Núcleo de Caracterização e Desenvolvimento de
Materiais Poliméricos e Compósitos
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Nova Friburgo, 15 de Dezembro de 2015
Á Elas Ecomodas
At. Alex Sandro Santo dos Santos Paulo Ref: Relatório de Análises
Com base nos resultados apresentados no relatório das análises que foram solicitados pela empresa ELAS ECOMODAS e que acompanha este documento, conclui-se que a utilização de cones de linha pós-consumo na produção de mudas não afetam o desenvolvimento das plântulas durante seu período de permanência nelas.
Att.
--- Prof. Marisa Cristina G. Rocha
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RELATÓRIO DE ANALISES
1. Solicitante: ELAS ECOMODAS
A empresa Elas Ecomodas, sediada no município de Nova Friburgo, desenvolve o Projeto Ambiental ELAS PRESERVANDO. Uma das ações enquadradas neste projeto é o reaproveitamento dos cones de linha vazios provenientes de processo de costura industrial como recipiente de mudas nativas e/ou em perigo de extinção da Mata Atlântica.
2. Finalidade
Análises referentes aos cones de linhas utilizados na produção de mudas nativas cujas etapas de serviços foram:
a) Análise térmica e química do material dos cones. b) Análise química de amostras do substrato das mudas.
3. Material
O solicitante forneceu para análises três mudas de plântulas com idades de crescimento de 3, 6 e 9 meses suportadas em cones de linha pôs consumo nas cores preto, cinza e laranja, respectivamente; assim como também uma amostra do substrato utilizado nas mudas “tal como recebido” do fornecedor. As mudas foram coletadas dos viveiros de três colégios parceiros do solicitante no município de Nova Friburgo: Colégio Anchieta, Centro Educacional Souza Polleti e Colégio Modelo.
3.1 Cones de linha pôs-consumo
Conforme pesquisa realizada diretamente com uma empresa que produz e comercializa cones de linhas, a STOLLI Plásticos obteve-se informações de que e
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matéria prima utilizada na sua fabricação, segundo dados disponibilizados pelo respectivo fabricante ao solicitante, é composta de:
Material base: PP – polipropileno homopolímero;
Aditivo: pigmento para PP (para atingir a coloração ideal de cada cone). As amostras obtidas dos cones foram denominadas como “PP+corante (x)”, onde “x” é um digito que identifica o local de coleta/idade da plântula. A descrição de cada amostra é apresentada na Tabela 1.
Tabela 1 – Características e designação das amostras de cones analisadas
x Local de coleta Idade
(meses) Cor Designação
1 Colégio Modelo 9 Preto PP+corante (1)
2 Centro Educacional Souza
Polleti 6 Cinza PP+ corante (2)
3 Colégio Anchieta 3 Laranja PP+corante (3)
3.2 Substrato
O substrato utilizado na produção das mudas é uma mistura de plantio fornecida pelas empresas: Horto Terra Viva e Minhocário Cardinot, ambos localizados em Nova Friburgo. A amostra de substrato “tal como recebido” foi designada como “SB” e as amostras referentes a cada muda foram designadas como “SB(x)”, onde “x” tem o mesmo significado dado para as amostras dos cones.
4. Resultados
4.1 Análises dos cones de linha
Analise química por Florescência de raios-X (FTIR)
Os espectrogramas FTIR das amostras dos cones de linha, Fig. 1, apresentaram perfis semelhantes e revelaram bandas características do polipropileno [1, 2]: 839-841;
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1165-1168 e 1456-1458 cm-1. A provável atribuição das principais bandas observadas
nesses espectrogramas é listada na Tabela A.1 do Anexo A.
A banda em 1714 cm-1 presente nos espectrogramas pode atribuir-se a
incorporação de antioxidantes, estabilizantes e/ou degradação do polímero ou dos aditivos corantes [2].
Picos na faixa dos 3.694-3.420 cm-1, referentes à frequência de vibração dos grupos OH, também foram observadas. Tais bandas possivelmente estejam relacionadas a traços de substrato remanescente nas paredes internas dos cones.
Análises por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)
As transições térmicas das amostras foram estudadas por DSC na faixa de 30-300°C com uma taxa de aquecimento de 10°C/min em atmosfera de ar sintético com fluxo de 20 ml/min.
As curvas DSC obtidas, Fig. A.2 do Anexo A, revelaram um pico endotérmico na faixa de temperatura de 160–164°C que corresponde com a faixa de valores da temperatura de fusão cristalina (Tm) reportada na literatura para o polipropileno [4, 5, 6]. Outro pico endotérmico foi observado em cada uma das curvas DSC, entre 122-128°C e pode ser atribuído à presença do aditivo corante.
Análise Termogravimétrica (TGA) – Derivada Termogravimétrica (DTG)
A estabilidade térmica das amostras foi estudada por TGA entre 30-700ºC com taxa de aquecimento de 10ºC/min em atmosfera de ar sintético com fluxo de 20 ml/min.
