Todos os produtos são descartados, em algum ponto de sua vida. Dessa maneira, esse material inicial se transformará em algo que precisa ser descartado ou destruído sem causar maiores impactos ao meio ambiente. As opções são diversas, tais como: redução na fonte, reciclagem, compostagem, combustão e deposição em aterros sanitários. Um manejo integrado de resíduos em que estivessem presentes basicamente quatro das alternativas mencionadas configuraria o ideal. Uma interação entre essas quatro alternativas poderia resultar em uma diminuição do problema de deposição do lixo urbano; além disso, poderia possibilitara produção de um material de mais alto valor econômico do que simplesmente a queima ou aterragem. Dentro desse contexto, a produção de materiais alternativos a partir do lixo urbano se apresenta como uma alternativa viável, reduzindo custos para deposição dos resíduos sólidos urbanos (RSU) e ainda gerando um material que poderia ser usado em casas populares (forros e divisórias, paredes) e na indústria automotiva (revestimento interno como portas, porta-luvas, painéis, etc). É o caso da 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 se parte de matérias-primas de custo baixo - como é o caso dos RSU e dos resíduos agrícolas como bagaço de cana-de-açúcar - com excelente custo-oportunidade. É interessante notar a evolução da composição do
lixo da cidade de São Paulo desde o início do século. Observa-se um grande crescimento do plástico em detrimento do vidro (Tabela 1).
Cerca de 60% do peso total dos resíduos sólidos urbanos gerados no mundo são representados por materiais provenientes de recursos 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. Esses compósitos incluem diversos produtos com grande valor agregado, como embalagens, compósitos estruturais e não-estruturais, filtros, moldados; e produtos de grandes volumes, como revestimentos de aterros e encostas e absorventes de efluentes industriais. Além disso, podem ainda ser combinados com outros materiais como resinas plásticas, vidro e metais (ROWELL, 1995). É importante ressaltar que material, dentro do conceito estrito da palavra, é toda a substância que apresenta propriedades uniformes, repetitivas e previsíveis. Isso é particularmente difícil quando se trata de polímeros naturais lignocelulósicos; daí a importância em se produzir um compósito (LEÃO, 1993).
Tabela 1. Evolução da composição do resíduo sólido urbano (RSU) em São Paulo (% em peso).
Material 1927 1957 1969 1976 1991 1996 Orgânicos 82,5 86,0 52,2 62,7 60,6 52,2 Papel 13,5 16,7 29,2 21,4 13,8 19,2 Plásticos - - 1,9 5,0 11,5 14,8 Metais 1,7 2,2 7,8 4,0 3,5 2,6 Textil e Borracha 1,5 2,7 3,8 2,9 4,4 5,7 Vidros 0,9 1,4 2,6 1,7 - 2,3 Entulho - - - 0,7 - - Madeira - - 2,4 1,6 0,7 0,7 Outros - 0,1 - * 2,5 D (kg/m3) 500 300 230 - 234 - Umidade (%) - - - - 4 0 - 6 0 -
Fonte: Leão e Tan (1997).
A reciclagem de um material de maior valor agregado para outro de menor, valor e/ou menores exigências é relativamente fácil. Colocando-se os produtos em uma hierarquia, observa-se que a degradação hierárquica (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 (ENGLISH, 1993).
Acombinação de papel e plástico, dois dos maiores componentes encontrados no lixo urbano, oferece uma alternativa bastante atrativa, ao invés de simplesmente colocar esses materiais em aterros, lixões ou incinerá-los (CLEMONS; MYERS, 1993). O uso de jornal velho como um reforço fornece melhores propriedades que o uso de pó- de-serra comercial. Revistas velhas também podem ser usadas como cargas, apesar dos problemas de dispersão dentro da matriz. O uso de PEAD (polietileno de alta densidade) em substituição ao polipropileno acarreta algumas mudanças, como maior resistência e rigidez e melhor resistência ao ensaio de impacto com entalhe. Mas o uso de PP melhora a resistência ao impacto sem entalhe (YOUNGQUIST et
al., 1994). O papel de revista, pela elevada quantidade de cargas que
apresenta, tem uma reciclagem extremamente difícil (Tabela 2).
Tabela 2. Utilização de materiais reciclados do lixo na produção de compósitos reforçados à base de polipropileno.
