Resíduos Agroindustriais - caracterização e utilização

 

Produção de materiais alternativos a partir de resíduos agroindustriais, se apresenta como alternativa viável para a redução de custos na disposição dos rejeitos

 

 

 

Introdução

Todos os produtos são descartados em algum ponto de sua vida. Dessa maneira, esse material inicial se transformará em algo que precisa ser disposto ou destruído sem causar maiores  impactos ao meio ambiente. Dentre as alternativas propostas, faz-se necessário sempre e primeiramente definir rejeito e resíduo. Resíduo é algo que fez parte de um processo produtivo ou não, e que eventualmente não está sendo aproveitado, mas que apresenta ainda

uma utilização em potencial. Por outro lado, é algo a princípio inservível, que necessita apenas ser disposto de uma maneira atóxica, não poluente e, se possível, que não seja notado pelas

atuais e futuras gerações. Dentro desse conceito é preciso ressaltar as definições de resíduo, rejeito e material. Pois a partir dessas definições os processos de utilização e/ou reciclagem poderão ou não se tornar viáveis. Resíduos são substâncias, produtos ou materiais que num processo industrial ou agrícola são gerados, ainda podem ser reaproveitados no mesmo processo ou em outro.

 

Rejeitos consistem na parte inaproveitável dos resíduos, restando apenas a sua disposição  final. Nessa disposição final tem que ser considerada sua inativação, neutralização,  descontaminação ou desintoxicação. As opções são diversas, tais como: redução na fonte, reciclagem, compostagem, combustão, e disposição em aterros sanitários. Um manejo integrado de resíduos é constituído basicamente das alternativas mencionadas, o que configuraria um manejo ideal. Uma interação entre essas alternativas poderia resultar em um produto de maior valor agregado e um adensamento da cadeia produtiva das plantas fibrosas, resultando em um material de maior valor econômico do que simplesmente a  queima ou disposição em aterros sanitários. Dentro desse contexto, a produção de materiais alternativos a partir de resíduos de plantas e/ou agroindustriais se apresenta como uma alternativa viável, reduzindo custos para disposição dos rejeitos e ainda gerando um material compósito que poderia ser usado em casas populares (forros, paredes e divisórias), indústria automotiva (revestimento interno como portas, porta-luvas, painéis etc.). As chapas eventualmente produzidas podem ser similares às comumente encontradas no mercado (chapas duras de fibras ou partículas) ou estruturais, substituintes de paredes convencionais, com densidade próxima à do concreto celular. Outra possibilidade é a injeção do material pós-consumo em mistura com fibras naturais para a produção de compósitos. Compósitos reforçados com lignocelulósicos não precisam necessariamente apresentar um fraco desempenho para competir com outros materiais, e isso é particularmente verdade quando parte-se de matérias-primas de baixo custo como é o caso dos rejeitos e resíduos agrícolas, representando uma matéria-prima de custo negativo, o que será explicado no texto, com excelente custo-oportunidade. Cerca de 60% do peso total dos resíduos sólidos urbanos gerados no mundo são representados por materiais provenientes de resíduos agroindustriais, como por exemplo, papel, papelão, madeira, folhas, galhos de árvores, e uma vasta gama de resíduos agrícolas.

 

Todos esses recursos podem ser usados na produção de compósitos baseados em fibras  naturais. Estes compósitos incluem diversos produtos com grande valor agregado como embalagens, compósitos estruturais e não-estruturais, filtros, moldados; geotecidos aplicáveis como revestimentos em aterros e encostas e absorventes de efluentes industriais.

 

 

Resíduos sólidos agroindustriais

A reciclagem de um material de maior valor agregado para outro de menor valor e/ou e exigências é relativamente fácil. Colocando-se os produtos em uma hierarquia, observa-se que a degradação hieráquica (de propriedades físico-mecânicas, por exemplo), é a mais comum dentro de um processo de reciclagem. Por exemplo, papéis velhos podem ser picados e usados como cama para animais. Mas subir na hierarquia não é tão fácil. A produção de compósitos a partir desses resíduos significa trazer para o mercado um produto que estava degradado economicamente. Porém, é preciso mais que esses resíduos para produzir compósitos de boas propriedades, pois as exigências físico-mecânicas são bastante restritivas.

 

O conceito de reciclabilidade é bastante amplo. Nesse contexto tem-se a reciclagem primária em que o polímero ou material retorna após o processo de reciclagem, sob a mesma forma anterior. Tem-se também a reciclagem secundária em que o material é reciclado e retorna na forma de outro material, mas com menores exigências técnicas.

 

A reciclagem terciária implica na produção de energia a partir do processamento do material ou polímero, como no caso da incineração com geração de energia. E, finalmente, a reciclagem quartenária, em que não há mais alternativa e o material é simplesmente aterrado.

 

Um material, dentro do conceito estrito da palavra, é toda substância que apresenta  propriedades uniformes, repetitivas e previsíveis. Isso é particularmente difícil quando trata-se de polímeros naturais lignocelulósicos. Daí a reconstituição da madeira e outras fibras naturais permitir que diferenças intrínsicas sejam uniformizadas, pois os coeficientes de variação das propriedades normalmente consideradas para os compósitos são muito menores do que para os materiais de origem. A reciclagem provoca o encurtamento das cadeias de polímeros o que reduz a sua gama de aplicações.