As curvas termogravimétricas (TGA) obtidas, Fig. A.3 do Anexo A, não mostram variação de massa até após os 220ºC, quando se inicia uma rápida perda de massa que finaliza perto dos 460ºC. Foram gerados neste evento resíduos iguais a 2,42; 8,6 e 10,36% nas amostras PP+corante (1), (2) e (3), respectivamente.
As curvas derivadas (DTG), que acompanham as respectivas curvas TGA, mostram os picos correspondentes às temperaturas de degradação de cada amostra: 452ºC para o PP+corante (1); 404ºC para o PP+corante (2); e 406,28ºC para o PP+corante (3). Picos parcialmente sobrepostos foram observados junto ao pico principal. Esses picos são gerados por reações que ocorrem simultaneamente ou próximos à reação principal.
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4.2 Análises do substrato
Determinação do pH – Crescimento da plântula
Foram feitas medições do pH em água, pH(w) das amostras de substrato. Os valores de pH(w) obtidos, Tabela 2, indicam que essas amostras apresentam diferentes níveis de acidez [7]. A faixa ideal de pH de um substrato para espécies florestais varia de 5,5 a 6,0 quando o pH é medido em CaCl2 0,01 M, pH(CaCl2) [8], indicando um
meio com acidez baixa [7]. Uma conversão muito utilizada, mas não consistentemente exata, consiste em subtrair 0,8 ao pH(w) para obter o pH(CaCl2) [9]. Utilizando esta
conversão a amostra SB(1) obteve um nível de acidez dentro da faixa ideal; a amostra SB(2) apresentou uma acidez média; e a amostra SB(3) uma acidez muito alta [7].
As mudas foram mantidas em local de luz indireta durante o tempo de observação, Fig. A.4(a) do Anexo A. O crescimento das plântulas foi monitorado em termos da diferença de altura (Δh), Tabela 2, medida quatro meses após de recebidas. Elas cresceram em média 1,43 cm/mês. Deve ser observado que a plântula com nove meses de idade foi a que teve menor crescimento, Fig. A.4(b) do Anexo A. Esta característica observada desde o inicio do monitoramento pode ser relacionada com o nível de acidez do substrato.
Tabela 2 - Características do substrato quando recebida e crescimento (∆h) das plântulas apôs quatro meses de recebidas para análise.
Amostra pH(w) pH(CaCl2) Classificação ∆h (cm)
SB 5,55 4,75 Acidez alta -
SB1 6,84 6,04 Acidez baixa 6
SB2 6,14 5,34 Acidez média 6
SB3 4,74 3,94 Acidez muito alta 5
Análise química qualitativo do substrato por Fluorescência de Raios- X (FRX)
As análises foram realizadas em triplicata sobre amostras de substrato na forma de discos de 20 mm diâmetro e 6 mm de espessura. Amostras de substrato ligeiramente
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umedecidas com cola comum diluída em água e contidas num molde cilíndrico foram compactadas em prensa manual e secas durante 1 hora a 60 ºC em estufa para a obtenção dos discos. Cada disco foi irradiado em três regiões diferentes: direita, centro e esquerda.
Os espectros FRX obtidos, Fig. A.5 do Anexo A, mostraram picos de energia característicos dos elementos: ferro (Fe) - 6,405 e 7,06 keV; titânio (Ti) - 4,513 keV; manganês (Mn) - 5,9 keV; cálcio (Ca) - 3,692 keV; e potássio (K) - 3,314 keV. As intensidades correspondentes a essas energias indicaram predominância do teor de Fe em todas as amostras, assim como baixo conteúdo de Ti e traças de Mn, Ca e K.
5 – Conclusões
Os dados obtidos por analises térmico e espectrométrico das amostras mostraram concordância com alguns dados reportados na literatura para o polímero polipropileno e com os dados fornecidos pelo fabricante dos cones. O polipropileno é um termoplástico de resistência química excelente, não sendo atacado pela grande maioria de produtos químicos à temperatura ambiente. Na analise termogravimétrico verifica-se que a degradação do material ocorre por acima da temperatura ambiente; o qual indica que não existe perigo de dano para a plântula e nem libera nenhum tipo de poluente no solo onde a muda se encontra em desenvolvimento..
Todas as amostras de substrato analisadas apresentam os elementos Fe, Ti, Mn, Ca e K com as mesmas características qualitativas apresentadas na amostra “tal como recebido”; o qual é evidencia que o material dos cones de linha não muda a composição do substrato em nenhum período do crescimento da plântula na muda. Os valores de pH dos substratos e do aumento de altura observado na plântula também reforça esta conclusão.
Referências
[1] Rabello, M.S.; White, J.R. (1997) The role of physical structure and morphology in the photodegradation behavior of polypropylene. Polymer Degradation and Stability, 56(1): 55-73.
