduos de eucalipto sp e pinus sp, foram realizadas por NASCIMENTO (2010) 29 em Projeto 2008/ PIPE Fase I (em conclusão de análise na FAPESP) possibilitaram a avaliação de corte de PH em três serras circulares. A priori, as conclusões iniciais demonstram que a serra circular Z96 é a ideal para o corte desses painéis viabilizando a produção e aplicação de PH.

78 2.3. Madeira tratada O uso da madeira tratada é viável economicamente e ambientalmente uma vez que um estudo recente realizado no Brasil com madeiras do gênero Pinus indica que esta quando tratada com arseniato de cobre cromatado - CCA apresenta expectativa de vida média de 30 anos (BARILLARI, ) o que significa a conservação de milhares de árvores por ano. No entanto, o uso de produtos a base de arsênio tem sido questionado quanto aos aspectos ambientais e de saúde, relacionados à emissão deste para o meio, particularmente em meio aquático, quanto à disposição dos resíduos e com relação ao contato direto do homem com a madeira tratada como em playgrounds, deques, entre outros. No Brasil, as atividades do setor de preservação de madeiras são regulamentadas pelo Instituto Brasileiro do Meio Ambiente (IBAMA) e pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) que classifica o CCA como extremamente tóxico (Classe I), porém ainda não se conhecem restrições para o uso da madeira tratada com CCA no Brasil. Entretanto vários países como Japão, Indonésia, Suécia, Dinamarca, Alemanha e Estados Unidos, regulamentações e manifestações têm restringido o uso de CCA. Desde a década de 1930, a madeira tratada com CCA vem sendo utilizada. No Brasil, a produção iniciou-se com a utilização de dormentes, postes e moirões. Segundo SILVA (2006) 32, existiam mais de duzentas usinas de preservação funcionando no Brasil, em A quantidade anual produzida de madeira tratada no Brasil foi de cerca de 800 mil metros cúbicos, com porcentagem de resíduos entre 15 e 20%. No Brasil, o setor de construção civil vem crescendo a demanda por produtos com as características do aqui em estudo, com o estabelecimento de cultura na utilização deste material, a partir do necessário embasamento em trabalhos acadêmicos e em documentos normativos, e pela ausência de normas técnicas. Ainda segundo Silva (2006), nas usinas de preservação, o arseniato de cobre cromatado (CCA) representou 80 % do volume utilizado; o CCB

79 (preservativo a base de cobre cromo e boro), o lindane e o tribromofenato de sódio, representaram apenas 15,0%; o óleo creosoto, 5,0 %. Grafico 2 - Direfentes tipos de tratamentos para a madeira tratada, produzida em A utilização de resíduos de processamento de madeiras na produção de painéis tem sido uma tendência de interesse crescente. Observando-se essa tendência e a quantidade de resíduos gerada, este trabalho vem avaliar o desenvolvimento de painéis produzidos com resíduos de madeira tratada com CCA, proveniente de descarte, que seria um potencial contaminante ambiental. Dessa forma, com o reaproveitamento destes produtos, um potencial agente contaminante é transformado em matéria-prima Resina poliuretana à base de mamona Há uma tendência mundial na procura de materiais biodegradáveis, não poluentes e derivados de biomassa. Segundo ARAÚJO (1992) 31, esta tendência alavancou as pesquisas com poliuretanos derivados de óleo de mamona, ampliando assim, novas perspectivas para o seu desenvolvimento. O desenvolvimento dos poliuretanos derivados de óleo de mamona teve origem nos primeiros trabalhos propostos na década de 40, conforme aponta VILAR (1993) 32. O óleo de mamona é extraído da semente da planta Ricinus Communis, que é encontrada em regiões tropicais e subtropicais, sendo muito

80 abundante no Brasil. É um líquido viscoso, obtido pela compressão das sementes ou por extração com solvente. Na Universidade de São Paulo, no Instituto de Química de são Carlos desenvolveu-se o primeiro adesivo poliuretano derivado do óleo de mamona, do tipo bi-componente. A partir deste recurso natural e renovável é possível sintetizar polióis e prepolímeros com diferentes características que, quando misturados, dão origem a um poliuretano. Possuem grande versatilidade de aplicação com propriedades superiores aos polímeros derivados de petróleo, de acordo com JESUS (2000) 33. O cultivo da mamona vem sendo amplamente incentivado em alguns estados, como, Mato Grosso, com o projeto PROMAMONA/MT, Minas Gerais, com o Pró-Mamona, Paraíba, Bahia (o maior produtor brasileiro de mamona), entre outros. Segundo o site do projeto Pró-Mamona, plantio da mamona apresenta grandes vantagens ao agricultor, pois esta tem ciclo curto, entre 180 e 210 dias, o custo de produção gira em torno de R$ 700,00 por hectare, inferior ao custo de produção do milho. A mamona pode ser plantada em consórcio com outras culturas ou "solteiro", ou seja, sem ser associado a outras culturas; o teor de óleo contido em cada planta é da ordem de 50%; requer pouco uso de produtos químicos, facilidade na colheita (não exige máquinas) e é resistente à seca. Fora as vantagens fornecidas ao agricultor, esta plantas também apresentas algumas vantagens ao meio ambiente: - Redução na emissão de CO 2 ; - Seqüestro de CO 2 da atmosfera (Uma lavoura de 1 hectare de mamona pode absorver até 8 toneladas de gás carbônico da atmosfera) (biodiesel.com.br); - Redução de emissão de óxidos de enxofre e hidrocarbonetos;

81 - Alta biodegradabilidade comparada com óleo diesel mineral; - Tecnologia limpa subprodutos da cadeia produtiva são utilizados; - Reduz a emissão de materiais particulados (fuligem, fumaça preta). Assim, existe uma grande vantagem em utilizar a resina poliuretana à base de mamona em substituição à resina de uréia-formaldeído, uma vez que esta possui um sério inconveniente em virtude da emanação de formaldeído, além de não apresentar tantas vantagens ambientais Conclusões da revisão bibliográfica Pelo que é possível observar da revisão bibliográfica apresentada, não estão disponíveis na literatura informações a respeito da viabilidade do emprego de resíduos de madeira tratada com CCA para a produção de painéis de partículas de alta densidade. Assim sendo, ganha relevância o desenvolvimento do trabalho, ainda mais se considerado o expressivo volume de resíduos de madeira tratada com CCA anualmente disponível e as potenciais aplicações, em especial na engenharia civil (principalmente painéis para revestimento, para forro e para divisórias), de produtos com tais características, principalmente alta densidade e longa durabilidade garantida pela substância preservativa presente nos resíduos. 3. MATERIAIS E MÉTODOS Neste tópico são descritos os materiais e os métodos empregados na produção dos painéis em estudo neste trabalho. 3.1 Materiais Resíduos de madeira

82 Os resíduos utilizados para fabricação dos painéis de alta densidade foram obtidos de empresas da cidade e região de São Carlos, SP. Foram empregados resíduos de Eucalyptus sp de madeira tratada sob pressão, em autoclave, com CCA e CCB, com retenção em torno de 9,6 quilos da substância por metro cúbico de madeira tratada Adesivo O adesivo empregado, poliuretana derivada do óleo de mamona é do tipo bi componente, adquirido na Plural Química Ltda. 3.2 Métodos para produção e avaliação de desempenho Os cavacos de madeira de Eucalipto foram objetos de peneiramento, Figura 3, para classificação dos cavacos, cuja dimensão determinada foi de 2,8 mm, sendo que todo material foi misturado com adesivo para as etapas subsequentes do processo de prensagem, sendo obtidos painéis com espessura nominal 10 mm (escolhida por ser uma das mais usuais no comércio deste produto) com dimensões nominais de 400 mm x 400 mm. Para a fabricação de um painel, numa primeira fase, foram utilizados, em princípio, 1500g de cavaco aglutinados com de adesivo. A porcentagem em peso e as dimensões dos resíduos já foram objeto de avaliação por parte de Nascimento 20 (2003) e Dias 4 (2008). No misturador, os insumos são homogeneizados e, na continuação, um molde receberá a mistura que será levada à prensa, para receber a pressão necessária da ordem de 2,5 a 3,0 MPa, a uma temperatura de 60 a 90 graus Celsius, Figura 4.

83 Figura 3 Classificação dos resíduos de eucalipto sp, com peneiras classificatórias Granutest. Figura 4 Produção dos painéis: encolagem dos cavacos, colocação na forma, formação do colchão e colchão na prensa. A avaliação do desempenho dos painéis produzidos foi feita com base nos ensaios físico-mecânicos recomendados pela NBR14810 (2006) 31 da ABNT. Os ensaios determinaram: densidade, inchamento e absorção, adesão interna e capacidade resistente das chapas produzidas, quando submetidas à flexão (determinação do módulo de resistência e do módulo de elasticidade). A norma estabelece a quantidade mínima de dez corpos-de-prova de cada propriedade por chapa comercial e, para painéis produzidos em laboratório, o número de ensaios será proporcional às dimensões das chapas obtidas Equipamentos necessários

84 Para o desenvolvimento do presente trabalho, no Departamento de Estruturas, da Escola de Engenharia de são Carlos, USP, foram utilizados os equipamentos: Jogo de peneiras (já disponível) Misturador (já disponível) Prensa Hidráulica com 600kN de capacidade (já disponível) Serra circular (já disponível) Lixadeira (já disponível) Paquímetro digital (já disponível) Máquina Universal de Ensaios com 100 kn de capacidade (já disponível) 4. Ensaios mecânicos A seguir serão apresentadas imagens para melhor visualização dos ensaios mecânicos realizados no laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira Ensaios de flexão Foram retirados corpos-de-prova, com dimensões nominais 250 mm de comprimento, largura de 50 mm, espessura 10 mm dos painéis e ensaiados em máquina de ensaio Universal Amsler, com velocidade de 0,007 mm/s e as cargas foram registradas em kgf/cm 2,Figura 5.

85 Figura 5 - Ensaio de Flexão Estática, verificação de MOR e MOE Ensaios de Tração Perpendicular (Adesão Interna) Os corpos-de-prova para o teste de adesão interna foram cortados nas dimensões nominais de 50 mm X 50 mm, espessura 10 mm e ensaiados na Maquina Universal Amsler com velocidade de 0,008mm/s conforme preceito norma citada, Figura 6. Figura 6 Ensaio de Tração Perpendicular. Identificação e colagem de corposde-prova. Corpo-de-prova fixado no dispositivo próprio para o ensaio de tração perpendicular. 4.3 Ensaios de arrancamento de parafuso Os corpos-de-prova para o teste de arrancamento de parafusos de face e de topo foram cortados nas dimensões nominais de 150 mm X 75 mm e 115 mm X 65 mm respectivamente e espessura de 10 mm conforme preceito norma citada, Figura 7.

86 Figura 7 Procedimentos e dispositivos para realização de ensaios de arrancamento de parafusos 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES DOS ENSAIOS MECÂNICOS Nesse item serão apresentados os resultados dos Documentos Normativos, de MOR e MOE na Flexão Estática, Tração Perpendicular, Arrancamento de parafusos e densidade aparente realizados em corpos-de-prova retirados de painéis tratados com CCA e CCB. Na Tabela 3 estão descritos os valores mínimos de tração perpendicular dos documentos normativos: Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR ; ANSI A Particleboard Phisycal & Mechanical Properties Requirements; CS Commercial Standard. Tabela 3 - Requisitos normativos DN e ρ MOR MOE TP NBR ,35 (2006) 13 ANSI A > 0,8 16, ,90 (1999) CS 236:66 (1968) - > 0,8 16, ,45 Sendo: e= espessura (mm); MOR e MOE = MPa; ρ = g/cm 3 ; DN = Documentos Normativos Tabela 4 Resultados Médios de Ensaios de Flexão Painéis Fabricados com Eucalipto* CCA P R (g) ρ R MOR MOE

87 A ,9 1, B ,9 1, C ,8 1, D ,8 1, * Densidade básica de eucalipto grandis = 0,64 g/cm 3 Tabela 5 Resultados Médios de Ensaios de Flexão Painéis Fabricados com Eucalipto CCB P R (g) ρ R MOR MOE A ,9 1, B ,0 1, C ,0 1, D ,8 1, sendo: P = painéis; R (g) = Resíduos em gramas; A = Adesivo (%); TP = Tempo de Prensagem em minutos; T = Temperatura em o C; CP= Carga de Pressão; MOR e MOE = MPa; ρ = g/cm Painéis de resíduos de Eucalipto tratados com CCA Nos resultados de MOR, observou-se que a média determinada para os valores de resistência à flexão estática entre os corpos de - prova dos painéis A a D, considerando as variáveis de volume do cavaco, pressão e tempo de prensagem, foi de 27 MPa, variando de 24 a 32 MPa. Já na análise do MOE observou-se que a média dos valores obtidos entre os painéis A a D foi 4.087,5 MPa, variando de a MPa superando os valores de normas da Tabela 3. Os valores determinados, superiores aos valores míninos dos Documentos Normativos, reforçam a possibilidade de produção e a utilização de painéis de partículas homogêneas com resíduos de eucalipto tratado com CCA. 5.2 Painéis de resíduos de Eucalipto tratados com CCB

88 Nos resultados de MOR, observou-se que a média determinada para os valores de resistência à flexão estática entre os corpos de - prova dos painéis A a D, considerando as variáveis de volume do cavaco, pressão e tempo de prensagem, foi de 28 MPa, variando de 21 a 32 MPa. Já na análise do MOE observou-se que a média dos valores obtidos entre os painéis A a D foi MPa, variando de MPa a MPa superando os valores de normas da Tabela 3. Os valores determinados demonstram e reforçam, em ambos os casos com painéis fabricados com resíduos de eucalipto impregnados com CCA e CCB, a possibilidade de produção de painéis de partículas homogêneas. Os valores superiores os documentos normativos sugerem economia e otimização no processo com modificação das variáveis. O reaproveitamento de resíduos dessa natureza nos tempos atuais é essencial para o meio ambiente. 5.3 Resultados médios dos ensaios de tração perpendicular adesão interna - painéis fabricados com resíduos de CCA e CCB Tabela 5 Tração Perpendicular - Adesão Interna P R TP CCA TP CCB A ,97 2,15 B ,29 2,44 C ,33 2,09 D ,48 1,81 Média 2,27 2,00 P= painéis; R (g) = Resíduos em gramas; TP = tração perpendicular em MPa. Na análise dos corpos-de-prova referentes aos painéis A a D determinou-se resistência da tração perpendicular média dos painéis fabricados com CCA igual a 2,27 MPa, variando de 1,97 a 2,48 MPa. Já os painéis fabricados com CCB o valor médio foi de 2,0 MPa com variação de 2,15 a 1,81 MPa. Observou-se também que a maioria dos corpos-de-prova foram rompidos na

89 madeira que dá sustentação na montagem dos dispositivos, denotando que a resistência dos painéis foram maiores comparativamente a madeira em questão, Figura 8. Os valores obtidos, apresentam-se superiores aos valores da Tabela 3. Figura 8 Corpos-de-prova rompidos dos ensaios de tração perpendicular às faces (adesão interna) ruptura na madeira. 5.4 Resultados médios dos ensaios de arrancamento de parafusos topo e face - painéis fabricados com resíduos de CCA e CCB. Tabela 6 Arrancamento de Parafusos Face e Topo P R AP F AP T AP F AP T CCA CCA CCB CCB A B C D Média R (g) = Resíduos em gramas; APF = arrancamento de parafusos face; APT = arrancamento de parafusos topo em MPa. Os resultados médios para a resistência ao APF - CCA variaram de 1500N a 1875 MPa com média de 1676 MPa. Já no que diz respeito à APT CCA a variação foi de a MPa com média de 2553 MPa. Os valores de APF e APT CCB variaram de a MPa e a MPa com médias de MPa a 2.700MPa respectivamente.

90 Assim, os resultados experimentais mostraram-se superiores aos Documento Normativo NBR e ANSI - A , denotando boas condições para uso em montagem de móveis ou objetos de decoração. 6. RESULTADOS E DISCUSSÕES DOS ENSAIOS FÍSICOS A seguir serão apresentados os resultados dos ensaios físicos dos painéis fabricados com resíduos de madeira tratada. Os painéis homogêneos fabricados com resíduos de madeira tratada com CCA e CCB apresentaram densidade média de 0,9g/cm 3. Apesar do resultado de densidade apresentar valor acima dos recomendados pelas Empresas de MDP (Medium Density Particleboard) esse aspecto não interferiu nos resultados físico-mecânicos. As Tabelas 7 e 8 apresentam os resultados de inchamento e absorção dos painéis fabricados com CCA. Os valores foram distribuídos por blocos. Tabela 7 - Bloco Inchamento e Absorção - Painéis CCA Blocos IE 2h IE 24 AM 2h AM 24 A 9,18 13,04 9,33 6,9 B 4,12 10,89 6,01 16,92 C 4,42 11,05 4,98 17,64 D 3,13 8,61 5,05 13,17 Média 5,21 10,89 6,34 13,66 Onde: IE 2h e 24h = inchamento em espessura após 2 horas e 24 h respectivamente de imersão dos corpos-de-prova em água; AM 2h e 24 = absorção em massa após 2horas e 24 horas de imersão dos corpos-de-prova em água. Tabela 8 - Bloco Inchamento e Absorção - Painéis CCB

91 Blocos IE 2h IE 24 AM 2h AM 24 A 4,00 7,69 4,92 16,6 B 3,69 8,15 3,52 14,31 C 3,69 6,87 3,84 13,25 D 4,07 6,98 4,89 11,1 Média 3,86 7,42 4,29 13,81 Nas Tabelas 7 e 8, o maior índice de inchamento e absorção descritos nos valores médios são observados nos painéis de partículas fabricados com resíduos de madeira tratada com CCA. Considerando que os valores adotados nos Documentos Normativos e Boletins das Empresas Produtoras de MDP, os dois tipos de painéis foram superiores aos valores mínimos dos Documentos Normativos: Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR ; ANSI A Particleboard Physical & Mechanical Properties Requirements; CS Commercial Standard. A importância desses resultados gera perspectivas de uso em áreas internas de construção civil, mas que denotam certa porcentagem de umidade seja em revestimentos ou pisos. 7. CONCLUSÕES FINAIS Com base nos valores médios das propriedades físicas, (densidade inchamento e absorção), mecânicas (módulo de resistência e módulo de elasticidade na flexão estática dos painéis), tração perpendicular e arrancamento de parafusos, pode-se afirmar que: É possível a utilização de resíduos de madeira de eucalipto tratados com CCA e CCB na fabricação de painéis de partículas homogêneas;

92 A tecnologia utilizada para produção dos painéis indica a adequabilidade técnica; Os diferentes parâmetros de fabricação, volume do cavaco, tempo de prensagem e pressão não influenciaram dos resultados obtidos; O valor de densidade de 0,9 g/cm 3 também não foi objeto de influência nos valores adquiridos; Os resultados de inchamento e absorção, após 2h, dos painéis fabricados com CCA e CCB apresentaram se superiores aos resultados dos documentos normativos e boletins de Empresas produtores de painéis de partículas aglomeradas heterogêneas. Neste contexto é possível admitir a aplicação de painéis de partículas homogêneas na: Construção civil: divisórias, piso, forros, escadas, conforto térmico e acústico e demais aplicações; Indústria moveleira; Design: pequenos objetos, mesas, cadeiras, poltronas, racks, móveis para escritório, etc. 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) CMMD Centro Mundial sobre o meio ambiente e desenvolvimento. Conceito sobre desenvolvimento sustentável (2) Brito, E. O. Estimativa da produção de resíduos na indústria brasileira de serraria e laminação de madeira. Revista da Madeira, Caxias do Sul, v.26, p.34-39, (3) Revista da Madeira. Tecnologia amplia possibilidades de usos. REMADE, p. Artigo técnico. Disponível em (4) Dias, F. M. Aplicação de resina poliuretana à base de mamona na fabricação de painéis de madeira aglomerada. Produtos Derivados da Madeira: síntese dos trabalhos desenvolvidos no Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeira, SET-EESC-USP. Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. p São Carlos, São Paulo, 2008.

93 (5) Sisnama (Sistema nacional do meio ambiente); SNVS (Sistema nacional de vigilância sanitária); Suasa (Sistema único de atenção a sanidade agropecuária) (6) IBPQ Instituto Brasileiro de Qualidade de Produtividade. (7) ABIMCI. Associação Brasileira da Indústria de Madeira Processada Mecanicamente. Paraná, (8) Teixeira, G.M. Aplicação de Conceitos da Ecologia Industrial para Produção de Materiais Ecológicos: O Exemplo do resíduo de Madeira. Dissertação (Mestrado) Universidade Federal da Bahia. 159p. Bahia, (9) Cooper, P.A. A reiew of issues tecnical options for managing spent CCA treated wood. AWPA. Annual Meting, (10) Gomes, H.A.; B. Ribeiro E Lobo, V. Otimização da localização de unidades de remediação de resíduos de madeira tratada, p Paper. E.F.N. Liboa, Portugal (11) Iwakiri, S. Painéis de Madeira Reconstituída. Fundação de Pesquisas Florestais FUPEF, 247p. Universidade Federal do Paraná, Curitiba, (12) Zenid, G.I. Madeiras e suas características. In: Tecnologias aplicadas ao setor madeireiro. p São Paulo (13) Melo, R. Propriedades físico-mecânicas e resistência a biodeterioradores de chapas aglomeradas constituídas por diferentes proporções de madeira e casca de arroz. 96p. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Santa Maria. RS (14) Stark, N. M.; Zhiyong C. Charles Carll. Wood based composite materials. Panel products glued-laminated timber, structural composite limber, and wood non wood composite materials. FPL. p sd. (15) Marra, A. A. Technology of Wood bonding. Principles in practice. New York (16) Razera, L.D. Estudo sobre as interações entre as variáveis do processo de produção de painéis aglomerados e produtos moldados de madeira. 157p. Tese. Universidade Federal do Paraná (17) Mattos, R.L.G.; Gonçalves, R.M.; Chagas, F.B. Painéis de Madeira no Brasil: Panorama e Perspectivas. BNDES Setorial, n.27, p São Paulo (18) FAO Organização das Nações Unidas para alimentação de agricultura. Produção Brasileira de Painéis de Madeira, (19) Bodig, J.; Jayne, B. A. Mechanics of wood and wood composites: characteristics of wood composites. New York. Van Nostrand Reinhold Company. 47p (20) Tomaselli, I. Tendências de mudanças na indústria de painéis. Revista da madeira. p

94 (21) Nascimento, M. F. CPH - Chapas de Partículas Homogêneas: madeiras do nordeste do Brasil. Tese (Doutorado) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. 117p. São Carlos, São Paulo, (22) Iwakiri, S. Produção de chapas de madeira aglomerada de Pinus elliottii Engelm com inclusão laminar. Revista CERNE, V.5, N.2, P Publicação do Centro de Estudos em Recursos Naturais Renováveis, Universidade Federal de Lavras. Lavras - MG (23) Blanchet, P.; Cloutier, A.; Riedl, B. Particleboard made from hammer milled black spruce bark residues. Publisher: Springer Berlin/Heidelberg. Source: Wood Science and Technology, ISSN , vol. 34, n 0 1, pp Québec - CANADA (24) Commercial Standard. A 208.1: Particleboard. Gaithersburg, (25) Iwakiri, S.; Cruz, C. R.; Olandoski, M. A. B. Utilização de resíduos de serraria na produção de chapas de madeira aglomerada de Eucalyptus saligna, Eucalyptus citriodora e Eucalyptus pilularis. Revista Floresta e Ambiente, v. 7, n. 1, p Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro RJ (26) Albuquerque, C. E. C.; Iwakiri, S. Interações de variáveis no ciclo de prensagem de aglomerados. Tese de doutorado apresentada a Universidade Federal do Paraná no Curso de pós-graduação em Engenharia Florestal na Área de Tecnologia e Utilização de Produtos Florestais. Curitiba - PR (27) Boonstra, M. J. The effects of a two stage heat treatment process on the properties of particleboard. Publisher: Springer Berlin/Heidelberg. Source: Holz Roh-Und Werkstoff, ISSN 0018, vol 64, n 0 2, p Hamburg - Germany (28) Barillari, C. T. Durabilidade da madeira do gênero Pinus tratada com preservantes: avaliação em campo de apodrecimento. Piracicaba, p. Dissertação (Mestrado) Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Universidade de São Paulo. (29) Araujo, L. C. R. Caracterização química e mecânica de poliuretanas elastoméricas baseadas em materiais de óleos químicos. São Carlos, Dissertação (Mestrado) Instituto de Física e Química de São Carlos. Universidade de São Paulo. (30) Vilar, W. D. Química e tecnologia dos poliuretanos [S.I.]: Grupo Pronor. (31) Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR Chapa de madeira aglomerada. Parte1; 2;3: Requisitos. ABNT. 4p. Rio de Janeiro, Agradecimentos Os autores agradecem Indústria Montana Química S.A pela bolsa concedida durante a realização deste trabalho.

95 Avaliação da densidade aparente de chapas de madeira aglomerada confeccionadas com partículas de madeira tropical e poliuretana derivado de óleo de mamona Sérgio Augusto Mello da Silva Maximiliano dos Anjos Azambuja Antônio Anderson da Silva Segantini RESUMO O foco deste trabalho é o emprego de partículas de madeiras tropicais para confecção de chapas aglomeradas de madeira, aplicáveis como componentes da edificação e na indústria moveleira. O objetivo específico foi avaliar a relação entre as densidades aparentes das chapas, baseando-se nos procedimentos propostos pela NBR Foram utilizadas partículas de Cordia goeldiana (Freijó), Leucaena leucocephala (Leucênea), Ficus insípida (Figueira Branca), Ceiba pentandra (Paineira), empregando-se 10% de resina poliuretana monocomponente e bicomponente derivada de óleo de mamona (base peso seco). Para composição dos tratamentos, foi considerada densidade nominal de 0,8 g/cm 3 e, após confecção das chapas com resina poliuretana monocomponente, foram obtidas médias de densidades aparentes iguais a 1,0448 g/cm 3, 0,9955 g/cm 3, 0,9478 g/cm 3 e 0,8816 g/cm 3, respectivamente. Empregando-se resina poliuretana bicomponente, foram obtidas medias de densidades aparentes iguais a 1,1556 g/cm 3, 1,0448 g/cm 3, 0,9667 g/cm 3 e 0,9832 g/cm 3, respectivamente. Os valores obtidos para as densidades aparentes foram comparadas e avaliadas pelo método de análise estatística de Tukey, permitindo concluir que as variações das densidades aparentes das chapas estão dentro dos limites de variabilidade admissíveis pelo método de análise empregado. Todavia, ao se comparar os valores de densidade aparente em relação à densidade nominal (0,8 g/cm 3 ), verificou-se que há necessidade de avaliar chapas confeccionadas com teores de resina inferiores a 10%. Palavra-chave: Chapas madeira aglomerada, resina poliuretana derivado de óleo de mamona. ABSTRACT The focus of this work is the use of tropical wood particles for the manufacture of wood particleboard, as applicable components of the building and furniture industry. The specific objective was to evaluate the relationship between the bulk densities of the wood particleboards, based on the procedures proposed by the NBR Particles were used Cordia goeldiana (Freijó), Leucaena leucocephala (Leucênea), Ficus insipidus (Figueira Branca), Ceiba pentandra (Paineira), using 10% of monocomponent and bicomponent polyurethane resin derived from castor oil (dry weight basis). Composition for the treatment, was considered nominal density of 0,8 g/cm 3 and after manufactured wood particleboards with monocomponent polyurethane resin were obtained average bulk density equal to 1,0448 g/cm 3 ; 0,9955 g/cm 3 ; 0,9478 g/cm 3 and 0,8816 g/cm 3, respectively. Employing bicomponent polyurethane resin, were obtained average bulk density to 1,1556 g/cm 3 ; 1,0448 g/cm 3 ; 0,9667 g/cm 3 and 0,9832 g/cm 3, respectively. The values for bulk densities were compared and evaluated by statistical analysis method Tukey's possible to conclude that changes in bulk

96 densities of the particleboards are within the allowable variability analysis method used. However, when comparing the bulk density values in relation to the nominal density (0.8 g/cm 3 ), it was found that there is a need to evaluate made particleboards with resin contents of less than 10%. Keyword: Particleboards, polyurethane resin derived from castor oil. 1. INTRODUÇÃO Atualmente no Brasil, as chapas derivadas de madeira representam uma importante alternativa para as empresas moveleiras e de modo geral para a indústria da construção civil. As tecnologias instaladas no Brasil para industrialização dos produtos derivados de madeira utilizam madeiras de reflorestamento, principalmente Pinus e Eucalipto, empregando para consolidação das chapas, resinas fenólicas. Entretanto, verifica-se entre os pesquisadores desta área uma grande preocupação no sentido de desenvolverem propostas de produtos ecologicamente corretos. Todavia, o desenvolvimento de produtos ecologicamente corretos necessita de tempo para serem avaliados e conseqüentemente industrializados e comercializados. Neste sentido, este trabalho propõe-se estudar o aproveitamento de espécies de madeira tropicais empregando-se resinas poliuretanas derivadas de óleo de mamona e com isso, contribuir para minimizar os problemas que poluem o meio ambiente. De inicio, este trabalho apresenta um estudo sobre as variações das densidades aparentes de chapas confeccionadas sob mesmas condições experimentais, empregando-se, entretanto, quatro espécies de madeiras tropicais. As condições experimentais empregadas indicaram a possibilidade de produção das chapas, contudo, há necessidade de ajustes nos parâmetro de confecção para possibilitar a confecção de chapas mais econômicas e adequadas. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

97 2.1. Aspectos sobre a produção florestal brasileira Verifica-se que a Amazônia brasileira ocupa um terço das florestas tropicais do mundo. As estimativas de estoque indicam um valor não inferior a 60 bilhões de metros cúbicos de madeira em tora com valor comercial, o que coloca a região como detentora da maior reserva de madeira tropical do mundo. Além de abundantes, os recursos florestais madeireiros existentes na região têm uma rica variedade de espécies, 3500 aproximadamente localizadas em área de terra firma e várzea. No entanto, somente 25 espécies são mais utilizadas nas indústrias de base da região, segundo a SUFRAMA. A exploração florestal em todos os Estados que constituem a Amazônia Ocidental, em sua maior parte, é realizada em floresta nativa, sem aplicação de um plano de manejo, com baixa produtividade e com incipiente reposição florestal. Dos 28 milhões de metros cúbicos extraídos anualmente, cerca de 80% são ilegais e 50% atendem a pequenas serrarias que geralmente possuem equipamentos obsoletos gerando altíssimos percentuais de resíduos. Segundo GOMES (2003) (1), foi observado em indústrias madeireiras localizadas em Belém PA, que os resíduos, em sua maior parte, são destinados para geração de energia e o restante é doado para avicultores da região, fabricação de cabos de vassoura e produção de adubo para correção de solo em áreas de reflorestamento. Em estudos realizados sobre o aproveitamento de resíduos do processamento florestal em Santiago de Compostela na Espanha, RIVELA (2004) (3) concluiu que devido a questões ambientais, econômicas e sociais, o uso de resíduos do processamento de florestas na fabricação de chapas de partículas é mais viável que seu aproveitamento para produção de energia. Recentes estudos realizados pelo IBICT (2006) (2), evidenciam a importância de serem identificadas novas espécies de madeiras tropicais objetivando criar alternativas de uso para proteger a sustentabilidade florestal.

98 Segundo a ABIPA (2006) (3), atualmente o Brasil pode ser considerado um dos mais avançados do mundo na fabricação de particleboard (PB) chapas de madeira aglomerada e de Medium Density Fiberboard (MDF) chapas de fibras lignocelulósicas de média densidade. É também o país com maior número de fábricas de última geração, cuja produção de chapas de madeira aglomerada em 2005 foi de 2,8 milhões de metros cúbicos e em 2004 participou com 3 % do consumo total no mercado mundial, entretanto, esse percentual é muito baixo, considerando-se o potencial madeireiro do país e as tecnologias instaladas. Dentro deste contexto o aproveitamento de resíduos é mais uma alternativa para o desenvolvimento de produtos com valor agregado e com grandes possibilidades de lucro. Além do que, a retirada desses resíduos da natureza influenciará na diminuição de emissão de gases, atendendo às diretrizes do Protocolo de Kyoto Estudos sobre o aproveitamento de resíduos Estudos desenvolvidos por IWAKIRI (1999) (4), sobre a Produção de chapas de madeira aglomerada de Pinus elliottii. Com inclusão laminar objetivaram avaliar a influência da inclusão laminar de madeira nas propriedades de resistência das chapas. Foram utilizadas partículas destinadas à produção industrial de aglomerados, lâminas de madeira de 1,6 mm de espessura e resina à base de uréia formaldeído e produzidas quatro (4) chapas em quatro (4) tratamentos, num total de dezesseis (16) chapas com dimensões nominais de 45 x 55 x 1,25 cm e densidade nominal de 0,75 g/cm 3. Os módulos de elasticidade (MOE) e de ruptura (MOR) no sentido perpendicular às fibras foram inferiores com a inclusão laminar em relação às chapas constituídas com 100 % de partículas. Entretanto, no sentido paralelo às fibras, os módulos MOE e MOR apresentaram valores superiores com a inclusão de duas (2) lâminas. Os valores obtidos para a ligação interna foram

99 superiores com a inclusão de duas (2) e três (3) laminas na composição estrutural das chapas. Os ensaios realizados possibilitaram concluir que a inclusão de lâminas de madeira na composição estrutural das chapas reduziu significativamente os valores de absorção de água, inchamento em espessura e, melhorou as propriedades mecânicas, possibilitando sua utilização em situações que requeiram maior estabilidade dimensional. Avaliações realizadas por BLANCHET (2000) (5) sobre a confecção de chapas de madeira aglomerada com resíduo de costaneira de abeto, concluíram ser viável o aproveitamento desses resíduos e que é tecnicamente possível a produção dos chapas de madeira aglomerada conforme as exigências do American National Standard Institute ANSI, para utilização em recinto fechado. As chapas foram confeccionadas em laboratório nas dimensões de 540x560x160 mm, com resíduo seco em estufa na temperatura de 60 0 C. Nas camadas superficiais foram utilizadas partículas de 0,02 a 2 mm e nas camadas internas foram distribuídas partículas de 2 a 6 mm, obtidas por meio de moinho de martelo, e considerados três procedimentos experimentais: (1) nas camadas superficiais foram utilizadas 10, 25 e 50 % de partículas, (2) para cada porcentagem de partícula distribuída nas superfícies das chapas foi adotado 12, 14 e 16% de resina uréia formaldeído, (3) e 8% no interior das chapas; resultando numa combinação de 3 x 9 entre os tratamentos o que definiu a confecção de 27 chapas de madeira aglomerada. Os melhores resultados das propriedades mecânicas das chapas foram obtidos por meio dos tratamentos com 14% de resina UF nas camadas superficiais com 50% de partículas, entretanto, apresentou problemas de expansão linear devido à influência da umidade, o que determinou seu uso para recintos fechados. Pesquisas sobre a produção de chapas de madeira aglomerada utilizando-se resíduos de costaneira de Eucalyptus saligna, Eucalyptus citriodora e Eucalyptus pilularis foram realizadas por IWAKIRI 2000 (6), objetivando avaliar o comportamento das misturas dos resíduos dessas madeiras na produção de chapas aglomeradas com dois níveis de resina uréia formaldeído, de acordo com a norma CS As chapas foram produzidas em laboratório e os

100 procedimentos experimentais se constituíram na utilização de partículas obtidas por meio de moinho de martelo com umidade de aproximadamente 3%; dois níveis de resina uréia formaldeído (8 e 12% na base peso seco das partículas); densidade nominal de 0,80 g/cm 3 ; ciclo de prensagem com temperatura de C, tempo de prensagem de 8 minutos, pressão de prensagem de 40 kgf/cm 2 ; sendo produzidos três chapas por tratamento resultando na confecção de 21 chapas. Os resultados obtidos possibilitaram concluir que: (1) as chapas com 12 % de resina UF apresentaram maior estabilidade dimensional, destacando-se o Eucalyptus saligna; (2) Não ocorreram diferenças significativas entre o módulo de elasticidade para os diferentes níveis de resina (8 e 12 %); (3) Foram determinados melhores resultados de módulo de ruptura para as chapas com 12 % de resina UF confeccionadas com partículas de Eucalyptus saligna, e somente para esta espécie a maior quantidade de resina (12 %) influenciou positivamente no módulo de ruptura; (4) Os resultados obtidos para a ligação interna dos painéis, em todos os tratamentos, foram superiores aos referenciados pela norma CS ; (5) Finalmente pode-se concluir que os resíduos de costaneira das espécies de eucalipto estudadas podem ser recomendados para produção de chapas de madeira aglomerada. Avaliações no ciclo de prensagem realizadas por ALBUQUERQUE (2002) (7), para verificara a influência do incremento de água nas camadas superficiais do colchão de partículas e do incremento de resina e catalisador, possibilitaram concluir ser possível confeccionar chapas aglomeradas com partículas finas, sem necessidade de se utilizar mais que 10 % de uréia formaldeído. Para o caso das chapas com partículas grossas, observou-se que é necessário um tempo superior a 4 minutos para conferir consolidação satisfatória aos painéis, devido ao aumento do teor de águas nas camadas superficiais do colchão de partículas. NASCIMENTO (2003) (8) estudou a produção em laboratório de chapas de partículas homogêneas com madeira da região da Caatinga do Nordeste Brasileiro: Angico (Anedananthera macrocarpa), Algaroba (Prosopis juliflora) e Jurema Preta (Mimosa tenuiflora). As chapas foram confeccionadas com

101 partículas de aproximadamente 1,8 mm de comprimento, 10 % de uréia formaldeído com 5 % de solvente (base peso seco), tempo de prensagem de 10 min, temperatura de C e pressão de prensagem de 50 t/f. Nos ensaios para caracterização das chapas verificou-se boa estabilidade dimensional e valores médios de resistência se com variabilidades equivalentes às chapas fabricadas em escala industrial. Análises realizadas por BOONSTRA 2006 (9) no pré-tratamento de partículas de madeira com vapor de água com temperaturas entre 200 a C, para produção de chapas de partículas, possibilitaram concluir que esse tipo de tratamento possibilita maior estabilidade dimensional às chapas, bem como influencia na melhoria de suas propriedades físicas e mecânicas. Em estudos desenvolvidos por PAN 2006 (10) empregando-se resina poliuretana a base de diisocianato difenil metano (PMDI) misturado com adesivo à base de farelo de trigo (10, 20 e 30 %), para a produção e avaliação de chapas de partículas. Foram determinados valores de resistência à tração perpendicular que indicaram a utilização de até 30 % de adesivo na mistura, sem prejudicar as propriedades das chapas e contribuindo para minimizar os efeitos poluidores do processo de fabricação. Avaliações realizadas em chapas de média densidade, confeccionadas com partículas de cascas e de madeira de Pinus, empregando-se resinas à base de diisocianato difenil metano (PMDI) e uréia formaldeído (UF), ficou evidenciado que as chapas com PMDI e partículas de madeira de tamanhos médios (malha 20 40), apresentaram maiores resistências mecânicas e de absorção de água, com relação às chapas com UF. Entretanto, as chapas confeccionadas com misturas de partículas de madeira e casca (com altos teores de sal) apresentaram baixas resistências. Os estudos realizados por ZHENG (2006) (11) concluíram ser viável utilização de partículas de madeira de Athel para a fabricação de chapas de média densidade empregando-se PMDI. Atualmente no Brasil, devido ao crescimento da produção de resíduos, evidencia-se o desenvolvimento de propostas que se propõem minimizar a poluição no meio ambiente, entretanto, de modo geral os resíduos originados

102 na Floresta Amazônica são utilizados para produção de energia e as indústrias brasileiras, utilizam tecnologia para processamento de madeira de Pinus e Eucalipto para produção de chapas de partículas Alguns aspectos sobre as resinas poliuretanas As resinas poliuretanas (PUs) foram desenvolvidas por Otto Bayer em 1937 e são produzidas pela reação de isocianato (pré-polímero) com poliol e outros reagentes, tais como: agentes de cura, extensores de cadeia, catalisadores, agentes de expansão, surfactantes, cargas, etc. Segundo PETERSON (1964) (12), o emprego das PUs direcionou-se para a produção de chapas de partículas de madeira aglomerada com os mesmos procedimentos das chapas produzidas com resinas fenólicas, contudo, com o objetivo de serem usadas em ambientes externos. Os estudos desenvolvidos indicaram que o emprego de reinas poliuretanas, na confecção de chapas aglomeradas, conferia propriedades superiores em relação às chapas confeccionadas com resinas fenólicas e possuem a vantagem de não apresentar emissão de formaldeído. As resinas poliuretanas bicomponentes, segundo ARAUJO (1992) (13), são formuladas a partir de um polímero com polimerização incompleta, denominados comumente de pré-polímeros, que ao serem misturados a um poliol originam uma poliuretana. As propriedades do polímero, tais como: flexibilidade, rigidez, força intercadeia e entrecruzamento molecular, são obtidos a partir do balanceamento e das características químicas do poliol empregado na reação final com o pré-polímero. Segundo ARAUJO (13), o surgimento das resinas poliuretanas derivadas de óleo de mamona, foi motivado pela proposta de utilização de produtos biodegradáveis, não poluentes e derivados de biomassa. Essa proposta se constitui atualmente numa tendência mundial, incentivadora de estudos inovadores para o desenvolvimento de produtos ecologicamente corretos.

103 O óleo de mamona ou óleo de rícino, conhecido internacionalmente como Castor Oil é extraído de uma planta conhecida no Brasil como mamona ou caturra, é uma planta da família das Euforbiáceas e é abundantemente encontrada em regiões tropicais e subtropicais. A partir do óleo de mamona é possível sintetizar poliois e pré-polímeros com diferentes características, quando misturados, originam poliuretanas. A resina poliuretana bicomponente derivada de óleo de mamona é formada a partir da mistura de um poliol (à base de óleo de mamona) e um pré-polímero (derivado de petróleo) que são homogeneizados a frio para propiciar a reação de polimerização. Essa reação conduz à formação da poliuretana e dependendo do conteúdo do poliol empregado, é possível obter poliuretanas com maior ou menor rigidez e/ou maior ou menor flexibilidade. De acordo com SILVA (14) o emprego das resinas poliuretanas derivadas de óleo de mamona para a produção de chapas de partículas de madeira aglomerada representa uma inovação tecnológica, pois, confere maiores resistências físicas e mecânicas às chapas, principalmente resistência à umidade. Por outro lado, as resinas uréicas, empregadas para produção de chapas no Brasil, são pouco resistentes à umidade e produzem emissões de formaldeído, todavia, apresentam baixo custo como principal vantagem. Segundo KEHL (2006) (15) o custo das resinas poliuretanas bicomponentes derivadas de óleo de mamona varia de acordo com o tipo do poliol e sua proporção na mistura com o pré-polímero, entretanto, ressalta-se que o prépolímero representa 80 % do custo da resina Objetivos Avaliar a variação da densidade aparente de chapas de madeira aglomerada confeccionadas com partículas de madeiras tropicais e resina poliuretana monocomponente e bicomponente derivada de óleo de mamona.

104 3. MATERIAL E MÉTODOS O material utilizado se constituiu de partículas de madeiras tropicais de baixa densidade para fabricação de chapas de madeira aglomerada. A metodologia para confecção e avaliação das chapas foi baseada nas recomendações do documento normativo NBR (2002) (16) da Associação Brasileira de Normas Técnicas. Foram selecionadas quatro (4) espécies de madeira, Cordia goeldiana (Freijó), Leucaena leucocephala (Leucênea), Ficus insípida (Figueira Branca), Ceiba pentandra (Paineira), adquiridas junto ao setor de conservação e manutenção da Prefeitura Municipal da cidade de Ilha Solteira SP. A partir de pequenas toras de cada espécie e utilizando-se uma plaina desengrossadeira, foram obtidas inicialmente partículas com comprimento aproximado de 60 mm, sem seguida, as partículas foram picadas utilizando-se um moinho do tipo Willye modelo MA 680, constituído de motor trifásico de 220V, rotor com facas móveis, câmara de moagem, facas de vanadium e telas com meshs diferenciadas para classificação das partículas com comprimento de 2mm. Em seguida, as partículas de 2 mm foram secas em estufa à temperatura de 35 0 C até atingirem umidade de aproximadamente 5 %. Adotada a espessura nominal de 10 mm para as chapas, estimou-se densidade nominal de 0,8g/cm 3. Para as chapas confeccionadas com resina poliuretana bicomponente, o conteúdo da mistura foi de uma (1) parte de poliol e (1) parte de pré-polímero empregando-se 10% da mistura (base peso seco). Esse conteúdo foi adicionado às partículas para formação do colchão de partículas e subseqüente confecção das chapas. Para as chapas confeccionadas com resina monocomponente, empregou-se 10% de conteúdo de resina (base peso seco), em seguida esse conteúdo foi adicionado às partículas para formação do colchão de partículas e subseqüente confecção das chapas.

105 Os parâmetros experimentais utilizados para confecção das chapas estão apresentados na Tabela 1. Tabela 1 Parâmetros experimentais para confecção das chapas. ESPÉCIES Freijó Leucênea Figueira Branca Paineira DENSIDADE TEOR PRESSÃO TEMPERATURA NOMINAL RESINA PENSSAGEM PRENSAGEM (g/cm 3 ) (%) (T) ( o C) TEMPO PRENSAGEM (min) 0, De acordo com os parâmetros experimentais proposto, confeccionou-se três (3) chapas para cada tipo de madeira nas dimensões de 40x40x1 cm. A Figura 1 ilustra a adição e homogeneização da resina poliuretana às partículas. (a) (b) (c) Figura 1 Seqüência de fotos ilustrando os procedimentos para homogeneização da resina poliuretana às partículas. Na Figura 1(a) observa-se a adição da resina e na Figura 1(b), a homogeneização manual da resina às partículas. Na Figura 1(c) observa-se o misturador empregado para homogeneização da mistura por um período de 5 minutos, após a homogeneização manual. A Figura 2 ilustra a seqüência de fotos para confecção das chapas de partículas.

106 (a) (b) (c) (d) Figura 2 Sequência de fotos ilustrando as etapas para confecção das chapas de partículas. Na Figura 2(a) observam-se as partículas depositadas na formadora de colchão, esse procedimento se constitui em aplicar uma prensagem inicial às partículas objetivando-se criar um volume que dará origem à forma das chapas e, a Figura 2(b) ilustra o colchão de partículas após ser removido da formadora de colchão. A Figura 2(c) ilustra o colchão de partículas entre os pratos da prensa no momento da prensagem e na Figura 2 (d), observam-se as chapas após prensagem. Para determinação da densidade aparente das chapas, de cada conjunto de chapa por espécie de madeira foram extraídos dez (10) corpos-de-prova nas dimensões de 5x5x1 cm. Os resultados obtidos com os ensaios realizados para determinação da densidade aparente das chapas foram analisados por métodos estatísticos. 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1. Densidade aparente das chapas A Tabela 2 apresenta os valores médios de ensaios obtidos de densidades aparentes das chapas confeccionadas com resina poliuretana monocomponente (PUMONO) e bicomponente (PUBI) derivada de óleo de mamona.

107 Tabela 2 - Resultados de densidade aparente de chapas confeccionadas com resinas poliuretanas monocomponente e bicomponente derivada de óleo de mamona Nome popular Nome científico µ PUMONO (g/cm 3 ) µ PUBI (g/cm 3 ) Leucênea Leucaena leucocephala 0,9955 (1) 1,0448 (2) Cordia Cordia goeldiana 1,0015 (3) 1,1556 (4) Paineira Ceiba pentandra 0,8816 (5) 0,9832 (6) Figueira Ficus insipida 0,9478 (7) 0,9667 (8) (n) são os tratamentos Observa-se na Tabela 2, que os valores de densidade aparente determinados, para as chapas confeccionadas com renina poliuretana monocomponente e bicomponente, são superiores ao valor da densidade nominal proposta, igual a 0,8 g/cm 3. Na Tabela 2, verifica-se que os tratamentos com resina poliuretana monocomponente e bicomponente derivada de óleo de mamona, estão representados pelos índices entre parêntesis no canto superior direito de cada valor de densidade aparente Análise dos resultados por meio de método estatístico De acordo com o objetivo deste trabalho, deseja-se avaliar se as diferenças entre as médias de densidades aparentes são significativas ou não. Conseqüentemente, se 1, 2,... 8, são as médias de oito (8) populações amostradas, deseja-se testar a hipótese nula em que todas as médias são iguais, ou seja: 1 = 2 =... = 8 Contra a hipótese alternativa de que as médias não são todas iguais. As condições para aplicação de testes paramétricos exigem a verificação simultânea das seguintes condições: (1) Teste de Normalidade e (2) Teste da Homogeneidade das variâncias.

