Placa isolante de bagaço de cana-de-açúcar e embalagem cartonada: construção e avaliação térmica

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Iniciação Científica

Autores

Catelani, M. (IFSP) ; Medeiros, J.B. (IFSP)

Resumo

Visando melhorar a qualidade de vida dos brasileiros mais pobres, esse projeto tem o objetivo de obter placas isolantes térmicas de baixo custo. A ideia é usar embalagens cartonadas e bagaço de cana-de-açúcar como matérias-primas. Três placas foram produzidas: uma utilizando caixas de leite desmontadas, formando uma placa dupla face; outra de bagaço de cana-de-açúcar triturado e prensado; e por fim, uma placa obtida pela junção das placas anteriores. A eficiência dessas placas em reter calor foi comparada com a eficiência de um isolante comercial, sendo que enquanto a placa de embalagem cartonada apresentou a mesma eficiência do isolante comercial, a placa de bagaço e a placa de bagaço mais embalagem cartonada se mostraram 20 e 41%, respectivamente, mais eficientes que o isolante comercial

Palavras chaves

Embalagem cartonada; Bagaço de cana-de-açúcar; Isolante térmica

Introdução

No Brasil cerca de 16 milhões de pessoas vivem na miséria, com menos de R$ 70,00 por mês, residindo em casas improvisadas (TV BRASIL, 2014) sem levar em consideração fatores que influem no seu conforto térmico. Isso contribui para que a população menos favorecida financeiramente seja castigada pelas altas temperaturas registradas nos últimos anos. Meios alternativos de aliviar o desconforto causado pelas altas temperaturas dentro das residências seriam empregar isolantes térmicos sob o telhado e fazer uso de ar condicionado, porém estes não são meios acessíveis para todos. Cerâmicas, isopores e espumas, comumente usados como isolantes, ainda não são financeiramente acessíveis, evidenciando a necessidade de se desenvolver materiais isolantes de baixo custo, visando atender a demanda das comunidades de baixa renda. Para produzir um isolante térmico barato é importante que a matéria-prima seja capaz de reter calor, seja produzida na mesma região em que o isolante será fabricado, e tenha um preço baixo. A embalagem cartonada longa vida, é um material que apresenta esses pré-requisitos, pois é feito de papelão, plástico e alumínio, que são materiais isolantes, e aproximadamente 170 mil toneladas desse material são usadas por ano no Brasil, sendo a maior parte descartada em aterros sanitários (NASCIMENTO et al., 2007). O bagaço de cana-de-açúcar é um subproduto da indústria sucroalcooleira obtido em grande quantidade, aproximadamente 140 milhões de toneladas apenas na safra 2012/2013 (CNA, 2013). Nesse contexto, o objetivo desse trabalho é avaliar a viabilidade de produzir uma placa térmica isolante de baixo custo a partir de um resíduo sólido domiciliar, embalagens cartonadas longa vida, e de um subproduto industrial, o bagaço de cana-de-açúcar.

Material e métodos

Caixas de leite foram recortadas e unidas, duas a duas, com as lâminas de alumínio expostas para fora, de modo que se obteve em laboratório placas dupla face de embalagens cartonadas. A placa de bagaço de cana-de-açúcar foi obtida peneirando o bagaço e usando o material com granulometria entre 0,5 mm e 2 mm, ao qual foi adicionada resina aglutinante (28% em relação à massa de bagaço), água (1,2%) e NH4SO4 (0,36%), sendo que a mistura foi homogeneizada, prensada e levada à estufa, a 80ºC, por 20 minutos. O terceiro tipo de placa isolante foi obtido envolvendo um exemplar da placa de bagaço de cana, descrita anteriormente, por um exemplar da placa de embalagem cartonada, também já descrita. A avaliação dessas placas como isolantes térmicos foi desenvolvida no interior de uma caixa de papelão pentagonal (Figura 1), dentro da qual foram colocadas cinco caixas de sapato. A primeira dessas caixas foi revestida com a placa de embalagem cartonada, a segunda com a placa de bagaço de cana e a terceira com a placa de bagaço + embalagem cartonada. Para comparar a eficiência das placas térmicas com a eficiência de um isolante térmico comercial, utilizou-se uma manta da marca LitFoil como padrão, sendo que a quarta caixa foi revestida com esse isolante. A quinta caixa foi usada como branco (não foi envolvida por nenhum material isolante). Nas laterais da caixa de papelão fez-se orifícios e introduziu-se um termômetro em cada um desses orifícios para o acompanhamento da temperatura interna das caixas de sapato e da caixa de papelão. Três lâmpadas de 100 W foram acesas no centro da caixa pentagonal e as medições de temperatura foram realizadas a cada 10 minutos. Após 170 min., as lâmpadas foram desligadas e acompanhou-se o decréscimo da temperatura no interior das caixas por 130 min.

