Desenvolvimento e caracterização de material reciclado a partir de resíduos de papel e celulose

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Rodrigues, T.F. (UNIVERSIDADE FEEVALE) ; Gomes, N.F. (UNIVERSIDADE FEEVALE) ; Jahno, V.D. (UNIVERSIDADE FEEVALE)

Resumo

Tendo em vista que a celulose é um polímero natural e biodegradável, principal matéria prima do papel, é um material essencial à humanidade e possui grande potencial de reciclagem. O presente estudo tem por objetivo o desenvolvimento e caracterização de material reciclado a partir de resíduos de papel e celulose com três formulações distintas, cujas proporções são 90% e 10%, 10% e 90%, 50% e 50%, respectivamente. Sendo realizado análises referente a morfologia por meio de microscopia eletrônica de varredura e óptica, e estrutura química por espectroscopia de infravermelho. Os resultados obtidos demonstram que o material apresentou boas características, devido a coesão das fibras e inexistência aparente de degradação das mesmas.

Palavras chaves

celulose; papel; reciclagem

Introdução

Segundo Tang et al (2016), a celulose é o polímero natural mais abundante do planeta. Apesar da celulose ser obtida em outros tipos de plantas, no Brasil, a principal fonte são as madeiras de pinus e eucalipto, e após ser processada é utilizada para a produção de papel (IBÁ, 2015). Sabendo que a produção nacional de papel foi de 10,3 milhões de toneladas em 2015, a taxa de recuperação foi de 63,4%, uma vez que a reciclagem anual foi obtida através da razão entre a taxa de recuperação de papel com potencial para reciclagem e a quantidade de papel reciclado consumido, no mesmo período (ABRELPE, 2015). Tendo em vista o aumento da consciência ambiental e a importância da gestão dos resíduos sólidos urbanos, a reciclagem de papel, mesmo com um ciclo finito de vezes, é uma interessante prática sustentável. E, além disso, os estudos e aplicações de polímeros biodegradáveis estão crescendo constantemente e a celulose é um polissacarídeo amplamente utilizado (ROGOVINA et al, 2012).

Material e métodos

Iniciou-se o desenvolvimento das formulações selecionando e picotando em uma fragmentadora os resíduos de papel sulfite A4 e celulose, sendo imersos em água durante 48h, aproximadamente. Em seguida, pesou-se 75 gramas de papel pós consumo e celulose, com proporção de 90% papel e 10% celulose (formulação 1), 90% celulose e 10% papel (formulação 2), 50% papel e 50% celulose (formulação 3), e 37,5 gramas de cola carboximetilcelulose em balança analítica, adicionou-se 1 litro de água e triturou-se utilizando um liquidificador durante 2 minutos. A mistura foi transferida para um recipiente onde acrescentou-se mais 1 litro de água e peneirou-se, após foi espalhada em uma forma de alumínio com proteção de telas de PVC e submetida a secagem em uma estufa a 90°C. A caracterização foi realizada observando a morfologia por meio de microscopia eletrônica de varredura (aumento de 100x, 500x, 1000x, 2000x e 3000x), microscopia óptica (aumento de 20x e 40x) e estrutura química por espectroscopia de infravermelho.

Resultado e discussão

A partir das caracterizações realizadas, foi possível observar que a análise de microscopia eletrônica, conforme a Figura 1, apresentou coesão das fibras em sua estrutura, importante relação quanto a resistência do papel, devido as ligações de hidrogênio intra e intermoleculares que possibilita a celulose ser um polímero relativamente estável e rígido (MOON et al, 2011). Na formulação 2, que possuía o maior percentual de aparas de celulose, destacou-se o aparecimento de fibrilas elementares que, segundo Carrasco (2011), são unidades estruturais celulósicas presentes na parede da fibra. Na microscopia óptica superficial, conforme a Figura 2, foi possível visualizar pontos coloridos oriundos de pigmentos utilizados no papel pós consumo, uma vez que, não foi realizado nenhum tratamento físico-químico para o seu branqueamento. A análise espectroscópica no infravermelho determinou bandas características da celulose, principalmente entre 1200 e 950 cm^-1, e devido ao fato de bandas de absorção em 3300 cm^-1 das três formulações estarem bem definidas, indica que não ocorreu degradação da celulose, visto que, é nesta região que os grupos hidroxila vibram e os mesmos são responsáveis pelas ligações de hidrogênio (BATTERHAM e RAI, 2008).

Microscopia eletrônica de varredura da superfície superior, com aumento de 500x: (a) formulação 1, (b) formulação 2 e (c) formulação 3.


Microscopia óptica da superfície superior, com aumento de 40x: (a) formulação 1, (b) formulação 2 e (c) formulação 3.

Conclusões

Observando os resultados obtidos, as características das três formulações foram satisfatórias, com destaque para a formulação 2 que possui composição predominante de celulose, apresentando maior coesão entre as fibras. Entretanto, analisando o contexto sustentável e as diversas aplicações possíveis, todas as formulações poderiam ser utilizadas, uma vez que, as fibras não indicaram degradação aparente.

Agradecimentos

Os autores agradecem pela infraestrutura e bolsa Feevale à Universidade FEEVALE de Novo Hamburgo/RS, à bolsa Capes e a Celulose Riograndense pela doação da celulose.

Referências

ABRELPE. Panorama dos resíduos sólidos no Brasil 2015. Disponível em: <http://www.abrelpe.org.br/Panorama/panorama2015.pdf>. Acesso em: 18 jul. 2017.
BATTERHAM, I.; RAI, R. A comparison of artificial ageing with 27 years of natural ageing. Paper and Photographic Materials Symposium, p. 81-89, 2008.
CARRASCO, G. C. Cellulose fibres, nanofibrils and microfibrils: The morphological sequence of MFC componentes from a plant physiology and fibre technology point of view. Nanoscale Research Letters, 2011.
IBÁ. Celulose. Disponível em: <http://iba.org/pt/produtos/celulose>. Acesso em: 18 jul. 2017.
MOON, R. J. et al. Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites. Chemical Society Reviews, nº 40, p. 3941-3994, 2011.
ROGOVINA, S. et al. Biodegradable blends of cellulose with synthetic polymers and some other polysaccharides. European Polymer Journal, nº 49, p. 194-202, 2012.
TANG, J. Functionalization of cellulose nanocrystals for advanced applications. Journal of Colloid and Interface Science, nº 494, p. 397-409, 2017.