108 Considere-se que são oito (8) grupos de observações independentes, sendo os grupos independentes entre si. Cada grupo de observações procedeu de uma população com distribuição normal e a variância das 8 populações é a mesma (homogeneidade das variâncias). Na Figura 3 observa-se a localização relativa dos oito grupos através da construção de boxplots paralelos. Figura 3 - Gráfico de Boxplot da Densidade por Tratamentos. As Figuras 4 e 5 apresentam, respectivamente, o Teste de Normalidade e o Teste da Homogeneidade das Variâncias.

109 Desvio padrão = 0,06310 AD = 0,410 n = 80 p-value: 0,335 Figura 4 - Gráfico de probabilidade normal dos resíduos Densidade. Bartlett s Test Levene s Test Test Statistic: 9,58 Test Statistic:1,19 P-Value: 0,213 P-Value: 0,318 Figura 5. Gráfico de homogeneidade das variâncias Densidade Na Figura 4 o valor de P (P-value) 0,335 do Teste de Anderson-Darling (AD) é > 0,05, portanto, não rejeita-se a hipótese H0, ou seja os erros têm uma distribuição normal. Na Figura 4 em ambos os testes (Bartlett e Levene) o valor de p > 0,05, portanto, não se rejeita a hipótese H0, ou seja, a variância dos

110 tratamentos é homogênea (homocedásticas), ou seja, cada uma das oito amostras pode ser considerada como provenientes de uma população normal pelo Teste de Shapiro-Wilk aplicado correspondente ao nível se significância de 0,05. A homogeneidade das variâncias de cada uma das oito amostras permite considerar que as variâncias das populações subjacentes em analise são iguais. Os gráficos das figuras 4 e 5 se apresentam com forte indicativo de distribuição normal e variância constante, considerando-se que foram realizados tratamentos paramétricos para os dados e aplicação de análise de variância do tipo ANOVA. A Tabela 3 apresenta o quadro da análise de variância ANOVA. Fonte de Variabilidade Entre Tratamentos Dentro Tratamento Total em Torno da Média Tabela 3 - Tabela ANOVA para densidade (kg/m³) Graus de Soma de Quadrado Razão F p Liberdade Quadrados Médio 7 0, , ,58 0, , , ,76051 S = 0,06610 R-Sq = 58,64% R-Sq(adj) = 54,61% A razão observada com grau de liberdade (7, 79) é igual a 3,26. Como o valor de F tabelado (F 0,05, 7, 72 ), para um nível de confiança de 95%, é igual 2,15 verificase que a razão observada cai na região de rejeição (14,58 > 2,15), podendo-se concluir que os dados fornecem evidência suficiente para rejeitar a hipótese nula, isto é, existe pelo menos uma diferença significativa entre as médias das densidades para as oito amostras testadas.

111 Considerando-se que foi determinada uma distribuição normal, é possível aplicar o Teste de Tukey, para verificar-se as comparações de médias entre amostras de tamanhos iguais, ao nível de significância de 0,05. As comparações de médias das densidades pelo método de Tukey são apresentadas na Tabela 4. Tabela 4 Comparação de médias das densidades pelo método de Tukey. Tratamento Traço Adesivo N DP Média ( ) Tukey 1 Leucênea PUMONO 10 0,0392 0,9955 a 2 Leucênea PUBI 10 0,0926 1,0448 a b 3 Freijó PUMONO 10 0,0691 1,0015 a b c 4 Freijó PUBI 10 0,0849 1, d 5 Paineira PUMONO 10 0,0514 0, e 6 Paineira PUBI 10 0,0668 0,9832 a b c - - f 7 Figueira PUMONO 10 0,0506 0,9478 a b c - e f g 8 Figueira PUBI 10 0,0566 0,9667 a b c - e f g As médias seguidas pelas mesmas letras minúsculas não diferem entre si pelo teste de Tukey. A Tabela 5 apresenta o resultado do teste de Tukey com diferença significativa entre médias ( ) de densidades, α = 5% de confiança, e podem ser especificadas do seguinte modo: Tabela 5 Resultado do Teste de Tukey com as diferenças entre as médias ( ). Resultados determinados do Teste de Tukey A 1 = 2 = 3 = 6 = 7 = 8 4 e 5 B 2 = 3 = 6 = 8 4 e 5 C 3 = 6 = 7 = 8 4 e 5 D 4 5 e 6 e 7 e 8 E 5 = 7 = 8 6

112 F 6 = 7 = 8 G 7 = 8 No item A da Tabela 5, a primeira diferença observada entre densidades refere-se ao tratamento 4 (chapas confeccionadas com madeira de Freijó e resina PUBI) e tratamento 5 (chapas confeccionadas com madeira de Paineira e resina PUMONO), diferentes de todos os outros tratamentos. As chapas confeccionadas com madeira de Paineira e resina PUMONO obtiveram o menor valor de densidade, entretanto, as chapas confeccionadas com madeira de Freijó e resina PUBI obtiveram o maior valor de densidade. Este fato pode ter ocorrido devido a razão de compactação da chapa e a densidade da madeira, além da qualidade de aglutinação das partículas pelo adesivo. Não foram observadas diferenças significativas de densidades ao nível de 0,05 entre os tratamentos 1, 2, 3, 6, 7 e 8. Isso indica que a condução do experimento para confecção das chapas foi adequada uma vez que o valor da densidade nominal proposta foi igual a 0,80 g/cm 3. No item D, referente ao tratamento 4 (chapas confeccionadas com madeira de Freijó e resina PUBI) observou-se que os valores de densidades destas chapas são superiores aos valores de densidades das chapas confeccionadas com os outros tratamentos. No item F, as chapas confeccionadas com madeira de paineira com resina PUBI obtiveram os mesmos resultados de densidade com relação às chapas confeccionadas com madeira de Figueira e resina PUMONO e PUBI. No item G, não foram observadas diferenças entre os valores de densidades das chapas confeccionadas com resinas PUMONO e PUBI. A partir das análises realizadas com o Teste de Tukey, verificou-se que a resina PUMONO propiciou resultados iguais para chapas confeccionadas com

113 madeiras de Leucênea, Freijó e Figueira, entretanto, resultados diferentes para chapas confeccionadas com madeira de Paineira. A partir das analises realizadas com o Teste de Tukey, verificou-se que a resina PUBI propiciou os mesmos resultados de densidade para as chapas confeccionadas com madeiras de Leucênea, Paineira e Figueira e resultado de densidades diferentes, para as chapas confeccionadas com madeira de Freijó. 5. CONCLUSÕES De início, é possível concluir que a analise realizada entre as densidades aparentes das chapas atingiram o objetivo proposto deste trabalho, ou seja, foi possível avaliar as variações entre estas densidades. Nas análises realizadas entre os oito (8) tratamentos foi possível observar que os valores das densidades aparentes superam o valor da densidade nominal. Este fato pode ser devido à razão de compactação das chapas e ao teor de resina poliuretana utilizado. Conseqüentemente, faz-se necessário o ajuste dessas variáveis para que novos ensaios sejam realizados e comprovem essa hipótese. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) Gomes, J. I. Silva, S. S. Aproveitamento de resíduos de madeira de três empresas madeireiras do Pará. In: Congresso Nacional de Botânica, 54, cd-rom. Belém - PA. Universidade Federal Rural da Amazônia, jul (2) Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia - IBICT. Uso de resíduos madeireiros na economia e ecologia amazônicas - Avaliação do potencial de utilização de resíduos madeireiros e produtos descartáveis derivados da madeira na região amazônica. INPA. Brasília - DF (3) Associação Brasileira das Indústrias de Painéis de Madeira Produtos E Tecnologias - ABIPA. Gráfico sobre consumo mundial de aglomerado em 2004/2005. Av. Indianápolis 2645, Planalto Paulista (cep ), São Paulo SP (4) Iwakiri, S.; et al.. Produção de chapas de madeira aglomerada de Pinus elliottii Engelm com inclusão laminar. Revista CERNE, V.5, N.2, P Publicação do Centro de Estudos em Recursos Naturais Renováveis, Universidade Federal de Lavras. Lavras - MG (5) Blanchet, P.; Cloutier, A.; Riedl, B. Particleboard made from hammer milled black spruce bark residues. Publisher: Springer Berlin/Heidelberg. Source: Wood Science and Technology, ISSN , vol. 34, n 0 1, pp Québec - CANADA (6) Iwakiri, S.; Cruz, C. R.; Olandoski, M. A. B. Utilização de resíduos de serraria na produção de chapas de madeira aglomerada de Eucalyptus saligna, Eucalyptus citriodora e

114 Eucalyptus pilularis. Revista Floresta e Ambiente, v. 7, n. 1, p Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro RJ (7) Albuquerque, C. E. C.; Iwakiri, S. Interações de variáveis no ciclo de prensagem de aglomerados. Tese de doutorado apresentada a Universidade Federal do Paraná no Curso de pós-graduação em Engenharia Florestal na Área de Tecnologia e Utilização de Produtos Florestais. Curitiba - PR (8) Nascimento, M. F.; Lahr, F. A. R. Chapas de partículas homogêneas Madeiras do Nordeste do Brasil. 144 p. Tese (Doutorado Interunidades em Ciências e Engenharia de Materiais) - Universidade de São Paulo USP/EESC/IFSC/IQSC. São Carlos SP (9) Boonstra, M. J.; et al. The effects of a two stage heat treatment process on the properties of particleboard. Publisher: Springer Berlin/Heidelberg. Source: Holz Roh-Und Werkstoff, ISSN 0018, vol 64, n 0 2, p Hamburg - Germany (10) Pan, Z. L.; Cathcart, A.; Wang, D. H. Properties of particleboard bond with rice bran and polymeric methylene diphenyl diisocyanate adhesives. Publisher: Elsevier Science BV, PO BOX 211, 1000 AE Amsterdam, Netherlands. Source: Industrial Crops snd Products 23 (1): p (11) Zheng, Y.; et al.. Publisher: Elsevier. Source: Industrial Crops and Products, v 23, n 3, p Biological and Agricultural Engineering Department, University of California, Davis (12) Peterson, R. W. Wood Adhesives. Forest Products Research Branch, n o Otawa (13) Araújo, L. C. R. Caracterização química e mecânica de poliuretanas elastoméricas baseadas em materiais oleoquímicos. Dissertação apresentada ao curso de pósgraduação do Instituto de Química de São Carlos. Universidade de São Paulo. São Carlos SP (14) Silva, S. A. M.; Lahr, Francisco A. R Chapas de partículas confeccionadas com resíduos de madeiras tropicais de baixa densidade. Capítulo 14 do livro: Reciclagem de resíduos para a construção civil. Editora da Universidade FUMEC FEA. P Belo Horizonte MG. (15) KEHL, Indústria e Comércio. Textos técnicos sobre poliuretanas. São Carlos SP. (2006). (16) NBR Chapas de madeira aglomerada. Parte I Terminologia, Parte II Requisitos e Parte III Métodos de ensaio. ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro. Agradecimentos Os autores agradecem a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e a Coordenação de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo apoio financeiro.

115 Caracterização de painéis de partículas de madeira leucena Sérgio Augusto Mello da Silva Sérgio Luiz Moni Ribeiro Filho André Luis Christoforo Túlio Hallak Panzera RESUMO O presente trabalho objetivou avaliar as características físico mecânicas de chapas aglomeradas com partículas de leucena (Leucaena leucocephala) e resina poliuretana derivada de óleo de mamona, sendo investigados o módulo de resistência à flexão (MOR), adesão interna (AI), densidade aparente (ρ ap ) e teor de umidade (u m ). Os experimentos foram desenvolvidos com base nos procedimentos metodológicos da norma brasileira ABNT NBR 14810:2002. As chapas foram confeccionadas com pressão de compactação de 4MPa, temperatura de 90 o C, partículas com 5% de teor de umidade e adição de 10% de resina poliuretana monocomponente e bicomponente derivadas de óleo de mamona. Os resultados obtidos demonstraram que as densidades aparentes obtidas foram superiores as recomendadas pela norma brasileira, sendo os painéis confeccionados com resina bicomponente 22,67% superiores ao limite superior estabelecido pela normatização técnica brasileira. Os painéis confeccionados com resina poliuretana monocomponente apresentaram os maiores valores para o teor de umidade. O módulo de resistência à flexão dos painéis fabricados com resina bicomponente mostrou ser 43,72% superior ao valor definido pela norma. A adesão interna dos painéis fabricados com resina monocomponente foi 2,45 vezes superior ao valor estipulado pela norma. Do intervalo de confiança entre médias para as resinas mono e bicomponente, apenas a adesão interna e densidade apresentaram equivalência estatística. Os coeficientes de determinação obtidos das regressões entre a adesão interna e densidade para ambas as resinas validaram o modelo de ajuste linear, sendo possível estimar a adesão interna com o conhecimento da densidade aparente das chapas. Palavras-chave: resistência, flexão, adesão interna, teor de umidade. ABSTRACT This work aimed to test particleboard with leucena (Leucaena leucocephala) wood particles and polyurethane resin derived from castor oil. The response variables are: modulus of rupture (MOR), internal bond (AI), apparent density (ρ ap ) and wood moisture content (u m ). The experiments were developed based on the methodological procedures of the ABNT NBR 14810:2002 standard. The particleboards were manufactured by hot-pressing at 4MPa and 90 o C, using timber particles with 5% of moisture content and 10% of monocomponent and bicomponent polyurethane resin. The higher moisture content was achieved when the monocomponent polyurethane resin was used. The bicomponent polyurethane resin provided a percent increase of 43.72% and 22.67% on the modulus of rupture and apparent density, respectively, when compared to the standard limit. The internal adhesion of the panels manufactured with monocomponent resin was 2.45 times higher than the standard limit. The confidence interval between means revealed that the internal adhesion and apparent density exhibited statistical equivalence. A good correlation between the internal adhesion and apparent

116 density was found, for this reason it was possible to estimate the internal adhesion of the panels based on the apparent density data. Keywords: strength, bending, internal adhesion, moisture content. 1. INTRODUÇÃO Pesquisas vêm sendo desenvolvidas na elaboração de painéis de partículas, com o objetivo de verificar a viabilidade da elaboração dos materiais como forma alternativa do uso dos rejeitos da madeira e seus derivados, sendo os adesivos a base de uréia-formaldeído os mais utilizados (SILVA et al., 2012 (1) ). Entretanto, um aspecto a ser considerado na industrialização de painéis de partícula é a utilização de produtos que poluem o meio ambiente, principalmente por meio da emissão de gases, fazendo-se necessário o desenvolvimento de novos produtos, como é o caso do estudo proposto por BRADI et al. (2006) (2), tendo avaliado a influência da mistura de óleo vegetal em matriz poliuretana na resistência mecânica de painéis de fibras de madeira. As análises realizadas possibilitaram concluir que é possível a utilização de misturas de óleo vegetal em matriz poliuretana na relação de 35:65 (em massa) para confecção de painéis de fibras de madeira. Segundo a Associação Brasileira da Indústria de Painéis de Madeira - ABIPA (2006) (3), o Brasil é um dos países mais avançados do mundo na fabricação de painéis de partículas, com o maior número de fábricas de última geração, cuja produção anual equivale atualmente a m 3, representando para produção mundial um percentual muito baixo considerando-se o potencial madeireiro do país e as tecnologias instaladas. Considerando-se os aspetos da atual produção de painéis de partículas do Brasil e a necessidade de estudos que possibilitem a utilização de novos adesivos, este trabalho objetivou avaliar, com o auxílio do documento normativo brasileiro ABNT NBR 14810:2002 (4), as propriedades mecânicas: módulo de resistência à flexão (MOR) e adesão interna (AI) e físicas: densidade aparente (ρ ap ) e teor de umidade (u m ) de painéis de partículas produzidos com resina poliuretana mono e bicomponente derivadas de óleo de

117 mamona e fibras de madeira de leucena (Leucaena leucocephala), espécie de madeira não explorada na elaboração de painéis, com o intuito de avaliar o potencial dos materiais fabricados. A leucena é uma espécie de madeira originária da América Central, espécie muito prolífera e de rápido crescimento, sendo disseminada nas Regiões Sul, Sudeste e Nordeste do Brasil. É de difícil erradicação, fazendo parte da lista das 100 espécies invasoras mais agressivas do planeta (COSTA, 1987 (5) ). Por causa da grande quantidade de árvores de leucena no município de Ilha Solteira e em decorrência da necessidade de se dar um destino para as madeira proveniente de podas, foi elaborado um projeto de pesquisa entre a Universidade Estadual Júlio Mesquita Filho (UNESP), Universidade de São Paulo (USP) e Casa da Agricultura de Ilha Solteira com objetivo de pesquisar a produção de chapas com partículas de leucena (SILVA, 2008 (6) ). O aproveitamento de resíduos de madeira em Ilha Solteira se constitui de um projeto do Parque Tecnológico, que visa um consórcio entre a UNESP e empresas madeireiras da região Noroeste do Estado de São Paulo para produção de chapas aglomeradas de madeira por meio de incubadoras tecnológicas. Além da caracterização dos painéis, procurou-se também investigar a relação entre a adesão interna e a densidade aparente, com o intuito de verificar a possibilidade de estimar a adesão interna com o conhecimento da densidade. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A revisão bibliográfica desenvolvida apresenta alguns trabalhos envolvendo a fabricação de painéis de fibras e partículas com o uso da resina poliuretana a base de, enfatizando não ser encontrado nenhum trabalho na temática em que foi investiga propriedades físicas e mecânicas de painéis fabricados com fibras de madeira de leucena.

118 DIAS et al. (2008) (7) estudaram propriedades mecânicas de painéis de madeira aglomerada constituídos de resina poliuretana à base de mamona. Os resultados obtidos para o MOE não alcançaram o valor mínimo de 18 MPa, possivelmente justificado pela má distribuição do adesivo durante o processo de formação dos painéis. Painéis de partículas aglomeradas com bagaço de cana e resina poliuretana derivada de óleo de mamona foram pesquisados no trabalho de FIORELLI et al. (2011) (8), tendo investigados as propriedades: densidade, inchamento, absorção e módulo de elasticidade e de ruptura à flexão. Os resultados indicaram os materiais fabricados como sendo de alta densidade, recomendado para uso industrial, evidenciando a eficiência da resina poliuretana a base de mamona como adesivo. PAES et al. (2011) (9) estudaram o efeito da combinação da pressão (2,0; 3,0; 3,5MPa) e temperatura (50; 60; 90 o C) em painéis de partículas com resíduos de madeira de Pinus elliottii e resina poliuretana derivada de mamona nas variáveis resposta: densidade, inchamento e absorção de água (0-2h; 2-24h; 0-24h); módulo de elasticidade e de ruptura à flexão, arrancamento de parafuso e ligação interna, concluindo que as combinações 3,0MPa e 90ºC e 3,5MPa e 60ºC apresentaram os melhores resultados, comprovando ser a temperatura de prensagem a variável mais significativa quanto a qualidade das chapas elaboradas. Painéis de madeira de reflorestamento e chapas de partículas de bagaço de cana-de-açúcar com resina poliuretana bicomponente derivada de óleo de mamona foram estudados por SARTORI et al. (2012) (10) como solução alternativa para o sistema de fechamento lateral do tronco coletivo de centro de manejo para bovinos de corte. As propriedades físico-mecânicas obtidas comprovaram a eficiência do modelo estrutural proposto para uso em centro de manejo. A produção de chapas aglomeradas homogêneas com partículas de madeiras da Amazônia de baixa e média densidade (Erisma uncinatum, Nectranda lanceolata, Erisma sp.) foram estudadas por SILVA e LAHR (2007) (11). As

119 chapas foram confeccionadas com espessura nominal de 10 mm, densidade nominal de 0,75g/cm 3, ao empregarem 10% de resina poliuretana bicomponente derivada de óleo de mamona e partículas com comprimentos entre 0,02 a 6 mm, sob condições de prensagem com temperatura de 90 o C, 40 MPa e tempo de 10 min. Nas avaliações realizadas de acordo com a norma brasileira regulamentadora Brasileira ABNT NBR 14810:2002 (4), as chapas de partículas da madeira Nectranda lanceolata apresentaram os maiores valores de resistência, sendo estes superiores ao limite estabelecido pela norma citada. 3. MATERIAIS E MÉTODOS Pequenas toras de madeira leucena, com 10 a 20cm de diâmetro e 100cm de comprimento foram selecionadas para serem submetidas ao processo de fragmentação para produção das partículas, com comprimento aproximado de 6mm. As chapas foram confeccionadas em prensa hidráulica com controle de temperatura e pressão, sendo empregadas, segundo recomendações de SILVA e LAHR (2007) (11), pressão de compactação de 4MPa, temperatura de 90 o C e ciclo de prensagem de 3 min iniciais, abertura da prensa por 30 segundos e 7 minutos de prensagem final. Foram confeccionadas duas chapas de partículas para cada tipo de resina, mono e bicomponente, nas dimensões de mm. Passadas 72 horas após a prensagem, as chapas foram esquadrejadas nas dimensões de mm. Para avaliação do módulo de resistência à flexão (MOR) foram extraídos sete corpos de prova (CP) de cada chapa elaborada com resina poliuretana monocomponente, e outros sete de cada chapa confeccionada com resina poliuretana bicomponente, nas dimensões nominais de mm, totalizando 14 amostras por condição.

120 Para avaliação da adesão interna, foram extraídas duas amostras de cada corpo de prova utilizado para estudo do MOR, nas dimensões mm, conduzindo a 28 amostras por tipo de resina. Para avaliação da densidade aparente e teor de umidade foram extraídas dos painéis 28 amostras com dimensões de mm para cada tipo de resina. Com relação à adição das resinas, foram adotados procedimentos distintos em função das características de cada. Para o caso da monocomponente, utilizaram-se 10% de resina em função da massa seca das partículas, sendo em seguida adicionadas as partículas. No caso da resina bicomponente, consideraram-se para sua composição a relação de 1 parte de poliol para 1 parte de pré-polímero, totalizando 10% de resina em função da massa seca das partículas. A adição da resina nas partículas ocorreu considerando-se primeiramente a introdução do poliol, e após homogeneização do poliol às partículas, a adição do pré-polímero. O intervalo de confiança entre médias, com nível de significância de 95%, foi utilizado para verificar a equivalência estatística entre o emprego das resinas poliuretanas mono e bicomponente nas variáveis-resposta investigadas, expresso pela Equação 1, sendo a média populacional das diferenças, x m a média aritmética amostral das diferenças, n o tamanho da amostra, S m o desvio padrão amostral das diferenças e t α/2,n-1 o valor tabelado pela distribuição t de Student com n-1 graus de liberdade e nível de significância. xm t / 2, n 1 Sm / n x m+t / 2, n 1 Sm / n (1) O teste de Anderson-Darling foi utilizado na verificação da normalidade para os conjuntos dos valores das variáveis investigadas, validando os resultados do intervalo de confiança. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

121 Os resultados obtidos para as propriedades físicas e mecânicas das chapas são apresentados na Tabela 1. Segundo a norma Brasileira ABNT NBR 14810:2002 (4), o valor estipulado para o módulo de resistência à flexão (MOR) deve ser de no mínimo 18MPa, devendo ser de 0,40MPa o valor mínimo para a adesão interna (AI). Tabela 1 - Propriedades físicas e mecânicas obtidas dos painéis fabricados. Resina Poliuretana Resina Poliuretana Propriedades Monocomponente Bicomponente Mecânicas MOR (MPa) AI (MPa) MOR (MPa) AI (MPa) Média 19,37 1,38 25,87 1,26 Desvio Padrão 3,02 0,25 3,97 0,33 Coef. de variação 0,16 0,18 0,15 0,27 Máximo 25,35 1,93 31,88 2,10 Mínimo 14,11 0,86 18,32 0,77 Resina Poliuretana Resina Poliuretana Propriedades Monocomponente Bicomponente Físicas ρ ap (g/cm 3 ) u m (%) ρ ap (g/cm 3 ) u m (%) Média 0,88 10,11 0,92 8,00 Desvio Padrão 0,04 0,51 0,05 0,41 Coef. de variação 0,04 0,05 0,05 0,05 Máximo 0,93 10,80 0,99 8,70 Mínimo 0,82 9,10 0,82 7,50 Os P-valores do Teste de normalidade de Anderson-Darling para as propriedades mecânicas variaram entre 0,473 a 0,691, sendo todos superiores a 0,05, comprovando ser normal a distribuição dos dados encontrados (MONTGOMERY, 2005 (12) ), validando o emprego dos intervalos de confiança calculados. De acordo com os resultados do MOR e AI apresentados na Tabela 1, constata-se que as chapas confeccionadas com as resinas poliuretanas monocomponente e bicomponente apresentaram valores superiores aos

122 valores limites definidos pela norma ABNT NBR 14810:2002 (4), sendo a adesão interna obtida com o uso de ambas as resinas duas vezes superior ao limite mínimo estipulado. Com relação a propriedades físicas, os intervalos dos valores para a densidade aparente (g/cm 3 ) e teor de umidade (%) estipulados por norma foram [0,55; 0,75] e [5; 11] respectivamente. Os P-valores do teste de normalidade de Anderson-Darling para as propriedades físicas variaram entre 0,536 a 0,622, sendo todos superiores a 0,05, comprovando ser normal a distribuição dos dados encontrados. Conforme se observa na Tabela 1, das propriedades físicas investigadas, a densidade não atendeu aos requisitos da norma Brasileira ABNT NBR 14810:2002 (4), tendo as resinas mono e bicomponente valores de 17% e 22,67% superiores quando comparados com o limite superior estipulado pela norma. Com relação ao teor de umidade, os painéis confeccionados com ambas as resinas atenderam aos requisitos da norma, sendo os maiores teores de umidade obtidos como uso da resina poliuretana monocomponente. Na Tabela 2 constam os resultados dos intervalos de confiança (µ) e os respectivos P-valores das variáveis-resposta sendo confrontadas pelo tipo de resina utilizada na confecção dos painéis. Tabela 2 - Resultados do intervalo do confiança das variáveis investigadas. Variável Resposta P-valor Intervalo de Confiança Condição MOR 0,003-21,65 µ -10,38 Não equivalente AI 0,191-1,55 µ 1,61 Equivalente ρ ap 0,328-0,22 µ 0,15 Equivalente u m 0,000 0,01 µ 3,86 Não equivalente Os resultados do intervalo de confiança para a adesão interna e densidade aparente demonstram equivalência estatística, não havendo diferenças significativas entre o emprego de ambas as resinas na obtenção destas

123 propriedades, o mesmo não ocorrendo com o módulo de resistência à flexão e teor de umidade. Os valores médios dos módulos de resistência à flexão para os materiais fabricados com as resinas mono e bicomponente foram respectivamente 7,61 e 43,72% superiores aos estipulados pela norma, sendo o MOR oriundo dos painéis fabricados com resina poliuretana bicomponente 33,56% superior ao MOR dos painéis confeccionados com a resina monocomponente. Com o intuito de relacionar a adesão interna com a densidade aparente para ambas as resinas foram realizadas duas regressões lineares distintas, uma para cada tipo de resina. As equações de regressão entre estas variáveis para as resinas poliuretanas mono e bicomponente ajustadas foram AI=- 7,11+9,69 ρ ap e AI=-5,75+7,59 ρ ap respectivamente, considerando um nível de significância igual a 0,05, com R 2 (Adj.) de 0,94 e 0,91 e P-valores iguais a 0,000 e 0000, comprovando serem válidas e significativas as relações lineares obtidas entre as variáveis. 5. CONCLUSÕES O emprego de 10% de resina poliuretana monocomponente e bicomponente juntamente com os demais fatores investigados na elaboração dos painéis não atenderam de forma satisfatória apenas a densidade aparente, sendo os maiores valores encontrados nos painéis fabricados com a resina poliuretana bicomponente. Os valores do MOR e AI foram superiores aos estipulados pela norma Brasileira ABNT NBR 14810:2002 (4), apresentando ser a adesão interna dos painéis fabricados com resina monocomponente 2,45 vezes superior ao valor limite estipulado. Os coeficientes de determinação das regressões entre a adesão interna e densidade aparente para ambas as resinas comprovaram a linearidade entre

124 as variáveis, possibilitando-se estimar a adesão interna dos painéis com o conhecimento das suas respectivas densidades. Mesmo considerando os resultados significativos, principalmente para as propriedades mecânicas, faz-se necessário ajustar as variáveis do processo de confecção das chapas buscando-se o emprego de quantidades menores de resina, objetivando diminuir os custos finais das chapas. 6. REFERÊNCIAS (1) Silva, S. A. M.; Christoforo, A. L.; Goncalves, R.; Rocco, F. A. L. Strength Properties of Medium Density Fiberboards (MDF) Manufactured with Pinus elliottii wood and Polyurethane Resin Derived from Castor Oil. International Journal of Composite Materials, v. 3, p. 7-14, (2) Bradi, K. H.; Amim, K. A. M.; Othman, Z.; Manaf, H. A.; Khalid, N. K. Effect of filler-tomatrix blending ratio on the mechanical strength of palm-based. Source: Polymer International, 55 (2): p Publisher: John Wiley & Sons LDT. The Atrium, Southern Gate, Chichester PO19 8SQ. England, (3) Associação Brasileira das Indústrias de Painéis De Madeira (ABIPA) - Produtos e tecnologias. Sobre consumo mundial de aglomerado em 2004/2005, São Paulo (SP) (4) Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT. Chapas de madeira aglomerada. ABNT NBR , 2, (5) Costa, N. L. Recomendações técnicas para o cultivo de leucina. Porto Velho: EMBRAPA-UEPAE, Comunicado técnico (50), 8 p., (6) Silva, S. A. M. Chapas de partículas confeccionadas com resíduos de madeiras tropicais de baixa densidade. Relatório Técnico-Científico de Pós-Doutorado. Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos, Departamento de Engenharia de Estruturas, São Carlos-SP, (7) Dias, F. M. Aplicação de resina poliuretana à base de mamona na fabricação de painéis de madeira aglomerada. Capítulo de Livro: LAHR, F. A. R. Produtos derivados da madeira. São Carlos: EESC/USP, p , (8) Fiorelli, J.; Rocco Lahr, F. A.; Nascimento, M F.; Savastano Jr., H.; Rossignolo, J. A. Painéis de partículas à base de bagaço de cana e resina de mamona produção e propriedades. Acta Scientiarum Technology, Maringá, v. 33, n. 4, p , (9) Paes, J. B.; Nunes, S. T; Rocco Lahr, F. A.; Nascimento, M. F.; Lacerda, R. M. A. Qualidade de chapas de partículas de pinus elliottii coladas com resina poliuretana sob diferentes combinações de pressão e temperatura. Ciência Florestal, Santa Maria, v. 21, n. 3, p , (10) Sartori, D. L.; Cravo, J. C. M.; Barrero, N. G.; Fiorelli, J.; Savastano Jr., H. Painel em madeira de reflorestamento e chapas de partículas para instalações rurais. Floresta e Ambiente, 19(2), p , (11) Silva, S.; Rocco Lahr, F. A. Chapas de partículas confeccionadas com resíduos de madeiras tropicais de baixa densidade. Livro: Reciclagem de resíduos para a construção civil. Editora da Universidade FUMEC. Capítulo 14, p Belo Horizonte (MG), (12) Montgomery, D. C. Design and analysis of experiments. John Wiley & Sons Inc., 6 a edition, Arizona, 2005.

125 Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) de painéis de madeira: uma revisão bibliográfica com foco sobre a importância e as necessidades para o contexto brasileiro Diogo Aparecido Lopes Silva Rita Pinheiro Garcia Fausto Miguel Cereja Seixas Freire Aldo Roberto Ometto Luciano Donizeti Varanda RESUMO Para a melhoria do desempenho ambiental de produtos se destaca a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) por ser uma técnica completa e eficaz na identificação de oportunidades de melhoria dos aspectos ambientais dos produtos. Normalizada pelas ISO e ISO 14044, a ACV permite identificar os impactos ambientais de um produto, desde sua origem até a disposição final. As etapas de uma ACV são: Definição do Objetivo e Escopo, Inventário do Ciclo de Vida, Avaliação do Impacto do Ciclo de Vida e Interpretação. O presente trabalho objetiva mostrar através de uma revisão de literatura a importância da técnica de ACV e sua aplicação no campo dos produtos à base de madeira, com destaque para os painéis aglomerados/mdp. São analisados e discutidos os principais estudos de ciclo de vida existentes na literatura para os painéis aglomerados e finaliza-se ressaltando sobre a necessidade de aplicar a ACV para os painéis de madeira produzidos no Brasil. Palavras chave: Avaliação do ciclo de vida (ACV), Painéis de madeira, Painel MDP. ABSTRACT To improve the environmental performance of products stands out the Life Cycle Assessment (LCA), that is recognized as a complete and effective technique in identifying opportunities for improving the environmental performance of products. LCA, standardized by ISO and ISO 14044, identifies the environmental impacts of products from its origin to its final disposal. LCA is organized in four phases: Goal and Scope definition, Life Cycle Inventory, Life Cycle Impact Assessment and Interpretation. This literature review aims at showing the importance of the LCA methodology and its application to wood-based products, particularly particleboard / MDP. In this chapter, the main life-cycle studies related to particleboard are discussed and the need to apply LCA to wood panels produced in Brazil is emphasized. Keywords: Life cycle assessment (LCA), Wood-based panel, Particleboard. 1. INTRODUÇÃO Atualmente, a população mundial é da ordem 7 bilhões de pessoas e este número vêm aumentando a um ritmo acelerado todos os dias. Com este aumento da população, muito tem-se buscado sobre as alternativas de se

126 produzir melhores produtos (bens e serviços) para sustentar tal crescimento populacional, ou seja, visando a sustentabilidade humana. Todos os dias, diferentes novos produtos são lançados no mercado mundial, a fim de garantir e melhorar a qualidade de vida das pessoas. Entretanto, ao se pensar na sustentabilidade da população humana, depara-se com a questão da sustentabilidade do meio ambiente. A sustentabilidade do meio ambiente tem sido comprometida pela deterioração do meio ambiente associada a uma produção crescente de produtos para satisfazer as necessidades humanas. Ainda são comuns os casos onde se predominam processos produtivos poluentes, com a utilização de recursos naturais de forma irracional, sem o conhecimento prévio de todos os impactos associados à sua exploração. Esta situação compromete o desenvolvimento sustentável. Entretanto, a sociedade em geral se mostra cada vez mais preocupada com as questões ambientais. Isto se reflete na crescente pressão sobre as empresas em reduzir os impactos ambientais, não apenas na fase de fabricação dos produtos, mas onde eles são verdadeiramente significativos. Esta possibilidade é verificada através de melhorias de desempenho ambiental de processos e produtos. Na busca pela melhoria de performance ambiental, deve-se buscar por estratégias pró-ativas de solucionamento de problemas ambientais. Neste sentido, mostra-se importante considerar o conceito ciclo de vida. Sem o conhecimento prévio sobre o ciclo de vida dos produtos, além de apenas ser possível resolver problemas parciais e pontuais, pode-se incorrer em erro na tomada de decisão, pois os resultados podem ser incompletos por não bem representar a realidade de um determinado estudo. Adicionalmente, existe a possibilidade de transferência de problemas ambientais de um meio para o outro, ou de uma fase do ciclo de vida para a outra se a perspectiva de ciclo de vida não considerada.

127 A Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é a técnica que melhor encarna o conceito de ciclo de vida. A ACV mostra-se de grande utilidade na identificação dos pontos onde os impactos ambientais ocorrem e quais são os mais relevantes. Isto possibilita que melhorias ambientais no ciclo de vida dos produtos possam ser tomadas. Dentre a quase infinita gama de produtos existentes, atualmente existe um crescimento em nível mundial no mercado de painéis à base de madeira. A isto se soma ainda a busca pelo maior conhecimento sobre os aspectos e impactos ambientais relevantes destes produtos dentro de uma visão de ciclo de vida. Desse modo, o presente trabalho se propõe a mostrar através de uma revisão bibliográfica, inicialmente as principais características que regem os estudos de ACV, tendo em vista que tal técnica ainda encontra-se em fase de inserção no Brasil. Posteriormente, é discutido sobre as principais conclusões referentes a aplicação da técnica de ACV para os painéis de madeira, tomando como base a literatura internacional disponível no assunto, com maior ênfase no caso dos painéis aglomerados/mdp, por serem os painéis mais produzidos e consumidos no mundo. Ao término deste trabalho, como considerações finais, finaliza-se ressaltando sobre a necessidade de aplicar a ACV para os painéis de madeira produzidos no Brasil. 2. AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA (ACV) 2.1. Origem e definição A ACV surgiu da crescente conscientização quanto à proteção ambiental e os possíveis impactos associados aos produtos (bens e serviços), não somente para a fase de fabricação, mas, com foco onde os impactos são realmente significativos, tendo em vista o ciclo de vida dos produtos (ABNT, 2009a) (1). HUNT e FRANKLIN (1996) (2) afirmam que a sigla ACV foi primeiro utilizada nos Estados Unidos (EUA) pelo termo em inglês Life Cycle Assessment (LCA) no início da década de 1990, embora as ideias que estão na base da ACV tenham surgido na Europa e nos EUA na década de Em 1992, no objetivo de

128 normalizar a metodologia da ACV como técnica de gestão ambiental, a International Organization for Standardization (ISO) criou o Comitê Técnico TC207/SC 5 (TIBOR e FELDMAN, 1996) (3). SONNEMANN et al. (2004) (4) relatam que este comitê se dividiu em cinco grupos, para a criação das seguintes normas: grupo 1 ISO 14040:1997 (Environmental management Life cycle assessment Principles and framework); grupo 2 e grupo 3 ISO 14041:1998 (Environmental management Life cycle assessment Goal and scope definition and inventory analysis); grupo 4 ISO 14042:2000 (Environmental management Life cycle assessment Life cycle impact assessment); e grupo 5 ISO 14043:2000 (Environmental management Life cycle assessment Life cycle interpretation). FINKBEINER et al. (2006) (5) citam que estas normas ISO tiveram validade até 2005 sendo substituídas num processo de revisão pelas ISO 14040:2006 (Environmental management Life cycle assessment Principles and framework) e ISO 14044:2006 (Environmental management Life cycle assessment Requirements and guidelines). A transcrição das normas internacionais referentes à ACV para o Brasil foi feita pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), com a criação dos atuais documentos normativos NBR ISO 14040:2009 (Gestão ambiental Avaliação do ciclo de vida Princípios e estrutura) e NBR ISO 14044:2009 (Gestão ambiental Avaliação do ciclo de vida Requisitos e orientações). A ACV é regida pelo conceito de ciclo de vida, entendido por SILVA (2006) (6) como o conjunto de todas as etapas necessárias para que um produto cumpra sua função, contando da aquisição dos recursos naturais aplicados na sua fabricação até sua disposição final após o cumprimento da sua função (Figura 1).

129 Figura 1 Estágios do ciclo de vida de um produto. Fonte: SONNEMANN (2007) (7) Aplicando-se este conceito de ciclo de vida, para HEIJUNGS et al. (1992) (8) o foco passa a ser sobre o produto e não sobre um processo específico, se preocupando assim com a função com que o produto se propõe a cumprir. A vantagem do foco sobre o produto, é que comparativamente com a visão sobre o processo, ela engloba todos os estágios do ciclo de vida, e não apenas um conjunto limitado de estágios, o que poderia contribuir para que os impactos ambientais analisados pudessem não ser os mais efetivos. Muitos autores como WENZEL et al. (1994) (9), HUNT e FRANKLIN (1996) (2), CHEHEBE (1998) (10) e HAUSCHILD et al. (2005) (11) citam a ACV como um meio de avaliação dos impactos ambientais potenciais de um produto, que leva em conta o conceito de ciclo de vida. A norma brasileira define a ACV como uma técnica para a compilação e avaliação das entradas, das saídas e dos impactos ambientais potenciais de um sistema de produto ao longo de seu ciclo de vida (ABNT, 2009a) (1). As entradas incluem a mensuração de materiais e energia, e as saídas, os fluxos de produtos e coprodutos, emissões gasosas, efluentes líquidos, resíduos sólidos, perdas de energia, entre outros As quatro fases da ACV

130 Um estudo de ACV consiste de quatro fases: Definição de Objetivo e Escopo, Análise de Inventário do Ciclo de Vida (ICV), Avaliação de impacto do Ciclo de Vida (AICV) e a Interpretação, todas mostradas na Figura 2. Definição de Objetivo e Escopo Análise de Inventário Avaliação de Impacto Interpretação Aplicações diretas: Desenvolvimento e melhoria de produtos; Planejamento estratégico; Políticas públicas; Marketing; Outros. Figura 2 Fases de uma ACV. Fonte: ISO (2006) (12) e ABNT (2009a) (1). A Figura 2 sugere que a execução de uma ACV não segue um fluxo único e direto, pois é um processo iterativo, e redefinições podem ser tomadas ao longo do estudo Definição de objetivo e escopo A fase de Definição de Objetivo e Escopo é fase inicial de uma ACV. Visa em primeiro lugar, definir o objetivo do estudo. Neste momento deve-se declarar qual é a aplicação pretendida, as razões para a realização do estudo e o público alvo (ABNT, 2009a) (1). Segundo a International Reference Life Cycle Data System ILCD (2010) (13), esta etapa orienta a definição de todos os aspectos que irão compor a definição do escopo. Tendo definido o objetivo, o segundo passo é definir o escopo do estudo. Para ABNT (2009a) (1), no escopo do trabalho se deve claramente declarar: o sistema de produto a ser estudado; as funções do sistema de produto; a unidade

131 funcional; a fronteira do sistema; os procedimentos de alocação; a metodologia de AICV e tipos de impactos; a forma de interpretação a ser utilizada para os resultados; os requisitos dos dados; os pressupostos do estudo; a escolha de valores e elementos opcionais; as limitações do estudo; os requisitos de qualidade dos dados; o tipo de revisão crítica, se aplicável; e o tipo e formato do relatório requerido para o estudo Inventário do ciclo de vida (ICV) A etapa de ICV consiste na coleta de dados, o estabelecimento dos procedimentos de cálculo e a quantificação dos fluxos de entrada de materiais e energia, e as saídas (produtos e emissões) no ciclo de vida do produto (ABNT, 2009b) (14). O inventário deve ser estabelecido de modo a assegurar que os fluxos de entrada e de saída estejam padronizados com base na unidade funcional adotada. Para FRANKL e RUBIK (2000) (15) o estabelecimento do inventário permite colocar em evidência certos fatores de alterações ambientais como, por exemplo, o consumo de recursos naturais (matérias-primas e energia), os resíduos gerados (sólidos, líquidos e gasosos) e outras emissões. Essa fase da ACV constitui de base para fase seguinte de avaliação dos impactos ambientais no ciclo de vida do produto. Para SICV BRASIL (2009) (16), o estabelecimento de um ICV caracteriza-se pela execução em simultâneo de dois ciclos de atividades: a primeira, de gestão do projeto em si, com base no plano traçado na fase de definição de objetivo e escopo; e a segunda, de execução das etapas para a construção do inventário. Para a construção do inventário, ABNT (2009a) (1) cita algumas atividades chave: Preparação para a coleta de dados; Coleta de dados; Validação dos dados;

132 Correlação dos dados à unidade funcional; Refinamento da fronteira do sistema. Das quatro fases que constituem a metodologia de ACV, a construção do ICV é considerada a fase de maior complexidade, pois demanda maiores níveis de dispêndios de tempo e de recursos capitais, humanos e financeiros Avaliação de impacto do ciclo de vida (AICV) Nesta terceira fase, o objetivo é classificar e conhecer a magnitude e a significância dos impactos ambientais potenciais para cada item inventariado (ABNT, 2009a) (1). No cálculo dos impactos ambientais, os dados de inventário são correlacionados com categorias e indicadores de impacto ambiental, utilizando métodos técnico-científicos. Os elementos obrigatórios que uma AICV deve abordar são: a seleção das categorias de impacto, indicadores de categoria e modelos de caracterização; a classificação dos resultados de ICV junto às categorias de impacto; e a caracterização, pelo cálculo dos resultados dos indicadores de impacto (ABNT, 2009a) (1). As categorias de impacto representam classes de problemas ambientais relevantes que podem ser provocados ou agravados, pelos aspectos ambientais do produto em estudo. Tais categorias estão associadas a impactos locais (toxicidade, ecotoxicidade, etc), regionais (acidificação, etc), e globais (aquecimento global, redução da camada de ozônio, e outros) (COLTRO, 2007) (17). Tendo considerado estas etapas obrigatórias de uma AICV, em muitos casos, isto encerra a fase de AICV. Entretanto, existem ainda os elementos opcionais que segundo ABNT (2009a) (1), são a normalização, o agrupamento e a ponderação.

133 Interpretação A última fase da ACV é a Interpretação. É feita a identificação e análise dos resultados obtidos nas fases de ICV e AICV de acordo com o objetivo e o escopo (CHEHEBE, 1998) (10). São tomadas as conclusões, recomendações e limitações do estudo. Conforme PRADO (2007) (18) são desenvolvidas prioridades e feitas avaliações identificando oportunidades para a redução do ônus ambiental. KNIGHT (1996) (19) cita que devem ser destacadas a minimização do uso de materiais ou processos conhecidos por causar os principais impactos ambientais levantados, e o empenho em adotar estratégias de redução, reutilização, reciclagem e recuperação de resíduos Importância e aplicações A importância da ACV para GATTI (2002) (20) é por esta possibilitar o tratamento claro e objetivo de questões ambientais complexas como: gerenciamento de recursos naturais, otimização de sistemas de produção, definição de parâmetros para atribuição de rotulagem ambiental, e otimização de sistemas de reciclagem para diversas tipologias de materiais. Isto permite identificar e melhor gerenciar os custos ambientais. Tais custos podem ser reduzidos pela substituição ou redução no consumo de materiais, redução na emissão de cargas poluidoras e na destinação de resíduos. A importância da ACV também está presente no ecodesign, que segundo BREZET e HEMEL (1997) (21) é a integração de aspectos ambientais no desenvolvimento de produtos, considerando os pontos no ciclo de vida que apresentam maior potencial de impacto ao meio ambiente, ou como também conhecidos por hotspots. A gama de aplicação da ACV depende do objetivo e escopo do estudo. Como algumas aplicações citam-se as abordadas em ABNT (2009a) (1), ILCD (2010) (13), e pela United Nations Environment Programme UNEP (2003) (22) :

134 Identificar oportunidades de melhoria no desempenho ambiental de produtos; Reduzir custos pela substituição e/ou otimização no uso de materiais, ou também, pela redução na geração de resíduos; Auxiliar no desenvolvimento do ecodesign; Fornecer detalhado nível de informações aos tomadores de decisão na indústria, nas organizações governamentais e não-governamentais, tendo em vista, a definição de metas e prioridades, o planejamento estratégico, e a adequação a legislação ambiental; Selecionar e/ou modificar indicadores de desempenho ambiental; e Obter uma rotulagem ambiental, ou elaborar uma declaração ambiental de produto como estratégia de marketing. A aplicação da ACV como estratégia de marketing para as empresas pode ocorrer por meio da rotulagem ambiental, conhecida por ecolabelling ou pela obtenção de declarações ambientais de produto. ABNT (2011) (23) define a rotulagem ambiental como uma metodologia voluntária de certificação e rotulagem de desempenho ambiental de produtos, com qualidade ambiental que atesta através de uma marca que determinado produto apresenta menor impacto em relação a outros comparáveis no mercado. A rotulagem ambiental é classificada em Tipo I, e é normalizada pela ISO 14024:1999 (Environmental labels and declarations - Type I environmental labelling - Principles and procedures), que inclui considerações de ciclo de vida. Relativamente às declarações ambientais de produto, JULIANI (2010) (24) explana que estas são classificadas em Tipo III, conforme a norma ISO 14025:2006 (Environmental labels and declarations - Type III environmental declarations - Principles and procedures), e sua obtenção está estritamente vinculada com informações advindas de estudos de ACV. Dentre outras aplicações para a ACV, SEIFFERT (2009) (25) cita o caso da Pegada de Carbono. Segundo o autor este conceito traduzido da expressão

135 Carbon Footprint mede o quanto de dióxido de carbono (CO 2 ) e outros Gases de Efeito Estufa (GEEs) são gerados no ciclo de vida de um produto através da mensuração dos fluxos de massa e energia que envolvam equivalentes de CO 2. Seu principal objetivo é medir o impacto gerado pelas atividades humanas sobre o aquecimento global Base de dados para ACV Para JOHN et al. (2006) (26) a base que sustenta uma ACV é o seu ICV. Assim, uma das limitações básicas na condução de uma ACV acaba sendo a disponibilidade de dados. Desse modo, devem-se criar mecanismos que facilitem o acesso às informações dos aspectos ambientais do ciclo de vida dos produtos, pois uma empresa que pretenda fazer ACV necessitará quase sempre de dados que não estão sob sua alçada. Diante disto, hoje existe uma demanda mundial no tocante ao desenvolvimento de bancos de dados para subsidiar os estudos de ACV. Neste sentido, como exemplo, na última década o Consortium for Research on Renewable Industrial Materials (CORRIM, 2005) (27) focou no desenvolvimento de ICVs para os produtos à base de madeira dos EUA, como os painéis de madeira. O objetivo geral era desenvolver uma base de dados consistente de acordo com as realidades do país para viabilizar a adoção da ACV. Tais ICVs encontram-se atualmente na base de dados U.S. Life Cycle Inventory (USLCI). Para o estabelecimento dos bancos de dados se necessita de mutua colaboração entre os usuários potenciais da ACV, em especial entre academia, empresas e governo. O governo deve definir políticas públicas claras sobre a forma de condução dos trabalhos, a importância e sua necessidade; as empresas devem disponibilizar dados sobre a cadeia produtiva dos produtos; e a academia tem a função principal de capacitar recursos humanos e auxiliar nos trabalhos de execução do desenvolvimento das bases de dados. LIMA (2007) (28) lembra que sem este comprometimento mútuo das partes envolvidas, a adoção da ACV fica sujeita ao desuso pela inviabilidade.

