UTILIZAÇÃO DE CONCHAS MARINHAS NA FORMULAÇÃO DE...
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UTILIZAÇÃO DE CONCHAS MARINHAS NA FORMULAÇÃO DE
REVESTIMENTO CERÂMICO
Gomes, Y.S.(1), Souza, M.M.(2), Nóbrega, L.P.(3)
(1), (2), (3), (4), (5) Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do
Rio Grande do Norte, Av. Sen. Salgado Filho, 1559 - Lagoa Nova, Natal - RN,
59015-000
Rua Saara, 118 – Cidade da Esperança, Natal – RN. [email protected]
RESUMO
A pesca é uma das maiores atividades do setor primário brasileiro. No
município litorâneo de Arês, a 60 quilômetros de Natal, a extração do molusco
sururu, gera resíduos sólidos que causam impactos a área de manguezal. Visando
tornar mínimos os impactos ao manguezal, foi pensado a utilização de conchas
(sumariamente compostas de CaCO3) na massa do revestimento cerâmico a fim
de fazer um produto de qualidade e baixo custo. As experimentações foram
realizadas seguindo as normas técnicas do revestimento cerâmico (NBR 13818:
1997). Foram testadas duas formulações distintas: F1 - 10% - pó de concha, 10% -
quartzo, 40% - argila e 40% - feldspato e F2 – 15% - pó de concha, 10% - quartzo,
35% - feldspato e 40% - argila. Sinterizadas, as peças foram submetidas a testes
físicos. A absorção de água numa média de 0,7 e 1,0 % para as formulações F1 e
F2 (respectivamente), fazendo com que os corpos de prova se encaixassem no
grupo de especificação: Grés - BIb.
Palavras-chave: conchas, economia, pesca, grês porcelanato, recursos
renováveis
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INTRODUÇÃO
De acordo com o Ministério da Pesca e da Agricultura, o Brasil produz,
anualmente, dois milhões de toneladas de pescado, sendo 40% cultivados. A
atividade gera um PIB pesqueiro de R$ 5 Bilhões. Com relação à aquicultura, o
país está em 12º e, se a produção for ampliada para 2 milhões de toneladas
ano, vai figurar entre os cinco maiores do mundo em 2020. A aquicultura
cresceu 8,6% em 22 anos, passando de 32,4 milhões de toneladas para 66,6
milhões de toneladas/ano. (1) A região Nordeste concentra o maior número de
pescadores, com 386.081, que representa 46,3% do total do país. O estado do
Rio Grande do Norte possui um total de 32.512 pescadores cadastrados, sendo
65,4% do sexo masculino e 34,6% do sexo feminino, ocupando o terceiro lugar
na Região Nordeste em quantidades de pescadores cadastrados. (2)
O material utilizado neste artigo é oriundo da cidade de Arês, localizada
a sessenta quilômetros de Natal (maior cidade e capital do Rio Grande do
Norte), no local, a economia é movimentada pela pesca, sendo uma das
principais fontes de renda da comunidade.
A Política Nacional de Resíduos Sólidos – PNRS (3), estabelece as
diretrizes acerca da gestão integrada e ao tratamento dos resíduos sólidos e
ditando as responsabilidades de cada gerador e do poder público. Dessa
maneira, as instituições municipais têm a necessidade de gerenciar os resíduos
gerados, tanto pela população em geral quando pelas esferas produtivas de
baixa a larga escala.
Por se tratar de uma atividade extrativa, resíduos são gerados e, em sua
maioria, não possuem uma destinação correta. Segundo a National Research
Council dos Estados Unidos, os principais impactos ambientais da malacocultura
são: distúrbios das comunidades naturais de fitoplâncton, deterioração da
qualidade da água devido à acumulação de dejetos e introdução de espécies que
competem com as já existentes ou que transmitem doenças (4).
A presença desses dejetos em locais inadequados ocasiona problemas
ambientais dos mais diversos como a poluição do mangue, a proliferação de
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insetos transmissores de doenças além do o mau cheiro causado pela
decomposição da matéria orgânica presente nas conchas.
