PI9504705 PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS BIOMASSA VEGETAL
Depósito: 29/10/1996
Destaque: Menção honrosa no Prêmio Governador do Estado de São Paulo de 1996
Inventor: Antonio Ludovico Beraldo
Titular: UNICAMP (BR/SP)
A invenção apresentada nesta patente trata de um novo material de construção feito a partir da combinação de restos vegetais (como bagaço de cana, palha de arroz, resíduos de madeira e bambu) com ligantes inorgânicos, como cimento, cal, gesso ou calcário. A ideia é substituir parte da areia e da pedra, que normalmente são usadas no concreto, por resíduos vegetais que, em geral, seriam descartados. O processo envolve algumas etapas: primeiro, esses resíduos passam por um pré-tratamento em água para retirar substâncias que atrapalham a mistura; depois, recebem um tratamento de impermeabilização com soluções de cimento, cal ou sais minerais, para reduzir a absorção de água. Em seguida, são misturados ao cimento e, se necessário, também à areia, água e produtos que aceleram a secagem. Essa mistura é colocada em formas, vibrada manual ou mecanicamente, curada em ambientes controlados e seca em ciclos de umidade. O resultado é um compósito (um “concreto alternativo”) mais leve, mais fácil de cortar e adaptar, com propriedades de isolamento térmico e acústico, além de resistência suficiente para aplicações que não exigem estruturas pesadas. Ele pode ser usado em blocos, placas, lajes, pisos, forros e contrapisos. Suas vantagens incluem menor peso, melhor desempenho contra choques, aproveitamento de resíduos vegetais renováveis, menor impacto ambiental por reduzir a exploração de jazidas minerais e maior conforto térmico e acústico em construções. Além disso, o material é reciclável e pode ter bom acabamento, inclusive com aparência estética diferenciada. Assim, a invenção busca oferecer uma alternativa sustentável, econômica e prática para a construção civil, principalmente em regiões onde há abundância de resíduos vegetais e escassez de areia e brita.
A utilização de fibras vegetais, de forma isolada ou em mistura com outros materiais, data de muito tempo. Para reduzir a presença de fissuras em tijolos queimados ao sol e de torná-los mais leves, diversos povos recorriam às fibras vegetais. A madeira também é uma das matérias primas mais abundantes na natureza. No entanto, uma grande quantidade de espécies florestais não são valorizadas suficientemente, do mesmo modo que os resíduos provenientes das serrarias, das indústrias moveleiras e de transformação não encontram utilização adequada, destinando-se normalmente à geração de energia, ao recobrimento de pisos de aviários e para fins hortícolas. Parte dos resíduos é simplesmente queimada ou colocada em locais públicos, agravando de forma acentuada a questão ambiental. Segundo estudos do engenheiro florestal, o Biokreto apresenta várias vantagens em relação ao concreto comum, como disponibilidade de matérias primas, como bagaço de cana, bambu, madeiras, resíduos agrícolas, entre outros; leveza, com redução do peso em relação ao concreto comum; resistência aos agentes biológicos; facilidade de ser moldado ou cortado e resistência ao choque.
De acordo com Beraldo, no caso do bambu, que é mais fibroso, o produto advindo de seu aproveitamento é mais adequado para a fabricação de telhas. Já a casca de arroz é mais adequada para a fabricação de blocos vazados, canais para irrigação, pisos e calçadas. O pesquisador alerta que esses resíduos têm alguns componentes químicos que precisam ser neutralizados, para que possam ser utilizados. "Alguns materiais dispensam tratamento. Mas o bambu, por exemplo, tem açúcar, e então recomendamos que a pessoa que vai utilizá-lo, ferva-o antes ou deixe-o numa solução com cal durante 24 horas, para retirar açúcares. No caso da casca de arroz, o principal problema é a gordura", explica Beraldo, referindo-se às alternativas para o meio rural. De um modo geral, as partículas de diferentes vegetais não podem ser misturadas diretamente com o cimento, pois a ocorrência de um fenômeno denominado "incompatibilidade química madeira - cimento" pode impedir a obtenção do Biokreto de boa qualidade.
O projeto do Biokreto foi desenvolvido dentro da linha de pesquisa "Construções Rurais e Ambiência", que inclui, entre seus objetivos, estudos relacionados à resistência e ao comportamento estrutural de materiais convencionais e alternativos para construção de instalações rurais e obras de infra-estrutura e de solo. De acordo com Beraldo, no Biokreto, a pedra britada (matéria prima para fazer o agregado que compõe o cimento) e, eventualmente em alguns casos, a areia, são substituídas por um material de origem vegetal, isto é, resíduos como o bambu, a casca de arroz, bagaço de cana, o pó de serra e a fibra de coco, entre outros resíduos agrícolas. Conforme o resíduo aproveitado, obtém-se um produto mais adequado para determinadas aplicações.