136 Atualmente, boa parte das bases de dados existentes já está disponível em softwares de ACV para uso, e/ou podem ser acessadas em sites específicos. Entre as principais bases de dados no mundo encontram-se: Ecoinvent, USLCI, Canadian Raw Materials Database (CRMD), German Network on LCI, The European Union s European Reference Life Cycle Data System (ELCD) e The LCA National Project in Japan. O acesso e a disponibilidade de informações destas bases de dados variam conforme a fonte consultada. Por exemplo, os dados das bases ELCD e USLCI estão disponíveis gratuitamente, respectivamente em e Já a base de dados Ecoinvent ( é considerada a base de dados mais completa, atualmente com mais de 4000 processos inventariados para os mais diversos produtos. No entanto, não está disponível gratuitamente, sendo necessário adquirir uma licença para a utilização. A base de dados Ecoinvent é gerada pelo Ecoinvent Centre, criado em 1997, como Swiss Centre for Life Cycle Inventories. Em contrapartida, mesmo com as iniciativas abordadas sobre a criação de bancos de dados de ACV, relativamente poucos países têm um banco de dados abrangente a ponto de conter todos os setores produtivos existentes. Essa limitação gera dois efeitos: Faz com que hajam produtos sem que tenham suas cadeias produtivas inventariadas para disponibilização nos bancos de dados; e Para RODRIGUES et al. (2008) (29) a geração de erros e incertezas na aplicação da ACV, pela tendência de usar dados gerados para países estrangeiros em estudos nacionais, com outras realidades geopolíticas, tecnológicas e sociais. O uso de dados estrangeiros em estudos nacionais é uma ação de praxe adotada em estudos de ACV. Todavia, esta solução para JOHN et al. (2006) (26) deve ser cautelosa porque pode gerar erros na modelagem do estudo, distorcendo resultados. No entanto, enquanto houver a indisponibilidade de banco de dados nacionais abrangentes, é aconselhável adaptar o quanto

137 possível os dados existentes na literatura para as situações requeridas a um estudo específico. Isto permite simulações que serão tão apropriadas quanto maior o nível de qualidade das adaptações feitas. Nessa visão de adaptar dados externos para as condições de estudo, CAMARGO (2007) (30) e GALDIANO (2006) (31), em seus trabalhos de ICV para produtos nacionais, modificaram dados da literatura internacional para as condições brasileiras. Para tal, os autores aproveitaram dados de ICV da base de dados da companhia suíça Ecoinvent. No Brasil, a iniciativa de se criar bases de dados nacionais nasceu bem depois do que em países como Alemanha, Suíça, Estados Unidos e Japão. RODRIGUES et al. (2008) (29) exemplificam que na Suíça as empresas utilizam a ACV desde os anos de 1980, e em meados de 1990, foi iniciada a montagem do banco de dados Ecoinvent. No Brasil, apenas em 2010, que foi instituído o Programa Brasileiro de Avaliação do Ciclo de Vida (PBACV), que entre seus objetivos propõe desenvolver, armazenar e disponibilizar ICVs dos produtos industriais brasileiros (CAVALCANTI, 2010) (32) Softwares de ACV Os softwares de ACV servem para facilitar a gestão operacional em estudos do gênero. Afinal, os trabalhos de ciclo de vida, em geral, são complexos, pois requerem uma grande quantidade de dados a serem gerenciados, e demandam por bases de dados dos mais variados produtos. Além disso, MARIOTONI (2007) (33) cita que o uso de tais ferramentas computacionais aumenta a confiabilidade dos cálculos, conclusões e recomendações dos estudos. Muitos são os softwares de ACV disponíveis no mercado, como os citados por CURRAN (2006) (34), RIBEIRO (2009) (35) e United States Environmental Protection Agency (USEPA, 2006) (36), resumidos na Tabela 1. Tabela 1 Principais softwares de apoio a ACV no mundo. Nome BEES Endereço na internet

138 CMLCA ECO-it EIOLCA GaBi GREET Model IDEMAT OpenLCA SimaPro 7.3 Software Sustainable Minds SolidWorks TEAM The Boustead Model Umberto Apesar da Tabela 1 exprimir as principais ferramentas de apoio em ACV, há outras disponíveis. RIBEIRO (2009) (35) apresenta uma lista com mais de 30 softwares. Tão importante quanto integrar os bancos de dados existentes nos softwares de ACV, é integrar os métodos técnico-científicos ou métodos de AICV para a avaliação dos impactos ambientais do ciclo de vida dos produtos, abordado na próxima seção Métodos de avaliação de impacto de Ciclo de Vida Os métodos de AICV ajudam nos cálculos dos impactos ambientais com base no perfil ambiental do produto (RIBEIRO, 2009) (35). Cada método possui informações importantes como: categorias de impacto ambiental, os modelos de caracterização, e indicadores de categorias. Com a utilização de softwares de

139 ACV o manuseio de tais métodos acaba sendo viabilizado, automatizando a maioria dos cálculos referentes à fase de AICV. Entre os métodos técnico-científicos para avaliação de impactos, na Tabela 2 são listados os mais utilizados conforme Life Cycle Initiative (2012) (37) : Tabela 2 Principais métodos de AICV. País Nome Detalhamento Canadá LUCAS Bulle et al. (2005) (38) Dinamarca EDIP Wenzel et al. (1997) (39) Estados TRACI Bare et al. (2003) (40) Unidos Holanda CML Guinée (2001) (41) Holanda/Suíça Eco-indicator99 Goedkoop et al. (2000) (42) Japão LIME Itsubo e Inaba (2003) (43) Japão JEPIX Miyazaki et al. (2003) (44) Suécia EPS Steen (1999) (45) Suíça IMPACT 2002(+) Jolliet et al. (2003) (46) Suíça Ecopoints Brand et al. (1998) (47) Fonte: adaptado de Life Cycle Initiative (2012) (37) Entretanto, mais recentemente outros métodos de AICV foram desenvolvidos, sendo: ReCiPe Trata-se de um método de AICV criado pela National Instituite for Public Health and Environment (RIVM), CML, PRé Consultants, e Radboud Universiteit Nijmegen e Committed to the Environment (CE Delft). Este método foi desenvolvido com base numa mescla dos métodos CML e Eco-indicator99 sendo que os detalhes do mesmo podem ser consultados em GOEDKOOP et al. (2009) (48) ; USETox Este é um método criado por uma equipe de pesquisadores composta por diversos centros de pesquisa do mundo, no intuito de desenvolver

140 um método para modelar os impactos ambientais referentes as categorias de ecotoxicidade e toxicidade humana em trabalhos de ACV (USETox, 2012) (49). O detalhamento relativo ao método pode ser consultado em Hauschild et al. (2008) (50) e Rosenbaum et al. (2008) (51). Os métodos de AICV são classificados em midpoint (ponto médio) e endpoint (ponto final). Conforme explicado por PENNINGTON et al. (2004) (52) os métodos de AICV midpoint se limitam à modelagem quantitativa antes do fim do caminho do impacto, e ligam os resultados de ICV às então definidas categorias de impacto midpoint. Como exemplos de métodos midpoint tem-se o CML, EDIP, TRACI e USETox, e como categorias de ponto médio tem-se a acidificação, a diminuição da camada de ozônio, o aquecimento global, a ecotoxicidade, entre outras. Já como métodos endpoint têm-se como exemplos o Eco-indicator99 e o EPS, onde os aspectos ambientais provenientes do ICV são diretamente correlacionados aos danos finais. PEGORARO (2008) (53) cita que os métodos tipo endpoint apontam para categorias de impacto de ponto final, como prejuízos à saúde humana, danos à qualidade do ecossistema, ou ameaça de extinção de espécies. Entretanto, o mesmo autor exalta que o uso dos métodos endpoint pode, porém, conduzir a maiores incertezas em comparação com os métodos midpoint. Os métodos de AICV consideram os impactos ambientais globais e/ou relativos a regiões específicas, a exemplo do Canadá, Europa, Japão e Estados Unidos. Por isso, estes modelos não refletem necessariamente a situação de países como o Brasil, podendo gerar inconvenientes análogos aos abordados anteriormente quanto ao uso de dados de ICV estrangeiros, como incertezas, subtração de aspectos ambientais relevantes, etc. Para sanar estes inconvenientes SILVA e KULAY (2006) (54) salientam sobre a necessidade da regionalização dos métodos de AICV. No Brasil, com o andamento do PBACV o foco maior está na elaboração dos ICVs, em especial para os setores de energia, combustíveis e transporte (FERREIRA et al., 2007) (55). Contudo, alguns estudos sobre métodos de impacto para a ACV no Brasil já iniciaram, como os trabalhos de PEGORARO (2008) (53) e TACHARD (2010) (56).

141 2.8. A inserção da ACV no Brasil No Brasil atualmente existe uma baixa demanda na adoção da ACV no campo empresarial. Conforme pesquisa do Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia (IBICT, 2005) (57), mais de 50% das empresas entrevistadas não conheciam a ACV. Em outra fonte, LIMA (2007) (28) informa que apenas 21% das empresas contatadas no Brasil usam a ACV, sendo apenas duas empresas nacionais. Desse modo, como medidas mitigadoras a serem tomadas SILVA (2010) (58) recomenda: Maior divulgação da ACV para atrair e incentivar empresas, associações e governo a coletarem e disponibilizarem informações ambientais sobre produtos; Gerar demanda por rotulagem ambiental, por meio da maior conscientização sobre a importância e benefícios do rótulo e sua relação com a ACV; Produzir um banco de dados nacional em ACV, visando facilitar a realização de estudos de ciclo de vida pela indústria para seus produtos; e Capacitar recursos humanos em ACV na Academia e nas empresas brasileiras. Visando incentivar a inserção da ACV no Brasil, em 2011, o governo brasileiro aprovou a criação do PBACV. CAVALCANTI (2010) (32) lista os objetivos do PBACV: Desenvolver, armazenar e disponibilizar o inventário do ciclo de vida dos principais produtos industriais brasileiros; Disponibilizar metodologias para elaboração de inventários com consistência, qualidade e reconhecimento internacional; Promover a capacitação em ACV, formando especialistas; Desenvolver programas de avaliação de conformidade; e

142 Disseminar e organizar o conhecimento em ACV. Entre os objetivos expostos para o programa, atualmente o Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (INMETRO) possui uma parceria com Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia (IBICT), o qual destaca a implantação do projeto Inventário do Ciclo de Vida para a Competitividade Ambiental da Industrial Brasileira, que servirá principalmente para desenvolver um sistema que possibilite armazenar os inventários do ciclo de vida da produção industrial brasileira, a organização e disseminação desses conteúdos (IBICT, 2005) (57). Como visto existe uma defasagem clara entre o uso da ACV no Brasil em comparação com os países precursores da técnica. O Brasil ainda sofre com a falta de métodos de AICV e de banco de dados específicos para as condições brasileiras, além do desconhecimento sobre o uso e importância da técnica entre a grande parte das empresas no país. Apesar da problemática exposta, com o andamento do PBACV, e com a contínua realização de estudos de ciclo de vida pelo país, espera-se que em curto-médio prazo a adoção da ACV no Brasil pelos seus usuários potenciais seja uma prática comum, assim como já ocorre em vários países, especialmente na Europa. 3. ESTUDOS DE ACV PARA OS PAINÉIS DE MADEIRA Tendo discutido sobre as principais características que norteiam a utilização da técnica de ACV, nesta seção são abordados os principais estudos de ciclo de vida relacionados aos painéis de madeira Painéis de madeira Os painéis são produtos derivados da madeira que se classificam em: Madeira sólida: também chamados de painéis de madeira processada mecanicamente, formados por camadas de lâminas (compensados e laminados) ou sarrafos (sarrafeados) de madeira maciça; e

143 Reconstituídos: feitos com partículas ou fibras de madeira reconstituída, tendo como principais produtos: aglomerados/medium Density Particleboard (MDP), Oriented Strand Board (OSB), Medium Density Fiberboard (MDF), Hard Density Fiberboard (HDF), e chapas isolantes conforme BIAZUS et al., (2010) (59) e IWAKIRI (2005) (60). Esta categoria engloba ainda outros produtos de menor expressão, como os painéis cimento-madeira, plástico-madeira e outros. Para BIAZUS et al., (2010) (59) os painéis de madeira sólida são mais comercializados na construção civil, e os painéis reconstituídos, em geral, na indústria moveleira O ciclo de vida dos painéis de madeira Sobre a visão de ciclo de vida de produtos, TODD e CURRAN (1999) (61) relatam que em certas circunstâncias pode ser conveniente realizar simplificações, podendo classificar um estudo de ACV em quatro formas: Cradle to grave (do berço ao túmulo): inclui todas as etapas do ciclo de vida; Cradle to gate (do berço ao portão da fábrica): considera a extração e beneficiamento de recursos naturais, e a fabricação dos produtos intermediários e do produto principal. Porém, elimina as etapas posteriores a fabricação; Gate to grave (do portão da fábrica ao túmulo): só considera as etapas de distribuição, uso e disposição final do produto principal; Gate to gate (do portão ao portão da fábrica): considera somente a etapa de fabricação do produto principal. A escolha de qualquer uma das abordagens citadas depende do objetivo do estudo de ACV. Para o caso dos painéis de madeira, Na literatura consultada, a maior parte dos trabalhos analisados foram cradle to gate ou gate to gate.

144 Isto se deve por boa parte dos estudos visarem à disponibilização de ICVs sobre a cadeia produtiva dos painéis. Neste caso, as duas abrangências citadas foram suficientes para cumprir com este objetivo. Como exemplos, na última década o instituto CORRIM focou no desenvolvimento de ICVs para os painéis de madeira dos EUA (CORRIM, 2005) (27). Os trabalhos iniciaram em 2000, no objetivo geral de criar uma base de dados de acordo com as realidades do país (PUETTMANN et al., 2010) (62). Todavia, PUETTMANN et al. (2010) (62) enfatiza como próximos passos o foco na melhoria ambiental destes produtos, a busca pela rotulagem ambiental e as comparações ambientais destes painéis de madeira conhecidos com outros materiais alternativos equivalentes. A Figura 3 representa as diferentes abordagens de ciclo de vida considerando o caso dos painéis de madeira. Na abordagem cradle to gate, os estudos de ciclo de vida para os painéis de madeira devem englobar as etapas de produção florestal, e a extração de recursos como insumos químicos (resina ureia formaldeído e aditivos), o fornecimento de eletricidade, água, a cadeia produtiva dos combustíveis e a produção industrial dos painéis. Nos estudos gate to gate, o foco é geralmente sobre a fase de produção industrial ou manufatura do produto. Já na abordagem gate to grave, avaliam-se as diferentes estratégias de fim de vida passíveis de adoção para os painéis, como a disposição em aterro, incineração, reciclagem, etc.

145 Figura 3 Abordagens de ciclo de vida em estudos de ACV: caso dos painéis de madeira. Sobre o ciclo de vida dos painéis de madeira, é importante frisar algumas considerações. Por exemplo, no Brasil, é comum ao se visitar uma fabricante de painéis, esta ter a ideia fixa de que por consumir madeira de florestas plantadas, seus produtos são ecologicamente corretos, contribuindo para a sustentabilidade ambiental. Todavia, considerando a visão de ciclo de vida (cradle to gate), não se pode negligenciar o fato de serem consumidos vários outros recursos, inclusive não renováveis, desde a obtenção da matéria prima na fase de produção florestal, até a etapa industrial, de manufatura do painel. Dentro deste ciclo, apesar da madeira ser renovável, esta é cultivada em monocultura, tida como um método que pode ser danoso ao ecossistema como consta nos estudos de VIANA (2004) (63) e VITAL (2007) (64) analisando os impactos ambientais das florestas plantadas no Brasil. Além disso, vários recursos não renováveis são consumidos, como o diesel, lubrificantes, pesticidas, e fertilizantes nas atividades florestais; a parafina e a resina ureia formaldeído na fase industrial, entre outros recursos. Portanto, para tirar conclusões sobre os benefícios ambientais dos painéis de madeira, é essencial conhecer previamente o perfil ambiental dos produtos. Isto permite além de conhecer os pontos críticos de impacto ambiental no ciclo de vida dos painéis, realizar comparações ambientais com outros produtos concorrentes, como alguns materiais plásticos, metais e inclusive, realizar comparações entre os diversos tipos de painéis de madeira existentes. Outro ponto relevante é a questão do ecodesign, por ser um conceito em ascendência (ABNT, 2004) (65). Contudo, o ecodesign ainda é pouco difundido nos estudos de painéis à base de madeira. Assim, com o conhecimento sobre os aspectos e impactos ambientais envolvidos no ciclo de vida dos painéis de madeira, é possível subsidiar o desenvolvimento de eco-compósitos, por meio de melhorias na ecoeficiência no ciclo de vida destes produtos. No caso, entende-se como eco-compósitos, os painéis à base de madeira desenvolvidos

146 sob a perspectiva de ciclo de vida, apresentando menores níveis de impacto ambiental do que outros materiais convencionais existentes, e portanto, apresentam um melhor desempenho ambiental, contribuindo para o desenvolvimento sustentável, no pilar da sustentabilidade ambiental. A seguir é feita uma discussão sobre os principais estudos de ACV existentes na literatura para o caso do painel MDP, por este ser o painel mais produzido e consumido no mundo (BIAZUS et al., 2010) (59). No Brasil conforme ABIPA (2012a) (66), em 2010, foram produzidos mais de 3 milhões de m³ do painel MDP, representando um aumento de 17% na produção, comparativamente ao ano de O caso do painel aglomerado/mdp Primeiro é importante distinguir o painel aglomerado do painel MDP. O painel MDP se refere ao painel de madeira reconstituída tido como a versão melhorada do painel aglomerado, que surgiu na Alemanha no início da década de 1940, se expandindo pelos demais países do mundo. Porém, em meados da década de 1990 o aglomerado passou a ser substituído pelo MDP, pelas melhorias técnicas ocorridas na qualidade do produto (BIAZUS et al., 2010 (59) ; IWAKIRI, 2005 (60) ; MATTOS et al., 2008 (67) ). Entretanto, conforme TRIANOSKI (2010) (68), a sigla MDP ainda é referenciada pelo termo aglomerado em algumas fontes bibliográficas e também na indústria. O painel MDP é um produto derivado da madeira, que dentre as diversas tipologias de materiais existentes, é classificado como material composto ou compósito. Para CALLISTER (2002) (69) define-se um compósito como: qualquer material multifásico que exiba uma proporção significativa das propriedades de ambas as fases que o constituem, de tal modo que é obtida uma melhor combinação de propriedades. Sobre as fases que constituem os materiais compósitos, em geral, existem apenas duas fases, uma é chamada de matriz, que é contínua e envolve a outra fase, chamada de fase dispersa ou fase de reforço (CALLISTER, 2002) (69). O painel MDP é composto por matriz de adesivo polimérico sintético e a fase de reforço com partículas de madeira, as

147 quais são combinadas com a aplicação de calor e pressão, se consolidando e dando origem ao painel. Pelo fato de ser feito à base de fibras vegetais naturais, o painel MDP pode ser denominado também como compósito lignocelulósico. Para ABIPA (2012b) (70) o painel MDP é fabricado em três camadas, sendo as duas camadas de superfície constituídas de partículas com menores dimensões, e a camada interna do painel, formada por partículas maiores, como ilustra a Figura 4. Figura 4 Painel MDP sem revestimento e suas três camadas. Na produção do painel MDP utiliza-se madeira de florestas plantadas, como os gêneros Pinus e Eucalyptus. O adesivo sintético aplicado na fabricação do painel tem como componentes básicos a resina termofixa (em geral, ureia formaldeído), a emulsão de parafina e o catalisador (cloreto/sulfato de amônio). Todavia, outros aditivos podem ser incorporados como certos produtos retardantes de fogo e preservantes contra biodegradadores, adicionados para melhorar certas propriedades e/ou condições de fabricação dos painéis (IWAKIRI, 2005 (60) ; MARRA, 1992 (71) ) A ACV o painel MDP: principais estudos e conclusões Atualmente, no Brasil são poucos os trabalhos de ACV voltados para os produtos oriundos do setor de base florestal. Considerando um levantamento feito por RIBEIRO (2009) (35) onde o autor listou todas as teses e dissertações

148 publicadas sobre o assunto até o ano de 2008, eram 111 trabalhos. Somando a este subtotal, as demais dissertações e teses publicadas entre 2009 e 2011, mediante levantamento realizado neste trabalho junto ao banco de teses da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES, 2012) (72) e na lista de teses e dissertações da Comunidade ACV (IBICT, 2012) (73), tem-se 149 publicações. 15 trabalhos estão relacionados ao segmento produtivo florestal, com destaque para os setores moveleiro e da construção civil. A Tabela 3 mostra um resumo das teses e dissertações em ACV publicados no Brasil que envolveram a madeira e/ou seus produtos derivados como objeto de pesquisa. Tabela 3 Teses e dissertações sobre ACV publicadas no Brasil até 2011: casos envolvendo a madeira e/ou seus produtos derivados Autor Título Ano Tipo Ana Carolina Aplicação da avaliação de ciclo de vida Balalotti em embalagens descartáveis para frutas: Mestrado 7 Passuello estudo de caso 2. Anna Freita A sustentabilidade no uso da madeira de Portela de Souza floresta plantada na construção civil Sistema de gestão ambiental (SGA): uma 3. Debora Baraun aplicação na produção de papel reciclado artesanal com adição de diferentes frações mássicas de fibra de bananeira Análise das práticas do desenvolvimento 4. Denise Porn de móveis estofados de alto padrão em empresas de pequeno porte, à luz dos conceitos da ecoeficiência 5. Florestas, madeira e habitações: análise Gisela de energética e ambiental da produção e uso Andrade de madeira como contribuição para o Brugnara desafio da valorização da floresta Mestrado Mestrado Mestrado Mestrado 6. Glória Lucía O design na indústria moveleira brasileira 200 Mestrado

149 Rodríguez e seus aspectos sustentáveis: estudo de 9 Correia de caso no pólo moveleiro de Arapongas-PR Arruda 7. Guilherme de Paula Galdiano Inventário do ciclo de vida do papel offset produzido no Brasil Mestrado 8. Jacidio da Silva Tratamento de resíduos, impactos e dinâmica ambiental na indústria moveleira de Arapongas Paraná Mestrado 9. João Carlos de Almeida Mieli Sistemas de avaliação ambiental na indústria de celulose e papel Doutorad o 10. Kátia Andréa Carvalhaes Pêgo A Inserção de parâmetros ambientais no desenvolvimento de produtos: caso categoria móveis de madeira Mestrado Avaliação comparativa de desempenho 11. Luciane Sartori ambiental de duas caixas de carga de semi-reboque bitrem graneleiro: compósito natural versus compósito Mestrado sintético Aplicação de conceitos da ecologia 12. Marcelo Geraldo Teixeira industrial para a produção de materiais ecológicos: o exemplo do resíduo de Mestrado madeira 13. Maria Fernanda Nóbrega dos Santos Análise dos impactos na construção civil: avaliação do ciclo de vida em chapas de partículas para forros Mestrado 14. Mariana Fonseca Braga O ecodesign na marcenaria da ASMARE BH: um estudo de caso Mestrado Design sustentável: o uso da matéria 15. Marilí de Lima Ferreira Brandão prima renovável um estudo de caso da produção do couro vegetal no norte do Mestrado Brasil Com base na Tabela 3, tem-se apenas 2 estudos de ACV sobre painéis de madeira, sendo um conduzido por SARTORI (2007) (74) na comparação de

150 desempenho ambiental de dois tipos de painéis usados na fabricação de caixas de carga de semi-reboques para o transporte de grãos; e outro feito por SANTOS (2010) (75), num comparativo de ACV, em escala laboratorial, onde analisou os impactos ambientais de painéis reconstituídos fabricados com diferentes tipos de resíduos, para fins habitacionais na construção civil. Todavia, nenhuma tese ou dissertação de ACV sobre os painéis reconstituídos já consolidados no mercado e produzidos pela indústria brasileira, como o painel MDP, foi encontrada na pesquisa. Pela ausência de trabalhos nacionais de ACV para os painéis reconstituídos consolidados e produzidos pela indústria brasileira, a seguir, são referenciadas as publicações sobre estudos do ciclo de vida para alguns dos produtos estrangeiros equivalentes ao MDP brasileiro, e denominados na literatura como particleboard. Inicialmente, vale exaltar os trabalhos de RIVELA et al. (2006) (76) e WILSON (2008) (77), que objetivaram estabelecer o inventário do ciclo de vida para o painel MDP. RIVELA et al. (2006) (76) abordaram o caso do MDP produzido na Espanha, onde os autores consideraram o estudo como cradle to gate, visto que abordaram a distribuição das matérias primas até a fase de produção industrial. No entanto, como a madeira utilizada na produção dos painéis é proveniente de resíduos da produção florestal, os impactos associados ao cultivo da madeira não foram levantados. Assim, na prática, o estudo é do tipo gate to gate, com foco na fase de produção industrial. Outro ponto técnico relevantes no trabalho de RIVELA et al. (2006) (76) foi o fato de terem considerado a existência de cogeração de energia dentro do processo industrial, através da geração simultânea de calor e eletricidade pela combustão de parte dos resíduos de madeira utilizados no processo. O ICV disponibilizado por RIVELA et al. (2006) (76) está subdivido em três partes que envolvem as seguintes atividades: Preparação da Madeira compreendendo o descascamento da madeira, geração, secagem e

151 armazenamento das partículas; Montagem do Painel envolvendo a classificação de partículas, preparação do adesivo, formação e prensagem do colchão; e Acabamento considerando o acondicionameto, lixamento e expedição dos painéis. A etapa com os maiores níveis de consumo de recursos foi a Preparação da Madeira, visto que é a etapa onde se consome mais energia para a geração e secagem de partículas. Além disso, as principais saídas foram as emissões ao ar, sendo oriundas principalmente também da Preparação da Madeira, devida as emissões no processo de secagem de partículas. O relatório de WILSON (2008) (77) mostra um estudo com resultados de análise de inventário para o MDP produzido nos Estados Unidos numa visão cradle to gate. Assim como em RIVELA et al. (2006) (76), assumiu-se o uso de resíduos de madeira como fonte de matéria prima, porém, sem a existência de cogeração no processo industrial. A fronteira do estudo definido por WILSON (2008) (77) levou em conta os aspectos ambientais oriundos da cadeia produtiva da produção da resina ureia formaldeído, dos combustíveis consumidos, do fornecimento de eletricidade, da geração dos resíduos de madeira, e os sistemas de transporte envolvidos. A Tabela 4 compara os resultados de ICV de RIVELA et al. (2006) (76) e WILSON (2008) (77), numa abordagem gate to gate, para a fase de produção industrial. Percebe-se que os dados de entrada como o consumo de materiais e energia são muito parecidos, assim como as emissões gasosas de particulados e formaldeído. Já as principais diferenças constatadas foram para o consumo de água e para as demais emissões gasosas. O estudo de WILSON (2008) (77) mostra-se mais completo em termos de emissões inventariadas. Tabela 4 Comparação gate to gate para a produção do painel MDP considerando os dados de ICV de RIVELA et al. (2006) (76) e WILSON (2008) (77). WILSON RIVELA et al. ENTRADAS Unidade (2008) (2006)

152 (Unidade / m³) (Unidade / m³) Resíduos de madeira Kg Resina ureia formaldeído Kg Catalisador sulfato de amônio Kg 0,76 0,74 Sequestrante de formaldeído Kg 2,9 Eletricidade Energia elétrica comprada MJ Cogeração de energia elétrica MJ Combustíveis Gás natural m³ Resíduos de madeira Kg Resíduos de madeira (cogeração) Kg - 75 Diesel L 0,26 - GLP L 0,33 - Gasolina e querosene L 0,021 - Óleo combustível destilado L 0,057 - Água L Transporte da madeira Caminhão t.km Barco t.km SAÍDAS Painel MDP Kg Resíduos de madeira vendidos (biomassa energética) Kg 5 - Emissões ao ar VOCs totais Kg 0,36 - Particulados Kg 0,21 0,41 Particulados < 10µm Kg 0,04 - Acetaldeído Kg 0, Acroleína Kg 0, Formaldeído Kg 0,06 0,06 Metanol Kg 0,02 -

153 Fenol Kg 0,005 - OBS: Pesos dos resíduos de madeira e combustíveis dados em base seca; pesos dos insumos químicos estão para 100% de sólidos. Fonte: WILSON (2008) (77). O referido relatório de WILSON (2008) (77) posteriormente foi publicado, em 2010, na revista Wood and Fiber Science como Life-cycle Inventory of Particleboard in terms of Resources, Emissions, Energy, and Carbon, o qual é comentado a seguir. WILSON (2010a) (78) analisou seu inventário mostrando que as principais emissões advindas do processo industrial foram: o formaldeído, o metanol, os particulados, o fenol e os compostos orgânicos voláteis (VOCs). As emissões se concentraram nos processos de geração e secagem de partículas como em RIVELA et al. (2006) (76), mas também nos processos de prensagem do colchão, e no lixamento do painel. Analisando o consumo de energia, WILSON (2010a) (78) concluiu que a queima de resíduos de madeira para a geração de calor correspondeu por 25% da energia consumida na matriz energética do processo industrial. Além disso, o autor considerou a questão do sequestro e armazenamento de carbono na madeira durante seu ciclo de vida, detalhe não contemplado em RIVELA et al. (2006) (76). O estudo mostrou resultados favoráveis quanto à pegada de carbono, visto que na produção de 1 m³ de MDP, removeu-se da atmosfera 1290 kg CO 2 eq., compensando as saídas de 392 kg CO 2 eq. na forma de GEEs oriundos da queima de combustíveis fósseis, como o diesel, utilizado na geração de energia no processo industrial e para os processos de transporte da madeira e insumos (WILSON, 2010a) (78). Ao contrário de RIVELA et al. (2006) (76), WILSON (2010a) (78) considerou dentro da abordagem cradle to gate do estudo a fase de produção florestal para as condições dos Estados Unidos, incluindo as atividades de preparo do terreno, plantio, manutenção da floresta, e colheita e transporte da madeira. Os dados de inventário para esta fase foram extraídos de JOHNSON et al. (2005) (79).

154 Analisando o inventário cradle to gate de WILSON (2010a) (78), o autor considerou ainda a cadeia produtiva de recursos energéticos como o carvão mineral, o gás natural, o petróleo e o urânio, aplicados entre outros propósitos, principalmente para a produção de eletricidade, no mix energético dos Estados Unidos. Também levantou a cadeia produtiva do calcário (utilizado na produção florestal) e o uso da água na fase de produção florestal e produção industrial. No tocante as saídas referentes ao inventário, o autor destaca as emissões atmosféricas, como os gases de efeito estufa e a categoria dos poluentes perigosos do ar, identificados como hazardous air pollutant (HAPs). Estas emissões se deram principalmente nas atividades florestais pelo consumo de diesel com maquinário florestal, e nas atividades industriais, na secagem das partículas de madeira e prensagem do colchão. A ACV do painel MDP tendo em conta o contexto português foi realizada inicialmente por GARCIA (2010) (80) em sua dissertação de mestrado. Posteriormente, outros estudos relacionados foram publicados, como GARCIA e FREIRE (2011a) (81), GARCIA e FREIRE (2011b) (82) e GARCIA e FREIRE (2012) (83). A pesquisa de GARCIA (2010) (80) teve como objetivos, numa primeira fase, desenvolver um modelo e inventário de ciclo de vida para os painéis e avaliar os impactos ambientais e energéticos associados ao seu ciclo de vida. Numa segunda fase, os resultados do estudo foram analisados tomando dois diferentes instrumentos de gestão de ciclo de vida: declaração ambiental de produto e pegada de carbono. Além de considerar uma abordagem cradle to gate assim como em RIVELA et al. (2006) (76) e WILSON (2010a) (78), o estudo mostrou também uma abordagem cradle to grave. GARCIA (2010) (80) incluiu o uso de resíduos de madeira como fonte de matéria prima, como em RIVELA et al. (2006) (76) e WILSON (2010a) (78). A existência de cogeração no processo industrial foi também considerada à semelhança de RIVELA et al. (2006) (76). Para a avaliação cradle to gate levou em conta a fase de produção florestal, como em WILSON (2010a) (78), porém, neste caso o estudo extraiu os dados de inventário da produção florestal para o contexto português de DIAS et al. (2007) (84) e NUNES (2008) (85). O inventário da

155 produção dos painés foi construído com base nos trabalhos já citados de RIVELA et al. (2006) (76) e WILSON (2010a) (78). Além de disponibilizar um inventário do ciclo de vida para a produção do painel MDP para o contexto português, GARCIA (2010) (80) avaliou também os impactos ambientais potenciais relacionados inicialmente pelo método CML, e mais tarde, em GARCIA e FREIRE (2012) (83) pelo método ReCiPe, e as necessidades energéticas, através do método Cumulative Energy Demand, para ambos os estudos. Para tanto, os estudos consideraram durante a modelagem do ciclo de vida a cadeia produtiva de diversos insumos como a produção da resina ureia formaldeído, a produção dos resíduos de madeira, o mix energético português, os diferentes tipos de sistemas de transporte para as matérias primas e insumos utilizados, etc. Como principal conclusão, observou-se que a produção da resina ureia formaldeído foi o processo com mais impactos ambientais para a maioria das categorias de impacto analisadas, sendo responsável entre 23 e 50% de todos os impactos no ciclo cradle to gate, e ainda, por 51% do consumo de energia não renovável (GARCIA e FREIRE, 2012) (83). Também verificaram, assim como em WILSON (2010a) (78), que se for contabilizado o CO 2 biogênico, o total dos impactos da produção do painel MDP no aquecimento global é negativo, devido ao armazenamento de carbono na madeira durante o crescimento das árvores (GARCIA, 2010 (80) ; GARCIA e FREIRE, 2011a (81) ). Para a análise cradle to grave, GARCIA e FREIRE (2012) (83) consideraram três diferentes estratégias de fim de vida para os painéis de madeira: disposição em aterro sanitário, incineração e reciclagem. Os resultados normalizados relativamente aos cenários com maiores impactos são mostrados na Figura 5, considerando o método ReCiPe. Dentro da abrangência proposta, para a fase de uso do painel, não foi considerada a aplicação dada ao produto, e para a estratégia de reciclagem, a modelagem de ACV foi ainda feita de forma simplificada.

156 Figura 5 Resultados de avaliação dos impactos ambientais considerando as três estratégias de fim de vida analisadas por GARCIA e FREIRE (2012) (83). Sobre as estratégias de fim de vida da Figura 5, a principal conclusão observada é de que a reciclagem apresenta-se como a melhor opção de fim de vida para os painéis. Outros trabalhos realizados sobre a ACV para os painéis de madeira produzidos no mundo são: RIVELA et al. (2007) (86), MITCHELL e STEVENS (2009) (87) e WILSON (2010b) (88), sendo que esses autores estudaram o ciclo de vida do produto painel MDF; e GONZÁLEZ-GARCIA et al. (2009) (89) para o painel HDF. Além disso, também se ressaltam os trabalhos feitos pelo CORRIM, que desde 2000 inventariou o ciclo de vida de 25 produtos à base de madeira (PUETTMANN et al., 2010) (62), merecendo destaque na categoria dos painéis de madeira: painel OSB KLINE (2005) (90) ; painel LVL (Laminated Venner Lumber) WILSON e DANCER (2004) (91) ; painel compensado WILSON e SAKIMOTO (2005) (92) ; e o painel MLC (Madeira Laminada Colada) PUETTMANN e WILSON (2004) (93). Além disso, em WILSON (2009) (94) também foram inventariados o ciclo de vida das principais resinas utilizadas na produção dos painéis de madeira, incluindo as resinas ureia formaldeído, melamina ureia formaldeído, fenol formaldeído, e fenol resorcinol formaldeído. Todos estes trabalhos de ICVs encontram-se disponíveis também na base de dados USLCI dos EUA sob responsabilidade do The National Renewable Energy Lab (NREL).

157 Por fim, SCHWEINLE (2007) (95) enfatiza sobre a importância de cada vez mais e mais trabalhos voltados à ACV estarem sendo feitos para os produtos à base de madeira. Segundo o autor, numa pesquisa junto à revista International Journal of Life Cycle Assessment, desde o estabelecimento da categoria Wood & Other Renewable Resources, em 2005/2006, o número de submissões de manuscritos cresceu notavelmente, sendo que os principais tópicos de pesquisa nesta categoria tem sido: Estudos de casos sobre produtos provenientes de recursos renováveis; Estudos de casos sobre a geração de bioenergia e biocombustíveis; Avaliações comparativas de produtos de fontes renováveis e não renováveis; Avaliações comparativas de bioenergia e energias não renováveis; Engenharia do ciclo de vida de novos e inovadores produtos baseados em recursos renováveis (por exemplo, os compósitos plástico-madeira, cimentomadeira, etc); Avaliação de recursos renováveis com foco especial na questão do uso do solo; e Desenvolvimento de metodologias, particularmente para resolver questões sobre fronteiras de sistemas quando se comparam recursos renováveis com não renováveis, ou biocombustíveis com combustíveis fósseis. SCHWEINLE (2007) (95) também enfatiza sobre a necessidade de avanços na questão dos impactos ambientais em relação ao uso do solo, pois os produtos de fontes renováveis, como os provenientes da agricultura e a madeira, podem promover alterações consideráveis deste recurso. Os métodos de avaliação de impactos convencionais existentes ainda não englobam satisfatoriamente os impactos envolvidos com as alterações do solo (MILÀ i CANALS, 2007) (96). A categoria de impacto do uso do solo para GOEDKOOP et al. (2009) (48) deve

158 refletir os danos causados ao ecossistema como efeito da ocupação e transformação do solo. Outro ponto relevante em estudos de ACV para os materiais de fontes renováveis são os impactos ambientais sobre a biodiversidade. Sobre este tema, BRAGA (2011) (97) num estudo de caso para um biodiesel brasileiro, ressalta que os impactos sobre a biodiversidade são consequências que surgem especialmente devido aos impactos no uso do solo, e que pelas limitações e complexidade de mensurar a perda de biodiversidade faz-se necessário o estudo de indicadores ambientais apropriados. Todavia, este tema ainda está caminhando gradativamente sem haver ainda um consenso definido na literatura atual. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS: NECESSIDADES PARA O CONTEXTO BRASILEIRO No Brasil a técnica de ACV encontra-se em fase de inserção. Problemas como a falta de uma base de dados e de métodos de AICV desenvolvidos para as condições brasileiras são algumas das principais limitações enfrentadas. Além disso, existe o desconhecimento principalmente por parte do setor industrial sobre a importância e benefícios providos dos estudos do ciclo de vida. Todavia, com o atual PBACV recentemente aprovado, tais problemas a curtomédio prazo devem ser superados. Sobre o uso de bases de dados, no Brasil, este tem sido uma das principais áreas de atuação do PBACV. Todavia, enquanto o banco de dados brasileiro não estiver disponível, recomenda-se que na indisponibilidade de informações sobre o ciclo de vida dos produtos, que seja utilizada as bases de dados internacionais existentes, sendo adaptados tais dados o quanto possível para as situações requeridas. Em relação aos métodos de AICV, até o momento nenhum método foi desenvolvido levando em conta as realidades geopolíticas, tecnológicas e sociais do Brasil. Assim, DREYER et al. (2003) (99) e BOVEA e GALLARDO

159 (2004) (99) aconselham a adoção de mais de um método de avaliação de impactos. BOVEA e GALLARDO (2004) (99) trabalhando com cinco diferentes métodos de AICV visando à seleção de materiais de menor impacto ambiental no desenvolvimento de embalagens, demonstrou que a escolha do método de impactos pode influenciar significativamente nos resultados e conclusões de uma ACV. Assim, a utilização de mais de um único método na avaliação de impactos é importante, pois permite verificar se as conclusões observadas permanecem constantes independentemente do método escolhido, ou se sofrem desvios, e em que magnitude, e quais as diferentes conclusões percebidas. Sobre os estudos de ACV para os painéis de madeira, verificou-se que no Brasil ainda são escassos os trabalhos desenvolvidos referentes à esta classe de produtos, sendo que as publicações mais relevantes no assunto ainda encontram-se na literatura internacional. Os trabalhos desenvolvidos por RIVELA et al. (2006) (76), WILSON (2008) (76), GARCIA (2010) (79) que abordaram o caso do painel MDP foram explorados, sendo analisadas suas principais diferenças e contribuições. Com base nos estudos de ACV analisados, entre os impactos ambientais mais relevantes estão às emissões oriundas da produção e uso da resina ureia formaldeído, como o formaldeído livre emitido, e outras emissões provenientes do processo industrial, referentes principalmente às atividades de geração e secagem das partículas de madeira, e pelo uso do diesel nas operações de transporte de cargas e geração de energia térmica. Porém, em virtude das principais fontes bibliográficas consultadas serem estrangeiras, tais constatações são verdadeiras apenas para um contexto diferente do brasileiro. Desse modo, estudar o ciclo de vida dos painéis de madeira produzidos no Brasil se faz necessário para que os hotspots do produto nacional sejam identificados e mensurados. Afinal, tais pontos críticos podem ser diferentes dos observados na literatura internacional, na medida em que podem existir algumas diferenças cruciais entre as atividades realizadas no ciclo de vida dos painéis produzidos no Brasil em comparação com os produzidos no exterior. Neste ponto, mostra-se factível adotar no Brasil estratégias como as tomadas

160 pelo instituto CORRIM, que avaliou o ciclo de vida dos painéis de madeira dos Estados Unidos, com base em informações retiradas junto às principais fabricantes dos produtos no país. Por fim, ressalta-se que atualmente no Brasil um projeto de pesquisa de mestrado intitulado Avaliação do ciclo de vida da produção do painel MDP no Brasil está em andamento. Tal projeto se compromete a inventariar o ciclo de vida do produto e avaliar os impactos ambientais envolvidos no ciclo, tomando como base as informações provenientes da indústria brasileira. Dentre as expectativas deste projeto, espera-se além de identificar e mensurar os hotspots envolvidos, sugerir oportunidades de melhoria ambiental no ciclo de vida do produto analisado. Também se espera que os resultados deste projeto possam ser integrados na base de dados brasileira de ACV em criação, subsidiando futuras outras pesquisas, como em se estudar o ciclo de vida dos demais tipos de painéis de madeira comercializados no país. Os resultados também poderão ser incorporados para o projeto de novos tipos de compósitos lignocelulósicos, tendo em vista o desenvolvimento de eco-compósitos. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT. NBR Avaliação do ciclo de vida princípios e estrutura. ABNT. Brasil, 2009a. (2) Hunt, R and Franklin, W. (1996) LCA How it came about -Personal reflections on the origin and the development of LCA in the USA. Int. Journal of LCA 1 (1) pp 4-7. (3) Tibor, T.; Feldman, I. ISO 14000: a guide to the new environmental management standards. USA: Times Mirror Higher Education Group, (4) Sonnemann, G.; Castells, F.; Schuhmacher, M. Integrated life-cycle and risk assessment for industrial processes. Tarragona: CRC Press Lic, (5) Finkbeiner, M.; Inaba, A.; Tan, R. B. H.; Christiansen, K.; Kluppel, H. J. The new international standards for life cycle assessment: ISO and ISO International Journal of Life Cycle Assessment. v. 22, n. 2, p (6) Silva, G. A. da. Panorama da avaliação do Ciclo de Vida (ACV) no Brasil. In: Seminário Avaliação do Ciclo de Vida de Produto e Ecodesign, 2006, São Paulo. Disponível em: (19 março 2012). (7) Sonnemann, G.; Valdivia, S.; De Leeuw, B. de.; Remmen, A.; Jensen, A. A.; Frydendal, J. Life cycle assessment a business guide to sustainability, Disponível em: (19 março 2012). (8) Heijungs, R.; Guinée, J. B.; Huppes, G.; Lankreijer, R. M.; Udo de Haes, H. A.; Wegener Sleeswijk, A.; Ansems, A. M. M.; Eggels, P. G.; van Duin, R.; de Goede, H. P. Environmental life cycle assessment of products. I: Guide October II: Backgrounds October CML (NOH report ; ISBN ), Leiden, 1992.

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166 Painéis de partículas reforçados por materiais compósitos laminados em fibras de sisal André Luis Christoforo Maria Fátima do Nascimento Laurenn Borges de Macedo Túlio Hallak Panzera Lincoln Cardoso Brandão RESUMO Este trabalho objetivou investigar o desempenho mecânico do emprego de materiais compósitos laminados em fibras sisal como reforço em painéis de partículas de madeira Pinus sp com resina poliuretana bicomponente derivada de óleo de mamona. Foram investigados, com o uso do ensaio de flexão a três pontos, o módulo de elasticidade (MOE) e de ruptura (MOR). Os compósitos laminados foram fabricados com uma única camada, fixados em uma das faces dos corpos de prova extraídos dos painéis, posicionados na região de atuação dos maiores esforços de tração. Os resultados do MOE e MOR dos materiais desenvolvidos sem a inclusão dos reforços superaram os limites contidos nos documentos normativos ABNT NBR :2002 e ANSI A208.1:199, comprovando a viabilidade dos materiais elaborados. A inclusão dos compósitos laminados conduziram a valores superiores tanto para o MOE quanto para o MOR quando comparados ao MOE e MOR dos materiais fabricados sem o reforço. Palavras-chave: Painéis de partículas, compósitos laminados, reforço estrutural. ABSTRACT This study evaluated the mechanical performance of the use of laminates composite material in sisal fiber as reinforcement in particleboard of Pinus sp wood with bicomponent polyurethane resin castor oil based. Modulus of elasticity (MOE) and modulus of rupture (MOR) were investigated using the bending test at three points. Laminated composites were manufactured with a single layer, set on one side of the specimens taken from particleboards, positioned on the largest tensile stresses region. MOE and MOR of the developed products without reinforcement overcame the requirements stipulated by the standards ABNT NBR :2002 and ANSI A208.1: 199, proving the viability of the materials produced. The inclusion of laminated composites have led to higher values for the MOE and MOR when compared with the MOE and MOR of the materials without reinforcement. Keywords: Particleboard, laminated composites, structural reinforcement. 1. ITRODUÇÃO Várias pesquisas vêm sendo desenvolvidas na elaboração de chapas de partículas, objetivando verificar a viabilidade da elaboração de painéis mediante certos fatores e níveis experimentais estipulados (YEMELE et al.,

167 2008 (1) ), sendo os adesivos a base de uréia-formaldeído os mais utilizados (AKGÜLA & ÇAMLIBELB, 2008 (2) ; SAFFIAN et al., 2011 (3) ). Um aspecto a se considerar devido à industrialização de painéis de partícula é a utilização de produtos que poluem o meio ambiente, principalmente por meio da emissão de gases. Nesse sentido faz-se necessário o desenvolvimento de novos produtos, como é o caso do estudo proposto por BRADI et al. (2006) (4), tendo avaliado a influência da mistura de óleo vegetal em matriz poliuretana na resistência mecânica de painéis de fibra de madeira. As análises realizadas possibilitaram concluir que é possível a utilização de misturas de óleo vegetal em matriz poliuretana na relação de 35:65 (em peso) para confecção de painéis de fibras de madeira. Segundo a Associação Brasileira da Indústria de Painéis de Madeira (ABIPA, 2006 (5) ), o Brasil é um dos países mais avançados do mundo na fabricação de painéis de partículas, com o maior número de fábricas de última geração, cuja produção anual equivale atualmente a m 3, representando para produção mundial um percentual muito baixo considerando-se o potencial madeireiro do país e as tecnologias instaladas. Considerando-se os aspetos positivos da atual produção de painéis de partículas do Brasil e a necessidade de estudos que possibilitem a utilização de soluções alternativas como reforço, este trabalho objetivou avaliar, com o auxílio das normas ABNT NBR 14810:2002 (6) e ANSI A208.1:1999 (7), a influência do emprego de materiais compósitos laminados reforçados por fibras de sisal em painéis de partículas homogêneas de madeira Pinus sp nas propriedades mecânicas MOE e MOR, utilizando-se do ensaio de flexão estática a três pontos. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. Painéis fabricados com resina poliuretana derivada de mamona A produção de compostos resina serragem vem sendo foco de várias pesquisas, objetivando o emprego racional dos resíduos de madeira e contribuindo com a minoração dos impactos ambientais gerados.