Neste trabalho, os detritos trabalhados serão as conchas marinhas, que
delas, é extraída um fruto do mar muito apreciado no litoral nordestino, o
molusco bivalve Mytella charruana popularmente chamado de Sururu (4).
O processo de formação das conchas dos moluscos é um processo
biológico ocasionado pela secreção do nácar das células ectodérmicas. O
sangue dos moluscos é rico em uma forma líquida de cálcio que se concentra
fora do fluxo de sangue e é cristalizado em duas camadas, sendo uma
intermedia entre a camada de escleroproteínas e a outra como a carapaça
protetora, as duas são formadas por carbonato de cálcio (CaCO3 - aragonita e
calcita). Os cristais se diferem da forma e orientação durante a cristalização de
acordo com cada camada das ectodérmicas. Vale salientar que as conchas são
muito resistentes e duráveis, e com o passar do tempo, onde há um grande
acumulo desse material pode gerar sedimentos, que por meio de uma rocha
compressora, tornar-se-ão calcário.
O revestimento cerâmico é, segundo a NBR 13 816 - 1997: Material
composto de argila e outras matérias primas inorgânicas geralmente utilizadas
para revestir pisos e paredes, sendo conformadas por extrusão, por
prensagem, ou ainda por outros processos. As placas são então secadas e
queimadas a temperatura de sinterização. Podem ser esmaltadas (GL =
glazed) ou não esmaltadas (UGL = unglazed). As placas são incombustíveis e
não são afetadas pela luz. (5)
Objetivando minimizar os impactos ambientais e tornar o material viável
a reutilização, essa pesquisa tem como propósito unir as atividades pesqueira
e ceramista, com a incorporação da concha marinha na formulação de
revestimento cerâmico e assim gerar um produto com um menor custo e que
se enquadre nas normas técnicas propostas pelas agências e institutos
reguladores.
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MATERIAIS E MÉTODOS
As matérias-primas utilizadas foram as tradicionais: o quartzo, a argila
plástica e o feldspato sódico que foram coletadas na empresa Parelhas/RN na
empresa Armil Mineração do Nordeste Ltda., enquanto as conchas foram
coletadas no mangue do Rio Jacu localizadas na cidade de Arês/RN (os
pescadores descartam o material após retirar a carne).
Os ensaios que serão descritos abaixo seguiram a norma NBR 13818:
1997 para revestimento cerâmico (5). O processamento dos materiais e a
conformação da massa cerâmica foram realizados no Laboratório de
Processamento Mineral e Resíduo do IFRN e a caracterização química das
conchas foi realizada no Laboratório de Caracterização de Minerais/Materiais
do IFRN. Os materiais supracitados passaram pelos processos de cominuição:
britagem (britador de mandíbulas), moagem (moinho de martelos e em seguida
moinho de bolas) e no fim, após o peneiramento, obtiveram a granulometria
esperada de 200# (mesh)/0,074 mm (parâmetro para ensaios laboratoriais). A
figura abaixo sistematiza os processos.
Fluxograma dos processos realizados durante este trabalho.
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Para caracterizar quimicamente as conchas foi utilizado a técnica de
fluorescência de raios X, utilizando o equipamento Niton™ XL3t GOLDD+ XRF Analyzer.
Após a cominuição e o peneiramento, foi dado início aos ensaios
laboratoriais. Duas formulações de corpos de prova foram propostas, F1 e F2,
contendo 10% e 15% de concha em peso respectivamente. No processo de
preparação da massa, os materiais são pesados e homogeneizados
manualmente atingindo um peso final de 12 g de massa seca. Em seguida a
água destilada é adicionada a 10% de peso em relação a massa final seca.
Finalizado o processo de mistura das matérias, os produtos são ensacados e
deixados a descansar por um período de 24h antes de serem conformados por
prensagem uniaxial. Prensados, os corpos de prova vão para uma estufa por
mais 24h a fim de perder qualquer umidade restante antes de seguirem para a
sinterização. A queima ocorre num forno tipo mufla, onde a temperatura segue
da do ambiente até o máximo de 1200°C com taxa de aquecimento de 10°C
por minuto, permanecendo em patamar de 1200°C por 1h.