 

 

Compósitos

Os compósitos englobam quase todos os domínios de material (mobília de casa, embalagem,  automóvel, aeroespacial, transportes, desporto, lazer, e assim por diante). Várias fibras como a celulose, lã, seda são produzidas na natureza. Entre outros, a madeira é um bom exemplo de compósito natural, onde fibras celulósicas estão em estreita associação com hemiceluloses para reforçar a matriz de lignina.

 

Além de ser renovável, a celulose está disponível em todo o mundo e é biodegradável. Pesquisas desenvolvidas ao longo dos últimos 15-20 anos na UNESP de Botucatu, SP centraram-se na incorporação de materiais vegetais em matrizes sintéticas, com ou sem aditivos de processamento ou agentes de compatibilização.

 

Mais recentemente, fibras celulósicas têm sido usadas como reforço de matrizes  termoplásticas. Além disso, o compósito feito a partir de poliolefinas e celulose podem eventualmente ser reciclados ou queimados para gerar energia, sem produção de resíduos ou subprodutos e efluentes tóxicos.

 

Tal uso justifica a produção de produtos agrícolas, mas deve-se levar em conta a competição entre energia e alimentos, especialmente nos países em desenvolvimento. Resíduos podem ser proveitosamente utilizados na fabricação de compósitos poliméricos reforçados com fibra curta porque possuem atrativas propriedades físicas e mecânicas. As polpas de celulose podem ser facilmente obtidas e podem ser também utilizadas como reforço de materiais poliméricos.

 

Novas Aplicações dos Resíduos Agroindustriais – Nanocelulose

 

Novos materiais de fronteira vêm se destacando nas últimas décadas.

 

A união desses novos materiais com a preocupação de se usar recursos naturais e renováveis representa um novo momentum e o Brasil possui amplas condições de se destacar nesse campo. Os polímeros naturais, entre eles a quitina e as diversas fibras vegetais representam uma excelente fonte de matéria-prima para os nanocompósitos. As vantagens de se utilizar compósitos reforçados com nanocelulose implicam em ganhos de propriedades mecânicas e ainda apresentam vantagens como a redução de peso das peças produzidas, melhor estabilidade dimensional e outras propriedades específicas, através da incorporação de aditivos e/ou agentes de processos.

 

A incorporação de nanofibras e/ou partículas nos compósitos termoplásticos reforçados com fibras naturais em escalas macro e micro ou somente nas matrizes poliméricas implicará, em muitos casos, na produção de um material de propriedades comparáveis àqueles produzidos com plásticos de engenharia, mas com as vantagens ambientais da renovabilidade e origem não fóssil.

 

A nanotecnologia mostra-se hoje como um campo inerentemente interdisciplinar pois baseia-se nos mais diversos tipos de materiais (polímeros, cerâmicas, metais, semicondutores, compósitos e biomateriais), estruturados em escala nanométrica (nanoestruturados). Além disso, seu caráter multidisciplinar poderá trazer descobertas e/ou inovações em praticamente todas as áreas do conhecimento (química, física, agricultura, biologia moderna, entre outros).

 

Nanocompósitos constituem uma nova classe de compósitos com dimensões em escala nanométrica e apresentam propriedades significativamente melhoradas, pois em virtude da dispersão em nanoescala, apresentarão alta razão de aspecto e alta área superficial sendo que desta forma, os defeitos na matriz serão reduzidos ao nível nano. Assim, uma pequena porcentagem desses nanoreforços dispersos através de toda a matriz irá criar uma área de superfície muito maior para interações em polímeros carregados do que nos compósitos convencionais. Portanto, a eficiência desses nanoreforços pode superar a dos compósitos.

 

Consequentemente, além de apresentarem características físico- químicas superiores, os nanocompósitos serão mais leves, compatíveis com o processo de reciclagem, e competitivos com outros materiais em aplicações específicas.

 

Entre as potenciais aplicações para a nanocelulose pode-se mencionar: aplicações de papel e paperboard, bionanocompósitos, aplicações em alimentos, cosméticos, aplicações médico-farmacêuticas, produtos absorventes/higiênicos, aplicações na dispersão/emulsão, aplicações na recuperação de óleo.

 

É possível que com estes ganhos estes materiais possam ser inseridos em setores industriais que requeiram compósitos de alta performance, com as vantagens adicionais de serem  renováveis, recicláveis e com grande importância social, ambiental e econômica, o que certamente adensará a cadeia produtiva de muitos setores agrícolas, inclusive a citricultura.

 

 

Prof. Alcides Lopes Leão

UNESP - FCA - Botucatu, SP

MSc. Bibin Mathew Cherian

MSc. Sivoney Ferreira de Souza

Prof. Sabu Thomas

Mahatma Ghandi University, Índia

 

(matéria veiculada na Revista Citricultura Atual, nº 80, fev/2011)


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