168 SILVA & LAHR (2007) (8) avaliaram a produção de chapas aglomeradas homogêneas com partículas de madeiras da Amazônia de baixa e média densidade (Erisma uncinatum, Nectranda lanceolata, Erisma sp). As chapas foram confeccionadas com espessura nominal de 10 mm, densidade nominal de 0,75g/cm 3, empregando-se 10% de resina poliuretana bicomponente derivada de óleo de mamona e partículas com comprimentos entre 0,02mm a 6mm, sob condições de prensagem com temperatura de 90 o C, 40MPa e tempo de 10min. Nas avaliações realizadas de acordo com a ABNT NBR 14810:2002 (6), as chapas de partículas da madeira Nectranda lanceolata apresentaram os maiores valores de resistência, sendo estes superiores ao limite estabelecido pelo documento normativo. FIORELLI et al. (2011) (9) elaboraram painéis de partículas aglomeradas com bagaço de cana e resina poliuretana derivada de óleo de mamona investigando as variáveis-resposta: densidade, inchamento, absorção e módulo de elasticidade e de ruptura à flexão. Os resultados indicaram os materiais fabricados como sendo de alta densidade, recomendado para uso industrial, evidenciando a eficiência da resina poliuretana a base de mamona como adesivo. PAES et al. (2011) (10) avaliaram o efeito da combinação da pressão (2,0; 3,0; 3,5MPa) e temperatura (50; 60; 90 o C) em painéis de partículas com resíduos de madeira Pinus elliottii e resina poliuretana derivada de óleo de mamona nas variáveis resposta: densidade, inchamento e absorção de água (0-2h; 2-24h; 0-24h); módulo de elasticidade e de ruptura à flexão, arrancamento de parafuso e ligação interna, concluindo que as combinações: 3,0MPa e 90ºC e 3,5MPa e 60ºC apresentaram os melhores resultados, comprovando ser a temperatura de prensagem a variável mais significativa quanto a qualidade (acabamento) das chapas elaboradas. SARTORI et al. (2012) (11) avaliaram o desempenho mecânico de painéis de madeira de reflorestamento e chapas de partículas de bagaço de cana-deaçúcar com resina poliuretana bicomponente derivada de óleo de mamona como solução alternativa para o sistema de fechamento lateral do tronco coletivo de centro de manejo para bovinos de corte. As propriedades físico-

169 mecânicas obtidas comprovaram a eficiência do modelo estrutural proposto para uso em centro de manejo Reforço em painéis de madeira Uma das possibilidades alternativas empregadas no aumento das propriedades mecânicas de painéis consiste na incorporação de reforços por materiais compósitos. CASSIDY (2002) (12) observou o comportamento mecânico de painéis OSB após furacões, constatando que ocorriam falhas na conexão pregada dos painéis. Em sua pesquisa, foi-se projetado um OSB com polímeros reforçados com fibra de vidro (PRFV) nas áreas mais afetadas. Os testes mostraram que a resistência mecânica aumentou cerca de 39%, quadruplicando a capacidade de dissipação energia. FONSECA et al. (2011) (13) avaliaram a influência do desempenho mecânico de painéis de madeira compensados reforçados com uma camada de material compósito laminado em fibra de vidro. Os resultados revelaram que inserção do reforço proporcionou melhoras nas propriedades mecânicas avaliadas além de diminuir a absorção de água e umidade dos painéis fabricados. EDIANE (2011) (14) estudou as características físico-mecânicas de painéis de lâminas paralelas (LVL) reforçados com uma e duas camadas de fibra de vidro. Os painéis foram confeccionados com lâminas de Pinus elliottii, espessura 1,5 mm, unidas com resina à base de fenol-formaldeído, sendo o reforço impregnado com resina epóxi. Os resultados mostraram que na flexão estática perpendicular o reforço com uma camada influenciou o módulo de elasticidade (MOE), e o de duas camadas o módulo de ruptura (MOR). Constatou também que a aplicação de camadas de reforço com resina epóxi na posição de tração seria o suficiente para melhorar as qualidades mecânicas dos painéis LVL. OSTAPIV (2011) (15) produziu painéis sarrafeados de Eucalyptus com reforço de lâminas de bambu. Os resultados obtidos revelaram aumento na resistência mecânica à flexão estática nos painéis laminados. 3. MATERIAIS E MÉTODOS

170 A serragem de madeira Pinus sp foi obtida da empresa Madeireira Expansão Ltda. (São Carlos - SP). Os fatores e níveis estipulados na elaboração das chapas são: espécie de madeira (Pinus sp), tipo de resina (poliuretana bicomponente derivada de óleo de mamona), densidade nominal (0,80g/cm 3 ), espessura nominal (10mm), teor de umidade das partículas (5%), porcentagem de resina (10%), tempo utilizado no ciclo de prensagem (10min), temperatura de prensagem (90 o C), pressão de prensagem (4MPa), dimensão das partículas (até 2,8 mm) e inclusão do reforço laminado em fibras de sisal (com e sem). Por ser o reforço o único fator variável (dois níveis), sendo fixos os demais, a influência da sua inclusão nas propriedades mecânicas é investigada com o auxílio da análise de variância (ANOVA). Com relação aos procedimentos utilizados na confecção das chapas, elaboradas nas dependências do Laboratório de Madeira e de Estruturas de Madeira (LaMEM), Departamento de engenharia de Estruturas (SET), Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC/USP), cabe salientar: - Adição de 10% de resina poliuretana bicomponente (pré-polímero e poliol na proporção 1:1): de acordo com orientações do fabricante, inicialmente foi adicionado e misturado ao substrato o conteúdo correspondente a uma parte do poliol e, em seguida, o conteúdo correspondente a uma parte de pré-polímero. Esse procedimento propiciou boa homogeneização da resina ao substrato e evitou reações de expansão. - Ciclo de prensagem: constituiu em aplicar pressão constante de 4MPa durante 3 minutos, seguido do alivio de pressão da prensa por um período de 30 segundos e posterior emprego da pressão de 4MPa durante 6 minutos e 30 segundos, totalizando tempo de prensagem de 10 minutos. Este procedimento foi empregado para confecção de todas as chapas e observou-se que não ocorreram formações de bolhas e rupturas nas chapas. - Temperatura de prensagem: foi empregada a temperatura de 90 o C, evitando a formação de bolhas e conduzindo à produção de chapas com melhor uniformidade.

171 Foram produzidos 2 painéis de partículas com madeira da espécies Pinus sp, de dimensões 40cm 40cm 1cm, sendo retirados de cada painel 10 corpos de prova, destinados aos ensaios de flexão(moe e MOR), com dimensões 20cm 5cm 1cm. Dos vinte corpos de prova fabricados, dez foram reforçados com o compósito laminado reforçado com sisal (unidirecional) e os dez demais não (referência). Com relação aos compósitos laminados, a matriz utilizada foi à resina epóxi, fornecida pela empresa Resiqualy (São Paulo-SP). As fibras de sisal foram fornecidas pela empresa Sisalsul (São Paulo-SP), possuindo diâmetro médio de 2,9mm. Os compósitos (uma camada) foram fabricados através do processo de laminação manual, utilizando-se de um esquadro vazado usinado em aço para formação do laminado unidirecional, utilizando-se 70% em fração mássica de resina em relação a massa de fibras. Estes foram fixados, após o período de cura (em bomba de vácuo a pressão de 0,5bar), nos corpos de prova fabricados, utilizando-se para tanto de uma pequena quantidade de resina epóxi, sendo necessários mais sete dias para cura da resina. Depois de preparados os corpos de prova para o ensaio de flexão (três pontos), os dotados de reforços tiveram suas fibras posicionadas na região tracionada (parte inferior), objetivando-se aumentar os valores de MOE e MOR dos materiais fabricados. A análise de variância foi empregada para verificar se a inclusão do reforço foi significativa nas propriedades mecânicas de interesse. Para tanto, a homogeneidade, independência e normalidade dos resíduos (premissas da ANOVA) foram verificadas o através dos gráficos de resíduos versus valores ajustados, resíduos versus ordem e do teste de normalidade de Anderson- Darling respectivamente, ambos obtidos com o auxílio do software Minitab versão RESULTADOS E DISCUSSÕES

172 A Tabela 1 apresenta os resultados do MOE e do MOR para os corpos de prova ensaiados com e sem a inclusão do laminado como reforço, sendo X m a média, DP o desvio padrão e CV o coeficiente de variação. Tabela 1 - Valores do MOE e MOR dos materiais com e sem reforço. Sem Reforço Fibras de Sisal MOE (MPa) MOR (MPa) MOE (MPa) MOR (MPa) X m DP CV(%) Os valores dos módulos de elasticidade dos painéis em estudo (Tabela 1) foram ambos superiores ao recomendado pela norma americana ANSI A208.1:1999 (7) (2750MPa). Conforme a norma ABNT NBR 14810:2002 (6), os valores do MOR devem ser no mínimo iguais a 18MPa. Da Tabela 1, os módulos de ruptura à flexão tanto para os corpos de prova sem reforço assim como os reforçados apresentaram valores superiores ao estipulado pela norma brasileira. A Figura 2 ilustra os resultados do teste de normalidade de Anderson-Darling dos valores do MOE e MOR apresentados na Tabela 1, comprovando ser normal a distribuição dos dados por apresentar em cada caso P-valor superior a 0,05 (MONTGOMERY, 2005 (16) ).

173 Percentual Sem Reforço MOE (MPa) Mean 3651 StDev 397,5 N 10 AD 0,126 P-Value 0,976 (a) Sem Reforço Percentual Mean 24,5 StDev 3,659 N 10 AD 0,499 P-Value 0, MOR (MPa) 35 (b) Percentual Com Reforço MOE (MPa) 5500 Mean 4210 StDev 519,4 N 10 AD 0,347 P-Value 0,401 (c) Com Reforço Percentual Mean 49,5 StDev 9,301 N 10 AD 0,350 P-Value 0, MORc (MPa) 70

174 (d) Figura 2 - Gráficos de probabilidade normal para MOE e MOR. A Figura 3 apresenta os gráficos de normalidade, independência e homogeneidade dos resíduos da ANOVA sobre o MOE, sendo satisfeitas as três premissas para sua validação. Percentual Mean -1,36424E-13 StDev 450,1 N 20 AD 0,326 P-Value 0, Normalidade dos Resíduos para o MOE (a) MOE Resíduos Ordem de Observação (b) MOE (MPa) Resíduos Valores Ajustados (c)

175 Figura 3 - Gráficos de normalidade (a), independência (b) e homogeneidade (c) dos resíduos da ANOVA para o MOE. A Figura 4 apresenta os gráficos de normalidade, independência e homogeneidade dos resíduos da ANOVA para o MOR, sendo satisfeitas as três premissas para sua validação. Percentual Mean 0 StDev 6,879 N 20 AD 0,294 P-Value 0, Normalidade dos Resíduos para o MOR (a) MOR 10 5 Resíduos Ordem de Observação (b) MOR 10 5 Resíduos Valores Ajustados (c) Figura 4 - Gráficos de normalidade (a), independência (b) e homogeneidade (c) dos resíduos da ANOVA para o MOR.

176 Os P-valores da ANOVA para o MOE e para o MOR dos compostos fabricados com e sem o reforço pelos laminados foram respectivamente iguais a 0,015 e 0,000, sendo ambos inferiores a 0,05 (5%), implicando ser significativa a inclusão dos reforços. A Figura 5 apresenta os gráficos de efeitos principais da ANOVA para o MOE e MOR dos materiais fabricados MOE (MPa) Médias Com Reforço Reforço Sem Reforço (a) 50 MOR (MPa) 45 Médias Com Reforço Reforço Sem Reforço (b) Figura 5 - Gráfico de efeitos principais para o MOE (a) e para o MOR (b). O MOE e MOR dos materiais fabricados com o uso do compósito laminado e fibras de sisal foram em média 15,31% e 102% respectivamente superiores aos materiais elaborados sem o reforço, apresentando-se como solução alternativa para o reforço dos painéis fabricados. 5. CONCLUSÕES

177 Os valores obtidos do MOE e MOR dos compostos sem a inclusão dos reforços foram superiores aos valores mínimos estipulados pelos documentos normativos ANSI A208.1:1999 (7) e ABNT NBR 14810:2002 (6), comprovando a viabilidade dos materiais desenvolvidos segundo os fatores e níveis investigados. A inclusão dos laminados como reforço nos materiais fabricados mostrou ser significativa tanto no MOE quanto no MOR, sendo mais expressiva as contribuições para o MOR. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) Yemele, M. C. N.; Blanchet, P.; Cloutier, A.; Kouba, A. Effects of bark content and particle geometry on the physical and mechanical properties of particleboard made from black spruce and trembling aspen bark. Forest Products Journal, vol. 58, issue 11, pp , (2) Akgüla, M.; Çamlibelb, O. Manufacture of medium density fiberboard (MDF) panels from rhododendron (R. ponticum L.) biomass. Building and Environment. Part Special: Building Performance Simulation, Volume 43, Issue 4, pp , (3) Saffian, H. A.; Harun, J.; Thair, P. M; Abdar, K. Feasibility of Manufacturing a Medium Density Fiberboard Made of 4-Year Old Rubber Tree RRIM 2020 Clone. Key Engineering Materials - Composite Science and Technology, Vol. 471, pp , (4) Bradi, K. H.; Amim, K.A.M.; Othman, Z.; Manaf, H.A.; Khalid, N.K. Effect of filler-tomatrix blending ratio on the mechanical strength of palm-based. Source: Polymer International, 55 (2): p Publisher: John Wiley & Sons LDT. The Atrium, Southern Gate, Chichester PO19 8SQ. England, (5) Associação Brasileira das Indústrias de Painéis de Madeira (ABIPA) - Produtos E Tecnologias. Sobre consumo mundial de aglomerado em 2004/2005, São Paulo (SP) (6) Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) NBR Chapas de madeira aglomerada. Parte I - Terminologia, Parte II - Requisitos e Parte III - Métodos de ensaio, Rio de Janeiro, (7) American National Standards Institute ANSI. ANSI A208: 1: Mat-formed wood particleboard: Specification. Gaithersburg; (8) Silva, S.; Rocco Lahr, F. A. Chapas de partículas confeccionadas com resíduos de madeiras tropicais de baixa densidade. Livro: Reciclagem de resíduos para a construção civil. Editora da Universidade FUMEC. Capítulo 14, p Belo Horizonte (MG), (9) Fiorelli, J.; Rocco Lahr, F. A.; Nascimento, M F.; Savastano Jr., H.; Rossignolo, J. A. Painéis de partículas à base de bagaço de cana e resina de mamona produção e propriedades. Acta Scientiarum Technology, Maringá, v. 33, n. 4, p , (10) Paes, J. B.; Nunes, S. T; Rocco Lahr, F. A.; Nascimento, M. F.; Lacerda, R. M. A. Qualidade de chapas de partículas de pinus elliottii coladas com resina poliuretana sob diferentes combinações de pressão e temperatura. Ciência Florestal, Santa Maria, v. 21, n. 3, p , (11) Sartori, D. L.; Cravo, J. C. M.; Barrero, N. G.; Fiorelli, J.; Savastano Jr., H. Painel em madeira de reflorestamento e chapas de partículas para instalações rurais. Floresta e Ambiente, 19(2), p , (12) Cassidy, E. D. Development and structural testing of FRP reinforced OSB panels for

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179 Avaliação do desempenho de painéis de partículas aglomeradas de bambu da espécie Dendrocalamus giganteus Ivaldo de Domenico Valarelli Maximiliano dos Anjos Azambuja Rosane Aparecida Gomes Battistelle Cristiane Inácio de Campos RESUMO A utilização de diferentes resíduos vem sendo abordada constantemente por pesquisadores como uma das principais metas do desenvolvimento sustentável. Os resíduos de bambu podem ser utilizados na fabricação de chapas de partículas devido às características satisfatórias das propriedades físicas e mecânicas oferecidas por esse material. Desta forma, este trabalho apresenta as etapas de fabricação de painéis de partículas com resíduos de bambu da espécie Dendrocalamus giganteus perfazendo compósito com os adesivos uréia-formaldeído e poliuretana bi-componente à base de mamona. Foram fabricados painéis com quatro diferentes traços, com base no teor de adesivo em peso de material seco de 6%, 8%, 10% e 12%. Também são apresentados os resultados das Propriedades Físicas (massa específica, teor de umidade, inchamento em espessura e absorção de água) e das Propriedades Mecânicas (resistência à tração paralela as faces, resistência à tração perpendicular as faces e resistência à flexão e módulo de elasticidade). Sugere-se a continuação de pesquisas nesta linha, incluindo a manipulação das variáveis de produção, para que todos os resultados se adequem aos valores propostos pela norma. Palavras chave: Material alternativo, bambu, painéis de partículas, resina a base de mamona, resina uréia-formaldeído ABSTRACT The use of different waste is a purpose of researchers for sustainable development. The residue bamboo can be used in the manufacture of particleboard due to the advantages offered by the material. This paper presents the steps of manufacturing bamboo particleboard, species Dendrocalamus giganteus, made with urea-formaldehyde adhesive and two-component polyurethane based on castor oil, produced in four different levels of adhesive by weight of dry material of 6%, 8 %, 10% and 12%. The products made were tested and the results of physical properties and mechanical properties are presented. It is suggested the continuation of research in this line, including the handling of production variables, so that all results suited the values proposed by the norm. Keywords: Alternative material, bamboo, particleboard, castor oil based resin, ureaformaldehyde resin. 1. INTRODUÇÃO Atualmente, atividades da indústria florestal são via de regra, geradoras de significativos volumes de resíduos cujo potencial de reutilização ou reciclagem

180 tem aumentado progressivamente (ALMEIDA, 1999) (1). A reciclagem de rejeitos produzidos pela atividade industrial se apresentam como uma alternativa viável para evitar que essa valiosa matéria-prima tenha como destino final os aterros sanitários, causando graves consequências ambientais. A indústria está cada vez mais preocupada em encontrar soluções para os problemas de destinação de seus resíduos e, mesmo diante de tal quadro, não se pode negar que já ocorreu um acúmulo considerável de experiência na área de tratamento e manejo desses resíduos. Também são vários os problemas que envolvem a utilização da madeira maciça, tais como o uso inadequado pelo setor florestal brasileiro, custo alto, os aspectos predatórios na floresta, isenção de uma política de reflorestamento, plantio e manejo e a escassez da madeira nativa e de reflorestamento (Pinus e Eucalipto) devido à grande demanda. Desta forma, inúmeras pesquisas vêm sendo desenvolvidas para a utilização dos resíduos na fabricação de paineís de partículas (ALMEIDA, 1999) (1). Observa-se um crescimento contínuo na produção e diversidade de produtos economicamente acessíveis e ambientalmente corretos que, além disso, se preocupam com a qualidade tecnológica (LATORRACA, 1998) (2). A tendência é que a produção de paineís de partículas continuem em expansão e que os principais fabricantes invistam ainda mais em tecnologia, aumentando a sua capacidade instalada para estabelecer melhorias de qualidade que atendam aos requisitos do mercado nacional e internacional. SWAMY (1990) (3), por exemplo, afirma que o emprego dos compósitos de fibras vegetais em painéis, telhas de coberturas e componentes pré-fabricados, contribui de forma significativa para o crescimento eficaz da infra-estrutura dos países em desenvolvimento, devido ao seu baixo custo, disponibilidade, economia de energia e também no que se refere às questões ambientais. O presente trabalho almejou a utilização do bambú por ser matéria prima de curto tempo de desenvolvimento e renovação para a produção de materiais

181 alternativos. Além disso, as suas propriedades estruturais, tomadas pelas relações resistência / massa específica e rigidez / massa específica, superam as madeiras e o concreto, podendo ser comparadas ao aço (JANSSEN, 2000) (4). O Brasil, segundo GLYCERIO (2004) (5), é o país com maior número de espécies de bambu da América Latina, contando com 134 espécies, o equivalente a 10% da diversidade mundial. O bambu gigante (Dendrocalamus giganteus), escolhido para esta pesquisa, é relativamente comum no país, e pode oferecer diversas vantagens devido às suas características, como fácil e rápida adaptabilidade, alta taxa de reposição; servindo como elo para impulsionar o desenvolvimento socioeconômico. Por outro lado, a proposta desse trabalho, proporciona múltiplas aplicações, dentre as quais se destacam a fabricação de móveis, tampos de mesas, laterais de portas e de armários, divisórias, laterais de estantes e, de forma secundária, a indústria de construção civil. O bambu possui características que o tornam apto a adentrar nesse segmento industrial, trazendo diversas vantagens ao meio ambiente e agregando valor ao material, largamente utilizado nos paises asiáticos. Desta forma, esta pesquisa busca com a fabricação de painéis de partículas com resíduos de bambu, comparar o desempenho quando aglomerado com adesivo uréia-formaldeído e com poliuretana a base de mamona e determinar a utilização mais apropriada dos produtos obtidos, através da determinação das suas características físicas e mecânicas. Os resíduos de bambú utilizados serão compostos da parte apical dos colmos, galhos e sobras de lâminas de bambu oriundas do corte pela serra circular. Nesse estudo foram realizados os ensaios físicos de massa específica, absorção de água e inchamento em espessura e ensaios de resistência mecânica, tais como, flexão estática, tração paralela as faces e tração perpendicular as faces, seguindo a metodologia descrita pela NBR (2006) (6) - 3: Métodos de Ensaio.

182 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O estudo de novos materiais para a produção de painéis com propriedades que oferecem maior rendimento, boa relação custo-benefício, resistência à fadiga e a agentes biológicos, já podem ser alcançadas através dos compósitos que utilizam as novas tecnologias existentes. Busca-se cada vez mais, materiais que apresentem melhor desempenho no conforto interno das edificações, econômicos tanto para os consumidores quanto para as indústrias que os produzem e, principalmente, que incorporem e que apresentam uma solução para o problema do destino desses rejeitos. A qualidade dos painéis de partículas está em função dos estudos realizados previamente sobre combinações de variáveis (granulometria de partículas, teor de adesivo, umidade, etc.) e processos utilizados na produção das mesmas. NUNES (1998) (7) utilizou o estipe de palmiteiro para a produção de chapas de partículas aglomeradas com adesivo uréia-formaldeído, obtendo bons resultados com a utilização de partículas de granulometria entre 0,61 e 2,00mm. Os autores utilizaram a proporção em peso de 10% de adesivo UF. NASCIMENTO (2008) (8) estudou painéis de partículas compostas com madeiras oriundas do agreste nordestino, tais como Angico, Jurema Preta e Algaroba, os quais possuem um forte potencial para serem utilizadas no setor de construção civil, bem como no setor moveleiro e de embalagens. Neste trabalho foi comprovado que os valores da resistência à tração paralela às faces, o inchamento em espessura e absorção de água destes painéis foram superiores às espécies de madeiras convencionais fabricadas pelas indústrias nacionais. A busca por novos tipos de materiais ecologicamente corretos, e que apresentem boa qualidade, é uma das metas do desenvolvimento sustentável para um aproveitamento mais racional de nossos recursos naturais, portanto esse estudo vem de encontro para melhor compreensão do que já foi estudado até momento e contribui com uma pequena parcela, para avançar no desenvolvimento de produtos sustentáveis.

183 2.1. Resíduos sólidos e sua classificação De acordo com a CETESB (1998) (9), resíduo sólido é todo ou qualquer material sólido proveniente das atividades diárias de um homem em sociedade, cujo produtor ou proprietário não o considera com valor suficiente para conservá-lo. O gerenciamento inadequado desses resíduos pode resultar em riscos indesejáveis à comunidade, constituindo-se ao mesmo tempo, em problemas de saúde pública e fator de degradação do meio ambiente, além dos aspectos sociais, estéticos, econômicos e administrativos envolvidos. Ainda segundo a CETESB (1998) (9), o objetivo básico da reutilização e da reciclagem, é evitar a passagem descontrolada de materiais e objetos usados os resíduos para o meio ambiente. A reutilização difere da reciclagem como conceito, trata-se do aproveitamento de resíduo gerado sem que o mesmo sofra qualquer tipo de alteração ou processo, executando-se a limpeza, podendo ser utilizado para a mesma finalidade original ou outra qualquer, porém conservando as características iniciais. Já a reciclagem refere-se ao aproveitamento dos resíduos para, após uma série de processamentos, retornarem ao processo produtivo como matéria-prima, gerando novos produtos. Os resíduos produzidos pela atividade econômica, tais como os resíduos industriais, agroindustriais, municipais, metalúrgicos, de mineração entre outros são grandes fontes de matéria-prima para a produção de novos materiais destinados à construção civil, assim como à pavimentação, à fabricação de móveis e utensílios domésticos, às obras de infra-estrutura, etc. Sua utilização, entretanto, recai em dificuldades relacionadas com a sua coleta, armazenamento, transformação, normatização, sistematização e aceitação (FREIRE, 2003) (10). Segundo CZARNECKI et al. (2003) (11) apud CHIPANSKI (2006) (12), a indústria da madeira tem mostrado interesse na utilização de resíduos lignocelulósicos e o aumento de requisitos para a proteção ambiental tem incentivado também este uso. O autor cita uma estimativa que na Europa ocidental, 70% do painel

184 aglomerado utiliza resíduos de madeira, tais como: lâminas, serragem, partículas de madeira oriundas de serra e de fabricação de móveis; cerca de 10% do aglomerado é produzido com madeira usada, como móveis e materiais de interiores. YANG et al. (2003) (13) apud CHIPANSKI (2006) (12) relata que em função da crescente escassez de madeira e do aumento de consumo de produtos madeiráveis é inevitável que se considerem alternativas a serem aplicadas na indústria que utiliza madeira, como painéis de aglomerado, MDF e compensado Geometria das partículas O termo partícula é definido no padrão ASTM como o componente agregado de um painel de partículas de madeira ou de outro material lignocelulósico, incluindo todas as menores subdivisões da madeira, fabricadas por meios mecânicos. Os tipos de partículas mais comumente usados nos processos de composição de chapas são: flocos, maravalhas e fibras, empregadas em tamanhos variados. Partículas geradas por moinhos martelos são produzidas de resíduos da industrialização da madeira ou de matéria-prima proveniente de florestas plantadas. Conforme BITTENCOURT (2002) (14), a estrutura dos painéis de partículas aglomeradas depende muito da distribuição granulométrica e da forma das partículas utilizadas na fabricação. Na Tabela 2.1 o autor apresenta a correlação entre o aspecto estrutural do tamanho e forma das partículas, o processamento e as propriedades resultantes nos compósitos. Tabela Inter-relações entre geometria das partículas, processamento e propriedades. Processamento Estrutura Propriedades

185 Distribuição granulométrica Forma das partículas Geometria Pressão de compactação das partículas Temperatura de prensagem Fonte: (BITTENCOURT, 2002) Módulo de elasticidade Módulo de ruptura Tração perpendicular Absorção de água Inchamento em espessura fluência Segundo KOLLMANN (1975) (15), a dimensão das partículas é um dos fatores básicos determinantes nas características das chapas de partículas. Em conjunto com o material utilizado, o tipo e a quantidade de resina, os aditivos, a estrutura da chapa formada pela orientação das partículas, a disposição das camadas e as condições de prensagem do colchão, determinam as propriedades finais das chapas de partículas aglomeradas. Vários autores apresentam pesquisas que têm sido desenvolvidas para avaliação da granulometria das partículas. MIYAMOTO et al. (2002) (16) trabalhando com várias geometrias de partículas observaram que, a expansão linear das chapas a 40 C e 90% de umidade relativa foi afetada pela geometria de partículas, como também, nas chapas de partículas menores apresentaram uma maior expansão linear. Os autores notaram que o inchamento em espessura e a ligação interna foram afetados pela geometria da partícula. YANO et al. (2000) (17) avaliaram o efeito do tamanho e orientação dos elementos na produção de materiais à base de madeira; com relação à geometria de partículas observaram que um decréscimo no tamanho da partícula não resultou em um decréscimo na resistência à flexão. A geometria das partículas também influi nas propriedades físicas dos painéis, como absorção de umidade (na forma liquida ou de vapor), mudanças correspondentes em dimensões e características da superfície. Conforme MALONEY (1993) (18), as propriedades mecânicas como a resistência e a rigidez à flexão, resistência à tração paralela e perpendicular à superfície (ligação interna), resistência ao arrancamento de parafusos e pregos são afetadas pela geometria das partículas.

186 2.3. Painéis de partículas aglomeradas A NBR (2006) (6) define painéis de partículas aglomeradas, como sendo um produto, com espessura variando de 3 mm a 50 mm, constituído por partículas de madeira aglomerada com resinas naturais ou sintéticas termofixas, sob ação de calor e pressão. A geometria das partículas e sua homogeneidade, tipos de adesivos, densidade e o processo de fabricação podem ser modificados para fabricar produtos adequados a usos específicos. TONISSI (1985) (19) A matéria-prima utilizada na fabricação das chapas de partículas aglomeradas pode ser: material florestal provenientes de desbastes e podas; resíduos industriais grosseiros, tais como, costaneiras, sobras de destopo, miolos de toras laminadas, etc; resíduos industriais finos, tais como, póde-serra, cavacos de plainas, etc; cavacos de madeira do beneficiamento de indústria de móveis e carpintaria; materiais lignocelulósicos, tais como, bagaço de cana, palha de arroz e outros resíduos agrícolas puros ou misturados com partículas de madeira. MATTOS (2008) (20) apresenta que painéis de madeira reconstituída, tais como painéis de partículas aglomeradas, de MDF, de fibras, compensadas, de OSB, etc., são atualmente os mais consumidos no mundo todo. No período entre 1995 e 2005, o consumo mundial de chapas aglomeradas cresceu a uma taxa anual de 4,2%. O autor ainda comenta que a produção mundial de chapas aglomeradas alcançou 99,7 milhões de metros cúbicos, em 2005, destacandose os Estados Unidos como o maior produtor mundial, responsável por 21% desse volume. O Brasil ocupa o nono lugar, com 2% da produção mundial. No Brasil, a madeira, uma das principais matérias-primas utilizada para a produção de chapas aglomeradas, provém, em sua totalidade, de florestas plantadas. Em virtude da maioria painéis serem compostos de madeira, todos os exemplos aqui citados referem-se na sua maioria a chapas de partículas deste material, não descartando a possibilidade de serem comparadas a outros tipos de resíduos na sua definição.

187 A FAO 24 constata que o crescimento da produção mundial de painéis de madeira aglomerada tem sido altamente significativo, passando de 80 milhões de m 3 em 1999 para mais de 90 milhões de m 3 em No Brasil, o painel de partículas aglomeradas de média densidade atualmente, MDP, é especialmente indicado para a indústria moveleira na produção de móveis residenciais e comerciais de linhas retas. Suas principais aplicações são: portas retas, miolos de portas, laterais de móveis, prateleiras, divisórias, tampos retos, tampos pós-formados, base superior e inferior e frentes e laterais de gaveta. Quanto à distribuição das partículas, MALONEY (1993) (18) apresenta três configurações básicas painéis aglomerados: homogêneas, de múltiplas camadas (geralmente em numero de 3 e 5 camadas) e graduadas: - Homogêneas: a mistura das partículas esta distribuída ao acaso, as partículas com granulometria variada apresentam-se na mesma proporção, resultando numa única operação na formação do colchão. Múltiplas camadas: as partículas constituintes são distribuídas em operações sucessivas, simetricamente em relação a uma camada central. As camadas centrais são formadas de partículas maiores, e as partículas menores são dispostas nas camadas externas. Geralmente adota-se de 15 a 20% de partículas finas em cada face, com o restante do material sendo feito de partículas grossas. Graduadas: partículas mais finas sobre as faces das chapas, existindo uma variação gradativa do tamanho das partículas através das mais finas nas faces para as mais grossas no centro (miolo). A qualidade dos painéis de partículas está em função dos estudos realizados previamente sobre combinações de variáveis (granulometria de partículas, teor de adesivo, umidade, etc.) e processos utilizados na produção das mesmas. A seleção de espécies baseada na avaliação das propriedades físicas e mecânicas, bem como o seu potencial para fornecimento de madeira em

188 quantidade adequada são também, critérios relevantes na produção industrial (MENDES, 2001) (21). O princípio de fabricação faz com que o painel de partículas apresente vantagens em relação a outros produtos compostos de madeira, e também, à madeira serrada. Segundo BODIG e JAYNE (1982) (22) as vantagens são: Eliminação dos efeitos da anisotropia as alterações dimensionais nas direções longitudinais e transversais do painel são iguais; A resistência do painel é similar, no sentido da largura e do comprimento; Eliminação de fatores redutores da resistência como nós, inclinação da grã, lenhos juvenil e adulto, entre outros. Controle das propriedades físico-mecânicas através das variáveis de processo como resina, geometria de partículas, grau de densificação, etc.; Menos exigência em termos de matéria-prima como diâmetro, forma do fuste e defeitos; Menor custo de produção e mão de obra. Lara Palma (1995) apud Chamma (2004) (23) enumera como vantagens dos painéis de madeira de uma forma geral, como sendo: A homogeneidade e a ausência de defeitos comuns nas peças de madeira serrada; O aproveitamento integral das partes das árvores; A possibilidade de produzir grandes superfícies contínuas, com diferentes dimensões em relação à demanda;

189 A incorporação de resíduos da indústria madeireira e de outros setores produtivos, agregando valor aos painéis; O controle sobre as propriedades físicas e mecânicas; A inclusão de produtos ou processos que conferem resistência ao fogo e garantam sua durabilidade; A homogeneidade na produção. De acordo com LEÃO (1997) apud CHAMMA (2004) (23), compósitos (painéis de partículas e resinas) são materiais reconstituídos a partir de um ou mais materiais dispersos numa matriz e chamados de carga de reforço ou carga de enchimento. A matriz envolve e segura o reforço, dando forma ao compósito. O material de reforço pode ser fibras curtas, contínuas, pós, esferas, etc. e fornece resistência (como as barras de aço de uma viga de concreto). A busca por novos materiais na fabricação de painéis de partículas torna-se cada vez mais, uma alternativa viável, devido às tecnologias existentes e a preocupação na fabricação de tecnologias limpas e ambientalmente corretas. KOZLOWSKI et al. (1994) (24) apresenta na Tabela 2.2 algumas propriedades físicas e mecânicas de chapas de partículas fabricadas a partir de resíduos de plantas e serragem. Tabela Propriedades de chapas de partículas com base em resíduos lignocelulósicos. Material lignocelulósico Densidade (Kg/m 3 ) Módulo de ruptura (MPa) Tração perpen-dicular as faces (MPa) Inchamento em espessura 24h (%) Linho ,3 0, Cânhamo ,4 0, Cânhamo ( ,5 0, camadas)

190 Linho + serragem ,5 0, Linho + serragem ( ,5 0, camadas) Raiz de vetivéria ,5 0, Bagaço ,4 0, Talos de algodão ,4 0, Juta ,5 0, Junco ,4 0, Bambu ,6 0, Casca de amendoim ,5 0,6 = Fonte: (KOZLOWSKI, 1994) Bambu O bambu é um material heterogêneo e ortotrópico, apresentando coeficientes elásticos que variam conforme a direção de solicitação considerada (CARRASCO, 1995) (25). Classificado como Bambusae, subfamília das Graminae, o bambu, como é conhecido vulgarmente, é classificado como uma planta lenhosa, monocotiledônea, e pertencente às angiospermas. É constituído por uma parte aérea denominada colmo, e outra subterrânea caracterizada pela presença de rizoma e raiz. Basicamente, seus colmos são cilíndricos, ocos e separados transversalmente por internós, denominados de diafragmas, que externamente é representado pelos nós de onde nascem os ramos e folhas (LIESE, 1985) (26). A Figura 2.1 apresenta colmos de bambu, mostrando o diafragma, a parede e o nó.

191 parede nó nó diafragma Figura Colmos do bambu (Laboratório UNESP/FEB). De acordo com AZZINI (1997) (27) a composição estrutural fornece aos colmos de bambu uma elevada resistência físico-mecânica, leveza e flexibilidade. De acordo com o diâmetro dos colmos e com a espécie considerada, variam as quantidades de nós, entrenós e vazios. Nos nós surgem os ramos, e a cavidade dos entrenós (colmos), formada pelos nós, são isoladas pelo diafragma transversal. Os colmos de bambu constituem-se de feixes fibrovasculares circundados por um tecido parenquimatoso, rico em amido. Os feixes que dão resistência aos colmos concentram-se na parte externa desses colmos, fazendo um contraste com o tecido parenquimatoso predominante na parte interna. Conforme AZZINI (1997) (27), o número de feixes fibrovasculares por unidade de área varia de acordo com a espécie e com a posição desses feixes ao longo do comprimento dos colmos. O rizoma é responsável pelo nascimento e desenvolvimento de novos colmos, através de suas ramificações que ocorrem assexuadamente todo o ano. Exerce também a importante função de armazenar nutrientes para a planta, podendo ser classificados em dois grupos: o tipo moita ou simpodial e o tipo alastrante ou monopodial (LOPEZ 2003) (28). Os colmos de bambu estão sujeitos a ataques de insetos e fungos, sua seiva é um grande atrativo, tornando-se necessário o tratamento dos colmos para aumentar sua vida útil. O tratamento químico é o método mais eficiente. O produto químico utilizado é o fungicida, inseticida e hidrossolúvel Borox (PEREIRA, 1997) (29).

192 As propriedades mecânicas do bambu estão diretamente relacionadas com a quantidade de umidade dos colmos, com a idade, densidade do bambu, mas principalmente pela quantidade de fibras que garantem sua resistência (PEREIRA, 2008) (30). De acordo com BERALDO (2003) (31) o bambu com apenas 3 anos de idade já pode ser usado como elemento estrutural. Conforme AZZINI e BERALDO (2001) (32) as espécies de bambu nativas do Brasil são conhecidas geralmente como: taquara, taboca, jativoca, taquaruçú ou taboca-açú, conforme a região de ocorrência. As espécies de bambu mais difundidas no Brasil são: Bambusa tuldoides, B. vulgaris var. vittata, Dendrocalamus giganteus, e algumas espécies pertencentes ao gênero Phyllostachys (AZZINI, 1990) (33). CIARAMELO e AZZINI (1971) (34) em pesquisa realizada com a espécie Dendrocalamus giganteus, para produção de pasta para papel, apresentaram dados médios das dimensões dos colmos, de 16 m de comprimento, diâmetro de 0,14 m e massa seca de 40,73 kg. Os colmos apresentaram, em média, 47 nós e 0,35 m de comprimento dos internós (variável ao longo da altura do colmo). Conforme dados obtidos por Azzini (1990) (33), a espécie B. tuldoides, que apresenta colmos com dimensões mais reduzidas, possui maior quantidade de massa fibrosa, se comparada com os colmos de B. vulgaris, (porte médio) e D. giganteus (porte elevado) Propriedades dos painéis de partículas aglomeradas Muitos são os fatores que influenciam no bom desempenho de uma chapa de partículas aglomeradas. A escolha do material a ser empregado, a coleta das partículas, a geometria destas partículas e as diferentes etapas no processo de fabricação estão envolvidos na busca de uma maior qualidade e melhor resistência da chapa produzida. Conforme MALONEY (1993) (18) as propriedades mecânicas como a resistência à flexão, resistência à tração paralela as faces, resistência perpendicular à superfície (ligação interna) e a resistência ao arrancamento de parafusos são

193 afetadas pela geometria das partículas. Essa geometria também influi nas propriedades físicas e mecânicas dos painéis, como absorção de umidade, na forma liquida ou de vapor. As outras variáveis do processo, como de resina em massa, aditivos químicos, umidade das partículas e ciclo de prensagem, devem ser utilizadas para assegurar a qualidade requerida de acordo com as exigências das normas (IWAKIRI, 2003) (35). YANO et al. (2000) (17) avaliaram o efeito do tamanho e orientação dos elementos na produção de materiais à base de madeira. Com relação à geometria das partículas observaram que um decréscimo no tamanho da partícula não resultou em um decréscimo na resistência à flexão. RENÓFIO et al. (2006) (36) produziram painéis de partículas utilizando serragem cromada, associada a 5% e 15% de fibras (particulados) de bambu e a resina poliuretana a base de mamona, além de produzir os traços testemunhas isentos de fibras de bambu. De acordo com os resultados obtidos, verificou-se que existiu melhoria dos parâmetros físicos com a adição de 5% de fibras de bambu, tanto em relação à placa testemunha quanto em relação a placa com 15% de adição. RAFAEL (2006) (37) avaliou as características físicas de painéis de partículas de fibras vegetais presentes no bambu (resíduo industrial e agrícola) e nos resíduos da fabricação de papel e celulose, bem como a viabilidade tecnológica da fabricação desses painéis. Concluiu que o resíduo de papel e celulose presente na mistura agiu negativamente quando avaliada em testes físicos, criando barreiras em relação ao uso deste resíduo em placas de vedação ou estrutural. Por outro lado, a utilização deste resíduo reduziu a densidade do painel e, provavelmente, tenha bons resultados em ensaios acústicos. Outras vertentes como a acidez (ph) e os extrativos presentes na madeira podem influenciar na cura da resina (MARRA, 1992) (38). Madeiras com ph excessivamente ácido podem causar a pré-cura da resina uréia-formaldeído durante a fase de fechamento da prensa, prejudicando as propriedades finais

194 da chapa. Por outro lado, na colagem com resina fenol-formaldeído para produção de chapas estruturais, o baixo ph da madeira pode retardar a cura da resina (KELLY, 1997) (39). Segundo pesquisa de DACOSTA (2005) (40) independente do tipo de material, considerando-se o teor de adesivo, foram observados valores baixos nos ensaios de flexão estática, obtidos usando-se 4% em peso de adesivo, e valores mais altos com 8 e 12%. Nos ensaios de ligação interna, foi observado que sua resistência aumenta com o uso de adesivo na proporção de 12%, independente do tipo de resíduo. BRITO (1995) (41) e MACIEL (2001) (42) observaram também que a resistência à tração perpendicular a superfície, foi influenciada positivamente pela maior quantidade de adesivo empregado. As variáveis de processo tais como, geometria das partículas, teor de umidade, tipo e quantidade de resina e ciclo de prensagem, devem ser consideradas dentro de critérios e padrões recomendados industrialmente Densidade A densidade da matéria-prima é também um fator determinante na qualidade das chapas, pois determina suas propriedades físico-químicas. Já a razão de compactação é o requisito básico para fabricação de painéis de partículas, pois esta estabelece uma relação entre a densidade do painel e a densidade da madeira, sendo considerada ideal quando esta relação for no mínimo igual a 1,3, valor este que proporciona a densificação necessária para a formação da chapa (MALONEY, 1993 (18) ; IWAKIRI, 2003 (35) ; Dias & Lahr, 2004 (43) ). AZAMBUJA (2006) (44) avaliou a viabilidade de utilização dos resíduos de madeira de maçaranduba (Manilkara huberi ducke), uma madeira considerada de alta densidade, para produção de painéis de particulas e nas avaliações realizadas observou que somente ocorreram problemas com o módulo de

195 elasticidade (MOE) e mesmo assim a sua média apresentou-se próximo (atingindo 94,53%) do valor mínimo exigido pela norma CS Segundo DIAS e LAHR (2004) (43) as densidades mais utilizadas para a produção de chapas de aglomerados variam de 300 a a700 kg/m³. Porém, espécies de densidades mais altas podem ser utilizadas em misturas com madeiras de densidades mais baixas, resultando em chapas aglomeradas de boa qualidade. A espécie de madeira a ser utilizada com densidade mais baixa proporciona uma razão de compactação mais elevada e, por conseguinte, uma maior superfície de contato entre as partículas, se comparada a uma madeira de densidade mais elevada. Isto proporciona um produto mais uniforme e com capacidade mais elevada de transmitir esforços entre as partículas, o que resulta em propriedades de flexão e ligação interna mais elevada para chapas confeccionadas com madeira de baixa densidade Inchamento em espessura e absorção de água Na pesquisa desenvolvida por LIMA (2004) (45), que avaliou chapas aglomeradas de fibras de Babaçu, os valores médios de inchamento em espessura foram 24% para 2 horas e 41% para 24 horas. Já IWAKIRI (2000) (46) pesquisando chapas aglomeradas de Pinus e de Eucalipto com densidade de 700 kg/m³, os valores médios do ensaio de inchamento em espessura foram de 32,24% para Pinus e 34,95% para Eucalipto respectivamente. Na pesquisa de IWAKIRI (2005) (47) sobre produção de chapas de madeira aglomerada de alta densificação com diferentes tipos de resina, os valores médios obtidos para o inchamento em espessura após período de 24 horas de imersão em água, demonstraram que para as chapas produzidas com resina UF, que o painel de maior densidade: 1000 kg/m 3 resultou em um inchamento em espessura superior, se comparado à chapa produzida de média densidade, de 700 kg/m³. Esta diferença pode ser atribuída ao maior volume de partículas

196 presentes na chapa de alta densidade, de 1000 kg/m³ e, conseqüentemente, maior a liberação das tensões de compressão impostas durante a prensagem. Já nos ensaios de absorção de água, LIMA (2004) (45) cuja pesquisa é de chapas aglomeradas de fibras de Babaçu, os valores médios foram respectivamente 21% para 2 horas de imersão e 45% para 24 horas de imersão. Segundo pesquisa de IWAKIRI et al. (2004) (48) que aborda chapas de madeira aglomerada de Grevillea, pode-se constatar que as chapas produzidas de baixa densidade, de 580 kg/m³ apresentaram menor absorção de água com relação as chapas de média densidade, de 770 kg/m³, nos ensaios com 2 h de imersão em água Resistência à flexão estática De acordo com MALONEY (1993) (18) os módulos de elasticidade e ruptura, respectivamente MOE e MOR, são bastante influenciados pela razão de compactação, geometria das partículas, a porcentagem de adesivos e densidade da chapa. IWAKIRI et al (2004) (48) que em relação ao módulo de ruptura, observaram uma tendência de aumento dessa propriedade, com o incremento na densidade das chapas produzidas com o mesmo conteúdo de resina. Entre os painéis produzidos com densidade de 800 kg/m³, a aplicação de maior quantidade de resina resultou em valores superiores de MOR. Os painéis produzidos com densidade de 800 kg/m³ e conteúdo de resina de 8% apresentaram maior resistência à flexão estática (MOR), em comparação com as chapas produzidas com menor densidade e conteúdo de resina. É importante ressaltar que, com exceção das chapas produzidas com densidade de 800 kg/m³ e conteúdo de resina de 6%, os demais tratamentos apresentaram valores médios de MOR superiores em comparação com o valor mínimo de 112 kgf/cm², exigido pela norma CS para chapas aglomeradas comerciais.