Após a queima, foi feita a caracterização tecnológica dos corpos de prova
com os ensaios de: retração linear de queima (RLQ), Perda ao fogo (PF) e
absorção de água (AA). Para a caracterização micro estrutural foi utilizado a
microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a espetroscopia de raios X por
dispersão em energia (EDS).
RESUTADOS E DISCUSSÃO
Como resultado da fluorescência de raios X, as conchas demonstraram
uma alta porcentagem de Carbonato de Cálcio (CaCO3) e alguns comuns
contaminantes como o Silício (Si), o Cloro (Cl), o Estrôncio (Sr) e o Ferro (Fe)
em menores proporções, como demonstra a tabela 01. Na tabela abaixo, “Bal”
é um balanço em porcentagem dos elementos químicos difíceis de mensurar
com a fluorescência de raios X, pelo seu baixo número atômico (ex:
Hidrogênio, Lítio, Hélio, Carbono, Oxigênio, Flúor e etc.).
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Tabela 01 - Porcentagem de massa dos elementos na massa das conchas
Elemento Bal* Ca Si Sr Cl Fe
% massa 61.328 37.279 0.377 0.098 0.059 0.028
Os resultados do ensaio de retração linear de queima (RLQ) procederam
duas médias muito próximas nas duas formulações, na Formulação 01 (F1), a
porcentagem de retração do corpo de prova foi de 5.7 %, enquanto na
Formulação 02 (F2), a porcentagem de retração foi de 5.8% em relação ao
comprimento dos corpos de prova antes da sinterização, assim como o gráfico
abaixo ilustra.
Tabela 02 – Média de porcentagens de retração linear de queima dos corpos
de prova
RETRAÇÃO LINEAR DE QUEIMA (%)
Formulação 01
Formulação 02
5 , 8
5,7
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Os resultados do teste de absorção de água indicaram o percentual em
peso de água absorvida pelo corpo de prova seco. A porcentagem expressa
uma média de absorção na ordem de 0,2% e 0,3% do peso total do corpo de
prova na formulação 01 e 02, respectivamente, como demonstra tabela 02.
Tabela 02 – Média de absorção de água dos corpos de prova
ABSORÇÃO DE ÁGUA (%)
Formulação 01
Formulação 02
0,
3
0,2
Resultantes do ensaio de perda ao fogo (PF), as médias de perda de
massa durante a sinterização foram, para a formulação 01, 8.3 % e para a
formulação 02, 9.3 %. Indicando o processo da calcinação do carbonato de
cálcio, onde ao atingir em torno de 900°C de temperatura, o composto passa
por uma reação onde parte da massa se transforma em óxido de cálcio (CaO),
e outra parte é transformada em dióxido de carbono (CO2), ou seja em gases
que retardam o processo de densificação dos corpos cerâmicos, gerando os
poros, esse processo explica a alta porcentagem de massa perdida durante a
queima, a equação química abaixo ilustra o processo de calcinação.(A)
CaCO3 = CaO + CO2 (A)
O Gráfico abaixo representa as porcentagens médias do ensaio de
perda ao fogo (PF) nas duas formulações.
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Tabela 03 – Média de porcentagens de perda ao fogo dos corpos de prova
PERDA AO FOGO (%)
Formulação 01
Formulação 02
9 , 3
8,3
A caracterização microestrutural por microscopia eletrônica de varredura
(MEV) e espetroscopia de raios X por dispersão em energia (EDS), findou em
resultados que possuem extrema relevância para o entendimento dos efeitos
da utilização das conchas na massa cerâmica. As figuras abaixo mostram o
resultado da microscopia para formulação 01, possuindo 10% de massa em
conchas. Na imagem é possível identificar uma porosidade uniforme e uma
quase inexistente fase vítrea.
(A
(B
Micrografia do corpo de prova F1. Queimado a 1200 °C, durante 1 hora. (A –
3000x; (B – 7000x.
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As figuras abaixo mostram o resultado da microscopia de um corpo de
prova da formulação F2, contendo 15 % de conchas. Nas imagens é possível
notar pequenos poros, resultantes da acumulação de CO2, durante a
sinterização da peça, a fase vítrea é pouco presente.
(A (B
Micrografia do corpo de prova F2. Queimado a 1200 °C, durante 1 hora. (A –
3000x; (B – 7000x.
