Dado o atual panorama da sustentabilidade que se apoia sobre três pilares: ecologia, economia e política, foram citadas anteriormente, na seção 1.7, uma possível tendência sobre o futuro das biorrefinarias e dos combustíveis.
Dentro dessa tendência, tem-se a proposta deste trabalho de mestrado de apresentar, em um estudo preliminar, um possível produto da indústria canavieira – o hardboard.
Foi apresentada em seções anteriores a obtenção de alguns materiais provenientes da fração medula do bagaço da cana de açúcar que foram compactados e produzidos pela aplicação pressão e calor.
Em um primeiro momento foi possível obter corpos de prova semelhantes ao hardboard industrial (eucatex-duratex). A maneira como esses materiais foram produzidos seguiu procedimentos empregados nos meios de produção de painéis do tipo hardboard. Mas as condições particulares ensaiadas (prensagem em duas etapas), não garantiram sucesso na reprodução dos corpos de prova produzidos.
Por causa disso construiu-se uma prensa térmica com molde e melhor controle de pressão na tentativa de garantir reprodução de processo para obtenção de hardboards de bagaço de cana de açúcar (fração medula). Esse processo foi estudado com diferentes condições de tempo, temperatura e pressão.
Entretanto, não foi possível atingir o objetivo de produzir hardboard, mesmo com a adição de aditivos como glicerina, lignina organossolve e água para tentar fazer a lignina fluir e ficar distribuída por todo corpo de prova.
Por essa razão decidiu-se adicionar a resina fenol-formaldeído nas melhores condições do estudo anterior (sem adição de resina): temperatura de 150oC e carga de 0,5 tonelada e tempo de prensagem igual a 5 minutos. Os produtos obtidos foram caracterizados por ensaio mecânico de tração, análise térmica, MEV e análise dinâmico mecânica. Os corpos de prova assim produzidos enquadram-se melhor na classificação de particleboard.
Definidas estas condições iniciais, o trabalho realizado contemplou as seguintes etapas:
- Estudo do efeito da quantidade de resina FF na preparação e propriedades de materiais aglomerados empregando-se a fração medula de bagaço de cana-de-açúcar;
- Estudo do efeito da quantidade de humina na preparação e propriedades de materiais aglomerados empregando-se a melhor proporção entre a fração medula do bagaço de cana-de- açúcar e de resina fenol-formaldeído;
- Estudo do efeito das diferentes frações do resíduo agrícola da colheita da cana-de- açúcar – RAC (ponteiro, miolo e casca) na preparação e propriedades de materiais aglomerados empregando-se a melhor proporção entre a fração medula do bagaço de cana-de- açúcar e de resina fenol-formaldeído.
O estudo do efeito da quantidade de resina FF foi realizado para seguintes quantidades de resina: 33%, 30%, 25%, 18%, 15% e 10%. As propriedades dos materiais obtidos foram avaliadas por ensaios de tração que, apesar da heterogeneidade das amostras, resultou na escolha da mistura contendo 25% de resina FF como a mais adequada para o continuidade dos estudos.
Esta quantidade de resina FF foi empregada para o estudo do efeito da quantidade de humina, que foi aplicada no intervalo de 12 a 75%, calculada com base na mistura medula de bagaço de cana-de-açúcar mais humina. Os corpos de prova obtidos foram submetidos ao ensaio de tração, que indicaram um perda de desempenho em comparação aos materiais obtidos exclusivamente com medula e resina FF.
A presença da humina produziu materiais com elevada fragilidade, sendo esta proporcional ao conteúdo de humina empregado. Este efeito foi mais pronunciado para materiais contendo os maiores conteúdos de humina. Menores quantidades de humina produziram misturas nas quais a humina atua apenas como carga.
A quantidade ótima de resina FF também foi extrapolada para o resíduo agrícola da cana - RAC que foi dividido em 3 partes: ponteira, colmo fração casca e fração miolo. Os corpos de prova desses 3 materiais também foram submetidos ao ensaio de tração e apresentaram desempenho superior ao de medula, em particular a fração casca do colmo.
A título de comparação, utilizou-se serragem de Pinus sp para confecção de corpos de prova, os quais também foram submetidos aos mesmos ensaios e apresentaram um desempenho semelhante ao RAC e, ambos, superiores aos registrados para a medula. O MOE obtido tanto para corpos de prova preparados a partir da medula quanto os obtidos do RAC foi de 1,1 GPa. A adição de humina reduziu este valor para 0,9 GPa.
As análises realizadas por microscopia eletrônica (MEV) realizadas a partir da região da fratura dos corpos de prova revelou, em geral, que a resina FF não se dispersou homogeneamente nos corpos de prova. Entretanto, os corpos de prova preparados com as
frações do RAC apresentaram boa dispersão da resina FF. Foi possível ainda observar que, de maneira geral, os corpos de prova apresentaram regiões com concentradores de tensão – CT.
Os resultados obtidos pela aplicação das técnicas de análise térmica revelaram padrão de perda de massa diferentes para os materiais que continham resina FF e para aqueles preparados com a adição de humina. Em geral, as amostras preparadas com resina FF apresentaram menor perda de massa e, consequente, maior quantidade de resíduos a 800oC. Comportamento similar foi também observado para as amostras preparadas com a adição de humina.
As análises dinâmico mecânica realizadas produziram resultados de difícil interpretação devido em parte à complexidade das misturas e, principalmente, pela elevada heterogeneidade das amostras produzidas.
A produção de hardboards a partir da fração medula do bagaço de cana-de-açúcar e nas condições empregadas neste estudo preliminar resultou em materiais com baixo desempenho mecânico. A mesma matéria prima quando misturada com resina fenol- formaldeído resultou na produção de particleboard que, apesar da dispersão pouca efetiva da resina, apresentaram um melhor desempenho mecânico.
Amostras preparadas com a utilização de humina, em associação à medula e à resina FF, produziu materiais com desempenho mecânico inferior aos correspondentes materiais preparados exclusivamente com medula e resina FF, sendo este pior desempenho acentuado com o aumento na quantidade de humina.
Finalmente, os materiais obtidos com as frações RAC da cana-de-açúcar e resina FF mostraram-se mais homogêneos e com desempenho mecânico igual ou superior aos observados para os materiais obtidos com Pinus sp.
Para os estudos futuros há dois segmentos:
o Hardboards: é preciso redefinir o procedimento de prensagem, isto é, de produção para obtenção de hardboards proveniente de materiais derivados da cana-de-açúcar, de maneira que se obtenha um corpo de prova lignificado. o Particleboards: é preciso buscar uma homogeneidade nos corpos de prova
oriundos de materiais derivados da cana-de-açúcar com resina fenol- formaldeído, de maneira que um mistura da resina com os materiais seja mais íntegra.