197 DACOSTA (2005) (40) realizaram pesquisa de chapas de aglomerados com o objetivo de avaliar as propriedades mecânicas, confeccionadas com resíduos resultantes do processamento mecânico da madeira de Pinus. Para avaliação foi utilizada a norma de comercialização ANSI A 208.1, USDA, para chapas de partículas de baixa e média densidade (menor que 0,59 g/cm³ e entre 0,59 g/cm³ e 0,8 g/cm³ respectivamente) admitindo como valores mínimos requeridos 56 kgf/cm² e 112 kgf/cm² para MOR, kgf/cm² e kgf/cm² para MOE, 1,40 e 4,22 kgf/cm² para LI (ligação interna). DACOSTA (2005) (40) observou ainda que os valores de MOR oscilaram entre 51,63 kgf/cm² e 99,16 kgf/cm², e os de MOE entre 1271 kgf/cm² e 5330 kgf/cm². Também foi constatado neste estudo da mesma forma que ALBUQUERQUE (2002) (49) que os resíduos de serragem que passam pelo picador de partículas, proporcionam na estrutura final da chapa, vazios e rupturas, o que pode explicar a diminuição na resistência mecânica das chapas aglomeradas produzidas com esse material. Os valores de correlação explicam que quando se diminui a proporção de cavacos, aumentando-se a proporção de adesivo e densidade, eleva-se o valor do MOR e do MOE. Por isso, quando foram usadas maravalhas e, em segundo lugar, a mistura de cavaco e maravalha, à medida que aumentavam a densidade e o teor de adesivo, o MOR e o MOE aumentavam também. Na pesquisa de IWAKIRI et al (2004) (48) sobre cinco espécies de Pinus, os valores médios de módulo de ruptura (MOR) variaram de 116 kgf/cm² (Eucalyptus citriodora) a 414 kgf/cm² (Eucalyptus grandis). Eucalyptus grandis e Eucalyptus saligna apresentaram valores médios de MOR superiores ao valor médio de 234 kgf/cm², estabelecido pela norma canadense CS para chapas comerciais Tração perpendicular e tração paralela às faces Na pesquisa de LIMA (2004) (45) cujo objetivo foi avaliar a utilização de fibras (epicarpo) de babaçu (Orbignya ssp) em combinação com partículas de Pinus

198 taeda em diferentes proporções e com diferentes teores de adesivo, foram obtidos os seguintes resultados para ligação interna: 4,25 kgf/cm², inferior ao encontrado por MENDES (2001) (28), que foi de 6,41 Kgf/cm² para chapas de mesma densidade nominal (650 kg/m³) porém superior ao valor mínimo estabelecido pela norma canadense CSA O437-0, que é de 3,45 kgf/cm². Já segundo HILLING et al. (2002) (50) os valores de sua pesquisa ficaram abaixo dos valores mínimos exigidos nos padrões de qualidade internacional. Os fatores responsáveis pela baixa qualidade de colagem, provavelmente estão relacionados com o teor de umidade do colchão e a porcentagem de adesivo aplicada. Sabe-se que a adesão melhora com o aumento do teor de adesivo e que a umidade do colchão é fator determinante na produção de chapas com adesivo à base de tanino-formaldeído. IWAKIRI (2001) (51) em sua pesquisa sobre chapas aglomeradas produzidas de várias espécies de Pinus, mostra que os valores médios de ligação interna variaram de 7,24 kgf/cm² a 10,54 kgf/cm², valores estes superiores ao valor mínimo referenciado pela norma CS (1968) (58) que exige o valor mínimo para ligação interna de 4,90 kgf/cm². 2.6 Adesivos Adesivos são substâncias químicas utilizadas como elemento ligante na fabricação de laminados e aglomerados de madeira. Os adesivos mais utilizados na indústria madeireira hoje são de origem petroquímica, predominantemente a base de uréia-formaldeído (UF) e fenol-formaldeído (FF). Outros adesivos utilizadas são a melamina-formaldeído, o resorcinol formaldeído, os adesivos termoplásticos, como o polivinil-acetato (PVA) e, em menor escala, os adesivos de tanino vegetal (WIEDMAN, 2002) (52). O adesivo deve ser distribuído o mais uniformemente possível, em toda a superfície disponível das partículas, o que se consegue pela pulverização ou atomização do adesivo em forma aquosa. Assim, a deposição e distribuição do adesivo nas partículas ocorrem em ambos os lados, em forma de pequenas

199 gotículas e uniformes, que, com a aplicação da pressão, passam a constituir quase que um filme contínuo na superfície (PIERRE, 2010) (53). A quantidade de adesivo a ser utilizada numa chapa de madeira aglomerada, é determinada em função do conteúdo de sólido resinoso e com base no peso seco das partículas de madeira, podendo variar na faixa de 5 a 10% (IWAKIRI, 2005) (47). Os principais tipos de adesivos utilizados na produção de chapas aglomeradas são: Uréia-formaldeído (UF), Fenol-formaldeído (FF) e Melamina-uréiaformaldeído (MUF). Nesse trabalho optous-e pela utilização do adesivo ureiaformaldeído (UF) e o adesivo alternativo poliuretana a base de mamona Uréia-formaldeído (UF) Os adesivos a base de UF apresentam como vantagens a disponibilidade, o custo e a forma de aplicação. Podem ser aplicadas com auxilio de extensores (geralmente farinha de cereais), que conferem plasticidade à linha de cola, facilitando sua aplicação de forma homogênea. As desvantagens dos adesivos UF são: baixa resistência à umidade, e emissão de formol, um gás tóxico, ao longo da vida útil das chapas, embora já sejam produzidos adesivos de baixa emissão de formol. Sua coloração é branca, de aspecto leitoso e são muito usadas na produção de chapas aglomeradas de madeira. Urotropina (hexametilenotetramina) pode ser utilizada em substituição ao formaldeído na formulação, eliminando-se o problema da emissão de formol (WIEDMAN, 2002) (52). É o adesivo mais utilizado na produção de chapas aglomeradas que se destinam ao uso interno. As uréias são preferidas devido ao baixo custo, facilidade de manuseio, cura rápida e são incolores, não conferindo cor desfavorável à superfície do painel. Cloreto de amônia e sulfato de amônia são produtos catalisadores ou endurecedores adicionados na resina uréia-formaldeído e tem a função de reativar a pré-condensação e aumentar a velocidade de polimerização e cura da resina. Ainda, utiliza-se emulsão de parafina, aplicada na proporção de até

200 1% baseado no peso do sólido resinoso, com a finalidade de reduzir a higroscopicidade das partículas de madeira e melhorar a estabilidade dimensional dos painéis Poliuretana a base de mamona Nos tempos mais recentes, vem aumentando a oferta no mercado nacional de resinas obtidas a partir de óleo extraído de sementes de mamona (Ricinus communis). A resina poliuretana de óleo de mamona substitui com vantagens a similar de origem petroquímica e apresenta grande número de aplicações comerciais, desde plásticos especiais a adesivos e próteses ósseas (DIAS e LAHR, 2004) (43). A resina é obtida a partir de sistema bi-componente, misturando-se o poliol (à base de óleo de mamona) com o pré-polímero (isocianato). A proporção entre o poliol e o pré-polímero irá determinar a dureza do produto final, aumentando a dureza à medida que se adiciona mais pré-polímero à mistura. 3. DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO Este trabalho tem por objetivo produzir e avaliar as características físicas e de resistência mecânica de painéis de partículas aglomeradas homogêneas de resíduos de bambu, da espécie Dendrocalamus giganteus, utilizando como adesivos, a resina uréia-formaldeído e a resina à base de óleo de mamona, comparando o desempenho e a aplicabilidade dos dois adesivos empregados. 3.1 Materiais e métodos Neste item estão especificados os materiais utilizados no desenvolvimento deste trabalho, pormenorizando a coleta e preparo dos resíduos de bambu e fabricação dos diferentes painéis de partículas aglomeradas. Também foram

201 descritos os procedimentos dos ensaios e os resultados obtidos para as propriedades físicas e mecânicas Materiais Os materiais utilizados neste trabalho foram: Bambu da espécie Dendrocalamus giganteus O bambu gigante (Dendrocalamus giganteus), como mostra a Figura 3.1, é comum em nosso meio e, embora tenha sido introduzido em nosso país, oriundo de países asiáticos, tem apresentado boa adaptação se reproduzindo com características semelhantes ao nativo (AZZINI e SALGADO, 1981) (54). INBAR (1994) (55) e McCLURE (1993) (56), divulgam que a espécie Dendrocalamus giganteus apresenta colmos com altura entre 24 e 40 m, dimensão do inter-nós entre 0,40 e 0,50 m, diâmetros entre 0,10 e 0,20 m e parede espessa que varia conforme a altura. Figura Moita de bambu gigante plantado no Laboratório de Experimentação em Bambu.

202 Para o desenvolvimento da parte experimental deste trabalho, foram utilizados resíduos de bambu, retirados no Laboratório de Experimentação em Bambu, do Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Engenharia da UNESP, Campus de Bauru, de colmos com idade de 4,5 anos, idade esta em que a resistência mecânica do bambu já é suficiente para sua utilização em peças estruturais. A priori, os resíduos foram compostos de peças rejeitadas em trabalhos de pesquisa de alunos do Curso de Pós-Graduação do Desenho Industrial FAAC UNESP, Campus de Bauru ou de trabalhos de extensão universitária, desenvolvidos por alunos do Curso de Graduação em Desenho Industrial e/ou Arquitetura. Essas peças fazem parte do setor apical do colmo, rica em fibras e sem aplicação mais nobre devido ao pequeno diâmetro e espessura de parede, os quais foram retirados na colheita e deixados no campo. Também foram reaproveitadas peças já processadas mecanicamente, rejeitadas devido à existência de defeitos oriundos do próprio processamento e, de igual maneira reciclaram-se os galhos Resinas O adesivo uréia formaldeído selecionado para a produção dos paineís de partículas, deste trabalho foi o PB 5070/ E-1, produzido pela Indústria Hexion Química e Comércio S.A. A quantidade de resina utilizada em cada chapa de partículas aglomeradas está apresentada na Tabela 3.1, juntamente com os aditivos utilizados. Tabela Composição das chapas aglomeradas com resina UF. Denominação % Resina UF1 6% UF2 8% UF3 10% UF4 12% Partículas de Bambu g g g g Adesivo UF 96 g 128 g 160 g 192 g Água (5% UF) 4,8 g 6,4 g 8 g 9,6 g Emulsão de Parafina 24,0 g 24,0 g 24,0 g 24,0 g

203 (1,5% material) Sulfato Amônia (1,5% resina) 1,44 g 1,92 g 2,40 g 2,88 g Também foi utilizada a resina poliuretana a base de óleo de mamona, fabricada pela Plural Indústria e Comércio de Produtos Químicos Ltda, estabelecida na cidade de São Carlos SP, sendo o poliol identificado por Lecopol F 0911 e o pré-polímero (isocianato) identificado por Lecopol E Na preparação do adesivo, procedeu-se a mistura de duas partes de poliol e uma parte de prépolímero, em peso, conforme apresentado na Tabela 3.2. Tabela Composição das chapas aglomeradas com resina de mamona. Denominação % Resina M1 6% M2 8% M3 10% M4 12% Partículas de Bambu g g g g Adesivo mamona (poliol) 64 g 85,3 g 106,7 g 128 g Adesivo mamona (Isocianato) 32 g 42,7 g 53,3 g 64 g Métodos Neste item foram especificados os procedimentos adotados no desenvolvimento deste trabalho, tais como o preparo dos resíduos e fabricação dos painéis, bem como os procedimentos dos ensaios realizados Obtenção das partículas de bambu Os resíduos de bambu foram primeiramente cortados em pequenas dimensões e passados no moinho fabricação Marconi modelo 683. Em seguida, as partículas foram peneiradas e classificadas da seguinte maneira: partículas grossas > 1,2 mm < 4,0 mm e finas < 1,2 mm.

204 Cada painel de partículas aglomeradas foi composto de 80% de partículas grossas e 20% de partículas finas, sendo que as partículas finas preenchem os espaços vazios, dando um melhor acabamento superficial. A densidade dos painéis foi de 650 kg/m 3, para tanto, cada chapa foi formada por 1.600g de partículas de bambu, sendo 1.280g de partículas grossas e 320g de partículas finas Preparação da resina e dos resíduos de bambu Após os resíduos estarem devidamente preparados, iniciou-se o processo de pesagem do adesivo. A balança utilizada foi da marca Marte modelo AS550C com carga máxima de 500 g e resolução de 0,01 g. Para que o adesivo apresentasse maior homogeneidade, seus componentes foram misturados na ordem apresentada: mistura-se a água ao sulfato de amônia, adiciona-se a parafina e por último a resina uréia-formaldeído e procede-se a homogeneização dos componentes Mistura dos componentes Para obtenção de boa homogeneidade da mistura, por 5 minutos, de todos os produtos empregados na produção dos painéis, foi utilizado um misturador horizontal (encoladeira horizontal) de tambor, com capacidade de 137 litros, contendo um eixo com pás posicionadas em linhas com ângulo de 120 o C Formação do colchão de partículas A mistura retirada da encoladeira foi levada para uma fôrma com dimensões de 450 mm x 450 mm. Em seguida foi feita uma pré-prensagem para que o colchão de partículas encoladas se estabilizasse. A Figura 3.3 apresenta a sequencia de moldagem do colchão de partículas, até a pré-prensagem.

205 Figura Sequencia da preparação do colchão de partículas Prensagem Após a pré-prensagem, o colchão foi encaminhado à prensa hidráulica à quente fabricada pela PHS Máquinas Hidráulicas Ltda, modelo PHH 80T, capacidade de 80 toneladas e temperatura máxima de 200 ºC, no Laboratório de Processamento da Madeira (LPM) da Faculdade de Engenharia da UNESP, Campus de Bauru. Figura Prensa em funcionamento e painel após operação de refilo. O colchão de partículas foi prensado com limitador metálico de espessura de 12,7 mm, o que determinou a espessura final do painel. O tempo de prensagem foi de 10 minutos, sob uma pressão de aproximadamente 4,0 MPa. Após a fabricação, os painéis permaneceram 72 horas em ambiente com temperatura e umidade controladas, para que se completasse a fase de cura da resina. Em seguida, os painéis foram refilados em serra circular esquadrejadeira da marca BALDAN Maquinas e Equipamentos Ltda, modelo SEC 3R, nas dimensões de 380 mm x 380 mm (Figura 3.4) e retirados os

206 corpos-de-prova de dimensões conforme documento normativo NBR (6) Composição das chapas Os painéis partículas aglomeradas foram produzidos com 100% de resíduos de bambu. Para a produção dos painéis foi empregado o adesivo a base de uréiaformaldeído, em solução aquosa e também poliuretana bi-componente a base de óleo de mamona. As proporções dos adesivos variaram nas seguintes porcentagens: 6%, 8%, 10% e 12%, com base no material seco, conforme demonstra a Tabela 3.3. Tabela Composição dos traços de chapas de partículas aglomeradas. TRAÇO ADESIVO PORCENTAGEM M1 Mamona 6% M2 Mamona 8% M3 Mamona 10% M4 Mamona 12% UF1 Uréia Formaldeído 6% UF2 Uréia Formaldeído 8% UF3 Uréia Formaldeído 10% UF4 Uréia Formaldeído 12% 4. RESULTADOS Neste item são apresentados os resultados dos ensaios físicos (densidade, inchamento em espessura e absorção de água) e de resistência mecânica (tração paralela as faces, tração perpendicular as faces e flexão estática), realizados segundo as recomendações da NBR (2006) (6).

207 4.1 Resultados dos ensaios físicos A tabela 4.1 apresenta o resultado para os ensaios físicos nos painéis de bambu. Tabela Valores dos ensaios físicos das chapas aglomeradas de bambu. CP Adesivo de Mamona Adesivo Uréia Formaldeído 6% 8% 10% 12% 6% 8% 10% 12% D [kg/m 3 ] 679,08 616,51 705,29 641,38 610,68 646,37 630,74 667,00 U [%] 9,35 8,36 8,64 8,54 8,67 8,48 8,10 7,89 E 0 [mm] 11,68 11,73 12,37 12,39 12,30 12,15 12,14 11,89 E 24h [mm] 14,33 13,53 14,04 13,40 14,42 13,38 13,18 12,82 I 2h [mm] 14,53 8,66 6,62 5,52 12,63 3,91 3,00 3,49 I 24h [mm] 22,69 15,29 13,53 8,17 17,24 10,18 8,58 7,82 A 2h [%] 51,03 46,00 29,31 40,46 60,64 19,59 15,70 15,52 A 24h [%] 74,14 80,65 58,84 63,73 74,37 68,74 48,23 43,73 Nota: D é a densidade do corpo-de-prova, em quilogramas por metro cúbico; U é a umidade residual do corpo-de-prova, em porcentagem; E 0 é a espessura do corpo-de-prova antes da imersão, em milímetros. E 24h é a espessura do corpo-de-prova após o período de imersão de 24 horas, em milímetros. I 2h é o inchamento em espessura do corpo-de-prova, em porcentagem; I 24h é o inchamento em espessura do corpo-de-prova, em porcentagem; A 2h é a absorção de água após imersão de 2 horas, em porcentagem; A 24h é a absorção de água após imersão de 24 horas, em porcentagem.

208 4.2 Resultados dos ensaios mecânicos A tabela 4.2 apresenta o resultado para os ensaios físicos nas chapas aglomeradas de bambu. Tabela Propriedades Mecânicas. CP Adesivo de Mamona Adesivo Uréia Formaldeído 6% 8% 10% 12% 6% 8% 10% 12% TP [MPa] 0,60 0,64 1,02 0,87 0,22 0,66 0,98 1,04 F [MPa] 20,53 28,77 18,29 28,91 12,41 27,65 34,23 40,98 MOR [MPa] 3,73 4,55 4,76 5,64 2,43 6,69 7,48 9,86 MOE [MPa] 351,11 659,04 711,14 757,30 677, , , ,26 Nota: F é a resistência à tração paralela, em megapascals; TP é a resistência à tração perpendicular, em megapascals; MOR é o módulo de ruptura, em megapascals; MOE é o módulo de elasticidade, em megapascals; 5. ANÁLISE DOS RESULTADOS 5.1 Ensaios físicos Análise dos resultados para a densidade Observou-se na Tabela 4.1 uma dispersão mais acentuada para o adesivo de mamona comparado ao adesivo de referência. A densidade dos painéis com mamona apresenta uma média de densidade superior ao adesivo de UF.

209 Iwakiri (2001) (51), relata que a madeira de Pinus também encontrou variação entre a densidade nominal e a densidade real das chapas aglomeradas produzidas, chegando à conclusão de que as variações ocorridas estavam atreladas às condições de manufatura laboratorial Análise dos resultados para o teor de umidade Observa-se na Tabela 4.1 uma dispersão mais acentuada para o adesivo de mamona comparado ao adesivo de uréia-formaldeído, porém esse comportamento foi mais acentuado nas condições de 6% para 8% de adesivo. O teor de umidade dos painéis com mamona apresentou uma média valores superior ao do adesivo UF. Os dois tipos de adesivo apresentaram uma tendência de diminuição dos valores de teor de umidade com o aumento da quantidade de adesivo, tanto para a mamona quanto para a ureia formaldeído. A NBR (6) menciona que, a menos que haja um acordo entre o produtor ou seu representante e o consumidor, o teor médio de umidade dos painéis de madeira de partículas aglomeradas não deve ser inferior a 5% nem superior a 11%. Todos os oito (8) traços apresentaram teor de umidade dentro da faixa estipulada para comercialização Análise dos resultados para o inchamento em espessura A NBR (2006) (6) determina a porcentagem de 8% o valor máximo aceitável de inchamento em espessura para chapas de partículas aglomeradas em um intervalo de 2 horas de imersão em água. Dessa forma, os traços contendo 8%, 10% e 12% de adesivo, tanto do adesivo ureia formaldeído como do adesivo de mamona satisfazem esta condição. Conforme se aumenta o teor de adesivo do compósito, diminui-se o inchamento em espessura, tornando a chapa menos suscetível a umidade, permanecendo mais estável em sua utilização.

210 Observa-se que os painéis compostos com os adesivos ureia formaldeído e mamona, com teor de 6% em sua composição apresentaram valores muito acima ao máximo recomendado Análise dos resultados para absorção de água A NBR não apresenta valores de referência para absorção de água, porém Nascimento (2008) (8) apresenta os valores de absorção de água de painéis de partículas aglomeradas de média densidade, oriundas de indústrias de chapas que empregam Pinus e Eucalipto. As chapas de Pinus apresentaram valor médio de absorção de água para 2h de 12%. Os painéis de Eucalipto apresentaram valor médio de 16%. Comparando esses dados com os desta pesquisa, verifica-se que somente os traços UF3 e UF4 apresentaram valores de absorção próximos aos valores encontrados na pesquisa realizada por Nascimento, para o eucalipto, ou seja, 15,70% para o traço UF3 e 15,52% para o traço UF4. Os demais traços apresentaram valores acima aos dos painéis comerciais, mostrando-se muito higroscópicos. Na Tabela 4.1 para o teste de absorção de água por um período de 24 horas, ocorre maior absorção nos painéis do traço M2 (80,65%). Comparando-se os valores de absorção encontrados neste trabalho com os das chapas industrializadas (NASCIMENTO, 2008) (8), para o período de 24 horas, verificase que existe grande variação, já que o painel industrializado de Pinus apresentou absorção média de 26%, enquanto a de Eucalipto apresentou absorção média de 50%. Dessa forma pode-se observar que somente os traços UF3 e UF4 apresentaram valor de absorção entre os valores dois painéis chapas industrializadas de eucalipto. Assim como no quesito absorção de água com exposição de 2h, na busca de um produto menos higroscópico indica-se a utilização do adesivo uréia formaldeído com teor de 10% (UF3), uma vez que o traço apresentou a menor absorção de água na condição de exposição por 24h.

211 5.2 Ensaios mecânicos Análise dos resultados para tração perpendicular as faces Verifica-se uma melhora na eficiência do adesivo do traço UF1 para o traço UF4, sendo esta variação de 0,22 MPa para 1,04 MPa. Com o adesivo mamona, não observou-se um acréscimo de eficiência com o aumento de adesivo e o melhor resultado foi para o traço M3 apresentou valor de tração perpendicular de 1,02 MPa. A NBR (2006) (6) apresenta como o valor mínimo para tração perpendicular em painéis de partículas de 0,40 MPa para chapas de 8 a 13 mm de espessura. A espessura real das chapas estudadas está próxima de 12 mm, sendo assim, todos os traços, tanto para o adesivo UF quanto para o adesivo mamona satisfazem a referida norma Análise dos resultados para tração paralela as faces Os valores médios do ensaio de Tração Paralela às faces estão apresentados na Tabela 4.2, verifica-se que o adesivo UF apresenta resistência crescente conforme se aumenta o teor de adesivo de 6 para 12%. O adesivo no mesmo intervalo apresenta menor variabilidade para a resistência a tração entre 18 e 29 MPa, em média para os quatro teores aproximadamente 24 MPa. Na busca de um produto mais resistente a tração indica-se a utilização do adesivo uréia formaldeído com teor de 10% (UF3), uma vez que o traço apresentou melhor valor de resistência à tração com menor teor de adesivo Análise dos resultados para flexão estática Na Tabela 4.2 verifica-se uma tendência de apresentar valores crescentes de MOR, conforme o teor de adesivo é aumentado. Essa tendência ocorre mais acentuadamente quando utilizado o adesivo UF, notadamente quando se aumentou o teor de adesivo de 6% para 8%. Para o adesivo de mamona, a

212 tendência é de valores crescentes, porem de forma mais uniforme, principalmente entre os teores de 6% e 8%. A NBR (2006) (6) apresenta como valor mínimo de MOR para painéis de partículas aglomeradas, de 18 MPa. Nenhum dos traços atingiu tal magnitude, pois somente o traço UF4 chegou a 9,86 MPa, praticamente metade do valor mínimo aceitável. As chapas produzidas com mamona apresentaram valores muito abaixo do mínimo. O trabalho desenvolvido por Dacosta (2005) (40) obteve valores para MOR, entre 51,63 kgf/cm 2 (5,06 MPa) e 99,16 kgf/cm 2 (9,72 MPa), para painéis fabricados com resíduos de Pinus, densidade do painel entre 0,6 e 0,7 g/cm 3 e adesivo UF nos teores de 4%, 8% e 12%. O presente trabalho por ter semelhança com Dacosta (2005) (40), pois também emprega resíduos na composição do material, pode-se fazer um paralelo entre os valores obtidos, então os traços UF2, UF3 e UF4 apresentam variação semelhante de 6,69 a 9,86 MPa. 6. CONCLUSÃO O adesivo poliuretano a base de óleo de mamona na proporção 2 X1 não atendeu as expectativas de ser mais eficiente do que a tradicional resina uréiaformaldeído, no sentido de se obter painéis de partículas aglomeradas com melhores propriedades físico-mecânicas. Na avaliação física, o adesivo uréia formaldeído apresentou melhor desempenho em todas as propriedades, mas principalmente nos quesitos inchamento em espessura e absorção de água o que permite a utilização do painel em áreas úmidas. Na avaliação mecânica, o adesivo uréia formaldeído também apresentou melhor desempenho na maioria das propriedades, pois no quesito tração perpendicular, ambas resinas obtiveram desempenho semelhante. Os painéis fabricados com mamona atenderam as recomendações da NBR em todos os teores (6%, 8%, 10% e 12%) e as com adesivo uréia formaldeído não

213 atendeu a NBR apenas no teor de 6%. Nas demais propriedades avaliadas, ou seja, tração paralela, o adesivo uréia formaldeído apresentou um crescente aumento da resistência a tração, como mostrado na Figura 6.12, com valores variando de 0,22 a 1,04 MPa com 12% UF contra 0,60 a 0,87 MPa com 12% mamona. A NBR (2006) recomenda valor mínimo da resistência de 0,40 MPa. Na flexão estática, tanto MOR como MOE, o adesivo uréia formaldeído apresentou resistência superior ao adesivo de mamona, com MOR atingindo o valor de 9,86 MPa para 12% UF e 5,64 MPa para 12% mamona, sendo que o valor recomendado pela NBR é de no mínimo 18,0 MPa. O adesivo a base de óleo de mamona também não atendeu a norma CS 236 (66), citada por vários autores, e que recomenda MOR mínimo de 112 kgf/cm 2 (10,98 MPa). O MOE atingiu o valor de 1750,26 MPa para 12% UF e 757,14 MPa para 12% mamona, neste caso a NBR não apresenta nenhuma recomendação de valor mínimo. De maneira geral, como conclusão final, pode-se destacar que os resíduos de bambu utilizados na fabricação painéis de partículas aglomeradas, com adesivo convencional uréia formaldeído e com adesivo de mamona, obtiveram comportamento aceitável em relação ao exigido pelas normas técnicas para maioria dos ensaios, isso indica o Bambu como uma alternativa tecnicamente viável para o emprego em painéis aglomerados, desde que respeitadas as suas características de resistência. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) Almeida, R.R. Utilização do epicarpo fibroso do coco de babaçu (Orbignya sp.) na fabricação de painéis compostos. Brasília: Universidade de Brasília, (2) Latorraca, K. J. et. al. Determination of the Properties of Heavy Oils and Water-in-Oil Emulsions. Magnetic Resonance Imaging, LOCAL, v. 16, p , (3) SwamY, R. N. Vegetable fiber reinforced cement composites a false dream or a potential reality. In: INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON VEGETABLE PLANTS AND THEIR FIBRES AS BUILDING MATERIALS, 2., 1990, Salvador. Proceedings London: Chapman and Hall, p.3-8. (Rilem Proceedings, 7). (4) Janssen, J. J. A. Designing and building with bamboo. Beijing: International Network for Bamboo and Rattan (INBAR), (Technical report, n.20). (5) Glycerio, C. Metade das espécies de bambu corre risco de extinção, diz ONU.

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217 Os autores agradecem à Fundação de Amparo à Pesquisa do estado de São Paulo FAPESP, pelo financiamento do projeto.

218 Avaliação ambiental da utilização do bagaço da cana-de-açúcar e folhas de bambu em chapas de partículas Maria Fernanda Nóbrega dos Santos Rosane Aparecida Gomes Battistelle Ivaldo De Domenico Valarelli Maximiliano dos Anjos Azambuja RESUMO A Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é uma ferramenta cada vez mais importante nos processos de tomadas de decisão em empresas do mundo todo e, sua aplicação no setor da construção também apresenta uma série de benefícios, como a possibilidade de melhorias ambientais e econômicas nos produtos. Assim, o que será apresentado neste trabalho, é justamente a aplicação desta ferramenta nos painéis de vedação habitacional compostos de bagaço da canade-açúcar (Saccharum spp) que vêm sendo desenvolvidos pela UNESP Bauru. O estudo foi desenvolvido com base nas orientações metodológicas da série de Normas NBR ISO (2009), a unidade funcional adotada foi o m² dos painéis e, para a avaliação dos impactos foi empregado o método EDIP. De acordo com os resultados, a ACV possibilitou caracterizar os principais impactos ambientais decorrentes da produção destes painéis para uso habitacional, relacionados ao consumo de recursos, energia e emissão de poluentes. Além disso, a ACV também foi de grande valia na identificação dos pontos positivos e negativos do sistema de produto, possibilitando operar melhorias no processo produtivo dos painéis. Palavras chave: Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Painéis. Bagaço de cana-de-açúcar. ABSTRACT Life Cycle Assessment (LCA) is an increasingly important tool in the decision processes of many companies worldwide, and its application in the construction sector also presents benefits, such as the possibility of developing environmental and economic improvements to the products. Thus that, what will be presented in this paper, is the application of this tool in residential panels composed of bagasse from sugar cane (Saccharum spp), which are being developed by the UNESP Bauru. The study was developed based on the methodological guidelines of the standards series ISO (2009), the functional unit was the panels square meters and for the impact assessment the EDIP method was employed. According to the results, the LCA has enabled characterization of the main environmental impacts from the production of panels for residential use, related to resource consumption, energy and emissions. Furthermore, the LCA was also valuable in identifying strengths and weaknesses of the product system, allowing operating improvements in the productive process of the panels. Keywords: Life Cycle Assessment (LCA). Panels. Sugarcane bagasse. 1. INTRODUÇÃO

219 A construção civil é um dos maiores setores impulsionadores da economia em todo o mundo. Na Europa, o setor responde por quase 11% do Produto Interno Bruto (PIB), nos Estados Unidos por 12% e, nos países em desenvolvimento a cadeia da construção geralmente representa 3% do PIB. No Brasil atualmente, estima-se que 9% do PIB esteja vinculado ao setor, contribuindo com 7% dos empregos no mundo, dispondo de aproximadamente 111 milhões de postos de trabalho (UNEP, 2003) (1). Por apresentar um impacto tão significativo na economia global, a construção civil também responde por um grande potencial de modificação do ambiente, pois, para poder produzir os maiores bens em escala do planeta, o setor é responsável pelo consumo de 40% de todos os materiais produzidos no mundo; 40% do total de energia gerada; 17% da água potável disponível e 25% de toda a madeira produzida (ATHENA, 2000) (2). Além disso, o setor ainda responde por números elevados de emissão de resíduos e desperdício de materiais. Segundo as estatísticas do International Council for Research and Innovation in Building and Construction (CIB), a construção civil é responsável por 40% de todo o lixo produzido pela humanidade (CIB, 1999) (3). Desse modo, em virtude da pressão exercida pelos diversos segmentos da sociedade, para que o setor da construção civil se torne ambientalmente mais adequado, muito tem se discutido a respeito do aproveitamento de resíduos na produção de materiais de construção e uma infinidade de pesquisas vem sendo desenvolvidas com este objetivo. Porém, antes que estes produtos possam ser chamados de sustentáveis e que efetivamente um sistema de reciclagem seja implantado, é imprescindível que se compreendam todas as consequências envolvidas nesta ação e, principalmente, quais os reais ganhos para o ambiente (e para o setor) se isto ocorrer. Para tanto, as indústrias objetivando aumentar seus lucros, aproveitar o potencial de seus resíduos, e se posicionar corretamente dentro da legislação em vigor, buscam as chamadas certificações. Um dos critérios para a obtenção dos selos ambientais é a caracterização e o redirecionamento dos rejeitos industriais para outros setores como, por exemplo, os resíduos da indústria moveleira (cavacos e serragem), que são encaminhados para as áreas de reflorestamento, na forma de adubo, para a melhoria das propriedades

220 químicas e biológicas do solo. Porém, este descarte para a adubação é mínimo quando comparado à diversidade e à quantidade gerada de resíduos. Sendo assim, é necessário criar novas alternativas de utilização. Em busca dessas certificações, as indústrias são obrigadas a incorporar as questões ambientais nas suas tomadas de decisões, em que o aspecto ambiental passa a constar no planejamento estratégico, permitindo assim que a empresa tenha um processo rígido de controle em relação à produção, disposição, tratamento de seus efluentes gerados e rejeitos descartados. Dentro desse contexto, uma das ferramentas mais utilizadas para concessão das certificações ambientais está presente na Norma NBR ISO (2009) (4) é a denominada Avaliação do Ciclo de Vida, que vem sendo cada vez mais aceita como resposta às indagações ambientais do novo milênio. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Inúmeras pesquisas vêm sendo desenvolvidas para se empregarem resíduos sólidos na fabricação de chapas de partículas, principalmente os oriundos dos processos de beneficiamento das madeiras. Neste item pretende-se apresentar de forma sucinta o estado da arte referente ao desenvolvimento e ensaios realizados com tipos diferentes de chapas de partículas. O termo partícula é definido no padrão American Society for Testing and Material ASTM C (5), como o componente agregado de uma chapa de partículas de madeira ou de outro material lignocelulósico, incluindo todas as menores subdivisões, fabricadas por equipamentos específicos. Os tipos de partículas mais comumente usados nos processos de composição de chapas são flocos, maravalhas e fibras, empregadas em tamanhos variados (IWAKIRI, 2005) (6). Já a Norma NBR (7) define chapa de partículas de madeira como produto em forma de painel, variando de 3 mm a 50 mm de espessura, constituído por partículas de madeira aglomeradas com resinas naturais ou sintéticas, termofixas, sob a ação de pressão e calor. A idéia de se produzirem chapas de partículas a partir de fibras vegetais como alternativa aos tradicionais painéis de madeira vem de muitos anos. O principal

221 desencadeante da procura destas novas tecnologias é a redução de madeira, que é o principal material inserido na fabricação dessas chapas (ALMEIDA, 1999) (8). Uma das principais referências aos pesquisadores na área de chapas é o trabalho de KOLLMANN et al. (1975) (9) que relata sobre a fabricação de chapas com partículas. Um histórico é apresentado onde se comenta as vantagens e desvantagens, como também o indicativo de primeira patente registrada, em 1901 (USP Watson, n ). O crescimento marcante para esse tipo de material foi na época da segunda guerra mundial. Na Alemanha, durante a década de 40, foi produzida primeira chapa de madeira aglomerada, com partículas provenientes de resíduos cortados com moinho para lascas grossas. O desenvolvimento das chapas de partículas tem trazido grande avanço na indústria de painéis, com o constante aumento do rendimento da matériaprima. Segundo VIGNOTE e JIMÉNEZ (1996) (10), sua expansão ocorreu tanto pelo pretexto de se obter maiores superfícies planas cada vez mais difíceis de serem encontradas em peças de madeira maciça, como pela busca de uma maior homogeneidade do produto, usando-se de diferentes rejeitos das serrarias de madeira. Segundo AZZINI et al. (2001) (11), o estudo de novos materiais para a produção de chapas com propriedades que oferecem maior rendimento, boa relação custo-benefício, resistência à fadiga e a agentes biológicos, já podem ser alcançadas pelas chapas de compósitos que utilizam das tecnologias já existentes. A padronização das dimensões do tamanho das partículas é um dos fatores determinantes nas características das chapas de partículas (KOLLMANN et al.,1975) (9). Em conjunto com o material utilizado, o tipo e a quantidade de resina, os aditivos químicos, a umidade das partículas, a estrutura da chapa formada pela orientação das partículas, a disposição das camadas e as condições de prensagem do colchão, devem ser controladas para assegurar a qualidade requerida de acordo com as exigências das normas específicas.

222 MENDES e ALBUQUERQUE (2001) (12), relatam que uma das principais variáveis de processo na produção de painéis de madeira aglomerada é a espécie da madeira e a conseqüente relação entre a densidade do painel e a densidade da madeira utilizada, denominada de razão de compactação. Os autores recomendam que a razão de compactação deve estar na faixa de 1,3 a 1,6 para que ocorra adequada densificação e consolidação do painel à espessura final desejada. Em seu trabalho é mencionado que a seleção das espécies de Eucalyptus: Eucalyptus maculata, Eucalyptus grandis, Eucalyptus tereticornis foi baseada na avaliação das propriedades físicas e mecânicas das chapas, bem como o seu potencial para fornecimento de madeira em quantidade adequada, critérios esses, relevantes para uma produção industrial. Vários pesquisadores acrescentam outros fatores, tais como densidade, viscosidade do adesivo, tempo e velocidade de prensagem, vida útil após a preparação, adesividade, tempo de cura, resistências à tração e flexão, além de um parâmetro marcante, ou seja, a inserção de diferentes rejeitos fibrosos ou não, em sua composição (que oferecem uma maior ligação ao produto final). Segundo NASCIMENTO (2003) (13), a resina Uréia Formaldeído (UF) vinha sendo muito utilizada na fabricação de compensados e, em maior proporção, nos aglomerados. Esta resina apresenta coloração de branco leitoso, com ph de 7 a 8 e teor de sólidos próximo a 65%. Sua cura é processada através da redução do ph (ácido) com a adição de catalisador (sulfato de amônia) utilizado para acelerar o processo de cura. SARMIENTO (1996) (14), estudou a introdução de fibras do bagaço de cana-deaçúcar em argamassa de cimento e areia e obteve resultados satisfatórios. Foram feitos testes que determinaram sua característica física e resistência mecânica, além de vantagens térmicas e acústicas. Todos os resultados obtidos foram comparados aos requisitos da Norma C da ASTM. Os resultados experimentais mostraram que, a carga transversal mínima, módulo de ruptura e deflexão, os dados obtidos dos ensaios de flexão das chapas, moldadas com argamassa de cimento e areia e fibras de bagaço de cana-deaçúcar, satisfizeram as exigências da Norma, quando destinadas à fabricação

223 de chapas de isolamento térmico para fins de cobertura, mas não para a utilização como paredes. Conforme NASCIMENTO (2003) (13), para a composição de painéis particulados pode-se empregar como matéria prima: material florestal proveniente de desbaste e poda; resíduos industriais grosseiros, tais como costaneiras, sobras de destopo, miolos de toras laminadas; resíduos industriais finos, tais como póde-serra e cavacos de plaina; cavacos de madeira do beneficiamento de indústria de móveis e carpintaria; materiais ligno-celulósicos como o bagaço de cana, palha de arroz, bambu, ou mesmo as fibras de sisal, juta, casca de coco, etc. Estudos de MENDES et al. (2008) (15), demonstraram que painéis produzidos com resíduos da cana-de-açúcar (bagaço) provenientes da China, também se mostram equivalentes em qualidade físico e mecânicas em relação aos aglomerados brasileiros de madeira, tais quais os citados acima. A pesquisa de SIIVA (2006) (16), aponta para a viabilidade técnica do uso do bagaço da cana-de-açúcar para a produção de painéis aglomerados, como já ocorre em Cuba, Colômbia, China e Rússia. Esses painéis apresentam, entre outras características, a beleza estética e a facilidade na usinagem, além da rapidez e boa colagem na montagem de peças para móveis. Em relação a características físicas e mecânicas das chapas produzidas com cana, TEIXEIRA et al. (1997) (17), analisaram a resistência natural das chapas, quando submetidas à degradação por fungos xilófagos. Foram realizados ensaios laboratoriais, utilizando 3 tipos de resina, duas á base de tanino e uma sintética (uréia-formaldeído). Os resultados foram satisfatórios, mostrando que não há diferença significativa de resistência entre os tratamentos, sendo as chapas classificadas como moderadamente resistentes aos fungos apodrecedores. Na pesquisa realizada por GOUVEIA et al. (2000) (18), os valores de MOR (módulo de ruptura) e MOE (módulo de elasticidade) obtidos para chapas de partículas orientadas (OSB) de Eucalyptus grandis foram superiores aos valores das chapas de partículas não-orientadas, confirmando a influência da orientação de partículas nas propriedades de flexão estática.

224 SILVA (2006) (16) avaliou o emprego das partículas longas do bagaço da canade-açúcar na confecção de painéis de OSB (Oriented Strand Board). Como conclusões, o autor destacou que as variáveis de temperatura de prensagem, orientação das partículas, tipo de misturador e teor de resina influenciaram diretamente nas propriedades físicas e mecânicas dos painéis fabricados. O melhor desempenho foi obtido com as chapas fabricadas com a inserção de 10% de resina poliuretana a base de óleo de mamona, a uma temperatura de 90 o C. Outro trabalho precursor a esta pesquisa foi o de VALARELLI et al. (2008) (19) que fabricaram chapas homogêneas de bambu Dendrocalamus giganteus (estrutura) com a adição da folha caulinar, em cinco traços distintos. As chapas foram fabricadas com espessuras de 12 a 14 mm. Nos resultados de MOR o autor apresenta médias de 17,09 MPa e 21,48 MPa, e MOE de 2654,53 MPa valores esses do traço de 25% bráctea (folha) inserido no compósito. Para finalizar esta breve revisão é importante mencionar que o papel dos fabricantes de chapas, no incentivo dessas novas tecnologias, é fundamental, pois assim pode-se elevar sua capacidade de produção, estabelecendo melhorias de qualidade e, principalmente, buscar atender aos requisitos solicitados pelo mercado nacional e internacional. Este comentário foi mencionado em uma visita técnica, realizada na empresa Duratex Madeiras S. A., localizada na rodovia Marechal Rondon no quilômetro 323 km, de Agudos/SP/Brasil. 3. MATERIAIS E MÉTODOS Para a realização da Avaliação de Ciclo de Vida das chapas de partículas foi utilizada a metodologia descrita pela série de Normas NBR ISO (2009) (4), que atualmente é a mais aceita internacionalmente na condução de estudos desta finalidade. De acordo com a Norma NBR ISO (2009) (4) que regulamenta os princípios e estrutura da Avaliação do Ciclo de Vida no Brasil, a realização de um estudo desta natureza deve compreender quatro fases: FASE 1: Definição de objetivo e escopo;

225 FASE 2: Análise de inventário de ciclo de vida; FASE 3: Avaliação de impacto do ciclo de vida; FASE 4: Interpretação do ciclo de vida FASE 1: Definição de objetivo e escopo Objetivo do estudo Levantar os principais aspectos e impactos ambientais relacionados à produção, ainda em fase laboratorial, das chapas de partículas compostas de bagaço de cana-de-açúcar, visando aferir os pontos positivos e negativos de cada processo, possibilitando desse modo, operar melhorias Escopo do estudo Segundo as diretrizes da Norma NBR ISO (2009) (4) o escopo, as fronteiras, o nível de detalhamento e profundidade podem diferir consideravelmente de um estudo de para outro, mas, o importante é que se mantenham os princípios e estrutura estabelecidos pela Norma. Assim, na definição do escopo de uma ACV, cada um dos seguintes itens deve ser considerado e claramente descrito Função dos sistemas de produtos As chapas de partículas avaliadas no estudo podem ser utilizadas para diversas funções, como: produção de mobiliário, vedação horizontal (forros) e vedação vertical (painéis e divisórias). No entanto, este trabalho será restrito à avaliação do sistema de produto na função de elemento de vedação horizontal (forros) Unidade funcional Nesta avaliação, utilizou-se inicialmente como unidade funcional uma chapa produzida em escala laboratorial, que possui dimensões nominais de 41 x 41 cm (0,1681 m²). Contudo, visando facilitar a realização de avaliações comparativas

226 com outros produtos, já que as dimensões diferiam consideravelmente das chapas produzidas em escala comercial, observou-se que seria mais adequado adotar como unidade funcional o m² (aproximadamente 6 chapas, totalizando 1,0086 m²). Além disso, de acordo com a Norma NBR (2008) (20) que dispõe sobre aspectos de desempenho em edifícios habitacionais de até cinco pavimentos, a Vida Útil de Projeto (VUP) de um revestimento interno não-aderido (como os forros falsos) é de no mínimo 8 anos e a VUP superior é de 12 anos. Dessa maneira, a unidade funcional adotada neste trabalho é de 1 m² das chapas de partículas para forros, considerando seu ciclo de vida por um período de 8 anos Sistema de produto a ser estudado No caso deste trabalho, foi estudado todo o sistema envolvendo o processo produtivo das chapas de partículas compostas de bagaço de cana-de-açúcar, incluindo: a aquisição dos materiais (insumos e matérias-primas), a produção das chapas, seu uso (como forro interno de um edifício) e a disposição final dos resíduos Fronteira do sistema de produto Para definir as fronteiras do sistema, a NBR ISO (2009, p. 8) (21) estabelece que Devem ser tomadas decisões com relação a quais processos elementares devem ser incluídos no estudo e o nível de detalhamento com que esses processos elementares devem ser estudados, afinal, segundo a Norma NBR ISO (2009, p. 13) (4) [...] não é necessário despender recursos na quantificação daquelas entradas e saídas que não irão alterar de forma significativa as conclusões gerais do estudo. Em virtude do exposto, consideraram-se como processos elementares deste estudo os itens relacionados a seguir: ETAPA 1: Aquisição dos insumos e matérias-primas para produção das chapas; ETAPA 2: Produção das chapas de partículas;

227 ETAPA 3: Uso das chapas de partículas como elemento de vedação; ETAPA 4: Disposição final dos resíduos. Segundo a Norma NBR ISO (2009, p. 9) (21), existem três critérios para a definição de quais entradas e saídas serão incluídas no sistema de produto avaliado. Porém, quando o estudo objetiva obter uma afirmação comparativa entre diferentes produtos para divulgação pública, é importante que todos os critérios sejam levados em consideração durante o procedimento de alocação das entradas e saídas do sistema. Massa: Com relação à massa, o mais importante a ser quantificado diz respeito à matéria-prima principal que compõe a chapa (o bagaço de cana-deaçúcar), pois contabiliza 85% da massa das chapas, enquanto todos os outros insumos utilizados na produção das chapas representam 15%. Energia: Com relação à energia, podem ser arroladas duas etapas consideráveis, a etapa de produção das chapas de partículas e a etapa de aquisição dos materiais, tanto pelo consumo de energia elétrica, quanto pelo consumo de energia calorífica (queima de combustíveis fósseis). Significância ambiental: Com relação à significância ambiental, pode ser citado o exemplo da resina UF, que em massa, representa 12% das chapas, contudo, em função da emissão de formaldeído decorrente de seu uso, pode-se atribuir à mesma uma maior relevância neste estudo Metodologia de AICV e interpretação subsequente a ser utilizada Os requisitos para a realização da Avaliação do Impacto do Ciclo de Vida (AICV) de um produto, a terceira etapa de uma ACV, estão descritos na Norma NBR ISO (2009) (21). De acordo com a Norma, a AICV tem como objetivo principal avaliar os resultados do Inventário do Ciclo de Vida (ICV) de um sistema de produto e, por meio da modelagem de seus impactos, melhor compreender a significância ambiental do produto avaliado. A NBR ISO (2009, p. 17) (21) define os elementos obrigatórios da AICV: Seleção das categorias de impacto, indicadores e modelos de caracterização; Correlação dos resultados do ICV às categorias de impacto (classificação);

228 Cálculo dos resultados dos indicadores de categoria (caracterização). Para a avaliação do ciclo de vida das chapas de partículas compostas de bagaço de cana-de-açúcar, serão consideradas as seguintes categorias de impactos: Consumo de recursos renováveis; Consumo de recursos não-renováveis; Consumo de recursos energéticos; Potencial de aquecimento global; Potencial de formação fotoquímica de ozônio troposférico; Potencial de acidificação; Potencial de eutrofização; Potencial de toxicidade humana; Potencial de ecotoxicidade. O modelo de caracterização utilizado foi baseado no método Environmental Development of Industrial Products (EDIP), apresentado por WENZEL et al. (1997) (22). Dentre os motivos que levaram à escolha deste método, pode ser citado o fato de o método EDIP ser tecnicamente comprovado e internacionalmente aceito na condução de estudos de ACV, além disso, o método foi aplicado com sucesso para a realização da ACV do álcool etílico hidratado combustível no Brasil, conforme OMETTO (2005) (23). Para realizar a correlação entre os dados de inventário e as categorias de impacto ambiental selecionadas, WENZEL et al. (1997) (22) apresentam uma extensa classificação das substâncias químicas emitidas e seus impactos potenciais. De acordo com os autores, o impacto da emissão de uma substância química no meio ambiente depende essencialmente de três fatores: sua quantidade, seus riscos inerentes e a exposição. A seguir, é realizada a caracterização dos impactos, multiplicando-se os dados do inventário pelos respectivos fatores de caracterização, segundo o método EDIP, descrito por WENZEL et al. (1997) (22).

229 Ainda é importante salientar que neste estudo, serão considerados apenas os elementos obrigatórios de uma AICV, excluindo-se os elementos opcionais, como o agrupamento e a ponderação, por exemplo Requisitos de qualidade dos dados Para que os objetivos da ACV possam ser alcançados, convém que se estabeleçam requisitos mínimos para determinar a qualidade dos dados utilizados durante a avaliação. Além disso, principalmente quando se trata de estudos comparativos de ACV que são disponibilizados ao público é imprescindível que se abordem os seguintes tópicos com relação a estes requisitos de qualidade, descritos pela NBR ISO (2009, p. 10) (21). Cobertura temporal: Durante a etapa de aquisição dos materiais e seu tratamento, pode-se dizer que o período de tempo coberto foi de aproximadamente 15 dias. Com relação à etapa de produção das chapas de partículas, o período de tempo coberto foi de 5 dias, apenas o necessário para a fabricação das chapas. Para as duas etapas subsequentes, empregou-se o período de tempo estabelecido pela Norma NBR (2008) (20) que dispõe que a vida útil de um revestimento interno não-aderido (como os forros) é de no mínimo 8 anos. Optou-se por adotar a vida útil mínima, em função das pesquisas sobre a incorporação de resíduos em chapas de partículas ainda serem recentes, de maneira que não havia dados a respeito do desempenho das chapas por um período superior a 6 anos. Cobertura geográfica: Para a realização do ICV, a área geográfica coberta corresponde à região onde se localizam os municípios de Bauru - SP (unidade de produção), Torrinha - SP (aquisição da matéria-prima bagaço da cana-deaçúcar), Curitiba - PR (aquisição do insumo adesivo de uréia-formaldeído), Hortolândia - SP (aquisição do insumo emulsão de parafina) e Araraquara - SP (aquisição do insumo sulfato de amônio). Entretanto, é apropriado salientar que existem outras fontes de origem das matérias-primas e insumos utilizados neste trabalho, localizadas em outros municípios, que também poderiam ter sido adotadas como base de cálculo e possivelmente iriam alterar de modo substancial os resultados obtidos. Mas como é necessário estabelecer um parâmetro para realizar o ICV, foram adotadas as fontes de origem dos materiais

230 que já vinham sendo utilizados nas pesquisas realizadas pela UNESP de Bauru. Quanto à avaliação do impacto do ciclo de vida, a área geográfica coberta depende das categorias de impactos ambientais adotadas, que podem ser tanto de escala local, regional, ou mesmo global. Cobertura tecnológica: A tecnologia empregada para a produção das chapas, bem como o processo produtivo descrito, apesar de seu pequeno porte (escala laboratorial), baseia-se no mesmo procedimento utilizado na maior parte das plantas industriais que produzem chapas de partículas para fim comercial na atualidade. Essa informação pôde ser confirmada por meio de visitas técnicas realizadas em duas das maiores fábricas de chapas de partículas que operam no Brasil. Todavia, existem diferenças significativas, principalmente no que diz respeito à escala de produção laboratorial e industrial. Essas diferenças ocorrem em virtude de que, em todos os processos, existem custos ambientais fixos de instalação e operação da unidade de produção e, se a escala de produção for maior, estarão mais diluídos e consequentemente irão colaborar para o aumento da eficiência ambiental do produto. Precisão, completeza e representatividade dos dados: Por se tratar de um estudo realizado durante a fase de projeto do produto, é importante lembrar que os dados utilizados para a elaboração deste estudo são apenas indicadores, pois se referem tão somente à execução do processo em escala laboratorial. No entanto, podem ser de grande valia na elaboração de um panorama geral dos impactos ambientais associados ao uso do bagaço da cana-de-açúcar, bem como para auxiliar na tomada de decisão a respeito de seu emprego (ou não) em chapas de partículas. Consistência e reprodutibilidade dos métodos usados ao longo da ACV: O estudo foi realizado tomando-se o cuidado de respeitar as Normas técnicas vigentes e pode ser facilmente reproduzido, observando as mesmas condições laboratoriais. Fontes dos dados: A maioria dos dados de inventário foi extraída por meio de medições em laboratório e visitas técnicas. Contudo, alguns dados de inventário, relativos às informações sobre a seleção de categorias e avaliação dos impactos ambientais do ciclo de vida, foram extraídos de literatura pertinente, como teses, dissertações, livros e artigos técnicos sobre o assunto.