Resultado e discussão

A avaliação foi realizada em triplicata e os dados compilados em Excel. Visando minimizar erros experimentais, calculou-se as médias das temperaturas de cada um dos pontos e, a partir dessas médias, plotou-se um gráfico (Figura 2). Verificou- se que a temperatura no interior da caixa de sapato usada como branco foi praticamente a mesma da caixa pentagonal de papelão (externo), o que se deve ao fato da caixa que serviu de branco não ter sido revestida por nenhum material isolante. Verificou também que a placa de embalagem cartonada apresentou praticamente a mesma eficiência em reter calor que o isolante comercial, pois, durante todo o estudo, as temperaturas das caixas envolvidas por esses materiais foram muito parecidas. Passados 60 min. de avaliação, constatou-se que a placa de bagaço de cana foi 20% mais eficiente em reter calor que o isolante comercial, pois a temperatura na caixa de sapato isolada pela placa de bagaço era 4,2ºC menor que a temperatura no interior da caixa envolvida pelo isolante comercial. Nesse mesmo intervalo de tempo, verificou-se que a placa feita de embalagem cartonada + bagaço de cana era 40% mais eficiente que o isolante comercial, apresentando uma diferença de 8°C a menos em relação à temperatura da caixa envolvida pelo isolante comercial. Entre 60 e 170 min. de avaliação obteve-se resultados semelhantes aos obtidos na primeira hora de estudo, isto é, a placa de bagaço de cana e a placa de embalagem cartonada + bagaço foram 7,5% e 17%, respectivamente, mais eficientes que o isolante comercial. No intervalo entre 170 e 300 min., após as lâmpadas serem desligadas, novamente foi observada maior eficiência em reter calor da placa de bagaço de cana (20%) e da placa de embalagem cartonada + bagaço de cana (41%), em relação ao isolante comercial.

Caixa pentagonal com o bulbo dos termômetros para fora


Acompanhamento da variação de temperatura no interior do sistema (externo) e das caixas de sapato revestidas ou não com os materiais isolantes

Conclusões

Acredita-se que os objetivos propostos foram atingidos, confeccionando e avaliando-se em escala de laboratório a eficiência de placas térmicas isolantes, que, por serem eficientes e obtidas a partir de materiais baratos, apresentam potencial para serem usadas como protótipos de isolantes térmicos voltados para a população de baixa renda. Estudos visando aumentar a eficiência térmica das placas obtidas em laboratório estão em desenvolvimento, após os quais serão iniciados estudos de campo, ou seja, avaliações térmicas das placas em residências.

Agradecimentos

Agradeço à minha família, ao orientador João B. de Medeiros, à toda equipe do IFSP - Capivari e ao Programa de Bolsa Discente pela oportunidade concedida.

Referências

CNA - CONDEFERAÇÃO NACIONAL DA AGRICULTURA E PECUÁRIA DO BRASIL. Relatório de inteligência: do bagaço ao posto. Disponível em: <http://www.icna.org.br>. Acesso em: 23 fevereiro, 2014.

NASCIMENTO, M. M. R. et al. Embalagem cartonada longa vida: Lixo ou Luxo?. Química nova na escola. nº 25, p. 5, Mai, 2007.

TV BRASIL, Retratos da pobreza no Brasil; Disponível em: <http://tvbrasil.ebc.com.br/caminhosdareportagem /episodio/retratos-da-pobreza-no-brasil-0>. Acesso em: 17 maio 2014.