De acordo com Beraldo, no caso do bambu, que é mais fibroso, o produto advindo de seu aproveitamento é mais adequado para a fabricação de telhas. Já a casca de arroz é mais adequada para a fabricação de blocos vazados, canais para irrigação, pisos e calçadas. O pesquisador alerta que esses resíduos têm alguns componentes químicos que precisam ser neutralizados, para que possam ser utilizados. "Alguns materiais dispensam tratamento. Mas o bambu, por exemplo, tem açúcar, e então recomendamos que a pessoa que vai utilizá-lo, ferva-o antes ou deixe-o numa solução com cal durante 24 horas, para retirar açúcares. No caso da casca de arroz, o principal problema é a gordura", explica Beraldo, referindo-se às alternativas para o meio rural. De um modo geral, as partículas de diferentes vegetais não podem ser misturadas diretamente com o cimento, pois a ocorrência de um fenômeno denominado "incompatibilidade química madeira - cimento" pode impedir a obtenção do Biokreto de boa qualidade. No momento de desmoldagem o material pode até desintegrar totalmente, devido à presença de substâncias nocivas ao cimento (principalmente açúcares). Recomenda-se, inicialmente, fabricar o Biokreto com partículas vegetais ao natural e após a lavagem, para constatar os possíveis efeitos da lavagem.
Apesar do Biokreto ser constituído essencialmente pela mistura da pasta de cimento e pela substituição do agregado graúdo (brita ou pedregulho) por partículas vegetais, em certos casos, pode-se, inclusive, eliminar igualmente o agregado miúdo (areia). Evidentemente, os materiais assim obtidos apresentam comportamento físico-mecânico muito diferenciado, sendo, portanto, indicados para diferentes aplicações. O Biokreto pode ser utilizado na fabricação de tijolos maciços prensados à mão, e devidamente curados. Testes realizados em laboratório mostraram que o Biokreto pode apresentar o dobro da resistência do tijolo cerâmico maciço, e, no mínimo, quatro vezes a de um tijolo cerâmico vazado ("baiano").
Outra vantagem do Biokreto destacada por Antônio Beraldo é sua leveza. "Em placas feitas pela indústria com este material, conseguimos a redução de 5 quilos do seu peso habitual. Isso quer dizer que um caminhão poderia transportar mais placas com menos peso". Em comparação com o concreto comum, o Biokreto apresenta ainda resistência a agentes biológicos, resistência a choques e facilidade para ser moldado. De acordo com o pesquisador, há uma série de pesquisas que vêm trabalhando com a idéia de aproveitar resíduos para a confecção de novos materiais de construção. "Na USP, por exemplo, existe o fibrocimento que utiliza pedaços de fibra de coco e de sisal", diz ele. Na Unicamp, os compostos à base de resíduos vegetais têm sido tema de pesquisas que contam com os pesquisadores Wesley Jorge Freire, também da Feagri, e Luiz Alfredo Cottini Grandi, da Faculdade de Engenharia Civil da mesma universidade.
Em 1979, o professor Antonio Ludovico Beraldo concluiu graduação em Engenharia Agrícola na Unicamp e, em 1987, recebeu o título de mestre também na Unicamp. Fez doutorado em Sciences Du Bois - Université de la Lorraine (1994), Nancy, France. Em 2005, realizou Pós-Doutorado na Universidad del Bío-Bío, Concepción, Chile. Também participou em 2009, 2010 e 2016 de missões oficiais a Moçambique, sob os auspícios do Ministério de Relações Exteriores/ABC. É co-autor do livro "Bambu de corpo e alma" e autor do site www.apuama.org. Antonio Ludovico Beraldo faleceu em 2020.
Resumo: PI9504705 A presente invenção se refere a um processo de obtenção de um compósito biomassa vegetal e aglomerantes inorgânicos para ser usado como material de construção. Mais especificamente, o processo consiste das seguintes etapas: a) pré-tratamento de biomassa vegetal, composta de residuos de exploração agro-industrial, em aguas, durante 0 e 3 à uma temperatura que varia entre 20 e 90°C; b) tratamento de impermeabilização da biomassa vegetal através da pulverização à base de cimento, betume e sais inorgânicos, com deposição de resíduos sólidos de 0 a 10% em relação a massa das particulas; c) dissolução na água de amassamento de 0 a 4% de produto acelarador da pega (cloreto, sulfatos, silicatos), em relação à massa de aglomerante (cimento ou substituído de 0-66% oir gessom cak iy calcário agrícola) de 1 a 5 partes de agregado mineral miúdo, de 1 a 6 partes de biomassa vegatal tratada e de 0,5 a 2 partes da solução aquosa (dosagens volumétricas) e por esta mistura ser depositada em formas e submetidas à vibração manual ou mecânica por 0 a 10 minutos), sendo o material desformado, curado de 0 a 60 minutos em reator fechado dispondo de CO2, recoberto por lona plástica durante 0 a 24 horas e submetido de 0 a 5 ciclos de umidificação e secagem durante o a 28 dias.
Referências:
Cronologia do Desenvolvimento Científico e Tecnológico Brasileriro, 1950-200, MDIC, Brasília, 2002, páginas 200
Jornal valor Econômico de 05.06.2002 página F-6 (especial meio ambiente)
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