231 Incerteza da informação: Acredita-se que para o objetivo a que este estudo se propõe, orientar as pesquisas em desenvolvimento que abordam o uso de resíduos em chapas, o nível de incerteza das informações é aceitável, por se tratar de um estudo investigativo de natureza até empírica Pressupostos e limitações Conforme explicitado nos itens anteriores, este trabalho se fundamenta em um processo produtivo de escala laboratorial, portanto, se caracteriza como um estudo baseado em suposições (em virtude da escassez de informações a respeito do assunto no país) e de abrangência limitada. Também é importante salientar que o presente estudo limita-se ao processo produtivo das chapas de partículas compostas de resíduos, de modo que não foram abrangidos pelo trabalho os impactos ambientais provenientes dos sistemas produtivos da matéria-prima e insumos, que poderiam certamente ser objeto de estudo de futuros trabalhos. Ainda assim, este estudo procurou reproduzir em uma pequena escala o processo produtivo das indústrias de chapas de partículas que atualmente operam no país, e desta maneira, deve ser entendido apenas como um primeiro passo na investigação dos impactos ambientais decorrentes dessa atividade. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO A seguir, apresentam-se os resultados obtidos nas Fases 2 e 3, que compreendem os aspectos práticos da pesquisa, apresentando os dados levantados nesta etapa FASE 2: Análise de inventário do ciclo de vida Para a realização do inventário do ciclo de vida das chapas de partículas compostas de bagaço de cana-de-açúcar, algumas considerações e suposições tiveram que ser adotadas. A partir destes pressupostos, foram efetuados os cálculos para cada entrada e saída do sistema de produto das chapas avaliadas, sendo que os procedimentos realizados estão descritos nos próximos itens.

232 Consumo de recursos renováveis e não-renováveis Com vistas a calcular o consumo de recursos renováveis e não-renováveis no sistema de produto avaliado, utilizou-se o Balanço de Massas. Dessa maneira, tudo que entra no sistema (matérias-primas e insumos) e tudo que sai do sistema (produtos e resíduos) deve ser convertido em grandezas possíveis de mensurar, como por exemplo, em massa. Para este cálculo, utilizaram-se dados provenientes de fontes primárias, ou seja, medições in loco Consumo de recursos energéticos Com relação aos recursos energéticos, podem ser citadas duas importantes entradas no sistema: o consumo de energia calorífica (durante a aquisição dos materiais para a produção das chapas, em função da queima de combustíveis no transporte) e o consumo de energia elétrica (principalmente durante a produção das chapas, em função do uso de equipamentos). Para o cálculo do consumo de energia calorífica, utilizaram-se dados provenientes de fontes bibliográficas, ou seja, estimados por meio de literatura. Já para o cálculo do consumo de energia elétrica foram realizadas medições in loco nos equipamentos utilizados na produção das chapas de partículas, por meio de um analisador de grandezas elétricas, modelo SAGA que afere a tensão, a corrente, a potência ativa, a potência reativa, a potência aparente e o fator de potência Emissões para o ar Quanto as emissões para o ar, citam-se duas importantes saídas no sistema de produto das chapas de partículas: emissões de gases provenientes do transporte (em função da queima de combustíveis fósseis) e emissão de formaldeído (em função do uso da resina UF). Para o cálculo das emissões, utilizaram-se dados estimados por meio de literatura Emissões para a água e para o solo

233 Assim como no caso do consumo de recursos renováveis e não-renováveis, o cálculo das emissões para a água e para o solo foi baseado no Balanço de Massas. Para este cálculo, utilizaram-se dados provenientes de fontes primárias, ou seja, medições in loco: foram aferidas as massas dos resíduos gerados pelo processo produtivo das chapas e então estimadas as porcentagens de matériaprima e insumo presentes nestes resíduos Resultados do Inventário Os dados obtidos durante a fase de Inventário do Ciclo de Vida das chapas de partículas compostas de bagaço de cana-de-açúcar encontram-se dispostos nas tabela 1, 2, 3 e 4. Cada tabela refere-se a uma etapa do ciclo de vida das chapas e a unidade funcional equivale a 1 m² das chapas de bagaço de cana-de-açúcar. Tabela 1 - ICV das chapas compostas de bagaço de cana-de-açúcar referente à etapa de aquisição dos insumos e matérias-primas. ETAPA 1: Aquisição dos insumos e matérias-primas Consumo de Consumo de recursos Consumo de recursos recursos renováveis não-renováveis energéticos Unidade: gramas Unidade: gramas Unidade: kwh Saídas Entradas Bagaço 17115,3 cana , TOTAL 30 Emissões para o ar Unidade: gramas Diesel (caminhões) 893,53 Elétrica - estufa 80,36 Elétrica - picador 2,84 Elétrica - moinho 2,48 Combustível - diesel 10,50 TOTAL 893,53 TOTAL 96,18 Emissões para a água Emissões para o solo Unidade: gramas Unidade: gramas

234 CO 22,03 Resíduos - pó cana HC 6,93 MP 1,05 NO X 52,50 TOTAL 82,51 TOTAL 0,00 TOTAL Fonte: SANTOS (2010) (24). 7335, , 30 Tabela 2 - ICV das chapas compostas de bagaço de cana-de-açúcar referente à etapa de produção das chapas de partículas. Entradas Saídas Consumo de recursos renováveis Unidade: gramas Bagaço cana Água 74,70 TOTAL ETAPA 2: Produção das chapas de partículas Consumo de recursos não-renováveis Unidade: gramas 9780,00 Resina UF 9.854,7 0 Emissões para o ar Unidade: gramas Emulsão parafina Sulfato de amônio Diesel (caminhões) TOTAL 1494,0 0 Consumo de recursos energéticos Unidade: kwh Elétrica - balança 149,40 Elétrica - encoladeira 0,001 0,45 22,20 Elétrica - prensa 7,09 5,15 Combustível - diesel 1.670, 75 Emissões para a água Unidade: gramas 0,06 TOTAL 7,60 Emissões para o solo Unidade: gramas CO 0,12 Resina UF 29,88 Resíduos - cana 877,13 HC 0,03 MP 0,01 Emulsão parafina Sulfato de amônio 2,99 Resina UF 131,31 0,44 Emulsão de parafina 13,13

235 NO X 0,30 Sulfato de amônio TOTAL 0,46 TOTAL 33,31 TOTAL Fonte: SANTOS (2010) (24). 1, , 52 Tabela 3 - ICV das chapas compostas de bagaço de cana-de-açúcar referente à etapa de uso das chapas de partículas. ETAPA 3: Uso das chapas de partículas Consumo de Consumo de recursos Consumo de recursos recursos renováveis não-renováveis energéticos Unidade: gramas Unidade: gramas Unidade: kwh Saídas Entradas Diesel (caminhões) 14,34 Elétrica - serra 0,11 Elétrica - furadeira 0,001 Combustível - diesel 0,17 TOTAL 0,00 TOTAL 14,34 TOTAL 0,28 Emissões para o ar Emissões para a água Emissões para o solo Unidade: gramas Unidade: gramas Unidade: gramas Formaldeí 2439,3 0,60 Resíduos - cana do 9 CO 0,36 Resina UF 365,19 HC 0,11 Emulsão de parafina 36,52 MP 0,02 Sulfato de amônio 5,43 NO X 0, , TOTAL 1,94 TOTAL 0,00 TOTAL 53 Fonte: SANTOS (2010) (24).

236 Tabela 4 - ICV das chapas compostas de bagaço de cana-de-açúcar referente à etapa de disposição final dos resíduos. Entradas Saídas Consumo de recursos renováveis Unidade: gramas TOTAL Emissões para o ar Unidade: gramas ETAPA 4: Disposição final dos resíduos Consumo de recursos não-renováveis Unidade: gramas Diesel (caminhões) 0,00 TOTAL Consumo de recursos energéticos Unidade: kwh 113,61 Combustível - diesel 113,61 Emissões para a água Unidade: gramas 1,33 TOTAL 1,33 Emissões para o solo Unidade: gramas CO 2,79 Resíduos - cana 6463,4 8 HC 0,87 Resina UF 967,62 MP 0,13 NO X 6,65 Emulsão de parafina Sulfato de amônio TOTAL 10,44 TOTAL 0,00 TOTAL Fonte: SANTOS (2010) (24). 96,76 14, , FASE 3: Avaliação do Impacto do Ciclo de Vida A partir dos dados levantados no inventário, é possível estabelecer os impactos ambientais potenciais das chapas de partículas, baseando-se no método EDIP. Assim, para cada categoria de impacto, WENZEL et al. (1997) (22) apresentam uma lista de substâncias (que podem contribuir para aumentar o potencial de impacto da categoria) e os seus respectivos fatores de equivalência. Ao multiplicar o valor em massa de emissão das substâncias (levantadas no inventário) pelos fatores de equivalência, obtêm-se o potencial de impacto ambiental de cada categoria.

237 Porém, dada a escala deste trabalho, somente um número pequeno de substâncias emitidas pelas chapas de partículas foi possível contabilizar em cada categoria, limitando a abrangência do estudo à escala laboratorial de produção dos materiais avaliados. Ainda assim, todas as categorias obtiveram pontuações, permitindo um panorama dos impactos ambientais das chapas de partículas produzidas com bagaço da cana-de-açúcar. Também é apropriado salientar que não foram realizados os elementos opcionais da AICV, como: a normalização dos dados, o agrupamento das categorias de impacto, a ponderação e a análise da qualidade dos dados utilizados. Recomenda-se a realização destes elementos opcionais em trabalhos futuros Consumo de recursos renováveis Para o cálculo desta categoria de impactos, foi contabilizado o consumo de recursos renováveis, como o bagaço da cana-de-açúcar e a água (apenas a água usada na etapa de produção das chapas foi considerada). Segundo OMETTO (2005) (23), não é necessário o uso de fatores de equivalência nesta categoria, de maneira que os valores de consumo (em gramas/ m²) estão expostos na tabela 5. Tabela 5 - Consumo de recursos renováveis. Consumo de recursos renováveis (g/m²) ETAPA 1: ETAPA 2: ETAPA 3: ETAPA 4: Aquisição Produção das Uso e Disposição final materiais chapas manutenção ,30 74,70 0,00 0,00 TOTAL ,00 Fonte: SANTOS (2010) (24). Verifica-se na tabela 5, que o consumo de recursos renováveis ocorre majoritariamente durante a etapa de aquisição dos materiais, de sobremaneira que pode até mesmo ser considerado irrelevante nas outras etapas.

238 Consumo de recursos não renováveis Para o cálculo desta categoria de impactos, foi contabilizado o consumo de recursos não renováveis, como o diesel, a resina UF e a emulsão de parafina (que são produtos derivados do petróleo), além do sulfato de amônio (que contêm minerais em sua composição). De acordo com OMETTO (2005) (23), não é necessário o uso de fatores de equivalência nesta categoria, de maneira que os valores de consumo (em gramas/m²) estão expostos na tabela 6. Tabela 6 - Consumo de recursos não renováveis. Consumo de recursos não renováveis (g/m²) ETAPA 1: ETAPA 2: ETAPA 3: ETAPA 4: Aquisição Produção das Uso e Disposição final materiais chapas manutenção 893, ,75 14,34 113,61 TOTAL 2.692,23 Fonte: SANTOS (2010) (24). Conforme pode ser notado na tabela 6, o consumo de recursos não renováveis ocorre em todas as fases do ciclo de vida das chapas de bagaço de cana-deaçúcar Consumo de recursos energéticos Para o cálculo desta categoria de impactos, foi contabilizado tanto o consumo de energia elétrica (decorrente dos equipamentos usados na fabricação das chapas), quanto consumo de energia calorífica (decorrente da queima de combustíveis fósseis). Segundo OMETTO (2005) (23), não é necessário o uso de fatores de equivalência nesta categoria, de modo que os valores (em kwh/m²) estão expostos na tabela 7. Tabela 7 - Consumo de recursos energéticos. Consumo de recursos energéticos (kwh/m²) ETAPA 1: ETAPA 2: ETAPA 3: ETAPA 4:

239 Aquisição Produção das Uso e Disposição final materiais chapas manutenção 96,18 7,60 0,28 1,33 TOTAL 105,39 Fonte: SANTOS (2010) (24). Verifica-se na tabela 7, que a etapa do ciclo de vida onde ocorre o maior consumo de energia é durante a aquisição dos materiais, sendo dois fatores determinantes: o consumo de combustível para a obtenção dos materiais e o elevado consumo de energia elétrica durante o tratamento da matéria-prima (secagem) Potencial de aquecimento global Para o cálculo desta categoria de impactos, foram contabilizadas as emissões de monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HC). Os valores de emissão destes gases, quantificados no inventário, foram multiplicados pelos fatores de equivalência descritos em WENZEL et al. (1997) (22) e estão dispostos na tabela 8. Tabela 8 - Potencial de aquecimento global. Potencial de aquecimento global (g CO 2 eq/m²) ETAPA 1: ETAPA 2: ETAPA 3: ETAPA 4: Aquisição Produção das Uso e Disposição final materiais chapas manutenção 64,85 0,33 1,05 8,19 TOTAL 74,42 Fonte: SANTOS (2010) (24). Conforme os dados apresentados na tabela 8, a etapa que mais contribui nesta categoria é novamente a aquisição dos materiais, em função das emissões atmosféricas provenientes da queima de combustíveis fósseis durante o transporte Potencial de formação fotoquímica de ozônio troposférico

240 Para o cálculo desta categoria de impactos, foram contabilizadas as emissões de monóxido de carbono (CO) e de formaldeído. Os valores de emissão destes gases, quantificados no inventário, foram multiplicados pelos fatores de equivalência descritos em WENZEL et al. (1997) (22) e estão dispostos na tabela 9. Tabela 9 - Potencial de formação fotoquímica de ozônio troposférico. Potencial de formação fotoquímica de ozônio (g C 2 H 4 eq/m²) ETAPA 1: ETAPA 2: ETAPA 3: ETAPA 4: Aquisição Produção das Uso e Disposição final materiais chapas manutenção 0,661 0,004 24,010 0,084 TOTAL 24,76 Fonte: SANTOS (2010) (24). Conforme pode ser verificado na tabela 9, a etapa que mais contribui nesta categoria é o uso das chapas, em função da emissão de formaldeído para o ar. No entanto, é importante destacar que o formaldeído também é emitido durante a produção das chapas, mas como não foram encontradas informações a respeito na literatura nacional, estas emissões não puderam ser contabilizadas Potencial de acidificação Para calcular esta categoria de impactos, contabilizaram-se as emissões de óxidos de nitrogênio (NO X ), cujos valores de emissão, quantificados no inventário, foram multiplicados pelos fatores de equivalência descritos em WENZEL et al. (1997) (22) e dispostos na tabela 10. ETAPA 1: Aquisição materiais Tabela10 - Potencial de acidificação. Potencial de acidificação (g SO 2 eq/m²) ETAPA 2: ETAPA 3: ETAPA 4: Produção das Uso e Disposição final chapas manutenção

241 36,75 0,21 0,60 4,66 TOTAL 42,22 Fonte: SANTOS (2010) (24). Conforme observado na tabela 10, a etapa do ciclo de vida das chapas mais significativa com relação a esta categoria é a aquisição dos materiais, em virtude da fonte de emissão do NO X ser a queima de combustíveis fósseis Potencial de eutrofização Para o cálculo desta categoria de impactos, foram contabilizadas as emissões de óxidos de nitrogênio (NO X ). Os valores de emissão deste gás, quantificado no inventário, foram multiplicados pelos fatores de equivalência descritos em WENZEL et al. (1997) (22) e estão dispostos na tabela 11. Tabela 11 - Potencial de eutrofização. Potencial de eutrofização (g NO - 3 eq/m 2 ) ETAPA 1: ETAPA 2: ETAPA 3: ETAPA 4: Aquisição Produção das Uso e Disposição final materiais chapas manutenção 70,88 0,41 1,15 8,98 TOTAL 81,42 Fonte: SANTOS (2010) (24). Como no item anterior, observa-se na tabela 11 que a etapa com maior contribuição nesta categoria é a aquisição dos materiais, em função do uso do mesmo parâmetro para avaliação: a emissão de NO X proveniente da queima de combustíveis fósseis no transporte Potencial de toxicidade humana Para o cálculo desta categoria de impactos, foram contabilizadas as emissões de monóxido de carbono (CO) e de formaldeído. Os valores de emissão destes gases, quantificados no inventário, foram multiplicados pelos fatores de

242 equivalência propostos por WENZEL et al. (1997) (22) e estão dispostos na tabela 12. Tabela 12 - Potencial de toxicidade humana. Potencial toxicidade humana (m 3 de ar/m 2 ) ETAPA 1: ETAPA 2: ETAPA 3: ETAPA 4: Aquisição Produção das Uso e Disposição final materiais chapas manutenção ,90 99, , ,70 TOTAL ,00 Fonte: SANTOS (2010) (24). Conforme observado na tabela 12, a etapa onde pode ser apontado o maior potencial de toxicidade humana é durante o uso das chapas compostas de bagaço de cana-de-açúcar, em decorrência da emissão de formaldeído. Os valores que estão apresentados na tab. 12 são referentes apenas às emissões de formaldeído para o ar Potencial de ecotoxicidade Para o cálculo desta categoria de impactos, foram contabilizadas somente as emissões de formaldeído. Os valores de emissão deste gás, quantificado no inventário, foram multiplicados pelos fatores de equivalência descritos em WENZEL et al. (1997) (22). Como a única etapa que apresentava potencial de ecotoxicidade é a de uso das chapas (em função da emissão de formaldeído), os dados desta categoria estão dispostos de modo distinto. A tabela 13 apresenta os valores de potencial de ecotoxicidade das chapas de partículas para a etapa de uso das chapas, considerando somente a emissão de formaldeído para o ar. É importante salientar que as chapas também emitem formaldeído durante outras etapas de seu ciclo de vida, como durante a etapa de produção e de disposição, contudo, como estas emissões não puderam ser contabilizadas (em função da escassez de dados a respeito na literatura), não foram incluídas.

243 Tabela 13 - Potencial de ecotoxicidade. Potencial de ecotoxicidade (m 3 /m 2 ) Água - Ecotoxicidade crônica (m 3 de água/m 2 de chapa) Água - Ecotoxicidade aguda (m 3 de água/m 3 de chapa) Solo - Ecotoxicidade crônica (m 3 de solo/m 2 de chapa) 14,40 0,00 120,00 Fonte: SANTOS (2010) (24). De acordo com os fatores de equivalência propostos por Wenzel et al. (1997) (22) a emissão de formaldeído para o ar é capaz de contaminar a água e o solo (compartimentos ambientais) de maneira crônica. Assim, para diluir a quantidade de formaldeído emitida por 1 m² das chapas de partículas (de modo a neutralizar o seu efeito de ecotoxicidade), são necessários 14 m³ de água e 120 m³ de solo. 5. CONCLUSÕES Como conclusões do presente trabalho, apresentam-se as considerações impetradas na última fase de um estudo de ACV: a interpretação do ciclo de vida. Segundo a NBR ISO (2009, p. 24) (21), a interpretação do ciclo de vida de um produto inclui diversos elementos, tais como: a identificação de questões significativas com base no ICV e AICV, as conclusões, limitações e recomendações do estudo. Dessa maneira, com relação ao processo produtivo das chapas, observa-se que cada uma das etapas contribui de modo distinto para aumentar os impactos nas categorias analisadas. Pode-se dizer que a ETAPA 1 (aquisição dos materiais), é a principal responsável pelo aumento dos impactos nas categorias de consumo de recursos renováveis, recursos energéticos, potencial de aquecimento global, potencial de acidificação e potencial de eutrofização. Este aumento se deve, principalmente, em função da emissão de gases provenientes da queima de combustíveis

244 fósseis durante o transporte dos materiais para a produção das chapas compostas de bagaço. Já a ETAPA 2 (produção das chapas), é a principal responsável pelo aumento dos impactos na categoria de consumo de recursos não-renováveis, em virtude do uso de insumos de fontes não-renováveis, como os derivados do petróleo (resina UF e emulsão parafina) e aqueles que contêm minerais na composição (sulfato de amônio). A ETAPA 3 (uso das chapas), é a principal responsável pelo aumento dos impactos nas categorias de potencial de formação fotoquímica do ozônio, potencial de toxicidade humana e potencial de ecotoxicidade, em função da emissão de formaldeído decorrente do uso da resina UF na aglomeração das chapas compostas de bagaço. Em contrapartida, a ETAPA 4 (disposição dos resíduos), não apresentou uma contribuição significativa nos impactos ambientais. No entanto, é muito importante destacar que não foram consideradas as consequências ambientais do descarte das chapas contendo formaldeído, em virtude da escassez de dados a respeito na literatura nacional. Se estes parâmetros fossem considerados, a etapa de disposição final das chapas com certeza apresentaria um maior potencial de impacto ambiental. Conforme pôde ser observado nos resultados de ICV e AICV das chapas de compostas de bagaço de cana-de-açúcar, existem muitos pontos críticos no processo produtivo onde se podem efetuar melhorias, para melhorar seu desempenho ambiental. Em virtude deste estudo de ACV ter sido realizado ainda durante o desenvolvimento dos produtos analisados, se caracteriza como um estudo baseado em suposições e de abrangência limitada. Ainda é preciso salientar, que este estudo limita-se ao processo produtivo das chapas de partículas compostas de bagaço da cana-de-açúcar, de modo que não foram abrangidos pelo trabalho os impactos ambientais provenientes dos sistemas produtivos das matérias-primas e insumos, que poderiam certamente ser objeto de estudo de futuros trabalhos. Desta maneira, o presente trabalho deve ser entendido apenas

245 como um primeiro passo na investigação dos impactos ambientais decorrentes do uso deste resíduo em chapas. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) UNEP United Nations Environment Programme. (2003). Sustainable building and construction, Industry and Environment, Paris, v. 26, n. 2-3, abr./set., p (2) ATHENA Sustainable Materials Institute. (1996). Sustainable building technical manual: Green building design, construction and operations, Produced by Public Technology Inc. - USA Green Building Council. (3) CIB International Council for Research and Innovation in Building and Construction. (1999). Agenda 21 on Sustainable Construction, Rotterdam: CIB. (4) ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2009). NBR ISO 14040: Gestão Ambiental - Avaliação do ciclo de vida - Princípios e estrutura, Rio de Janeiro: ABNT. (5) American Society for Testing and Material ASTM Standard specification for insulating board (cellulosic fiber). Structural and Decorative. ASTM C Annual Book of ASTM Standard, Part. 18, p (6) Iwakiri, S. Painéis de madeira reconstituída. Curitiba: Ajir Gráfica e Editora Ltda., (7) Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT NBR Chapa de madeira aglomerada. Parte 3: Métodos de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, p. (8) Almeida, R. R. Utilização do epicarpo fibroso do coco de babaçu (Orbignya sp) na fabricação de painéis compostos. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Florestal) - Universidade de Brasília, Brasília, (9) Kollmann, F. F. P.; Kuenzi, E. W.; Stamm, A. J. Principles of wood science and technology. Berlin: Springer-Verlag, v. 2, (10) Vignote, S.; Jimenez, F. Tecnologia de la madera. Madrid: Ministerio de Agrigultura, Pesca y Alimentacion, (11) Azzini, A; Santos, R. L Dos; Pettinelli Junior, A. Bambu: Material alternativo para construções rurais. Boletim Técnico. Campinas: Instituto Agronômico de Campinas, (12) Mendes, L. M.; Albuquerque, C.E.C. (2001). Aspectos técnicos e econômicos da indústria brasileira de chapas de fibras e de partículas. Revista da Madeira, ano 9, no 53. Curitiba Paraná. p (13) Nascimento, M. F. CPH Chapas de partículas homogêneas: Madeiras do nordeste do Brasil. Tese (Doutorado em Ciências e Engenharia de Materiais) Universidade de São Paulo, São Carlos, p. (14) Sarmiento, C. R. Argamassa de cimento reforçada com fibras de bagaço de cana-deaçúcar e sua utilização como material de construção. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) Universidade Estadual de Campinas, Campinas, p. (15) Mendes, R. F., Mendes, L. M., Guimarães, Jr. J. B., Mendonça, L. L. Qualidade de painéis aglomerados produzidos na China utilizando bagaço de cana. In: ENCONTRO BRASILEIRO EM MADEIRA E ESTRUTURAS DE MADEIRA, XI, 2008, Londrina. Anais. São Carlos: IBRAMEM, (16) Silva, A. J. P. Aplicação de partículas longas e orientadas de bagaço de cana-de-açúcar na produção de painel particulado similar ao OSB. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) Universidade de São Paulo, São Paulo, (17) Teixeira, D. E.; Costa, A. F. E Santana, M. A. E. Aglomerados de bagaço de cana-deaçúcar: resistência natural ao ataque de fungos apodrecedores. Revista Scientia Forestalis,

246 n p (18) Gouveia, N. F.; Santana, M. A. E.; Souza, M. R. Utilização da madeira de Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden e Eucalyptus urophylla S.T. Blake na fabricação de chapas de partículas orientadas (OSB) e não orientadas. Revista Árvore, Viçosa, v. 24, n p (19) Valarelli, I. D.; Sampaio, R. M. E Silva, P. M. Avaliação das propriedades físicas e mecânicas da chapas de partículas aglomeradas de resíduos de bambu e folha caulinar. In: ENCONTRO BRASILEIRO EM MADEIRA E ESTRUTURAS DE MADEIRA, XI, 2008, Londrina. Anais. São Carlos: IBRAMEM, (20) ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR : Edifícios habitacionais de até cinco pavimentos - Desempenho. Parte 1: Requisitos gerais. Rio de Janeiro: ABNT, (21) ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR ISO 14044: Gestão Ambiental - Avaliação do ciclo de vida - Requisitos e orientações. Rio de Janeiro: ABNT, (22) Wenzel, H.; Hauschild, M.; Alting, L. Environmental assessment of products. London: Chapman & Hall, v. 1 e 2. (23) Ometto, A. R. Avaliação do Ciclo de Vida do álcool etílico hidratado combustível pelos métodos EDIP, Exergia e Emergia. Tese (Doutorado em Engenharia Hidráulica e Saneamento) - Universidade de São Paulo, São Carlos, (24) Santos, M. F. N. Análise dos impactos na construção civil: Avaliação do Ciclo de Vida em chapas de partículas para forros. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) - Universidade Estadual Paulista, Bauru, Agradecimentos: Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPq, pela bolsa de estudo de mestrado concedida à primeira autora deste trabalho.

247 Painéis de partícula fabricados com resíduos de podas de árvores urbanas Karen Anéris Blecha Túlio Hallak Panzera Gilmara de Oliveira Machado Samuel Sander de Carvalho Carlito Calil Neto RESUMO O presente trabalho objetivou confeccionar e avaliar chapas aglomeradas com partículas de madeira oriundas de podas de árvores das espécies Jatobá (Hymenaea sp) e Canelinha (Nectandra lanceolata) e resina poliuretana bicomponente derivada de óleo de mamona. O fator experimental investigado consistiu na fração do tipo de resíduos utilizado na confecção das chapas, sendo elaboradas com 100% de resíduos de poda de madeira Jatobá, 100% de resíduos de poda de madeira Canelinha e com a composição de 50% de resíduos de madeira Jatobá e 50% de resíduos de poda de madeira Canelinha. As variáveis-resposta investigadas foram: módulo de elasticidade na flexão, resistência à flexão, adesão interna, densidade aparente, teor de umidade e inchamento em espessura após 2 horas. Os experimentos foram desenvolvidos com base nos procedimentos metodológicos do código normativo Brasileiro ABNT NBR 14810:2002, e os resultados obtidos foram comparados com outras normas vigentes. As chapas foram confeccionadas com pressão de compactação de 3,5MPa, temperatura de 90 o C, teor de umidade das partículas em torno de 5% e adição de 16% de resina poliuretana. Da análise de variância, constataram-se diferenças significativas do emprego dos diferentes tipos de partículas de resíduos de poda apenas na densidade aparente, teor de umidade e adesão interna, conferindo valores equivalentes para o módulo de elasticidade, resistência à flexão e inchamento. Com exceção da densidade aparente, as demais respostas investigadas para os três tipos de materiais produzidos conduziram a valores satisfatórios quando comparados aos limites estipulados pelo documento normativo Brasileiro, evidenciando a viabilidade na produção de painéis fabricados com os resíduos de poda e as proporções investigadas neste trabalho. Palavras-chave: Painéis de partículas, resina poliuretana derivada de óleo de mamona, resíduos de podas de árvores. ABSTRACT This work aimed to design and evaluate particleboard with wood particles obtained from Jatobá (Hymenaea sp) and Canelinha (Nectandra lanceolata) waste tree pruning species and bicomponent polyurethane resin castor oil based. The experimental factor investigated was the type of waste used in the preparation of the materials, developed with 100% of Jatobá tree pruning, 100% of Canelinha tree pruning and the composition with 50% of Jatobá tree pruning and 50% of Canelinha tree pruning. The response variables investigated ware: flexural modulus of elasticity, flexural strength modulus, internal bond, bulk density, moisture content and swelling thickness after 2 hours. The experiments were developed based on the methodological

248 procedures of the Brazilian standard ABNT NBR 14810:2002, and the results were compared with other standards. The panels were prepared with a pressure of 3.5MPa, 90 o C of hot pressing, 5% of moisture content and 16% of polyurethane resin. Analysis of variance found significant differences in the employment of different types of pruning particles just only in the bulk density, moisture content and internal bond, giving equivalent values to flexural modulus of elasticity, flexural strength modulus and swelling thickness. Except as the bulk density, the other variables investigated for the materials produced led to values compare favorably to the limits stipulated by the Brazilian, indicating feasibility of manufacturing of particleboards made of tree pruning wastes and proportions investigated in this work. Keywords: Particleboards, polyurethane resin castor oil based, waste tree pruning. 1. INTRODUÇÃO Os resíduos oriundos do processamento da madeira tem se apresentado como agravante contribuição à geração de impactos ambientais, motivando pesquisas que visem soluções a esta problemática de dimensões mundiais. Dentre estes resíduos, destaca-se o da madeira, por serem materiais de baixa densidade, exigindo maior espaço para estocagem além de serem altamente inflamáveis (YAMAJI e BONDUELLE, 2004 (1) ). Há atualmente uma grande expansão no uso destes resíduos visando um melhor aproveitamento da madeira, viabilizando um processamento sem perda de qualidade do produto final e paralelamente alertando a população para que haja um destino apropriado para o mesmo (SALVASTANO,1998 (2) ). Um exemplo dos materiais a base de madeira são os chamados compósitos plástico-madeira (wood plastic composites - WPC), elaborados da composição de pó de madeira com algum tipo de resina plástica, consistindo em um produto inovador por oferecer acabamento estético e beleza para o ambiente, benefício no consumo e compromisso com a preservação do planeta. Substituem a madeira convencional com significativas melhorias, sendo ecologicamente corretos por possuírem resíduos madeireiros como matéria prima principal (PASSEROTTI et al., 2008 (3) ). Os WPC têm sido desenvolvidos para diversos fins (KOENIG e SYPKENS, 2002 (4) ), apresentando algumas vantagens em relação à madeira maciça como

249 a de não rachar e não empenar, exigindo ainda pouca ou nenhuma manutenção durante sua vida útil (BRANDT e FRIDLEY, 2003 (5) ). Estas e outras pesquisas tem como objetivo a disseminação do emprego de resíduos de madeira na elaboração de novos materiais, cujas propriedades físicas e mecânicas, dependendo dos fatores e níveis experimentais estipulados, podem alcançar ou até ultrapassar as da madeira maciça (ENGLISH, 2002 (6) ). A fabricação de painéis de madeira tem sido o foco de diversas pesquisas (SILVA et al., 2012 (7) ). Dentre os adesivos utilizados na fabricação destes materiais destaca-se a resina poliuretana a base de mamona (SILVA et al., 2012 (8) ; SILVA et al., 2012 (9) ), tendo como principal aspecto o da baixa emissão de formaldeído, sendo menos poluente ao meio ambiente quando comparada outros adesivos, como a uréia formaldeído. Com relação à fabricação de painéis de madeira com o uso da resina poliuretana a base de mamona entre outros, vários trabalhos podem ser citados, entretanto, não sendo o foco das pesquisas desenvolvidas a fabricação e caracterização de painéis elaborados com resíduos de poda de árvores, consistindo este no principal objetivo deste trabalho. 2. MATERIAIS E MÉTODOS Para a realização deste trabalho, foram utilizadas podas de árvores urbanas das espécies Jatobá (Hymenaea sp) e Canelinha (Nectandra lanceolata), empregando-se como adesivo a resina poliuretana (PU) bicomponente derivada de mamona. A resina utilizada apresenta baixa emissão de formaldeído e ausência de extensor, possuindo 66% de sólidos, ph entre 8 e 9 e massa específica média de 1,29g/cm 3. Para o processo de cura faz-se necessária à utilização de um catalisador à base de cloreto de sódio comercial, com teor de sólidos de 20%

250 na dosagem de 2,5% de sólidos de catalisador em relação ao teor de sólidos da PU, classificada como não tóxicas (CARLO e POLITO, 2002 (10) ). As madeiras das duas espécies estudadas passaram por um processo de separação das folhas, picagem em moinho, peneiramento com malha de 2,8mm, correção do teor de umidade para 5%, sendo posteriormente misturados com a resina poliuretana. Nesta fase, o material ainda permaneceu sem adesão, com aparência semelhante a uma farinha. Este foi colocado em um molde (Figura 1a) seguido da aplicação de uma pré-prensagem para o ganho de coesão (Figura 1b), e posteriormente colocado na prensa hidráulica (Figura 1c) com temperatura de prensagem de 90ºC. O processo de prensagem dos compostos consistiu no emprego de uma pressão 3,5MPa durante 3 minutos, seguido do alivio de pressão da prensa por um período de 30 segundos e posterior emprego da pressão de 3,5MPa durante 7 min, totalizando tempo de prensagem de 10min com 30seg para liberação de gases. Este procedimento foi empregado para confecção de todas as chapas e observou-se que não ocorreram formações de bolhas e rupturas nos materiais. (a) (b) (c) Figura 1 - Formadora de colchão (a), Colchão de partículas (b) e Prensa hidráulica (c). O fator experimental espécie de resíduo de poda investigado neste trabalho esta associado aos níveis: 100% de partículas de resíduos de poda de madeira Jatobá, 100% de partículas de resíduos de poda de madeira Canelinha e a composição com 50% de partículas de resíduos de poda de madeira Jatobá e 50% de resíduos de poda de madeira Canelinha.

251 Para análise da viabilidade de produção das chapas a partir dos insumos citados, foram realizados ensaios físicos e mecânicos com base na norma Brasileira ABNT NBR 14810:2002 (11) (parte 2) e NBR 14810:2002 (12) (parte 3), sendo obtidas as propriedades físicas: densidade aparente (ρ ap ), teor de umidade (U m ) e inchamento após 2 horas (In 2h ) e mecânicas: adesão interna (AI), módulo de resistência à flexão (MOR) e módulo de elasticidade (MOE) na flexão. Os resultados obtidos foram também comparados com os limites estabelecidos pelos documentos normativos em vigência: ANSI A208.1:1999 (13), CS :1968 (14) e EN 312:2003 (15). Foram fabricados seis painéis para cada uma das três condições experimentais investigadas (18 chapas produzidas), de dimensões mm, cada uma constituída de 1500g de cavaco aglutinado com 240g de adesivo, totalizando 16% da massa de cavaco (NASCIMENTO, 2003 (16) ; DIAS, 2008 (17) ). Passadas 72 horas, as chapas foram esquadrejadas nas dimensões de mm. De cada chapa foram extraídos sete corpos de prova para cada um dos testes experimentais, possuindo as peças para os ensaios de flexão dimensão mm e os demais mm. Para verificação da influência de cada uma das três condições experimentais elaboradas sobre cada propriedade física e mecânica investigada, foi-se utilizada a Análise de Variância (ANOVA), com o auxílio do software Minitab versão 15. Acusada significância dos níveis do fator sobre as respostas investigadas, foi-se utilizado na sequencia o teste de agrupamento de Tukey. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES As Tabelas 1, 2 e 3 apresentam os resultados (média; desvio padrão-dp; coeficiente de variação-cv) das variáveis-resposta referentes aos corpos de prova retirados de cada uma das 6 chapas elaboradas por condição experimental.

252 Tabela 1 - Variáveis-reposta obtidas dos corpos de prova das chapas confeccionadas com resíduos de poda de madeira Jatobá. Chapa ρ ap (kg/m³) U m (%) In 2h (%) AI (MPa) MOR (MPa) MOE (MPa) ,2 4,5 1, ,7 4,8 1, ,9 5,0 0, ,3 4,6 1, ,7 5,4 0, ,3 5,4 1, Média 969 6,2 5,0 1, DP 20 0,30 0,04 0,08 1, CV (%) Tabela 2 - Variáveis-reposta obtidas dos corpos de prova das chapas confeccionadas com resíduos de poda de madeira Canelinha. Chapa ρ ap (kg/m³) U m (%) In 2h (%) AI (MPa) MOR (MPa) MOE (MPa) ,7 3,4 0, ,6 5,0 0, ,6 4,9 0, ,4 6,1 0, ,5 4,3 0, ,2 4,2 0, Média 856 5,5 4,7 0, DP 10 0,18 0,90 0,06 0,50 84 CV (%) Tabela 3 - Variáveis-reposta obtidas dos corpos de prova das chapas confeccionadas com 50% de resíduos de poda de madeira Canelinha e 50% de resíduos de poda de madeira Jatobá. Chapa ρ ap (kg/m³) U m (%) In 2h (%) AI (MPa) MOR (MPa) MOE (MPa) ,7 4,4 0, ,8 6,1 0, ,5 6,2 0,

253 ,0 6,0 0, ,9 5,2 0, ,4 5,6 0, Média 886 6,7 5,6 0, DP 11 0,51 0,90 0,08 1,43 93 CV (%) De acordo com os requisitos da norma Brasileira ABNT NBR 14810:2002 (11, 12), as chapas devem apresentar densidade compreendida entre 551kg/m³ e 750kg/m³. As chapas produzidas apresentaram densidade variando entre 856kg/m 3 e 969kg/m 3, ultrapassando os requisitos da norma e confirmando resultados apresentados por Nascimento (2003) (16), sendo classificados como de alta densidade de acordo com as normas ANSI A208.1 (13) e CS (14) por serem superiores a 800kg/m 3. A Norma Brasileira especifica que o teor de umidade médio não pode ser inferior a 5% nem superior a 11%, o que fora atendido por todas as chapas confeccionadas. Quanto ao inchamento, a norma Brasileira e a norma Americana ANSI A208.1 (13) apresentam 8% como valor máximo após imersão em água por 2 horas. Todas as chapas produzidas atenderam a esta exigência. Para espessura variando de 8mm a 13mm, a norma Brasileira e a norma Europeia especificam o valor mínimo de 0,40MPa para a adesão interna. Todas as chapas apresentaram valores muito superiores ao valor requerido pela norma, indicando o bom desempenho do adesivo utilizado. As normas EN 312:2003 (15) e CS (14) estabelecem os valores mínimos para o módulo de resistência à flexão respectivamente iguais a 16MPa e 16,80MPa. Os valores encontrados do MOR para os três tratamentos investigados foram superiores aos limites das referidas normas, o mesmo não ocorrendo com o módulo de elasticidade na flexão.

254 Os valores dos coeficientes de variação obtidos estão de acordo com os apresentados nos trabalhos de Nascimento (2003) (16) e Dias (2008) (17), o que confere confiabilidade à consistência do processo de produção dos painéis desenvolvidos. A Tabela 4 apresenta os resultados encontrados da ANOVA do fator tipo de resíduo de poda para as variáveis-resposta investigadas, encontrando-se sublinhado os P-valores menores ou iguais a 0,05 (5%), considerados significativos a um nível de confiabilidade de 95% (MONTGOMERY, 2005 (18) ). Constata-se que o fator tipo de resíduos de poda mostrou ser significativo apenas nas respostas densidade aparente, teor de umidade e adesão interna, não sendo significativas nas demais variáveis investigadas. Tabela 4 - P-valores dos fatores principais. Variável-resposta P-Valor Densidade 0,000 Teor de Umidade 0,000 Inchamento 0,093 AI 0,001 MOR 0,540 MOE 0,072 Para análise de variância (ANOVA) fazem-se os pressupostos que ambas as amostras são extraídas a partir de populações independentes, que podem ser descritas por uma distribuição normal (MONTGOMERY, 2005 (18) ). Para tanto, utilizou-se o teste de normalidade de Anderson-Darling, não sendo constada distribuição normal apenas na densidade aparente (Figura 2), por apresentar P- valor inferior a 0,05 (MONTGOMERY, 2005 (18) ). Para emprego da ANOVA segundo a estatística paramétrica, foi-se utilizada a transformada de Johnson sobre a resposta densidade aparente (Figura 3).

255 Percentual Mean StDev N 18 AD P-Value Percentual Mean StDev N 18 AD P-Value Densidade (kg/m³) Teor de Umidade (%) 8.0 (a) (b) Percentual Inchamento após 2h (%) 7 Mean StDev N 18 AD P-Value Percentual AI (MPa) Mean StDev N 18 AD P-Value (c) (d) Percentual MOR (MPa) Mean StDev N 18 AD P-Value Percentual MOE (MPa) Mean 1678 StDev N 18 AD P-Value (e) (f) Figura 2 - Gráficos de probabilidade normal das propriedades físicas e mecânicas dos materiais fabricados.

256 Percentual Percentual Transformada de Johnson para a Densidade (kg/m³) Probabilidade Normal para os Dados Originais 99 N AD P-Value Probabilidade Normal para os Dados Transformados 99 N 18 P-Value for Best Fit: AD P-Value Z for Best Fit: Best Transformation Type: SB Transformation function equals 10 2 P-Valor para o teste AD Selecione uma Transformação Z Value 1.0 (P-Valor = médias <= 0.005) 1.2 Ref P * Ln( ( X ) / ( X ) ) Figura 3 - Transformada de Johnson para a densidade aparente. A Figura 4 ilustra o gráfico de normalidade para a densidade aparente (teste de Anderson-Darling) e homogeneidade entre variâncias (Testes de Bartlett e Levene), comprovando os dados serem normais e sendo equivalentes as variâncias pelos P-valores encontrados por ambos os testes serem superiores a 5% (MONTGOMEY, 2005 (18) ). Para todas as respostas investigadas, foi-se constatada também a equivalência entre as variâncias, complementado por validar o modelo da ANOVA. Percentual Mean StDev N 18 AD P-Value Densidade (kg/m³) 1.0 (a)

257 Teste de Equivalência entre Variâncias para a Densidade (kg/m³) Tipo de Resíduo 0% Jatobá 100% Jatobá 50% Jatobá Bartlett's Test Test Statistic 5.36 P-Value Levene's Test Test Statistic 1.03 P-Value % Intervalo de Confiança de Bonferroni para o Desvio Padrão (b) Figura 4 - Gráfico de normalidade (a) e intervalo de confiança de Bonferroni para equivalência entre variâncias (b) dos dados transformados da densidade aparente. A Tabela 5 apresenta os resultados do teste de Tukey para as propriedades densidade aparente, teor de umidade e adesão interna. Tabela 5 - Resultados do teste de Tukey. Tipos de Resíduos de poda Respostas Jatobá Jatobá e Canelinha Canelinha ρ ap (kg/m³) A C B Teor de Umidade (%) A B A 6,18 5,50 6,72 Adesão Interna (MPa) A B B 1,00 0,80 0,82 A Figura 5 ilustra os gráficos dos efeitos principais do fator tipo de resíduos de poda sobre as respostas densidade aparente, teor de umidade e adesão interna.

258 975 Densidade (kg/m³) 6.75 Teor de Umidade (%) Médias Médias Canelinha Jatobá Jatobá e Canelinha Tipo de Resíduo 5.50 Canelinha Jatobá Jatobá e Canelinha Tipo de Resíduo (a) (b) 1.00 Adesão Interna (MPa) 0.95 Médias Canelinha Jatobá Jatobá e Canelinha Tipo de Resíduo (c) Figura 5 - Gráficos dos efeitos principais. Os maiores valores da densidade aparente foram provenientes dos materiais fabricados com 100% de resíduos de poda de madeira Jatobá, sendo os menores oriundos da composição de 50% de resíduos de poda de madeira Jatobá e 50% de resíduos de poda de madeira Canelinha (Tabela 5). Os maiores valores do teor de umidade foram provenientes dos materiais fabricados com 100% de resíduos de poda de madeira Jatobá ou com 100% de resíduos de poda de madeira Canelinha, sendo os menores advindos da composição entre resíduos de ambas as espécies de madeira (Tabela 5). Os maiores valores da adesão interna foram provenientes dos materiais fabricados com 100% de resíduos de poda de madeira Jatobá, sendo inferiores e equivalentes os dois demais tratamentos (Tabela 5). 4. CONCLUSÕES

259 Em linhas gerais, os resultados obtidos no desenvolvimento deste trabalho evidenciaram a viabilidade técnica da produção de painéis de madeira a partir de resíduos de podas de árvores urbanas. A densidade dos materiais fabricados extrapolou o limite superior estipulado pela norma Brasileira, sendo de 29% a maior diferença encontrada, proveniente dos materiais fabricados com resíduos das árvores da espécie Jatobá, classificando os materiais produzidos como de alta densidade. O teor de umidade dos materiais desenvolvidos apresentou ser inferior ao limite estipulado pelo documento normativo Brasileiro, sendo o maior valor 44% inferior ao limite superior de referência. O inchamento em espessura após 2h dos materiais fabricados foram ambos inferiores a 8%, apresentando ser o maior deles 30% inferior ao limite estabelecido pela norma Brasileira. A adesão interna dos materiais fabricados mostrou ser superior ao valor mínimo estipulado pela norma Brasileira, apresentado os painéis constituídos de resíduos de poda de madeira Jatobá os maiores valores, sendo 150% superiores ao valor limite da norma. Os resultados dos módulos de resistência à flexão dos materiais fabricados foram superiores ao módulo de resistência limite estipulado pela norma Brasileira, diferentemente do módulo de elasticidade, que apresentou valores inferiores os limites estabelecidos pelos documentos normativos internacionais, podendo ser aumentados com a inclusão de proporções de resina sobre as partículas superiores a utilizada neste trabalho. Da ANOVA, ficou-se constatado que o tipo de resíduo de poda foi significativo apenas nas respostas densidade aparente, teor de umidade e adesão interna, não sendo significativos nos demais, ou seja, sendo equivalentes no módulo de elasticidade na flexão, na resistência à flexão e no inchamento em espessura para os três tratamentos investigados.