[2] Carvalho, G.M.X. et al. (2007) Obtenção de compósitos de resíduos de ardósia e polipropileno. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 17(2): 96-103.
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[3] Grillo, D.C; Cáceres, C.A.; Canevarolo, S.V. (2011) Análise colorimétrica do polipropileno após degradação termomecânica sob múltiplas extrusões. In: 11° Congresso Brasileiro de Polímeros – Campos do Jordão. Anais XI CBP, São Paulo. [4] Mano E.B.; Mendes L.C. (2004) Introdução a Polímeros. - 2. Ed. rev. e ampliada. -
São Paulo: Edgard Blucher.
[5] Soares, E.P. et al. (2002) Caracterização de polímeros e determinação de constituintes inorgânicos em embalagens plásticas metalizadas. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 12(3): 206-212.
[6] Santana, R.C. e Cabrera, V. (2009) Analises Instrumental aplicada a polímeros (on-line). Material de apoio. Projeto UFRGS EAD-11-2009. Disponível em:
https://chasqueweb.ufrgs.br/~ruth.santana/analise_instrumental/index.html >.
Acesso: 10 dez. 2014.
[7] Braga, G.N.M. (2012) Leitura do pH do solo em água e cloreto de cálcio. Na sala com Gismonti assuntos sobre agronomia. Postado 28 de setembro 2012. http://agronomiacomgismonti.blogspot.com.br/2012/09/leitura-do-ph-do-solo-em-agua-e-cloreto.html
[8] Santos, A. C. V. dos. (2008) Produção de mudas florestais. Niterói: Programa Rio Rural, Manual Técnico, 6.
[9] NSW Government, Acid Soil Action. Understanding Soil pH. Folheto no. 2.
http://www.dpi.nsw.gov.au/__data/assets/pdf_file/0003/167187/soil-ph.pdf.
________________________________ DSc. Nancy I. Alvarez Acevedo
Gerente NCDMP
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Figura A.1 – Espectro FTIR de amostras dos cones suporte de mudas com a) 3 meses, b) 6 meses e c) 9 meses de idade.
2358 3694 3619 3436 2953 2916 2847 2336 1714 1652 1458 1375 1165 1100 1031 1007 913 839 804 723 693 PP + corante (2) 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 100 95 90 85 80 75 70 65 Wavenumber % Tr a n s m it ta n c e (b) % Tr a n s mi tâ n c ia % Tr a n s mi tâ n c ia % Tr a n s mi tâ n c ia Número de onda (cm-1 ) (a) (c) Número de onda (cm-1) 1165 841 1458 Número de onda (cm-1) 1458 1456 839 840 1165 1165
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Tabela A.1 – Atribuições das principais bandas observadas no espectro FTIR das amostras de cones de linha.
Atribuição PP+corante (1) PP+corante (2) PP+corante (3)
Estiramento de grupos CH/CH2/CH3 2950 2917 2841 2953 2917 2847 2952 2916 2848 Estiramento grupos carbonila
(C=C)
1714 1714 1714
Deformação angular de grupos CH3 1456 1375 1458 1375 1458 1375 Estiramento ligações C-C 1165 1165 1165
Deformação angular dos grupos C-H
840 839 841
Figura A.2 – Curvas DSC das amostras dos cones utilizados como suporte de mudas. 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 -10 0 10 160,7 164 122,58 125,34 163,07 PP+corante(1) PP+corante(3) PP+corante(2) F lu xo d e ca lo r en do té rmi co (mW) Temperatura (o C) 127,89
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Figura A.3 – Curvas TGA/DTG das amostras dos cones de linha.
100 200 300 400 500 600 700 0 20 40 60 80 100 Temperatura (°C) % Ma ssa (%) 223,42 PP+corante(1) 4 0 -4 -8 -12 -16 -20 452,74 D eri va da (% m/ o C ) TGA DTG 382,04 452,22 Residuo: 2,42% 100 200 300 400 500 600 700 0 20 40 60 80 100 Temperature (°C) Ma ssa (%) TGA DTG PP+corante(2) 223,66 417.06 404,21 Residuo = 10,36% 4 0 -4 -8 -12 -16 -20 D eri va da (% m/ o C ) 387,43 100 200 300 400 500 600 700 0 20 40 60 80 100 PP+corante(3) Temperature (°C) Ma ss a (%) TGA DTG 221,94 447,59 Residuo = 8,60% 4 0 -4 -8 -12 -16 -20 D eri va da ( % m/ o C ) 378,18 406,28 (a) (b) (c)
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Figura A.4 – Imagem das mudas de pinheiro de araucária após de quatro meses de recebidas para análises no local onde permaneceram durante o período de observação (a); e ao final do período de observação (b).
(b) (a)
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Figura A.5 – Espectro FRX das amostras de substrato a) tal como recebido; e do substrato das mudas b) com três meses, c) com 6 meses e d) com 9 meses de idade.