PP Fibras
T ração Flexão Impacto (IZOD)
Ruptura- (MPa) Módulo (GPa) Ruptura (MPa) Módulo (GPa) d Entalhe (J/m) s/ Entalhe (J/m) KPP - 36,5 1,62 48,4 1,49 62,0 >800 ONP 52,3 4,03 73,8 3,30 30,6 167 OMG 38,9 3,55 61,8 3,01 34,2 138 VPP - 31,5 - 41,1 1,43 23,8 650 ONP 52,3 4,12 82,0 4,20 20,4 190
PP: polipropileno; KPP: polipropileno de embalagens de ketchup; VPP: polipropileno virgem; ONP: papel de jornais reciclados pós-consumo; OMG: papel de revistas recicladas pós-consumo.
O USDA Forest Products Laboratory (FPL) de Madison, Wl, EUA, desenvolveu pesquisas sobre a utilização de resíduos pós- consumo de PEBD (polietileno de baixa densidade) em mistura com outros materiais, como pó de madeira de Pinus ponderosa. O resíduo de PEBD é bastante atrativo ao desenvolvimento de novos materiais devido à sua ampla disponibilidade, ao fato de sua fibra ser kraft de alta qualidade, ã pouca necessidade de remoção de tintas - já que a impressão é sobre o filme de PEBD, e não sobre as fibras de papel - e ao fato de sua reciclabilidade pelos processos normais ser bastante difícil. Suas propriedades são mostradas na Tabela 3 (ENGLISH; SCHNEIDER, 1994).
Tabela 3. Comparação de algumas propriedades de compósitos à base de poliolefinas reforçadas.
Mistura
Resistência ao impacto Flexão
IZOD (J/m)
c l Entalhe s/ Entalhe Módulos (GPa) Ruptura (MPa)' Deflexão a Máx. Carga (%) P. ponderosa 52,4 131 1,63 32,7 - PEBD >800 > 800 0,20 9,10 8,1 Pó madeira/PP 23,2 105 3,22 62,7 - PP virgem 23,8 650 1,43 41,1 -
Os compósitos baseados nos plásticos e nos lignocelulósicos compreendem a compatibilização entre um polímero natural (lignocelulósico) e um sintético (plástico). Polímeros são macromoléculas e incluem orgânicos naturais como proteínas, ácidos nucléicos e polissacarídeos (amido, celulose, lã, cabelos, pele, dente e lignina). Tem-se ainda os sintéticos, como os termoplásticos, termofixos, elastômeros, vidro e papel. Esses polímeros sintéticos, também chamados de materiais, oferecem baixo risco à saúde da população,
a curto prazo, mas no futuro representam um risco maior, tanto pela utilização dos recursos naturais de uma maneira não sustentada, com sérios problemas ambientais, como por causarem problemas de intenso consumo de energia para sua produção e de dificuldade de deposição final. O consumo anual desses polímeros está crescendo exponencialmente graças ao chamado desenvolvimento da cultura industrial, levando à média anual per capita de consumo de plásticos de 91 kg nos EUA e de cerca de 21 kg no Brasil. Já os papéis e produtos correlatos apresentaram um consumo per capital ano de cerca de 182 kg (SEYMOUR; CARRAHER, 1992).
Parte da pesquisa atualmente em desenvolvimento na área de compósitos visa satisfazer os anseios da sociedade em adicionar valores aos materiais reciclados. Compósitos podem ser feitos a partir desses polímeros hoje descartados no lixo e de restos vegetais, conforme mostrado na Tabela 4. Observa-se que o polietileno de alta densidade e o polipropileno são excelentes matérias-primas para a produção de compósitos, pois se beneficiaram da adição de fibras naturais.
Tabela 4. Propriedades mecânicas de alguns compósitos selecionados usando agente compatibilizador E-43.
Polímero Carga Resistência ao Impacto ASTM D256-84 (J/m)
Teste de Tração ASTM D638-84 50% d Entalhe s/ Entalhe MOE (GPa) MOR (MPa)
PP Serragem 18,7 72 3,72 34,1 PEAD Serragem 36,4 81 2,60 27,7 r PP Jornal 20,8 109 4,89 47,1 PEAD Jornal 28,6 73 3,79 37,6 PP Virgem - 16,0 640 ? 33,1 PEAD Virgem - 130,0 ? ? 29,6 Fonte: English (1993).
com as fibras lignoceluiósicas é o poliéster. Esse material foi combinado por Leão (1995) com fibras de madeira e resina fenólica para a produção de chapas não estruturais. Schneider et a i (1994) usaram juta incorporada com poliéster em mistura com polipropileno, como alternativa ao pó de serra, e concluíram que praticamente qualquer fibra vegetal pode substituir o pó de serra como carga.