260 Pela equivalência estatística encontrada entre as propriedades obtidas da flexão, observou-se também a viabilidade de se juntar as duas espécies de resíduos de poda na produção de painéis, aspecto este desejável em termos práticos. 5. REFERÊNCIAS BILBIOGRÁFICAS (1) Yamaji, F. M.; Boudelle, A. Utilização da serragem na produção de compósitos plástico madeira. Revista Floresta, Curitiba PR. Vol. 39, n.1,pp , (2) Salvastano, H. Fibras naturais para produção de componentes construtivos. Curso Internacional Materiales Compuestos Fibrorreforçados, Cali, Colombia, Universidad Del Valle. Cyted Poyecto VIII. 5, (3) Passerotti, G. F. A.; Campos, C. I.; Nascimento, M. F.; Lahr, F. A. R. Caracterização e produção de painel particulado de Eucalyptus sp utilizando adesivo poliuretano. In.: 18o Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciências dos Materiais, CBECiMat. Porto de Galinhas - PE, de 24 a 28 novembro (4) Koenig, K. M.; Sypkens, C. W. Wood-plastic composites for market shore Wood and Wood Products, v.107, n.5, p.49-58, (5) Brandt, C. W.; Fridley, K. J. Effect of load rate on flexural properties of wood-plastic composites. Wood and fiber Science, v.35, n.1, p , (6) English, B.; Clemons, C. M. Weight reduction: wood versus fillers in polypropylene. Proceeding of the fourth international conference on wood fiber, plastic composites, , Madison, Wisconsin - USA, (7) Silva, S. A. M.; Christoforo, A. L.; Ribeiro Filho, S. L. M.; Varanda, L. D.; Rocco, F. A. L. Particleboard Manufactured with Bicomponent Polyurethane Resin base on Castor Oil. International Journal of Composite Material, v. 2, p , (8) Silva, S. A. M.; Christoforo, A. L.; Goncalves, R.; Rocco, F. A. L. Strength Properties of Medium Density Fiberboards (MDF) Manufactured with Pinus elliottii wood and Polyurethane Resin Derived From Castor Oil. International Journal of Composite Materials, v. 3, p. 7-14, (9) Silva, D. A. P. L.; Varanda, L. D.; Christoforo, A. L. ; Rocco, F. A. L. Addition of Impregnated Paper Residue to Produce MDP Wood Panel: example of solid waste recycling. International Journal of Materials Engineering, v. 2, p , (10) Carlo, E.; Polito, W. L. Desenvolvimento e caracterização de um poliuretano monocomponente baseado em óleo vegetal curado ao ar. Dissertação (Mestrado). Instituto de Química de São Carlos. Universidade de São Paulo; p.282. São Carlos - São Paulo, (11) Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 14810: Chapas de madeira aglomerada - parte 2: Requisitos. Rio de Janeiro, (12) Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 14810: Chapas de madeira aglomerada - parte 3: Métodos. Rio de Janeiro, (13) American National Standard. A208.1: Particleboard. Gaithersburg (14) Commercial Standard. CS : Mat formed wood particleboard, (15) European Standard. EN 312: Particleboards Specifications. British Standard. English version. Brussels (16) Nascimento, M. F. CPH - Chapas de Partículas Homogêneas: madeiras do nordeste do Brasil. Tese (Doutorado) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. 117p. São Carlos, São Paulo, 2003.

261 (17) Dias, F. M. Aplicação de resina poliuretana à base de mamona na fabricação de painéis de madeira aglomerada. In: LAHR, F. A. R. Produtos derivados da madeira. São Carlos: EESC/USP, p , (18) Montgomery, D. C. Design and analysis of experiments. John Wiley & Sons Inc., 6 a edition, Arizona, 2005.

262 Painéis de partículas constituídos de Eucalyptus grandis e casca de aveia: produção e avaliação do desempenho físico-mecânico Luciano Donizeti Varanda André Luis Christoforo Sérgio Luiz Moni Ribeiro Filho Diogo Aparecido Lopes Silva Antonio Carlos de Oliveira RESUMO Os painéis à base de madeira vêm sendo amplamente utilizados em todo o mundo, substituindo a escassa madeira maciça em diversos segmentos da indústria madeireira. O grande volume de resíduos gerados pela agroindústria viabiliza o desenvolvimento de materiais alternativos e sustentáveis, destacando-se os painéis de partículas. Este trabalho apresenta um estudo da produção e avaliação de painéis de partículas de Eucalyptus grandis e casca de aveia, aderidas sob pressão com dois tipos de resinas (poliuretana à base de mamona e uréia formaldeído). O desempenho físico-mecânico dos painéis produzidos foi avaliado com base na norma ABNT NBR 14810:2006 (1). Por uma Análise de Variância (ANOVA), avaliou-se a influência dos fatores madeira de Eucalyptus grandis e casca de aveia, assim como a combinação entre ambos, nas propriedades físico-mecânicas determinadas. Os resultados revelaram que a composição dos dois materiais permitiu a elaboração de outro com propriedades físico-mecânicas mais satisfatórias, visto serem diferentes dos resultados advindos dos painéis fabricados com apenas um dos materiais. Palavras-chave: Painéis de partículas, Eucalyptus grandis, Casca de aveia, Análise de Variância (ANOVA), Propriedades na flexão estática. ABSTRACT The wood-based panels have been widely used around the world, replacing the low solid wood in various segments of the timber industry. The large volume of waste generated by agro enables the development of alternative materials and sustainable, highlighting the chipboard. This paper presents a study of the production and evaluation of particle boards of Eucalyptus grandis and oat hulls, bonded under pressure with two types of resins (polyurethane based on castor oil and urea formaldehyde). The physical-mechanical performance of the panels produced was evaluated based on the ABNT NBR 14810:2006 (1). For an analysis of variance (ANOVA) evaluated the influence of Eucalyptus grandis and oat hulls, as well as the combination of both the physical and mechanical properties determined. The results revealed that the composition of the two materials allowed the preparation of other physical and mechanical properties more satisfactory, as they are different from those arising from the boards manufactured with only one of the materials. Keywords: Particleboard, Eucalyptus grandis, Oat hulls, Analysis of Variance (ANOVA), Bending properties.

263 1. INTRODUÇÃO O desenvolvimento tecnológico é caracterizado pela procura constante da diminuição das dificuldades, da otimização do tempo e do melhor aproveitamento das fontes de energia, visando o aperfeiçoamento de um produto a partir de suas matérias primas. Neste panorama, a vantagem dos produtos derivados da madeira diz respeito ao aprimoramento das propriedades da madeira maciça, juntamente com a possibilidade de utilização de matérias primas alternativas em sua fabricação. Tais produtos apresentam acentuado crescimento de produção e consumo em todo o mundo, inclusive no Brasil, evidenciado pelo bom desempenho e qualidade apresentados por este material, implicando em sua maior aceitação como produto. Por sua vez, os painéis à base de madeira merecem destaque no cenário dos produtos derivados da madeira, justamente por ser principal matéria prima de uma gama de indústrias de outros setores madeireiros, como indústrias de móveis, de embalagens e muitos segmentos da construção civil. É pertinente ressaltar, que os setores madeireiros mencionados se encontram numa fase ótima, registrando contínua expansão por estarem sendo impulsionados principalmente pelo bom momento da construção civil brasileira. É plausível destacar, dentre os painéis à base de madeira, o painel de partículas, por ser o mais consumido hoje no mundo. As indústrias de painéis particulados de madeira vêm apresentando uma evolução significativa em termos de produção e inovação tecnológica a partir da década de No Brasil, o painel de partículas encontra-se em um notável e significativo acréscimo produtivo e, conseqüentemente, num aumento de sua aplicação, além de continuar apresentando perspectivas de crescimento para os próximos anos. Ao mesmo tempo, as questões de sustentabilidade ambiental muito discutidas nos dias de hoje, requerem soluções que levem em conta as inúmeras possibilidades de reaproveitamento de resíduos sólidos decorrentes da atividade humana. No Brasil, resíduos da agroindústria estão disponíveis em grande volume e apresentam significativo potencial de emprego. De modo particular, menciona-se a aveia, produto alimentício usualmente consumido no país, responsável por gerar um grande volume de casca, que constitui aproximadamente 30% do peso da aveia. Isso torna factível seu

264 aproveitamento por agregar valor a um material com potencial risco ambiental se não reutilizado. Em se tratando da produção de painéis à base de madeira, outro fator que merece destaque é a resina utilizada. Tradicionalmente, os painéis à base de madeira são produzidos com resinas à base de formaldeído. Tais resinas apresentam inconveniência quanto à emanação de formaldeído durante a prensagem, tornando seu emprego problemático em países com rigoroso controle ambiental. Com o desenvolvimento da resina poliuretana à base de mamona, surge uma resina alternativa oriunda de recurso natural e renovável. Esta resina é tida como não agressiva ao meio ambiente e ao ser humano, oriunda de tecnologia brasileira. Neste contexto, o objetivo deste trabalho consiste em produzir painéis de partículas de Eucalyptus grandis com adição de partículas de casca de aveia e avaliar o desempenho físico-mecânico destes painéis. E através da Análise de Variância (ANOVA), avaliar a influência dos fatores e níveis (frações mássicas): madeira de Eucalyptus grandis (70%; 85% e 100%), casca de aveia (15%; 30% e 100%) e adesivo poliuretano à base de mamona (10%), assim como da combinação entre ambos, nas variáveis respostas: módulo de elasticidade na flexão (MOE), módulo de ruptura (MOR), adesão interna e densidade, permitindo-se verificar os fatores e níveis mais significativos utilizados na elaboração dos compósitos. Outro objetivo é a utilização de materiais verdes, ecológicos e sustentáveis na produção dos painéis de partículas, como o Eucalyptus grandis (madeira de reflorestamento), a casca de aveia (resíduo agroindustrial) e a resina poliuretana à base de mamona (de procedência natural e renovável). 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. Painéis de partículas de madeira Os painéis de madeira aglomerada, hoje intitulados painéis de partículas, surgiram na Alemanha, no início da década de 1940, como forma de viabilizar a utilização de resíduos de madeira pela dificuldade da obtenção de madeiras de

265 boa qualidade para produção de painéis compensados, em virtude do isolamento da Alemanha durante a segunda guerra mundial (IWAKIRI, 2005) (2). No Brasil, registros da história da produção de painéis aglomerados são divergentes. BARROS FILHO (2009) (3) descreve detalhadamente todo o histórico sobre painéis de madeira aglomerada no mundo, enfatizando sua produção no Brasil. Há várias definições para painéis aglomerados ou painéis de partículas de madeira. IWAKIRI (2005) (2) define painéis de madeira aglomerada, ou comercialmente aglomerado, como sendo um painel produzido com partículas de madeira com a incorporação de um adesivo sintético e reconstituídos numa matriz randômica, consolidados pela aplicação de calor e pressão em prensa a quente. Outros materiais lignocelulósicos também podem ser utilizados na fabricação de aglomerados. De acordo com Campos e ROCCO LAHR (2004) (4), a fabricação de produtos derivados da madeira, principalmente os painéis à base de madeira, tem tornado uma alternativa interessante no âmbito dos materiais disponíveis para aplicações na construção civil, nas indústrias moveleira e naval, entre outras. Desta forma, a produção de painéis à base de madeira é relevante para o setor florestal brasileiro e, conseqüentemente, para a economia brasileira, justamente por ser responsável pela geração de um considerável número de empregos diretos e indiretos. Porém, faz-se necessário investimentos em tecnologias voltadas a otimização da produção dos painéis à base de madeira, permitindo maior desenvolvimento do setor. ROWELL et al. (2000) (5) afirmam que as vantagens tecnológicas dos painéis aglomerados são atribuídas tanto à redução da heterogeneidade estrutural quanto da possibilidade de utilização sem restrições em relação à forma, se comparado com a madeira maciça, sendo as etapas do processo produtivo descritas por diversos autores, COMO MALONEY (1996) (6), IWAKIRI (2005) (2) E BARROS FILHO (2009) (3), entre outros Incorporação de cargas em painéis de madeira

266 A matéria prima utilizada na produção de painéis aglomerados pode ser tanto de madeiras reflorestadas quanto do aproveitamento dos mais diversos tipos de resíduos florestais ou agroindustriais (DACOSTA, 2004) (7). Materiais lignocelulósicos que conferem alta resistência mecânica e peso específico préestabelecido são utilizados como matéria prima para produção de painéis de madeira aglomerada, justamente pela estrutura lignocelulósica ser semelhante à da madeira (ROWELL et al., 2000) (5). MENDES (2008) (8) afirma que os resíduos gerados pela agroindústria brasileira possuem potencial de aproveitamento em diversas aplicações, como compostagem (adubo orgânico), extração de óleos e resinas, fabricação de painéis aglomerados, produção de briquetes, entre outras, que além de contribuir para o reaproveitamento dos resíduos, ainda agregam valor aos mesmos. O Brasil possui um grande potencial de produção de recursos renováveis, como produtos agrícolas e florestais. Segundo TAMANINI E HAULY (2004) (9), a produção de resíduos nestes segmentos é de aproximadamente 250 milhões de toneladas por ano. A utilização correta e adequada destes resíduos ajuda a minimizar problemas ambientais e energéticos, além de gerar produtos com relevantes aplicações na indústria. Com o objetivo de melhorar algumas propriedades dos painéis de madeira aglomerada, é incorporada durante a aplicação do adesivo alguns aditivos químicos, como catalisador ou endurecedor, emulsão de parafina, retardantes de fogo e repelentes a organismos xilófagos que, segundo MALONEY (1977) (10) e IWAKIRI (2003) (11), são os aditivos comumente utilizados na produção de aglomerados. A madeira, por sua vez, pode ser combinada com diversos outros materiais, como madeira-adesivo, madeira-cimento (IWAKIRI e PRATA, 2008 (12) ; SANTOS et al., 2008 (13) ), madeira-plástico (CARNEIRO et al., 1984 (14) ; OKAMOTO, 2003 (15) ; HILLIG et al., 2006 (16) ), madeira-fibras lignocelulósicas, entre outros. Diversos pesquisadores obtiveram êxito em relação ao desenvolvimento, caracterização e aplicação de painéis à base de madeira compostos por

267 resíduos agroindustriais, como madeira e bambu (CALEGARI et al., 2007 (17) ; MOIZÉS, 2007 (18) ; ARRUDA, 2009 (19) ); chapas de resíduos de Pinus sp tratado com preservante CCB (BERTOLINI, 2011) (20) ; chapas de madeira aglomerada e resíduos de uma indústria de celulose (PEDRAZZI, 2005) (21) ; painéis de madeira aglomerada com resíduos variados de diferentes espécies de madeira (HILLIG, 2000 (22) ; PELISSARI et al, 2010 (23) ; SCATOLINO et al, 2010 (24) ); painéis aglomerados de Eucalyptus grandis com adição de resíduos industriais madeireiros (PIERRE, 2010) (25) ; chapas de partículas de madeira com rejeitos oriundos da cana-de-açúcar (BATTISTELLE et al., 2010 (26) ; MENDES et al., 2010 (27) ), painéis de partículas de madeira e casca de arroz (MELO et al., 2009) (28), entre outros O mercado brasileiro de painéis de madeira Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE (2009) (29), o Brasil possui uma área total absoluta de km² (aproximadamente 851,5 milhões de hectares). Deste total, 477,7 milhões de hectares são de florestas nativas e 6,5 milhões de hectares são de florestas plantadas, sendo 4,2 milhões de hectares com Eucalyptus, 1,9 milhões de hectares com Pinus e 400 mil hectares com outras espécies. Desta forma, as florestas plantadas ainda ocupam apenas 0,8% do território nacional, representando, mesmo assim, a sétima maior área plantada no mundo. O setor de base florestal tem uma participação significativa nos indicadores socioeconômicos do país, como no produto interno bruto (PIB). Contribuiu, em 2009, com US$ 3 bilhões em impostos e participou de aproximadamente 5% do PIB nacional (SBS, 2010) (30). De acordo com a Associação Brasileira da Indústria de Painéis de Madeira ABIPA (2011) (31), para os próximos anos, estão previstos novos investimentos com valores aproximados de US$ 1,2 bilhões na instalação de novas unidades industriais, que irão proporcionar um aumento da capacidade instalada, em 2009, de 8,5 milhões de metros cúbicos para aproximadamente 10,9 milhões de metros cúbicos anuais em 2012, considerando-se todos os tipos de painéis.

268 Profissionais vinculados ao Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social - BNDES (2008) (32) realizaram um estudo do panorama e das perspectivas do mercado de painéis de madeira no Brasil e afirmaram que o setor em questão apresenta contínuo desenvolvimento tanto no Brasil, como mundialmente. Tal crescimento deve-se principalmente à busca de materiais alternativos à madeira maciça, modernização tecnológica do parque fabril, que proporcionou o desenvolvimento de novos produtos como o Medium Density Fiberboard - MDF, Medium Density Particleboard MDP, Oriented Strand Board - OSB, entre outros, e a melhoria continuada destes novos produtos. Contudo, tanto a redução da taxa de juros quanto o aumento da renda impulsionaram o setor de painéis de madeira pela retomada econômica dos setores da construção civil e da indústria do mobiliário, justamente por ambos consumirem painéis de madeira. A crise econômica mundial, ocorrida entre os anos 2008 e 2009, teve grande impacto na construção civil e na indústria moveleira, fato que refletiu de forma direta no consumo de painéis de madeira reconstituída. Como os investimentos anunciados e em andamento antes do período crítico da crise foram mantidos, o setor produziu praticamente a mesma quantidade do ano de O mercado de painéis de madeira reconstituída é voltado majoritariamente ao consumo interno, suprindo as demandas de setores específicos. Fabricantes de painéis de madeira reconstituída tiveram um novo estímulo no final de 2009, válido até meados de 2010, com o corte do Imposto de 10% sobre Produtos Industrializados (IPI) para os móveis de madeira, permitindo estabilização para os anos seguintes com patamar de 5% (ABRAF, 2010) (33). Segundo dados da ABIPA (2011) (31), a produção brasileira de painéis MDP vem crescendo significativamente desde o ano A produção de painéis MDP foi de aproximadamente 4,5 milhões de metros cúbicos em 2010, com perspectivas de se produzir 4,8 milhões de metros cúbicos até o final de Matérias primas empregadas Procura-se aqui apresentar as principais matérias primas utilizadas neste trabalho, levando em consideração as questões de sustentabilidade ambiental. Devem-se incentivar possíveis soluções que considerem desde insumos

269 alternativos, controle de emissões e as inúmeras possibilidades de reaproveitamento de resíduos, buscando desenvolver um produto que seja menos impactante ao planeta ao longo de seu ciclo de vida. Segundo AMICO et al. (2001) (34), o Brasil apresenta condições climáticas extremamente favoráveis à agricultura, com solos férteis e abundantes. Neste cenário, há necessidade de promover o desenvolvimento econômico e social auto-sustentável. Iniciativas e projetos cujo produto utiliza matéria prima de origem vegetal podem agregar valor a estes, além de gerar benefícios ambientais e sociais com a utilização de materiais de procedência natural Madeira de Eucalyptus Para MENDENS et al. (2003) (35), a redução da oferta de madeira de florestas nativas no mercado, motivada pela crescente conscientização dos prejuízos causados pela exploração seletiva e predatória, principalmente pela expansão da fronteira agrícola, mineração e produção de carvão vegetal, vem contribuindo com aumento do mercado de florestas plantadas em todo o mundo, motivando a demanda por madeira dos gêneros Eucalyptus e Pinus em substituição às madeiras nativas. Atualmente o Eucalyptus é plantado em quase todo o mundo, por ser um gênero que possuí espécies facilmente adaptáveis a diversas condições climáticas. A maioria das espécies plantadas no Brasil apresenta rápido crescimento, resultado da alta qualidade do material genético utilizado. A produção da madeira e de seus derivados se dá, em larga escala, em razão à grande demanda de madeira pelo mercado florestal brasileiro (MALINOVSKI, 2002) (36). Segundo GARCIA e MORA (2000) (37), a madeira de Eucalyptus é de grande versatilidade, com possibilidades de utilização em diversos segmentos, como óleos essenciais (fármacos, produtos de higiene e limpeza), celulose (papéis diversos, viscose, acetato, revestimento de medicamentos), madeira tratada (postes e moirões), carvão vegetal e lenha, madeira serrada (construção civil, indústria moveleira e brinquedos), painéis à base de madeira (laminados,

270 compensados, sarrafeados, waferboard, particulados e de fibras), produtos apícolas (mel, própolis), entre outros. Ainda segundo a Associação Brasileira de Florestas Plantadas ABRAF (2010) (33), a área de florestas plantadas com Eucalyptus está em grande expansão na maioria dos estados brasileiros com tradição na silvicultura deste gênero, tendo crescimento médio anual de 7,1% no país no período de 2004 a No Brasil, em 2009, a área de florestas plantadas com Eucalyptus ultrapassou os quatro milhões de hectares Casca de aveia A aveia, cereal do gênero Avena e da família Gramineae, começou a ser cultivada recentemente, se comparada a culturas como o trigo. O cultivo começou no norte da Europa, devido ao aumento do uso de cavalos como animais de trabalho, cerca de dois mil anos antes de Cristo (CERES, 2011) (38). Segundo SÁ (1995) (39), há múltiplas possibilidades de utilização da aveia como produção de grãos (alimentação humana e animal), forragem (feno, silagem ou cortada e fornecida fresca no cocho), cobertura do solo e adubação verde (proteção e melhoria das condições físicas do solo), além de inibir as infestações de plantas invasoras. No Brasil, resíduos da agroindústria estão disponíveis em grande volume, apresentando significativo potencial de emprego. De modo particular, menciona-se a casca de aveia, produto alimentício usualmente consumido no país. A produção de aveia já superou as 500 mil toneladas anuais, sendo que destas, a casca que é um subproduto da moagem do grão, representa cerca de 30% do peso, isto é, aproximadamente 150 mil toneladas por ano. A casca da aveia tem sido descartada durante o processamento do grão, tornando-se um poluente ao meio ambiente. Desta maneira, faz-se necessário, essencial e oportuno estabelecer alternativas para sua reutilização (WEBSTER, 1996) (40). De acordo com a Comissão Brasileira de Pesquisa de Aveia (2010) (41), pesquisadores que trabalham com aveia nos quatro estados produtores desse cereal, Rio Grande do Sul, Paraná, Santa Catarina e São Paulo, anunciaram o

271 lançamento de sete novas cultivares do produto, mais produtivas do que aquelas atualmente semeadas e mais resistentes a doenças. Vários estudos com casca de aveia tem sido desenvolvidos, em segmentos como melhoramento genético da cultura de aveia (BORGES et al., 2009 (42) ; Comissão Brasileira de Pesquisa de Aveia, 2010 (41) ), uso da casca de aveia para produção de xilitol (TAMANINI et al., 2004 (43) ; TAMANINI E HAULY, 2004 (9) ) e farinha de aveia utilizada como extensor em adesivo (RIBEIRO, 2008) (44) Adesivos O adesivo é um componente de grande importância na elaboração de produtos derivados da madeira, com implicações técnicas e econômicas expressivas, podendo representar até 50% do custo total do produto final (CARNEIRO et al., 2004) (45). KOLLMANN et al. (1975) (46) classificam os adesivos para madeira em três grupos: os de origem natural, caseína, soja, osso, couro e sangue, os sintéticos termorrígidos, uréia, fenol, melamina, resorcinol, tanino e epóxi, que são convertidos a um estado insolúvel, irreversível por meio de reações químicas com ou sem aplicação de calor, e os sintéticos termoplásticos, polivinil-cloreto, polivinil-acetato e elastômeros, resistentes somente a mudanças físicas, podendo ser modificados pela ação do calor ou de solventes. Os principais tipos de resina utilizados pelas indústrias de painéis à base de madeira são a uréia formaldeído (UF), fenol formaldeído (FF), melamina formaldeído (MF) e difenil-metano di-isocianato (MDI). Por ser a resina o componente de maior custo do painel, faz-se necessário definir o tipo e quantidade de resina a ser utilizada, procurando melhorar a relação custo benefício (MARRA, 1992) (47). De acordo com Saldanha (2004) (48), algumas indústrias produzem resinas compostas de melamina-uréia-formaldeído (MUF) e fenol-melamina-uréia-formaldeído (PMUF), como alternativa para produção de painéis com melhor estabilidade dimensional e custo semelhante ao de quando se utiliza apenas um tipo de resina.

272 Diversos fatores podem influenciar o desempenho da colagem, tanto relacionados à madeira quanto ao adesivo empregado. Como fatores relacionados à madeira, tem-se as características anatômicas, químicas e físicas desta (LIMA et al., 2007) (49). Por parte do adesivo, os fatores que influenciam o desempenho da colagem são as características físico químicas (viscosidade, gel time, teor de sólidos e ph) e a composição deste (KOLLMANN et al., 1975 (46) ; FRANKLIN, 2003 (50) ), além de fatores pertencentes ao processo de produção de painéis de madeira aglomerada, como as variáveis mais significativas do ciclo de prensagem, temperatura, tempo e pressão (VICK, 1999) (51) Uréia formaldeído Este adesivo foi desenvolvido na década de 1930 e hoje é o adesivo mais utilizado na produção de painéis aglomerados. Apesar de ser largamente empregado, libera formaldeído, substância indesejável e prejudicial à saúde humana, fato que torna seu emprego controlado e questionável em países com rigoroso controle ambiental (PETERSON, 1964 (52) ; SAMLAIC, 1983 (53) ). De acordo com TOSTES et al. (2004) (54), adesivos a base de uréia formaldeído são muito empregados nas indústrias de painéis de madeira. Algumas das principais vantagens de se utilizar este adesivo são o baixo custo, rápida reação em prensa quente, incolor, não inflamável, de fácil manuseio e a solubilidade em água, satisfatória para produções em grande escala. Como principais desvantagens, este apresenta uma baixa resistência à umidade e proporciona a liberação de formaldeído. Por ser o adesivo muito higroscópico, uma das alternativas para melhoria da estabilidade dimensional consiste na adição de fenol, melamina ou até tanino na sua composição. A liberação de formaldeído pode ser minorada reduzindo a proporção de formaldeído em relação à quantidade de uréia utilizada (MALONEY, 1993 (55) ; PIZZI e MITTAL, 1994 (56) ; SALDANHA, 2004 (48) ). Segundo PIZZI (1983) (57), a resina uréia formaldeído apresenta coloração branco leitoso, ph na faixa de 7 a 8, teor de sólidos em torno de 65% e sua cura se dá pela redução do ph adicionando catalisador ácido. Para cura a

273 quente utiliza-se catalisador de cloreto ou sulfato de amônia, sendo a cura atingida com temperatura variando de 90ºC a 120ºC. Para IWAKIRI (2005) (2), a uréia formaldeído é classificada como adesivo de uso interno e a razão molar entre formaldeído e uréia (F/U) situa-se entre 1,2:1 a 2,0: Poliuretana à base de mamona No início dos anos 1980, os estudos relacionados a adesivos tiveram grande impulso no Brasil, com pesquisas e desenvolvimento dos adesivos a base de resinas poliuretanas pelo Departamento de Química e Física Molecular, atual Instituto de Química de São Carlos, da Universidade de São Paulo. Pesquisadores desenvolveram uma resina poliuretana a base de mamona, que possui diversas vantagens como alta resistência a ação de água e raios ultravioleta, manipulação em temperatura ambiente, alta resistência mecânica e de procedência natural e renovável, abundante em todo país (JESUS, 2000) (58). Internacionalmente conhecida como Castor Oil e no Brasil por Caturra, a mamona (Ricinus communis) é uma planta da família das euforbiáceas, de onde é extraído o óleo de mamona, o qual é empregado na fabricação da resina poliuretana a base deste. De acordo com Peterson (1964) (52), painéis colados com resinas poliuretanas conferiram alta resistência à umidade e propriedades mecânicas superiores se comparados aos painéis colados com resinas fenólicas, além de não emitirem formaldeído. Foram realizados diversos ensaios por ARAÚJO (1992) (59) na determinação das características de várias composições de resinas poliuretanas a base de óleo de mamona. Constatou-se em relação à estabilidade térmica das poliuretanas, através dos termogramas dos ensaios, que ocorre uma pequena perda de massa até 220ºC, o que relata a estabilidade térmica desta resina até a referida temperatura Parâmetros que influenciam o desempenho físico-mecânico de painéis de partículas A qualidade dos painéis à base de madeira é avaliada através de suas propriedades físico-mecânicas, como flexão estática (módulos de elasticidade e

274 de ruptura), adesão interna, densidade, resistência ao arrancamento de conectores, absorção de água, inchamento em espessura, entre outros (IWAKIRI, 2005) (2). MALONEY (1977) (10) afirma que fatores como o teor de umidade e a homogeneidade dimensional das partículas influenciam diretamente as propriedades finais dos painéis de madeira aglomerada. Outro fator que influencia o desempenho mecânico dos painéis produzidos é a densidade. Esta deve ser o mais uniforme possível ao longo da espessura do painel, de maneira a garantir a uniformidade nas suas propriedades físico-mecânicas. Os painéis de partículas geralmente são produzidos com densidade na faixa de 0,60 a 0,70 g/cm³. Segundo KELLY (1977) (60), é necessário um grau de compactação mínimo das partículas de madeira a fim de ocorrer a consolidação do painel de partículas durante o ciclo de prensagem. A razão de compactação é a relação entre a densidade do painel e a densidade da madeira utilizada. Valores entre 1,3 e 1,6 são tidos como aceitáveis, para que ocorra um contato adequado entre as partículas de madeira e formação da ligação adesiva entre elas (MOSLEMI, 1974 (61) ; MALONEY, 1993 (55) ). IWAKIRI et al. (2005) (62) produziram em seu trabalho painéis aglomerados de alta densidade e seus resultados demonstraram um aumento tanto na estabilidade dimensional quanto nas propriedades mecânicas, devido o aumento na densidade e no teor de resina melamina-uréia-formaldeído. MELO et al. (2009) (28) fizeram a caracterização físico-mecânica de painéis de partículas produzidos com madeira de Eucalyptus grandis e casca de arroz. Seus resultados mostraram que o acréscimo da casca de arroz proporcionou uma maior instabilidade dimensional e uma menor resistência dos painéis. Em seu trabalho, MELO et al. (2009) (28) analisaram a influência da adição de casca de arroz nas propriedades físico-mecânicas dos painéis, como na flexão (nos módulos de elasticidade e de ruptura), na adesão interna e na densidade, além de outras propriedades. BARROS FILHO (2009) (3) classifica e discute as variáveis que mais influenciam na qualidade dos painéis aglomerados, sendo as relacionadas às partículas (densidade, umidade, extrativos e ph) e ao processo de produção (geometria das partículas e razão de compactação).

275 O adesivo é um fator relevante na produção de aglomerados e a quantidade a ser utilizada é baseada no peso seco das partículas. IWAKIRI (2005) (2) afirma que normalmente a quantidade de adesivo para produção de painéis de madeira aglomerada deve situar na faixa de 6 a 12%, devendo-se atentar para a homogeneidade na distribuição do adesivo sobre a superfície das partículas, de modo a garantir propriedades uniformes sobre toda a extensão do painel produzido. Outro ponto importante consiste na obtenção de propriedades físico-mecânicas que satisfaçam as exigências normativas, com produção de painéis aceitáveis pelo mercado (MENDES, 2001) (63) Conclusão da revisão bibliográfica Da Revisão Bibliográfica apresentada, constata-se um notável e significativo acréscimo na produção e aumento na aplicação do painel de partículas. Este aumento justifica-se principalmente pela crescente demanda por diversas indústrias de outros setores madeireiros, como as de móveis, de embalagens e muitos segmentos da construção civil, assim como pelo rápido crescimento das espécies de madeiras reflorestadas, como as dos gêneros Eucalyptus e Pinus. Outro fator que merece destaque neste trabalho é a utilização de materiais verdes, ecológicos e sustentáveis na produção dos painéis de partículas, como o Eucalyptus grandis (madeira de reflorestamento), a casca de aveia (resíduo agroindustrial) e a resina poliuretana à base de mamona (de procedência natural e renovável). 3. MATERIAIS E MÉTODOS Este trabalho foi desenvolvido no Campus da USP de São Carlos, especificamente no Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeiras LaMEM, pertencente ao Departamento de Engenharia de Estruturas - SET, da Escola de Engenharia de São Carlos - EESC, da Universidade de São Paulo USP.

276 3.1. Materiais Os materiais utilizados neste trabalho foram: madeira de Eucalyptus grandis, casca de aveia e as resinas. A madeira de Eucalyptus grandis utilizada na produção dos painéis de partículas foi obtida de empresas da cidade e região de São Carlos - SP. A casca de aveia empregada na produção dos painéis de partículas foi obtida de indústrias do setor, entre elas a Pepsico S.A., responsável pela produção da Aveia Quaker, localizada na cidade de Porto Alegre - RS. As resinas utilizadas foram adquiridas no mercado local, por existirem várias indústrias químicas que produzem tais resinas. Os dois tipos de resina utilizadas foram poliuretana à base de mamona, do tipo bicomponente, na proporção 1:1 entre pré-polímero e poliol, e uréia formaldeído, de características físico-químicas: ph de 7,8; teor de sólidos de 59%; densidade de 1,25g/ml e relação molar entre formaldeído e uréia (F/U) de 1,25: Métodos Produção dos painéis em laboratório A produção dos painéis de partículas em laboratório foi dividida em preparação das partículas e confecção dos painéis Equipamentos necessários à produção dos painéis - Picador para a obtenção de partículas de Eucalyptus grandis e casca de aveia; - Jogo de peneiras para classificação da faixa granulométrica das partículas; - Estufas para adequação da umidade das partículas; - Misturador para realizar a homogeneização das partículas com o adesivo; - Pré-prensa, sendo um molde para conformação do painel de partículas; - Prensa hidráulica com 600 kn de capacidade para prensagem do painel de partículas.

277 Preparação das partículas para confecção dos painéis Primeiramente foram geradas as partículas tanto de Eucalyptus grandis quanto de casca de aveia. As partículas foram produzidas em moinho martelo do tipo Willye da Marconi, modelo MA 680, utilizando-se peneira de 2,8 mm de abertura, como apresentado na Figura 1. Figura 1 Moinho utilizado na produção das partículas Confecção dos painéis de partículas Os painéis de partículas foram confeccionados de acordo com a Figura 2, a partir da obtenção das partículas de Eucalyptus grandis e casca de aveia nas dimensões desejadas (Figura 2a). Em cada painel foram utilizados 640g de partículas aglutinadas com dois diferentes tipos de adesivo (poliuretana à base de mamona e uréia formaldeído), com quantidade de 10% de adesivo em relação à massa das partículas. Manteve-se fixo a quantidade de partículas em 640g, variando-se a razão de compactação e, consequentemente, a densidade dos painéis. No misturador, Figura 2b, os insumos foram homogeneizados e, na continuação, um molde recebeu a mistura para pré-prensagem (Figura 2c). Posteriormente a mistura foi levada à prensa (Figura 2d) por dez minutos para receber a pressão de 4 MPa, a 100ºC para a resina poliuretana à base de mamona, e 150ºC para a resina uréia formaldeído. Tais parâmetros, bem como as dimensões dos resíduos foram objeto de avaliação por NASCIMENTO (2003) (64) e DIAS (2005) (65).

278 (a) (b) (c) (d) (e) Figura 2 Confecção dos painéis de partículas: (a) Partículas de Eucalyptus grandis e casca de aveia, respectivamente; (b) Misturador e encoladeira; (c) Pré-prensa; (d) Prensa hidráulica; (e) Painéis produzidos. Foram confeccionados 48 painéis em laboratório, sendo 24 com resina poliuretana à base de mamona e os demais 24 com resina uréia formaldeído. Os painéis produzidos possuem espessura nominal de 10 mm, por ser esta uma das mais usuais no comércio deste produto, e dimensões nominais de 28 x 28 cm. Os painéis de partículas confeccionados foram divididos em grupos, de acordo com as diferentes proporções de partículas de cada material (Eucalyptus grandis e casca de aveia). A Tabela 1 apresenta os fatores e níveis utilizados para o planejamento dos experimentos, dando origem a quatro condições experimentais (CE), explicitadas na Tabela 2. Tabela 1 - Fatores e níveis experimentais. Fatores de Entrada (%) Níveis Experimentais Eucalyptus Casca de aveia Tabela 2 - Composição entre fatores.

279 CE Proporções constituintes 1 100% Eucalyptus 2 (85% Eucalyptus - 15% Casca de aveia) 3 (70% Eucalyptus - 30% Casca de aveia) 4 100% Casca de aveia Para cada condição experimental elaborada foram produzidos doze painéis de partículas, sendo seis confeccionados com 10% de resina poliuretana à base de mamona e os demais com 10% de resina uréia formaldeído, totalizando quarenta e oito painéis, conferindo seis painéis idênticos para cada adesivo utilizado por CE investigada Ensaios físico-mecânicos Equipamentos necessários - Serra circular para esquadrejamento do painel de partículas e confecção dos corpos de prova para realização dos ensaios de caracterização físicomecânica; - Lixadeira para acabamento superficial dos painéis de partículas e dos corpos de prova; - Paquímetro digital para medir as dimensões dos corpos de prova; - Máquina universal de ensaios com 100 kn de capacidade para realização dos ensaios de caracterização mecânica Ensaios De cada painel foram retirados corpos de prova para determinação das propriedades físico-mecânicas. As propriedades mecânicas avaliadas foram: módulo de elasticidade (MOE), módulo de ruptura (MOR), ambos obtidos pelo ensaio de flexão estática a três pontos, e adesão interna, ou tração perpendicular à superfície do painel. A propriedade física avaliada foi a densidade. As dimensões dos corpos-de-prova assim como os ensaios físico-

280 mecânicos foram realizados adotando-se as recomendações do documento normativo brasileiro ABNT NBR 14810:2006 (1). A Figura 3 ilustra a máquina de ensaio universal e os corpos de prova (CP s) das quatro condições experimentais avaliadas. (a) (b) (c) (d) Figura 3 - (a) Máquina universal de ensaios; CP s para ensaios de: (b) adesão interna; (c) flexão estática (MOE e MOR); (d) densidade. Os dados obtidos nos ensaios físico-mecânicos foram submetidos a uma análise de variância (ANOVA). 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os painéis de partículas produzidos com a resina uréia formaldeído não apresentaram desempenho físico-mecânico satisfatório às exigências dos documentos normativos ABNT NBR 14810:2006 (1), ANSI A208.1:1999 (66) e ASTM D-1037:1999 (67), por isso não sendo aqui apresentados, diferentemente dos painéis confeccionados com a resina poliuretana à base de mamona. Ressalta-se que a norma ABNT NBR 14810:2006 (1) estabelece requisitos para as propriedades físico-mecânicas de painéis de partículas, exceto para o

281 módulo de elasticidade na flexão (MOE). Para este último, os requisitos são estabelecidos pelas normas ANSI A208.1:1999 (66) e ASTM D-1037:1999 (67). Um dos possíveis motivos para o desempenho físico-mecânico insatisfatório dos painéis produzidos com a resina uréia formaldeído está associado ao fato de tal resina ser de baixo grau de emissão de formaldeído na atmosfera (tipo E1). Porém, tais resultados podem melhorar com o ajuste de parâmetros do processo, como o aumento da temperatura e tempo de prensagem, como já vêm ocorrendo na indústria, objetivando um melhor desempenho da resina uréia formaldeído do tipo E1. A Tabela 3 apresenta os valores médios por condição experimental (CE) das variáveis respostas módulo de elasticidade na flexão - MOE, módulo de ruptura - MOR, adesão interna e densidade dos compostos confeccionados com a resina poliuretana à base de mamona. Tabela 3 - Valores médios das variáveis respostas por condição experimental. CE MOR (MPa) MOE (MPa) Adesão Densidade Interna (kg/m 3 ) (MPa) 1 18, ,84 950, , ,65 940, , ,74 946, , , ,92 A Tabela 4 apresenta os resultados obtidos da ANOVA para as médias das variáveis respostas investigadas, encontrando-se sublinhados os P-valores menores ou iguais a 0,05 (5%), considerados significativos a um nível de confiabilidade de 95% (MONTGOMERY, 2005) (68). Tabela 4 - P-valores encontrados para os fatores e níveis investigados. P-valor Fatores MOR Adesão Densidade MOE (MPa) Experimentais (MPa) Interna (MPa) (kg/m 3 )

282 Eucalyptus 0,086 0,013 0,101 0,830 Casca de aveia 0,086 0,013 0,101 0,830 Eucalyptus e casca de aveia 0,14 0,489 0,352 0,638 Para análise de variância (ANOVA) fazem-se os pressupostos que ambas as amostras são extraídas a partir de populações independentes, que podem ser descritas por uma distribuição normal (MONTGOMERY, 2005) (68). A Figura 4 exibe os gráficos residuais para as respostas investigadas, a fim de verificar se o método utilizado atende as premissas assumidas. Como pode ser observado, os pontos distribuídos uniformemente ao longo da reta atendem as condições de normalidade exigidas para validação do modelo da ANOVA. (a) (b) (c) (d) Figura 4 - Gráficos de normalidade para: (a) módulo de elasticidade; (b) módulo de ruptura; (c) adesão interna e (d) densidade.

283 Os valores experimentais dos módulos de elasticidade obtidos para os corpos de prova variaram entre 1654 MPa a 2865 MPa. A Figura 5 exibe os gráficos dos efeitos das frações de Eucalyptus grandis e de casca de aveia na obtenção do MOE, comprovando não serem significativas pela pequena variabilidade encontrada (P-valor superior a 0,05). (a) (b) Figura 5 - Gráficos dos fatores e níveis sobre o MOE: (a) Frações de Eucalyptus grandis, (b) Frações de casca de aveia. Observa-se que os módulos de elasticidade sofrem aumentos sutis nas proporções de 70% para 85% em Eucalyptus grandis, sendo minorados de 85% para 100%. Ressalta-se da Figura 5a que a proporção 0% de Eucalyptus grandis implica em 100% de casca de aveia. A adição progressiva da composição de casca de aveia resultou em uma redução do módulo de elasticidade, sendo de 20,27% a maior diferença encontrada (0% - 100%). Autores como Lee e Kang (1998) (69) e Melo et al. (2009) (28) obtiveram resultados semelhantes ao deste estudo, quanto ao fenômeno da redução do módulo de elasticidade à medida que se aumenta o percentual de adição de outro material (neste caso, a casca de aveia). O módulo de ruptura dos compostos variaram entre 12,6 MPa e 30,1 MPa. Os P-valores 0,013 e 0,013 sublinhados na Tabela 4 revelam que as composições

284 percentuais de Eucalyptus grandis e casca de aveia foram significativas no módulo de ruptura. A Figura 6 exibe os gráficos de efeitos principais das composições dos fatores experimentais sobre o MOR. (a) (b) Figura 6 - Gráficos dos efeitos principais sobre o MOR. (a) Frações de Eucalyptus grandis, (b) Frações de casca de aveia. Observa-se que o módulo de ruptura aumenta quando há uma adição da composição percentual de casca de aveia (Figura 6b), proporcionando acréscimos de 26,12%. Já os estudos de Santos et al. (2009) (70) contradizem este trabalho, onde afirmam que o aumento no percentual de inclusão do resíduo da madeira de candeia proporcionou redução no MOR. A adição de Eucalyptus grandis nas condições experimentais de 0% para 100% proporcionou uma redução de 25,90% no módulo de ruptura (Figura 6a). Já, a interação das frações de Eucalyptus grandis e casca de aveia não afetaram o MOR, exibindo P-valor superior a 0,05. Chama-se a atenção que os resultados da condição experimental CE2 (85% Eucalyptus grandis - 15% casca de aveia) não atenderam as exigências contidas na norma NBR 14810:2006 (1), visto o valor médio obtido para o MOR

285 ser de 17,7 MPa, inferior a 18 MPa, sendo este último o valor mínimo aceitável por este documento. A adesão interna variou entre 0,80 MPa e 2,74 MPa. Pela análise de variância pode-se observar que a composição de Eucalyptus grandis e casca de aveia assim como da interação entre ambas não foram significativas. A Figura 7 ilustra o gráfico dos efeitos entre frações de Eucalyptus grandis e casca de aveia sobre a adesão interna. (a) (b) Figura 7 - Gráficos dos fatores e níveis sobre a adesão interna. (a) Frações de Eucalyptus grandis, (b) Frações de casca de aveia. Com relação ao Eucalyptus grandis, a adesão interna sofreu redução no intervalo entre as proporções 70% e 85% e aumento entre 85% e 100%. A casca de aveia apresentou aumento na adesão dos compostos entre as composições 15% e 30%. A presença da maior composição (100%) de Eucalyptus grandis conferiu maior a adesão interna (Figura 7a), enquanto que a composição de 100% em casca de aveia a reduziu em 13,05% (Figura 7b). Porém, quanto à adesão interna, foram obtidos resultados satisfatórios para todas as condições experimentais avaliadas neste estudo. Bertolini (2011) (20) e

286 Iwakiri et al. (2005) (62) também obtiveram resultados satisfatórios quanto à adesão interna de seus painéis. A densidade dos compostos variaram entre 797,48 kg/m 3 e 1067,61 kg/m 3. Os P-valores apresentados na Tabela 4 revelam que as composições percentuais de Eucalyptus grandis e casca de aveia assim como da interação entre ambas não foram significativas na densidade aparente dos compostos. As Figuras 8a e 8b ilustram respectivamente os efeitos da composição de Eucalyptus grandis e casca de aveia sobre a variável resposta densidade. (a) (b) Figura 8 - Gráficos dos fatores e níveis sobre a densidade aparente. (a) Frações de Eucalyptus grandis, (b) Frações de casca de aveia. A adição progressiva da composição percentual de casca de aveia proporcionou aumento na densidade dos compostos (Figura 8b), o mesmo não ocorrendo com a adição de Eucalyptus grandis, sofrendo leve redução entre as frações 70 a 85% e acréscimo entre 85 e 100% (Figura 8a). Foi observada uma considerável variação na densidade dos painéis entre as condições experimentais e entre painéis de uma mesma condição experimental. Tal variação da densidade também foi observado por Melo et al. (2009) (28), decorrentes do processo manual de produção dos painéis em laboratório,

287 principalmente nas etapas de adição do adesivo e outros aditivos e na montagem do painel. De acordo com Iwakiri (1989) (71), diferenças na densidade final do painel estão associadas ao material utilizado na manufatura dos painéis, a variáveis como o teor de umidade das partículas e as diferenças de densidade entre as partículas empregadas na confecção de tais painéis. Neste estudo, a grande variação na densidade dos painéis (entre 797,48 kg/m3 e 1067,61 kg/m3), painéis na faixa de média até alta densidade, está associado tanto as variáveis do processo manual de manufatura dos painéis, descritas anteriormente, quanto ao fato de ter fixado a quantidade inicial de partículas em 640 gramas, como descrito na metodologia. 5. CONCLUSÕES A partir dos resultados obtidos conclui-se: - Os painéis de partículas produzidos com a resina uréia formaldeído não apresentaram bom desempenho físico-mecânico, enquanto que os painéis confeccionados com a resina poliuretana à base de mamona apresentaram desempenho físico-mecânico satisfatórios. - Os valores médios obtidos para as propriedades físico-mecânicas avaliadas atenderam aos requisitos estabelecidos pela norma da ABNT NBR 14810:2006 (1), exceto para a condição experimental 2 (85% Eucalyptus grandis - 15% casca de aveia), por apresentar valor médio do módulo de ruptura de 17,7 MPa, sendo 18 MPa o valor mínimo aceitável por este documento. - A adição das composições mássicas entre 15% e 30% de casca de aveia nos painéis com Eucalyptus grandis não minoraram de forma significativa o módulo de elasticidade dos compósitos. Em contra partida, a redução foi perceptível para a composição com 100% de casca de aveia. - A inserção progressiva de casca de aveia foi responsável por aumentar o módulo de ruptura dos compósitos, efeito inverso apresentado pelo Eucalyptus grandis, conferindo o maior valor para a composição com 100% em casca de aveia.

