Reciclagem de Compósitos e Papel

Campus Experimental de Sorocaba
Reciclagem
Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental
Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais
8 – Reciclagem de Compósitos e de Papel
Prof.Sandro Donnini Mancini
Prof. Isabel Trannin
Prof. Jorge Hamada
Novembro, 2015.
COMPÓSITOS
Materiais multifásicos que exibem uma proporção significativa
das propriedades de ambas as fases que o constituem, de tal
modo que é obtida uma melhor combinação de propriedades.
Compostos por uma fase contínua (matriz) e uma fase dispersa
(p.ex., reforço). Propriedades são obtidas a partir da
combinação das propriedades dos constituintes indidivuais.
Os compósitos mais comuns são:
Matrizes reforçados com fibras;
Concreto e Concreto Armado;
Madeira (considerada por muitos autores um compósito natural).
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Compósitos com Agregados
* Concreto
* Compósitos Particulados
Partículas com alguns microns de diâmetro;
Concentração de partículas maior que 25% em volume;
Polímeros Reforçados (+ que 50%)
Pneus (borracha com partículas de negro de fumo)
Metal Duro (WC em Co)
* Metais Endurecidos por Dispersão de Partículas
Partículas menores em tamanho e quantidade
0,01 a 0,1 µm e < 15% em volume – Al2O3 em Al, Cu, Fe
Matrizes reforçados com fibras
Matrizes – metálicas, cerâmicas ou poliméricas. Reforçadas
artificialmente com fibras para melhora de propriedades
(mecânicas, normalmente).
Fibras: de carbono
de vidro
de Kevlar (poli amida aromática)
de Boro
de Alumina
de Carbeto de Silício
Shackelford, J.F. Introduction
to Materials Science for
Engineers – 3aEd. McMillan
Publishing Company. Nova
Iorque, 1992. 793p.
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Shackelford, J.F. Introduction to
Materials Science for Engineers –
3aEd. McMillan Publishing
Company. Nova Iorque, 1992. 793p.
Polímeros + fibras = uso estrutural ou estético
Metal + fibras = usos em condições de temperatura, condução
elétrica e carga mais críticas e não suportáveis por matrizes
poliméricas;
Cerâmica + fibras = produto mais refratário e principalmente
um material cerâmico mais resistente à fratura
Compósito + metal = concreto armado = melhora resistência à
tração
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COMPÓSITOS POLIMÉRICOS
www.quebarato.com.br
Matriz é um polímero
Mais comum: resina de poliéster
www.todaoferta.uol.com.br
reforçado com FV
http://www.depositocasarao.com.br/produtos/index.asp?secao=3
6&categoria=106&subcategoria=0&id=185
www.pt.dreamstime.com
POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS
Propriedades mecânicas de materiais para pás de turbinas eólicas
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Burton, T; Sharpe, D; Jenkins, N; Bossanyi, E; WIND ENERGY HANDBOOK, JohnWiley & Sons, 2001
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Aplicação da matriz polimérica via VARTM (Windpower Engineering)
União das cascas (LM Glassfiber)
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RECICLAGEM DE COMPÓSITOS
A melhor adesão possível do sistema matriz reforço é uma das
principais metas.
Se a matriz fundir, reciclagem não é tão problemática, desde
que a linha de produção só receba os mesmos compósitos.
Se a matriz não fundir...
PROBLEMA PARA A RECICLAGEM:
SEPARAÇÃO
Madeira
Visualizada como uma matriz reforçada com fibras:
simplificando, a microestrutura da madeira consiste de várias
células na forma de tubos, orientadas em relação ao eixo
vertical da árvore (carregam a seiva).
Alto consumo (~concreto);
Renovável;
Fonte de carbono para siderurgias;
Produtos normalmente reutilizáveis;
Reciclagem: fabricação de compensados, MDFs...
Fonte energética;
Quimicamente, é composta por cerca de 50% de C, 6% de H,
44% de O, 0,1-1% de N, e outros elementos como Ca, K e Mg.
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Papel
Fibras de celulose que se entrelaçam, ganhando resistência
mecânica.
Celulose é um polímero à base de (C6H10O5)n, sendo n entre 8.000 e
10.000. Contém ainda hemicelulose (n~150) e lignina (“cimento”)
Celulose provém de árvores plantadas para a finalidade.
Eucalipto – 5 a 7 anos para o corte – fibras curtas – “sulfite”
Pinus – 5 a 8 anos para corte - fibras longas - caixas
Fabricação de Papel da Madeira
Troncos são descascados: casca gera energia e tora descascada é moída e
vai para a polpação mecânica (menos comum) ou química.
Polpação química: reação dentro de um digestor com hidróxido de sódio e
hidrossulfeto de sódio, que separam a celulose do restante dos
componentes da madeira e gera a polpa marrom e o licor negro.
Licor Negro: tem componentes tóxicos, é mal cheiroso e tem alta carga orgânica.
Brasil possuía, em abril de 2015, 3.705 empreendimentos de geração de eletricidade em
operação, totalizando 143,5 GW de. São 17 usinas termelétricas à base de licor negro e outras
47 à base de resíduos de madeira, respondendo por 2,1% da capacidade instalada brasileira.
Polpa Marrom: branqueada em vários processos que podem conter cloro (Cl2),
dióxido de cloro (ClO2), hipoclorito de sódio (NaClO), oxigênio (O2) e ozônio (O3).
Entre uma etapa e outra há lavagens.
A Polpa Branca é prensada, podendo ser moída (ajustar o tamanho das fibras e
facilitar ligações entre elas) e adicionado colas, cargas minerais, controladores de
pH, corantes, papel reciclado etc.
Nova prensagem e evaporação de água formam o papel.
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Fabricação de Papel Reciclado
Artesanal
Industrial
Reciclagem de Papel – Estudo de Caso
Hidrapulper
1 batelada: 1 kg de papel e 20 litros de água, por aproximadamente 25 minutos.
↓
Peneiramento
↓
Moldagem
↓
Secagem
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