CONCLUSÕES
A concha estudada é rica é calcita, sendo em torno de 98 % de sua
massa mensurada pelo equipamento utilizado neste artigo.
Os ensaios tecnológicos resultaram em corpos de prova com pouca fase
vítrea, perda ao fogo elevada e absorção de água numa média de 0,5% e 1,0%
que caracteriza os corpos de prova como grés porcelanato, grupo BIb segundo
os parâmetros de revestimento da NBR 13818: 1997 - classificação.
Por ter uma baixa absorção de água e uma alta resistência, esse tipo de
revestimento é indicado para uso em locais de grande tráfego de pessoas,
como shopping-centers, escolas, hospitais e etc.
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As conchas estudadas se mostraram viáveis para utilização na
fabricação de revestimento cerâmico como um material complementar, na
formulação, às matérias primas originais.
AGRADECIMENTOS
Ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande
do Norte, em especial à Diretoria Acadêmica de Recursos Naturais, corpo
docente e funcionários em geral por fornecerem todos os meios para a
finalidade deste presente artigo.
Aos maricultores artesanais da cidade de Arês que forneceram as
conchas necessárias, além das informações acerca de seu trabalho.
REFERÊNCIAS
1. Portal Brasil, Economia e Emprego - Aquicultura tem potencial para dobrar
produção em cinco anos. Disponível em: http://www.brasil.gov.br/economia-e-
emprego/2015/06/aquicultura-tem-potencial-para-dobrar-producao-em-cinco-
anos#. Acesso em: 05 de Fevereiro de 2016.
2. BRASIL. Boletim Estatístico da Pesca e Aquicultura – Brasil 2008 -
2009. Ministério da Pesca e Aquicultura, Brasília, 2011, 100 p.
3. BRASIL (2010). Lei 12.305 Institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos;
altera a Lei no 9.605, de 12 de fevereiro de 1998; e dá outras providências.
Brasília-DF. Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-
2010/2010/lei/l12305.htm. Acesso em 28 de fevereiro de 2016
4. Smithsonian Marine Station at Fort Pierce - Mytella charruana. Disponível
em: http://www.sms.si.edu/irlspec/Mytella_charruana.htm. Acesso em: 05
de Fevereiro de 2016.
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5. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS -ABNT. NBR
13818:1997 Versão Corrigida: 1997. Placas cerâmicas para revestimento:
terminologia. Rio de Janeiro.
6. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS -ABNT. NBR
13816:1997 Versão Corrigida: 1997. Placas cerâmicas para
revestimento: especificação e métodos de ensaios. Rio de Janeiro.
7. INMETRO, Informação ao Consumidor - Pisos e Azuleijos. Disponível em:
http://www.inmetro.gov.br/consumidor/produtos/revestimentos.asp. Acesso em:
21 de março de 2016.
8. Associação Brasileira de Cerâmica – Informações Técnicas – Matérias-
Primas Naturais. Disponível em:
http://www.abceram.org.br/site/index.php?area=4&submenu=47. Acesso em:
5 de Fevereiro de 2016.
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USE OF MARINE SHELLS IN THE CERAMIC TILE FORMULATION
ABSTRACT
Fishing is one of the major activities of the Brazilian primary sector. In the
coastal city of Ares , 60 kilometers from Natal , the extraction of shellfish mussels ,
generates solid waste that impact the mangrove area . In order to make minimum
the impacts on the mangrove, it was thought to use shells ( briefly composed of
CaCO3 ) in the mass of the ceramic coating in order to make a quality product at
low cost. The trials were carried out following the technical standards of the ceramic
coating ( NBR 13818 : 1997 ) . two different formulations were tested: F1 - 10% -
shell powder , 10 % - quartz 40 % - clay and 40 % - feldspar and F2 - 15 % - shell
powder , 10 % - quartz 35 % - feldspar and 40 % - clay. Sintered , the pieces were
subjected to physical testing . The absorption of water by an average of 0.7 and 1.0
% for formulations F1 and F2 (respectively) , so that the specimens would fit the
specification group : Stoneware – Bib.
Key-words: shells, economy, fishing, porcelain stoneware, environmental
impacts
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