288 - A adesão interna apresentou valores diferentes mediante as proporções de casca de aveia utilizadas, aumentando entre as proporções 15 e 30% e diminuindo, de forma mais significativa que o acréscimo, nas proporções entre 30 e 100%. - O aumento progressivo da composição de casca de aveia foi responsável por aumentar a densidade dos compósitos, sendo de 6,35% este aumento (100% de casca de aveia) quando comparado aos painéis feitos apenas de Eucalyptus grandis. Em linhas gerais, com o intuito da inserção de casca de aveia em painéis constituídos por partículas de Eucalyptus grandis, a composição mais promissora foi à constituída por 30% de casca de aveia e 70% de Eucalyptus, apresentando pequena variação de densidade quando comparada a composição com 15% de casca de aveia (acréscimo não significativo), aumento na adesão interna, redução sutil no valor do módulo de elasticidade, praticamente governado pelo módulo do Eucalyptus grandis, e aumento no módulo de ruptura quando comparado a composição com 15% em casca de aveia. A composição destes dois materiais permitiu a elaboração de outro com propriedades físico-mecânicas mais satisfatórias, visto serem bem diferentes os resultados advindos dos fabricados com 100% de cascas de aveia e 100% de Eucalyptus grandis, sendo eficientes a uma determinada variável resposta e ineficientes simultaneamente nas demais. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT. NBR14810: chapas de madeira aglomerada. Rio de Janeiro, (2) Iwakiri, S. Painéis de madeira reconstituída. Curitiba, PR: FUPEF, (3) Barros Filho, R. M. Painéis aglomerados a base de bagaço de cana-de-açucar e resinas uréia formaldeído e melamina formaldeído f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) Rede Temática em Engenharia de Materiais (UFOP CETEC UEMG), Ouro Preto, MG, (4) Campos, C. I.; Rocco Lahr, F. A. Estudo comparativo dos resultados de ensaio de tração perpendicular para MDF produzido em laboratório com fibras de pinus e de eucalipto utilizando uréia-formaldeído. Matéria. Rio de Janeiro. v.9, n.1, p , (5) Rowell, R. M.; Han, J. S.; Rowell, J. S. Characterization and Factors Affecting Fiber Properties. In: FROLLINI, E.; LEÃO, A. L.; MATTOSO, L. H. C. eds. Natural Polymers and Agrofibers Based Composites. Embrapa Instrumentação Agropecuária Ed., São Carlos-SP, Section II Agrofibers Composites, p

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293 Desenvolvimento e caracterização de painéis de partículas com casca de amendoim e resina poliuretana de mamona Juliano Fiorelli Mariana Pilar Gatani Maria Fátima do Nascimento Francisco Antonio Rocco Lahr Holmer Savastano Júnior RESUMO No presente trabalho, considera-se o estudo do potencial de utilização de resíduos da casca de amendoim, com o intuito de agregar valor a este material, por meio da fabricação de painéis de partículas aglomeradas com resina poliuretana bicomponente à base de óleo de mamona, prensados a temperatura de 100 o C. A qualidade dos produtos foi avaliada com base nas prescrições do documento normativo NBR :2006 por meio de ensaios físico-mecânicos e microestruturais. Foram produzidos painéis com densidade 0,8 g/cm 3 com duas diferentes dimensões médias de partículas (5,0 x 5,0 mm e 17,0 x 7,0 mm). Pelos resultados obtidos é possível afirmar, baseado no documento normativo ANSI A208.1:1993, que o painel desenvolvido apresenta potencial de utilização em situações de baixa solicitação estrutural, em ambientes de baixa exposição a umidades, como por exemplo internos a residências, construções agrícolas, setor moveleiro e decorativo. Palavras chave: Painéis de partícula, Resina de mamona, Casca de Amendoim. ABSTRACT In this study, it was verified the potential use of agro-industry waste, peanut husks, in order to add value to these materials through the manufacture of particle boards with castor oil polyurethane adhesive, pressed at a temperature of 100ºC. The product quality was evaluated based on the requirements of normative document NBR :2006, by means of physico-mechanical and micro structural analysis. Panels were produced with a density 0.8 g/cm 3 with two different average particle sizes (5.0 x 5.0 mm and 17.0 mm x 7.0 mm). From the results it can be said, based on the normative document ANSI A208.1, 1993, the panel produced has potential use in low structural request, in low exposure to moisture, for example agricultural buildings and decorative furniture sector. Keywords: Particleboards, Castor oil based resin, Peanut husks. 1. INTRODUÇÃO A tendência contemporânea tem sido caracterizada pela generalização do conceito de globalização econômica entre nações do mundo todo. Nela se experimenta a associação de países com interesses comuns em garantir a manutenção dos mercados e buscar sua expansão em um cenário fortemente

294 marcado pela competitividade e pela necessidade de alcançar soluções inovadoras para os mais variados problemas. O Brasil tem buscado opções para aumentar a atividade econômica e uma das alternativas é o incentivo ao desenvolvimento de políticas no setor agrícola. O Centro Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento (CMMAD) define o desenvolvimento sustentável como um processo de transformação, no qual a exploração de recursos, o direcionamento de investimentos e a orientação do avanço tecnológico se harmonizam e reforçam o potencial presente e futuro, a fim de atender às necessidades da sociedade (NASCIMENTO, 2003 (1) ). O setor agroindustrial depende direta ou indiretamente do ambiente como fonte de matérias-primas para o seu desenvolvimento, bem como da utilização de alguns locais para área de despejo de seus subprodutos e resíduos gerados durante os ciclos produtivos. A eliminação de resíduos, uma vez quantificados, controlados e tratados torna-se facilmente passível de depuração pelo ambiente em determinado tempo. Caso contrário, esse processo pode levar milhares de anos ou, até mesmo, deixar de ocorrer, pela ausência de mecanismos específicos na natureza. As indústrias de painéis de partículas aglomeradas e de fibras, na América Latina, utilizam preferencialmente cavacos de madeira de reflorestamento provenientes de madeira das espécies Pinus ou Eucalipto o que determina, inclusive, a melhor qualidade do produto, tendo em vista o melhor controle de homogeneidade da matéria-prima. Porém, alguns estudos indicam a viabilidade do uso de materiais lignocelulósicos provenientes de resíduos agroindustriais na fabricação de placas e painéis de partículas (BRITO et al., 2004 (2) ). A cultura do amendoim representa atualmente 108 mil ha plantados no Brasil, o que representa uma produção de 236 mil t de amendoim na safra de 2010/2011 (CONAB, 2009 (3) ). Uma opção para agregar valor a esses resíduos está na fabricação de painéis de partículas, pois além de apresentar custo inferior aos painéis de madeira compensada, as propriedades físico-mecânicas desses painéis permitem sua aplicação em diversas áreas da construção civil, da arquitetura e da indústria moveleira.

295 CARASCHI et al. (2009) (4) estudou a viabilidade de produzir painéis à base de casca de amendoim como elemento de reforço e de embalagens cartonadas e plásticas como matriz polimérica. Foram avaliadas as propriedades físicomecânicas do compósito produzido. Os resultados foram analisados segundo a norma ANSI A208.1: Mat-formed wood particleboard: Specification (5), que especifica as propriedades de desempenho requeridas para os painéis de partículas e permitiram classificar os painéis como de baixa densidade, podendo ser utilizados como forros, divisórias, revestimento decorativo e demais aplicações que requerem as mesmas propriedades físicas e mecânicas dos produtos listados anteriormente. Seguindo a tendência de desenvolvimento de produtos sustentáveis e de utilização de resíduos da agroindústria como proposta para agregar valor a este material, de modo a evitar seu descarte ou mesmo emprego apenas como material destinado à queima, o presente trabalho teve como finalidade desenvolver um estudo para atestar a viabilidade de fabricação de painéis de partículas aglomeradas à base de casca de amendoim e resina poliuretana bicomponente à base de óleo de mamona. O trabalho teve ainda como objetivo avaliar tecnicamente a viabilidade de utilização deste novo produto, por meio da determinação de propriedades físico-mecânicas e micro-estruturais do material. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A agroindústria brasileira apresenta inúmeros resíduos lignocelulósicos com potencialidades de aproveitamento para fabricação de novos materiais. Uma das alternativas que vem sendo estudada como solução para os respectivos resíduos consiste na fabricação de painéis de partículas. A tecnologia de produção de painéis de partículas aglomeradas desenvolveu-se principalmente após a Segunda Guerra Mundial, em função da escassez da matéria-prima e, também, devido à redução das perdas ocorridas tanto na indústria madeireira como na de exploração florestal. No Brasil, a produção de painéis de madeira aglomerada teve início em 1966 (MENDES et al., 2003 (6) ). Esses painéis são geralmente fabricados a partir de partículas de madeira aglutinadas por adesivo

296 sintético ou outro aglomerante, sendo o conjunto prensado a quente, por tempo suficiente para que a cura da resina se efetue (IWAKIRI et al., 2004 (7) ). A princípio, esses painéis também podem ser fabricados a partir de qualquer outro material lignocelulósico que lhes confiram alta resistência mecânica e peso específico pré-estabelecido, já que a composição química dos materiais lignocelulósicos é semelhante à da madeira, mais precisamente com a das madeiras duras que contêm menor teor de lignina e maior teor de hemiceluloses do tipo pentosanas (ROWELL et al (8) ). Um desses resíduos é a casca do amendoim. Segundo BRINHOLI (1993) (9) o amendoim é uma planta dicotiledônea, pertencente à família Leguminosa, subfamília Papilionoideae, família Corohillaea, gênero Arachis. As variedades cultivadas pertencem à espécie Arachis hypogaea L.. A planta de amendoim é herbácea, anual, pubescente, ramificada, de porte rasteiro, erecto ou intermediário, alcançando uma altura máxima de 50 a 60 cm, caracterizando-se por ter um crescimento intermediário e floração contínua. A casca de amendoim é um resíduo obtido do beneficiamento do amendoim, que é um produto agrícola de grande importância no Brasil devido à sua utilização na alimentação humana e animal, destacando-se a produção de grãos destinados à fabricação de doces e extração de óleo. A Figura 1 (a) apresenta imagem da casca de amendoim em tamanho natural e a Figura 1 (b) apresenta imagem em microcopia eletrônica de varredura dessa casca, ampliada 800 vezes. (a) (b)

297 Figura 1 Casca de Amendoim. (a) Imagem tamanho natural. (b) Imagem ampliada 800x. Em relação à utilização de cascas de amendoim (figura 1) para fabricação de painéis de partículas, vários estudos foram desenvolvidos visando incorporar valor a esse resíduo. PABLO et al. (1975) (10) desenvolveram estudos de painéis particulados, utilizando a casca de amendoim misturada com partículas de madeira e resina uréia-formaldeído. Os painéis fabricados foram avaliados por meio de ensaios físicos-mecânicos, seguindo as recomendações da norma ASTM D1037: Standard test methods for evaluating properties of wood-base fiber and particle panel materials (11) e comparados com os valores recomendados pela norma ANSI A208.1:1993 (5), que especifica valores e possibilidade de aplicações para painéis de partículas. As propriedades avaliadas foram módulo de elasticidade (MOE), módulo de ruptura (MOR), tração perpendicular à superfície (TP), inchamento em espessura, absorção de água e densidade. AKGÜL et al. (2008) (12) realizaram avaliações que compreenderam a produção de painéis com 18mm de espessura e densidade 0,80 g/cm 3, com madeira e casca de amendoim, essa última na proporção de até 50% da massa de partículas. Como adesivo aglomerante foi utilizado resina ureia-formaldeído. Os resultados obtidos indicaram que os painéis com casca de amendoim apresentaram menor resistência à água, em relação aos painéis de partículas de madeira. A adição de partículas de madeira nos painéis com casca de amendoim influenciou positivamente na resistência e elasticidade do produto. GULER et al. (2008) (13) estudaram a viabilidade da produção de painéis de partículas aglomeradas a base de amendoim e casca de pinho negro europeu. O teste consistiu em produzir painéis com densidade 0,7 g/cm 3 com 0%, 25%, 50%, 75% e 100% de casca de amendoim e resina ureia-formaldeído. Os resultados obtidos indicam que ocorreu uma maior absorção de água nos painéis avaliados com 75 % de casca de amendoim, apresentando os seguintes registros de 63,29% e 73,90% de absorção de água em 2 e 24 h de imersão e 13,78% e 19,84% de inchamento em espessura, para o mesmo período. Os resultados indicaram que aumentando a quantidade de casca de

298 amendoim na mistura, há um decréscimo nas propriedades mecânicas dos painéis, na qual apenas os painéis com 100% madeira, atingiam o padrão mínimo necessário estabelecido pela TS-EN 312:2005 Particleboards: Specifications (14). CARASCHI et al. (2009) (4) estudaram a viabilidade de produzir painéis à base de casca de amendoim como elemento de reforço e embalagens cartonadas e plásticas como matriz polimérica. Foram avaliadas as propriedades físicomecânicas do compósito produzido. Os resultados foram analisados segundo a norma ANSI A208.1:1993, sendo possível classificá-los como de baixa densidade, recomendando sua utilização como forros, divisórias, revestimento decorativo e demais aplicações. GATANI (2009) (15) avaliou o comportamento físico-mecânico de painéis de partículas à base de casca de amendoim e resina ureia-formaldeído, fabricados na Argentina. Para a confecção dos painéis foi utilizado 10% de resina ureiaformaldeído, 5 MPa de pressão de prensagem e temperatura variando de 100 a 120 o C. Os resultados obtidos indicam painéis com densidade média de 0,7 g/cm 3, MOR e MOE médio de 6 MPa e 700 MPa, respectivamente. A autora conclui expondo a potencialidade do produto para aplicação na construção civil e arquitetura, como elementos de vedação e isolamento térmico. Porém ressalta a necessidade de desenvolvimento de novas pesquisas com enfoque no processo de produção (tempo de prensagem, quantidade de adesivo, temperatura e intensidade da pressão) para maximizar as propriedades mecânicas desses painéis. De acordo com KELLY (1977) (16), que desenvolveu um vasto trabalho sobre a relação entre os parâmetros de processos e as propriedades físico-mecânicas de painéis de partículas, o tipo e a quantidade de adesivo, além das condições de pressão, são os principais fatores que devem ser considerados durante o processo de fabricação para garantir a eficiência dos painéis de partículas. O autor complementa dizendo que os adesivos utilizados com maior frequência são à base de uréia-formaldeído e phenol-formadeído. No entanto, existe uma tendência mundial para o uso de produtos biodegradáveis, não poluentes e originados de insumos renováveis. De acordo com ARAÚJO (1992) (17), esta tendência fez avançar as pesquisas, levando à

299 descoberta da resina poliuretana derivada do óleo de mamona. A mamona (Ricinus communis) é uma planta da família das euforbiáceas, de onde é extraído o óleo, também conhecido no Brasil como óleo de rícino e internacionalmente como Castor Oil. Esta planta é encontrada em regiões tropicais e subtropicais, sendo muito abundante no Brasil. A partir do óleo de mamona é possível, numa síntese de polióis e pré-polímeros com diferentes características, obter uma resina poliuretana. A mistura de poliól com prépolímero, a frio, leva à reação de polimerização da mistura que forma a poliuretana. A variação da porcentagem de poliól definirá maior ou menor dureza e o emprego de catalisador adequado poderá aumentar a velocidade da reação. FIORELLI et al (2011) (18) avaliaram a eficiência de resina poliuretana bicomponente à base de óleo de mamona na fabricação de painéis de partículas com resíduo da cana-de-açúcar (bagaço). Os resultados do trabalho indicam a viabilidade de fabricação do referido produto, cujas propriedades mecânicas são superiores aos painéis fabricados em escala industrial com partículas de madeira. 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. Partículas Para a produção dos painéis de partículas foram utilizadas cascas de amendoim provenientes da região de Tupã, estado de São Paulo Resina A resina utilizada, a poliuretana derivada do óleo de mamona, é do tipo bicomponente, com teor de sólido de 100%, tempo de gel de aproximadamente 25 minutos. Esta resina foi fornecida pela Plural Química de São Carlos - SP. É uma resina de cura a frio, que pode ser acelerada com temperatura até 100ºC. A viscosidade da resina foi verificada com um aparelho Copo Ford 8. O tempo médio de escoamento da resina variou de 40 a 50 segundos. Este tempo

300 médio de escoamento é recomendado para resinas tradicionais (uréicas e fenólicas) utilizadas na colagem de madeiras Manufatura dos painéis de partículas O processo de fabricação dos painéis de partículas a partir do emprego de resíduos da agroindústria (casca de amendoim) e resina poliuretana bicomponente à base de óleo de mamona inclui os passos resumidamente comentados a seguir, detalhado por MALONEY (1996) (19). O processo foi iniciado com a coleta do material. Após a coleta, os resíduos foram peneirados, secos, classificados e separados em diferentes granulometrias. As cascas de amendoim de dimensões médias (17,0 mm x 7,0 mm e 5,0 x 5,0 mm), na proporção adequada para produzir painéis com densidade 0,8 g/cm 3, foram levadas a um misturador planetário por cerca de 10 min., onde foi adicionado progressivamente, por meio de uma aplicação direta, o adesivo poliuretano à base de óleo de mamona bicomponente, em uma proporção de 15% do peso seco de matéria prima. Após a mistura, o material foi colocado em um molde formador de painel e inserido na prensa termo-hidráulica, a uma temperatura média de 100ºC, por aproximadamente 10 minutos de prensagem, com pressão média de 5 MPa. Após a saída da prensa, as chapas foram empilhadas por 72 horas, período em que ocorre a continuação do processo de cura das resinas. A Figura 2 ilustra o processo de produção adotado. (a) (b)

301 (c) (d) Figura 2 Processo de produção dos painéis de partículas com casca de amendoim. a) Casca de amendoim sendo peneirada; b) Misturador planetário; c) Molde Formador do Painel; d) Prensagem das partículas em prensa termohidráulica Tratamentos analisados Foram produzidos painéis de partículas com casca de amendoim e resina poliuretana à base de óleo de mamona, com densidade 0,8 g/cm 3, com variação na dimensão das partículas. A Tabela 1 apresenta a descrição dos tratamentos em estudo. Tratamentos T1 T2 Tabela 1 - Composição dos tratamentos. Temperatura Gramatura o C g/cm ,8 Dimensão Partícula mm 17,0 x 7,0 5,0 x 5,0 Pressão específica: 5,0 MPa Tempo de prensagem: 10 min. A quantidade de corpos-de-prova e os procedimentos de ensaio para a realização da caracterização físico-mecânica dos painéis seguiu as recomendações da norma ABNT :2006 Chapas de partículas de madeira (20). Para os ensaios de flexão estática a três pontos, foi adotada velocidade de ensaio constante de 6 mm/min. Para o ensaio de adesão interna

302 a velocidade de ensaio foi constante de 1 mm/min. A Figura 3 ilustra os ensaios realizados. (a) (b) Figura 3 Ensaio de flexão (a) e ensaio de adesão interna (b) em painel de partícula de casca de amendoim. Os resultados obtidos para os tratamentos (T1 e T2) foram comparados por meio de uma análise estatística de comparação múltipla (Tukey), quando a ANOVA foi significativa (p 0,05). Os resultados físico-mecânicos dos tratamentos (T1 e T2) foram comparados com os indicados pela Norma ANSI A208.1:1993 (5) e ABNT :2006 (20). A caracterização micro-estrutural dos painéis foi realizada por meio de imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) em equipamento da Marca Philips FEG-XL RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 2 são apresentados resultados da caracterização físico-mecânica dos painéis avaliados de partículas de casca de amendoim e resina poliuretana bicomponente à base de óleo de mamona. São apresentados valores médios da massa específica aparente (ρ), absorção de água 24h (AA), inchamento em espessura 24h (IE), módulo de ruptura (MOR), módulo de elasticidade (MOE) e adesão interna (AI) e respectiva análise estatística. Tabela 2 - Valores médios de propriedades físico-mecânicas dos painéis de partículas

303 Tratamento T1 (CV %) T2 (CV %) ρ (g/cm 3 ) AA (%) IE 2h (%) MOR (MPa) MOE (GPa) AI (MPa) 0,80 a 65,40 a 29,05 a 11,09 a 1,20 a 0,74 a ,76 a 54,34 a 25,02 a 8,53 a 1,09 a 0,78 a * CV Coeficiente de Variação **Letras diferentes na mesma coluna indicam diferença estatística significativa (p 0,05) Pelos resultados apresentados na Tabela 2 observa-se que a análise estatística indicou a não existência de diferença significativa (p 0,05) entre as propriedades físico-mecânicas dos tratamentos T1 e T2, esse resultado ilustra uma homogeneidade entre os dois produtos, produzidos com dimensões de partículas diferentes. É possível observar, analisando as propriedades físicas dos painéis, valores elevados de absorção de água e inchamento em espessura após 24 h de imersão. Essas propriedades possuem relação direta com as condições de adesão, resistência e dimensão das partículas e com a microestrutura do material. É possível observar que os painéis do tratamento T1, que possuem partículas com maior área superficial, apresentaram valores de absorção de água e inchamento em espessura, superiores aos painéis do tratamento T2, que possuíam partículas com menor área superficial. A Figura 4 ilustra uma imagem de MEV com ampliação de 1000 x. É possível observar a existência de vazios entre as partículas que pode ter influenciado negativamente nas propriedades físicas do painel.

304 Figura 4 Imagem de MEV ampliada 1000x. A Figura 5 apresenta uma comparação entre as propriedades mecânicas (MOR, MOE e AI) dos painéis em estudo de casca de amendoim e resina poliuretana à base de óleo de mamona e valores recomendados pelos documentos normativos ABNT 14810:2006 (20) e ANSI A 208.1:1993 (4). Vale resaltar que as propriedades estabelecidas nos respectivos documentos são referentes a painéis de partículas de madeira com resina ureia-formaldeído, mas seu uso se justifica pela semelhança do produto desenvolvido no presente estudo com um painel de partícula de madeira. (a)

305 (b) (c) Figura 5 Valores experimentais e normatizados (a) MOR; (b) MOE; (c) AI. Em relação ao MOR observa-se que o tratamento T2, apresentou valores médios abaixo do recomendado pelos documentos normativos. Já o tratamento T1 apresentou valor médio de MOR ligeiramente superior aos recomendados pela norma ANSI A 208.1:1993 (4), Ambos os painéis, podem ser classificados, por essa norma, como sendo de baixa densidade (0,64 0,80 g/cm 3 ). Essa classificação é importante, pois valores mínimos de MOR, MOE, AI e IE guardam estreita relação com a densidade e permitem indicar possibilidades de aplicação em situações de baixa solicitação estrutural, em ambientes de baixa exposição à umidade, corroborando com os resultados obtidos por CARASCHI et al. (2009) (4). Já, em relação ao MOE dos tratamentos T1 e T2, é possível observar valores inferiores aos indicados pela norma ANSI A 208.1:1993 (4), no entanto esses

306 resultados de MOR e MOE foram superiores aos obtidos por GATANI (2009) (15), destacando a eficiência do processo de produção adotado e da resina poliuretana à base de óleo de mamona na confecção de painéis de partículas. Os ensaios de adesão interna (AI) indicam que os dois tratamentos em estudo (T1 e T2) apresentaram valores superiores ao mínimo recomendado pela norma ABNT 14810:2006 (20), demonstrando que o nível de resina utilizado na produção dos painéis esta adequado, esses valores corroboram com aqueles encontrados por FIORELLI et al (2011) (18) que avaliaram painéis à base de resíduos lignocelulósicos com resina poliuretana de óleo de mamona. Vale ressaltar que o coeficiente de variação (CV), que é uma garantia da consistência do processo, ficou abaixo dos 20% recomendados, para as propriedades mecânicas de MOR, MOE e AI. A figura 6 (a) e (b) apresentam respectivamente imagens de microestrutura dos painéis de partículas com casca de amendoim e resina poliuretana à base de óleo de mamona. Usando diferentes aumentos, nota-se uma homogeneidade de dispersão das partículas de amendoim e resina poliuretana de óleo de mamona. Essa característica destaca-se como fator essencial para que ocorra uma distribuição homogênea de cargas entre as fibras constituintes de um material compósito (CALLISTER, 2002) (21). (a) (b) Figura 6 MEV dos painéis de partículas com casca de amendoim. a) Aumento de 30 x e b) Aumento de 200 x.

307 6. CONCLUSÕES As conclusões são apresentadas, analisando os resultados das propriedades físico-mecânicas e microestruturais, obtidos para os diferentes tratamentos (T1 e T2): - Verificou-se a viabilidade de produzir painéis de partículas com casca de amendoim e resina poliuretana à base de óleo de mamona; - Não foi identificada diferença estatística significativa entre as propriedades físico-mecânicas dos painéis com partículas de dimensões de até 16,94 x 7,61 mm e painéis com dimensões de até 5,0 x 5,0 mm; - Com base nas propriedades físico-mecânicas obtidas, os painéis de partículas de casca de amendoim com diferentes dimensões de partículas e resina poliuretana à base de óleo de mamona são recomendados para aplicação como forros, divisórias, revestimento decorativo e demais aplicações que requerem as mesmas propriedades físicas e mecânicas; - A caracterização microestrutural, por meio de imagens de MEV indicou uma dispersão homogênea entre as partículas e a resina poliuretana à base de óleo de mamona. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) Nascimento, M. F. CPH Chapas de Partículas Homogêneas Madeiras do Nordeste do Brasil f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais)-Universidade de São Paulo, São Carlos, (2) Brito, E. O.; Sá-Rocha, J. D.; Vidaurre, G. B.; Batista, C. D.; Passos, P. R. A.; Marques, L. G. C. Propriedades de chapas produzidas com resíduos do fruto de coco e partículas de pinus. Floresta e Ambiente, Seropédica, V.11, n.2, p , ago./dez (3) CONAB - Boletim Companhia Nacional de Abastecimento. Disponível em < Acesso março de (4) Caraschi, J. C.; Leão, A. L.; Coiado, C. P. V. Avaliação de painéis produzidos a partir de resíduos sólidos para aplicação na arquitetura. Polímeros: Ciência e Tecnologia, São Carlos, SP. v. 19, n. 1, p , (5) ANSI-American National Standards Institute. ANSI A208.1: Mat-formed wood particleboard: Specification. Gaithersburg, (6) Mendes, L. M.; Albuquerque, C. E. C.; Iwakiri, S. A indústria brasileira de painéis de madeira. Revista da Madeira, v.1, n. 71, p.12-12, (7) Iwakiri, S.; Shimizu, J.; Silva, J C.; Menessi, C. H. S. D.; Puehringher, A.; Venson, I.; Larroca, C. Produção de painéis de madeira aglomerada de Grevillea robusta A. Cunn. ex. R. Br. Revista Árvore, v.28, n. 6, p , 2004.

308 (8) Rowell, R. M.; Han, J. S.; Rowell, J. S. Characterization and Factors Affecting Fiber Properties. In: Natural Polymers and Agrofibers Based Composites, , São Carlos. Anais. São Carlos: Embrapa Instrumentação Agropecuária P (9) Brinholi, O. Cultura do amendoim. Botucatu: Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências Agronômicas-UNESP, 1993, p (10) Pablo, A. A.; Perez, E. B.; Ella, A. B. Development of particleboard on a pilot-plant and semi-commercial scale using plantation and secondary wood species and agricultural fibrous waste materials. Forest Products Research and Industries Development Commission, University of the Philippines, Philippines, (11) ASTM-American Society for Testing and Materials. ASTM D1037. Standard test methods for evaluating properties of wood-base fiber and particle panel materials. Philadelphia, (12) Akgül, M.; Tozluoglu, A. Utilizing peanut husk (Arachis hypogaea L.) in the manufacture of medium-density fiberboards. Bioresource Technology, v.99, n. 13, p , (13) Guler, C.; Copur, Y.; Tascioglu, C. The manufacture of particleboards using mixture of peanut hull (Arachis hypoqaeal.) and European Black pine (Pinus nigra Arnold) wood chips. Bio resource Technology, v.99, 8ª ed., p , (14) TS- Turkish Standards Institute. TSI EN 312: Particleboards Specifications. Ankara- Turkey, (15) Gatani, M. P. Utilização de casca de Mani para fabricação de chapas de partículas Relatório de Pesquisa (Laboratório de Construções e Ambiência)-Universidade de São Paulo, Pirassununga, (16) Kelly, M. W. Critical literature review of relationships between processing parameters and physical properties of particleboard. USDA Forest Service - Forest Products Laboratory General Technical Report FPL-10, (17) Araújo, L. C. R. Caracterização química e mecânica de poliuretanas elastoméricas baseadas em materiais óleo químicos. São Carlos: USP, f. Dissertação (Mestrado em Química)-Instituto de Física e Química de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, (18) Fiorelli, J.; Lahr, F. A. R.; Nascimento, M. F.; Savastano Junior, H.; Rossignolo, J. A. Particleboards of sugar cane bagasse and castor oil resin production and properties. Revista ACTA Tecnologies, v. 33, n. 4, p , (19) Maloney, T. M. The family of wood composite materials. Forest Products Journal. v.46, n. 2, p , (20) ABNT-Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 14810: Chapas de madeira aglomerada- parte 3: Métodos de Ensaio, terminologia. Rio de Janeiro, (21) Callister, W. D. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. 5. ed. São Paulo: LTC, Agradecimentos: Os autores agradecem à FAPESP, CNPq e FINEP pelo apoio concedido à pesquisa.

309 Aplicação de resíduos de madeira e plástico: Confecção de compósito plástico-madeira e suas aplicações Natalia Martin Viola Rosane Aparecida Gomes Battistelle Ivaldo de Domenico Valarelli Maria Fátima do Nascimento Maximiliano dos Anjos Azambuja RESUMO A utilização de resíduos de madeira e plásticos podem ser uma ótima alternativa na confecção de compósitos para diversos usos, como pisos, molduras de portas e janelas e revestimentos externos. O objetivo deste estudo foi determinar parâmetros físicos e mecânicos em diferentes características através de testes de impacto de tração, índice de fluidez, absorção de água de envelhecimento e inchamento em espessura, determinada pela norma ASTM D638-10, D256-00, G155-05, D e D Para a caracterização física da análise foi realizada microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os testes de estabilidade dimensional apresentaram resultados satisfatórios, e o composto com 30% de pó de serra detém um índice de fluidez de 10,0MFI, considerado compatível com o observado para o PP (polipropileno) puro. Os testes mecânicos indicaram diferenças nas propriedades do pó farinha de madeira de Pinus Taeda e Elliottii geraram compósitos com boas características físicas e mecânicas, e pode ser aplicado na fabricação de diferentes materiais, como uma alternativa para o polímero virgem, e considerandose a sua utilização em materiais expostos ao meio ambiente. Palavras-chave: compósitos, resíduos de madeira, testes de impacto de tração. ABSTRACT The use of waste wood and plastic can be a great alternative to make composites for various uses, such as floors, door frames and windows and external coatings. The aim of this study was to determine physical and mechanical parameters on different characteristics through tensile impact tests, melt flow rate, water absorption of aging and thickness swelling, determined by ASTM D638-10, D256-00, G155-05, D and D For the characterization of the physical examination was performed by scanning electron microscopy (SEM). Dimensional Stability tests showed satisfactory results, and the compound with 30% sawdust has a melt index MFI of 10.0, considered compatible with that seen for the pure PP (polypropylene). The mechanical tests indicate differences in powder properties of Pinus taeda and elliottii wood flour composites with good mechanical and physical characteristics, and can be applied in manufacturing of different materials as an alternative to virgin polymer, and considering its use in materials exposed to the environment. Key-words: composites, wood waste, tensile impact tests.

310 1. INTRODUÇÃO O meio ambiente é preocupação atual no meio político, da imprensa, das ONGs, e dos cidadãos de um modo geral. Já no âmbito empresarial, a preocupação com o meio ambiente está em ascendência, embora não faltem empresas que aplicaram práticas ambientalmente saudáveis quando o assunto ainda estava despertando interesse fora dos círculos restritos de especialistas. Porém, para a maioria das empresas, a preocupação ambiental ainda não se transformou em práticas administrativas efetivas (1). Hoje uma das questões de maior apreensão é o desmatamento. A América do Sul, por exemplo, sofreu a maior perda em volume de florestas entre os anos de 2000 e A região perdeu quatro milhões de hectares ao ano, sendo a principal causa, os desmatamentos das florestas nativas no Brasil. Em contrapartida, as taxas de desmatamento estão diminuindo neste início de década baseadas no aumento do número de novos reflorestamentos. Nos anos 1990, o planeta perdeu 8,3 milhões de hectares por ano. Nesta década, a redução na área de florestas mundiais caiu para 5,2 milhões de hectares por ano representando cerca de 40% no desmatamento (2). Como alternativa o processo de reciclagem pode auxiliar na preservação do meio ambiente. É de grande relevância projetos que contemplem o baixo impacto ambiental e que considerem o ciclo de vida dos materiais aplicados nos produtos. Nem todos os materiais são reciclados da mesma maneira, pois apresentam características diferentes das dos materiais in natura. Os polímeros termoplásticos são recicláveis termicamente, mas perdem parte das suas propriedades (3). Pesquisas como a de STECKEL et al. (4), estão sendo conduzidas com ênfase no uso de resíduos sólidos industriais, tais como o pó da serragem da madeira na análise de compósitos de plástico-madeira. Apesar deste composto já ser comercializado, novas tecnologias estão surgindo com a globalização, incentivando o desenvolvimento de novas abordagens e desenvolvimento de novos produtos e formulações. Neste trabalho foi produzido um composto com pó de serra de madeira e polipropileno reciclado, sem o uso de aditivos ou compatibilizantes. Os compósitos foram divididos em quatro traços, ou seja, 100% de polipropileno,

311 90%polipropileno+10% de pó de madeira, 80% polipropileno+20% pó de madeira e 70%de polipropileno+ 30% pó de madeira. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Diversas mudanças no paradigma do pensamento e na produção das sociedades foram trazidas após a Revolução Industrial (5). Aumentos descontrolados no uso de reservas naturais emergiram com o desenvolvimento das tecnologias modernas. Desequilíbrio de ecossistemas e desastres ambientais tem despertado um grande interesse de cientistas e da sociedade em geral, pois seus efeitos globais já são associados à forma destrutiva de ação do ser humano sobre a natureza (6). Caso essa situação persista e os países em desenvolvimento aumentarem seus padrões de consumo no nível dos países desenvolvidos, a geração de resíduos aumentará significativamente, sendo necessárias técnicas cada vez mais eficientes para sua prevenção, redução e disposição final (7). Alguns materiais extraídos da natureza se tornam resíduos industriais devido à má utilização e sobras do processo industrial, podendo ser descartados no meio ambiente, utilizados pela mesma indústria ou, enviados a alguma segunda indústria através de intercâmbio de resíduos (8). Os resíduos sólidos urbanos são geralmente lançados em aterros sanitários, e muitas vezes, esses materiais poderiam ser reciclados, porém são misturados com matéria orgânica, o que impossibilita sua identificação e separação. 2.1 Resíduos de madeira A utilização irregular da madeira e o comércio desenfreado podem causar danos diretos ao meio ambiente, como desmatamento, utilização irregular do solo, queimadas e o desaparecimento de espécies da fauna (9). Além do problema do desmatamento e do comércio ilegal de madeiras, há o problema de geração de resíduos nas indústrias madeireiras durante o processamento das toras. Para que a madeira seja comercializada, é realizado o processamento primário onde a tora é cortada na serra de fita de acordo com o desejado. A madeira aparelhada também pode ser obtida através de seções

312 maiores por meio de processamento na serra no sentido longitudinal e é eventualmente aplainada para atingir uma determinada medida. Tais procedimentos geram resíduos, tanto no corte das toras, como no processo de aparelhar a madeira, gerando serragem (10). 2.2 Resíduos de plástico A produção industrial dos plásticos teve início em 1909, só avançou a partir de 1930, quando foram desenvolvidos o Nylon, os uretanos e os fluorcarbonos. Também nesta época começaram a ser produzidos os compostos moldáveis à base de estireno, a celulose, o acetato e a melamina, e consequentemente, surgiram no mercado as primeiras máquinas para produção industrial de peças plásticas com processo por injeção, sopro e vácuo (11). Com a produção, vem o descarte, e se o processo for feito de forma incorreta, acaba em poluição ambiental e contaminação do solo e das águas, além do auxílio da contaminação humana por doenças. Em levantamentos realizados em grandes cidades brasileiras, os principais plásticos encontrados em meio aos resíduos sólidos urbanos são o polietileno de alta e baixa densidade, o PVC e o polipropileno, sendo que os outros polímeros encontrados correspondem a apenas 11% do total (12). Os poluentes podem ser gerados por fontes naturais, como as cinzas vulcânicas, ou por fontes antropogênicas que podem ser identificadas como as atividades humanas, a agropecuária, mineração, transportes e indústrias, e são estas que causam os maiores problemas ambientais, pois cada um deles produz certos tipos de poluentes específicos em decorrência dos processos típicos já que nem todos os materiais extraídos podem ser utilizados e alguns se tornam resíduos industriais que muitas vezes são descartados no meio ambiente (1; 8; 13). 2.3 Compósitos plástico-madeira O compósito plástico-madeira ou wpc (wood-plastic composite) é uma alternativa de utilização de resíduos, constituindo-se da mistura de polímero termorrígido ou termoplástico com madeira. O wpc é um ótimo substituto para o aço, o alumínio e placas elaboradas a partir de resíduos, das fibras sintéticas,

313 como as de vidro e as poliméricas, o amianto e são muito usados na indústria automobilística, em navios e aeronaves (14; 15; 16). O plástico mais utilizado para a produção do wpc nos Estados Unidos é o polietileno de alta densidade (PEAD), na Europa o Polipropileno (PP) e o Cloreto de Polivinilo (PVC), são os mais utilizados. Uma grande variedade de compósitos de madeira pode ser elaborada, sendo as combinações de fibras com resinas termoplásticas as mais usadas, numa proporção que pode variar de 10% a 50% de fibras. As resinas termoplásticas como polietileno, polipropileno e poliestireno são de pós-consumo, moldam com o calor e apresentam baixo custo (17; 18). Um complicador na elaboração dos compósitos reforçados com fibras de madeira é que, em processamentos de alta temperatura, usados em muitos plásticos, a madeira pode entrar em combustão. Desta maneira, a combinação nos compósitos se restringe aos polímeros onde a temperatura do processo é baixa e não prejudique os resíduos de madeira como o polipropileno (PP), além disso, esses polímeros apresentam baixo custo (19). Os wpc s são feitos a partir de resíduos de madeira e termoplásticos reciclados e podem ser considerados como eco-compósitos, embora eles não tenham uma aparência que seria considerada natural. O termo eco-compósito é definido (20), como um material que pode conter tanto fibras naturais, como cânhamo, sisal, juta ou linho, como uma matriz de polímero natural. Assim o material composto por polipropileno, também pode ser denominado como um eco-compósito. De uma forma geral, os wpc s formam uma nova classe de materiais com grande potencial comercial, como aplicações em recobrimentos, pisos, batentes de portas e janelas, teclas de piano, portas, tetos, cercados, postes de muros, painéis, canais e tubos e mobiliário externo (21). Dentre as empresas que produzem o compósito plástico-madeira, estão: Trex, Strandex, American Composite Timbers, Wood Composites Technologies Inc., Environmental Polymer Products Ltd, Centriforce, Tech-wood, Timbaplus, Durawood, Cost, a empresa japonesa Einwood e a empresa chinesa Alloywood. No Brasil as empresas que comercializam o produto são: WPC BRASIL, e a ECOWOOD (20).

314 As matérias-primas e as tecnologias de fabricação de WPC atualmente apresentam boa aceitação nos EUA. Os polímeros virgens ou reciclados juntamente com resíduos de madeira processada são as principais matériasprimas. Os aditivos são utilizados para auxiliar de processamento e aperfeiçoar o tempo de vida útil do produto. A fabricação de WPC baseia-se no processo de produção dos plásticos, em particular, a operação de extrusão, com pequenas modificações feitas para acomodar as propriedades particulares de matérias-primas do wpc, como as fibras vegetais. Novos estudos estão sendo desenvolvidos como a utilização de espuma como matriz polimérica, já que são mais leves e tem aparência externa similar à madeira (21). 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. Materiais Os materiais utilizados nesta pesquisa foram: Pó de madeira (PM) Pinnus Taeda e Elliottii O pó de madeira (PM) utilizada na produção do compósito plástico-madeira é proveniente da mistura das espécies Pinus Taeda e Pinus Elliotti foi fornecida pela Indústria Pinhopó Moagem de Madeira, de Ponta Grossa-PR, de lote 03/11/11-A, malha 04-C, boca B (C B2). O material foi obtido através da moagem de resíduos de madeira, possuindo coloração clara e granulometria uniforme. O pó de madeira ficou em estufa por um período de 3h à temperatura de 60ºC Polipropileno (PP) reciclado O material utilizado na pesquisa (PP) foi proveniente de uma Recicladora de Plásticos localizada na cidade de Bauru-SP, obtido por meio de trabalhadores autônomos que recolhem os materiais reciclados na cidade e vendem a esta recicladora. Após a aquisição, o material foi separado por tipo de polímero, levado à picadora e extrusado em forma de pellets.

315 3.2. Métodos Neste item estão descritos os procedimentos utilizados para a produção e caracterização física e mecânica do wpc. O compósito plástico-madeira e os corpos de prova foram produzidos no Laboratório de BIOCyle do Departamento de Materiais da Universidade Federal de São Carlos. Foram estabelecidos quatro traços sendo que, para cada um, foi usado 5kg de material. As formulações foram de 100% PP (T1), 90%PP+10%PM (T2), 80%PP+20%PM (T3) e 70%PP+30%PM (T4). Os corpos de prova foram injetados com moldes conforme a American Society for Testing and Materials, normas ASTM D (22) e ASTM D (23). A injeção do produto ocorreu no Centro de Divulgação Científica e Cultural CDCC da Universidade de São Paulo USP de São Carlos Obtenção do compósito Para produção dos compósitos, foi utilizada uma extrusora da marca Extrusão Brasil, de dupla rosca, co-rotacional e L/D = 40, com onze zonas de aquecimento. Para a produção, as formulações foram entornadas no funil de alimentação do equipamento. O polímero reciclado foi misturado com o pó de madeira, em um saco plástico e vibrado por 2minutos. Após a mistura, o material foi extrusado e picado para a confecção dos pellets, conforme mostra a Figura 1. Figura 1 - Pellets do compósito plástico-madeira em 30%, 20%, 10% PM e 100%PP, respectivamente. Algumas observações puderam ser feitas desde a fase de preparo até a extrusão do compósito onde a pré-mistura deve ser feita no momento da extrusão. Como os materiais têm densidades diferentes, havia a possibilidade

316 de ocorrer uma separação dos materiais caso ficassem muito tempo estagnados. Assim, no funil de alimentação, houve a necessidade de empuxar o material, pois o polipropileno estava escoando mais rapidamente. Na extrusão da formulação com 30% de pó de madeira houve liberação de gases, sendo necessária a limpeza no sistema de degasagem Confecção dos corpos de prova Após a extrusão, as formulações ficaram em estufa por um período de 24h a uma temperatura de 60ºC. Após a secagem, o processo de injeção foi iniciado para a confecção dos corpos de prova. A programação da injetora para o material de 100% PP foi diferente dos demais compósitos, pois as fibras da madeira influenciam na fluidez do material no bico de injeção, sendo necessários ajustes nas temperaturas de processamento e na velocidade de injeção. O equipamento utilizado para a injeção dos corpos de prova foi a Injetora Romi Prática, modelo 130, com quatro zonas de aquecimento. Foram moldados vinte corpos de prova no conjunto tipo charpy para cada formulação, e vinte corpos de prova de placas de 60mm 2 e injetados dez conjuntos, totalizando vinte placas, como mostra a Figura 2. Figura 2 - Corpos de prova separados individualmente. 4. RESULTADOS Neste item estão apresentados os resultados dos ensaios de absorção de água, inchamento em espessura, envelhecimento e MEV, e de resistência mecânica (tração, impacto e índice de fluidez), realizados segundo a norma ASTM D (24), D (25), D (23), D (22) e G (26) (Tabela 1).

317 Tabela 1- Resumo dos dados obtidos nos ensaios físicos e mecânicos. Aa: absorção de água (%); Ie: inchamento em espessura (%); σ Y : tensão no escoamento (MPa); Ɛ E : deformação no escoamento (%); E: módulo de elasticidade (GPa); σ T : tensão na ruptura (MPa); Ɛ U : deformação na ruptura (%); I s : Resistência ao impacto (J/m); MFI: índice de fluidez (g/10min). 5. ANÁLISE DOS RESULTADOS 5.1. Análise dos resultados de absorção de água e inchamento em espessura Nos resultados do ensaio de absorção de água, foi possível observar que o compósito com 30% de pó de madeira obteve maior índice de absorção e maior inchamento em espessura após 3 semanas de imersão, devido à maior quantidade de matéria orgânica em sua composição. A variação total de espessura para o compósito de 10%PM foi de 1,47%. O compósito de 20% PM obteve variação de espessura em 2,22% e o compósito

318 de 30%PM obteve uma variação de espessura total no final do processo em 2,95%. YAMAJI (16) em sua pesquisa verificou que os compósitos com 30% de serragem madeira também apresentaram maior absorção de água, e que a absorção de água é menor nos compósitos com agente compatibilizante, pois este pode ter um efeito de proteção contra a penetração da água Análise dos resultados do ensaio de envelhecimento acelerado Na avaliação visual da aparência, em relação às Amostras não envelhecidas, não foram constatadas alterações significativas, no brilho e na cor. Não houve o aparecimento de trincas, bolhas, pegajosidade, fragilização ou qualquer outro tipo de defeito. Também não foi constatada a presença de micro-rachaduras e/ou fissuras, para a irradiação desta exposição de 1.200h. FABIYI (27) estudou os efeitos do envelhecimento acelerado em compósitos de polietileno (PEAD) e polipropileno (PP) reforçados com o pó de madeira, e observou que os compósitos embranqueceram com o tempo Análise da Microscopia eletrônica de varredura No ensaio MEV do compósito de 20% de PM (Figura 3), é possível visualizar a aderência das fibras de madeira com o polipropileno. HILLIG. (28) verificou a existência de alguns agregados de fibras em compósitos confeccionados com HDPE e serragem de Pinus sp., nas proporções de 20 e 30% de serragem, em extrusora com dupla rosca em comparação com compósitos confeccionados em extrusora de rosca única (Figura 4). Figura 3 - MEV do compósito de 20%PM em ampliação de 500x. Figura 4 - MEV do compósito de 30%PM em ampliação de 7.250x.

319 MACHADO (29) observou que o pó de madeira age como agente nucleante do polímero, confirmando o aumento do grau de cristalinidade do polímero com a incorporação do pó de madeira. 5.2 Ensaios mecânicos Análise dos resultados do ensaio de tração Os compósitos elaborados com 30% de pó de madeira apresentaram menor deformação na ruptura, devido ao maior percentual de fibras na sua composição. Os corpos de prova de 100%PP não romperam. A formulação com 30% de farinha de madeira apresentou, em todos os resultados, valores baixos referente ao desvio padrão, mostrando ser um compósito mais homogêneo. Observou-se, que os corpos de prova de 10% de pó de madeira apresentaram maior tensão no escoamento, chegando a uma média de 21MPa, devido à maior quantidade de polímero em sua composição. CORREA (30) desenvolveu um compósito com PP-Ho e PP-MAH com pó de madeira Pinus retido na peneira de mesh45, serragem de Pinus caribea e resíduos de Pinus de madeireiras. Para o compósito com 50%PP-Ho+50%FM sem compatibilizante ele obteve um resultado de 24,7 MPa em tensão no escoamento, 2,0% em deformação no escoamento, 3,3 GPa em módulo de elasticidade, 24,4 MPa na tensão na ruptura e 2,2% na deformação na ruptura. Observa-se que no compósito 30%PM desenvolvido nesta pesquisa, o valor em tensão no escoamento é de 20,13 MPa, abaixo do valor obtido por Correa (30), também apresenta um maior percentual na deformação e menor tensão na ruptura Análise dos resultados do ensaio de impacto Nos ensaios de impacto os corpos de prova de 100% polipropileno não romperam. Nos corpos de prova com 10% de pó de madeira, a resistência ao impacto foi de 41,06J/m 2, a maior dos compósitos.

320 ALFARO (31) realizou o ensaio de impacto no compósito de PP+20% de cinza de casca de arroz, obtendo um resultado de 2,2kJ/m 2, um resultado inferior ao observado nesta pesquisa, com 3,4kJ/m 2, mostrando que possui uma resistência ao impacto inferior ao compósito com o pó de madeira Análise dos resultados do ensaio de índice de fluidez Foi possível observar, que quanto maior o percentual de PM na composição, menor o índice de fluidez em comparação com o PP puro. MACHADO (29) também observou que o compósito com 30%pó de madeira e 70%PHB resultou em menor índice de fluidez em relação ao PHB puro, sendo que, para muitas resinas termoplásticas reforçadas com diferentes concentrações de cargas, com a elevação da concentração de carga ocorre diminuição do índice de fluidez, com significativo aumento da viscosidade do material. Pode-se verificar que o resultado obtido nesta pesquisa para o compósito de 20%PM, com resultado em 16,5g/10min, apresenta melhor desempenho em fluidez se comparado ao compósito de PP+20%cinza de casca de arroz produzido por ALFARO (31) o qual obteve para o compósito, um índice de fluidez em 15,5g/10min. 6. APLICAÇÃO DO COMPÓSITO Pode-se constatar, nesta pesquisa, a possibilidade de produção de objetos a partir de compósitos plástico-madeira. Entretanto, é necessário que o material esteja livre de umidade e que o equipamento seja ajustado de acordo com o índice de fluidez do material. Esta etapa da aplicação do wpc na produção de objeto mostrou que os compósitos plástico-madeira podem ser utilizados para a fabricação de produtos através do processo de injeção. Pode ser observado na Figura 5, um jogo chinês denominado Tangram que foi injetado com o compósito desenvolvido nesta pesquisa.

321 Figura 5 - Jogo Tangram injetado com o compósito desta pesquisa. Existem outros objetos feitos a partir de compósitos plástico-madeira que já são comercializados (Figura 6). Figura 6 - Amostra de vigas estruturais e móvel externo comercializados pela Ecowood. É possível também, a visualização da aplicação do material em construção de imóveis, como na Figura 7, comercializado pela indústria Brasileira WPC Brasil. Figura 7 - Vista de perfilado e uma de suas aplicações comercializadas pela WPC Brasil. 7. CONCLUSÃO Conclui-se que há a possibilidade da produção de compósitos plástico-madeira a partir de resíduos de madeira e plástico. Em comparação com outras pesquisas, verifica-se que o uso de aditivos pode melhorar algumas propriedades, mas é preciso um estudo para verificar a viabilidade econômica do uso deste material sem aditivos. O polipropileno reciclado resultou em