Autores

Klassen Tusset, B.T. (URI - SANTO ÂNGELO) ; Garcia, G.B. (URI - SANTO ÂNGELO) ; Kieckow, F. (URI - SANTO ÂNGELO) ; Stracke, M.P. (URI - SANTO ÂNGELO)

Resumo

Este trabalho tem como proposta apresentar o desenvolvimento do processo para granulação da Cinza da Casca do Arroz (CCA) como material alternativo para o ensino de química dos solo. Este trabalho desenvolvido na URI Santo Ângelo justifica-se pelo fato da cinza ser um pó leve, dessa forma se torna complicado colocá-la no solo pela plantadeira. Os grânulos produzidos possuem na sua composição somente elementos benéficos sem a presença de elementos tóxicos e apresentaram boa resistência, tamanho dentro do esperado, absorção em dobro de massa de água. Nessa perspectiva, destaca-se a importância do trabalho com estes materiais residuais dada a sua facilidade de obtenção e adequação aos conteúdos da disciplina relacionadas ao projeto agregando a tecnologia e questões ambientais.

Palavras chaves

Cinza de casca de arroz; Grânulos ; Metodologia de ensino

Introdução

A utilização de energias limpas e renováveis, são vetores de alavancagem extremamente importantes para o sucesso do desenvolvimento sustentável (HOFFMANN, JAHN, S.L.; BAVARESCO, M.; SARTORI 2012). As pesquisas mostram que cerca de 10% das energias de fontes renováveis são provenientes da biomassa, que permite o reaproveitamento de resíduos de restos agrícolas e lixo orgânico que são encontrados em grande escala no sistema produtivo. Segundo o Ministério da Agricultura, o arroz está entre os cereais mais consumidos do mundo, sendo o Brasil o nono produtor mundial. Segundo o Instituto Riograndense do Arroz (IRGA, 2012), as suas cascas correspondem a pelo menos 20 % do peso de sua produção assim resultando em 1,6 milhões de toneladas de casca por ano, com sua queima produzindo 300 toneladas de cinza. Deste montante, somente 40 % é comercializado como subproduto, o restante (60 %) sendo prejudicial para o meio ambiente. Dessa forma, pensamos neste trabalho na caracterização do resíduo de cinza de casca de arroz proveniente de uma termelétrica de Itaqui/RS na utilização como material alternativo em um processo participativo promovendo o desenvolvimento sustentável com alunos de uma Universidade incentivando a reflexão, por iniciativas ambientalmente corretas (MOREIRA, 2011). Segundo pesquisa realizada pela UFSM, conduzida por Foletto et al. (2005), a cinza da casca do arroz, por ser rica em sílica (SiO2) (até 92% da sua composição), tem potencial para aplicação em diversos materiais e ramos industriais. Nesse contexto, este trabalho tem por objetivo produzir grânulos de cinza de casca de arroz para a sua utilização na Agricultura como Unidade de Ensino Potencialmente Significativa, através de aulas experimentais na disciplina de química dos solos.

Material e métodos

A pesquisa normativa se baseia no desenvolvimento de estratégias e ações para aperfeiçoar o ensino de um tema, para encontrar uma solução ótima afim de obter novas definições de problemas (BERTRAND e FRANSOO, 2002). O método de desenvolvimento dos grânulos de cinza de casca de arroz foram realizados com dois professores da URI-Campus de Santo Ângelo e dois estudantes de Engenharia Química. Os procedimentos experimentais foram realizados no segundo semestre de 2018 no Laboratório de Química e Física da URI–Campus de Santo Ângelo. O desenvolvimento dos grânulos da (CCA) foram realizados em um disco, protótipo fornecido pela empresa Ekosil, gestora do resíduo CCA no município de São Borja. O disco foi ajustado para atender as necessidades durante a formação dos grânulos. O grânulo de CCA é constituído de mistura de CCA com o amido de mandioca, NPK e glicerol. Aplicou-se para a massa dos grânulos a cinza da casca de arroz micronizada, assim como a água para a umidade do mesmo e aglutinantes em pó. Foi utilizado dois tipos de cinza para cada grânulo. As cinzas utilizadas nos testes para obtenção de sílica pura, com uma coloração preta com textura semelhante a um pó. Desenvolveu-se os grânulos da cinza da casca de arroz para aplicação na agricultura, utilizando o disco (máquina). Para se obter uma quantidade de aproximadamente 1 kg de grânulo úmido foram utilizados as seguintes quantidades de materiais: 0,015 kg de glicerol, 0,28 kg de amido de mandioca, 4,7 kg de água e 2,8 kg de cinza micronizada. As dosagens foram ajustadas conforme a composição desejada de cada grânulo e dentro das condições de tamanho, inchamento e umidade, depois de prontos, os grânulos foram levados a estufa para secagem e perda de umidade, após, foram separados e peneirados.

Resultado e discussão

Os grânulos desenvolvidos a partir de cinza de casca de arroz micronizada, glicerol, amido de mandioca e água podem ser visualizados de acordo com a Figura 1. Foram produzidos aproximadamente 22 kg de grânulos com os dois tipos de cinzas de casca de arroz para aplicação no solo, seguidamente foram peneirados numa peneira (de 5 a 8 mesh, sendo 2 a 4mm). Em teste de umidade, observa-se que os grânulos absorvem dobro de sua massa em água, mostrando que dessa forma os grânulos têm potencial de ser um reservatório molecular de água, liberando moléculas de água conforme a necessidade das plantas e o teste de dureza apresentou 0.821 kgf. Efetuou-se análises de caracterização dos grânulos de cinza de casca de arroz pelo Microscópio Eletrônico de Varredura com EDS acoplado (MEV + EDS), utilizou-se uma amostra de grânulo da primeira cinza micronizada, mostrando o alto grau de pureza no material, com valores de composição de Oxigênio (O) 46,26%, Potássio (K) 0,79%, Silício (Si) 20,37% e Carbono (C) 32,58%, Figura 2. A presença de 20,37% de silício e 26% de oxigênio no grânulo, formam o composto químico dióxido de silício mais conhecido como sílica (SiO2), sendo importante nas relações planta-ambiente, oferecendo a cultura melhores condições para suportar adversidades climáticas, do solo e biológicas, resultando num aumento na produção com melhor qualidade do produto. As analises no equipamento Espectrofotômetro de Absorção Atômica de chamas, resultou na ausência de elementos tóxicos nos grânulos. Analisou-se o pH dos grânulos obteve-se o pH 7,48 (levemente alcalino). Através dos resultados apresentados, pode-se atestar que os grânulos da cinza de casca de arroz somente possui elementos benéficos, possibilitando a sua utilização na proposta metodológica de experimentação.

Desenvolvimento dos grânulos da CCA utilizando um disco com imagens de MEV antes e após a granulação


EDS da Análise dos componentes de uma amostra de cinza granulada com amido de mandioca, água e glicerol em Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)

Conclusões

O artigo tem como proposta metodológica a experimentação afim de tornar o ensino de Ciências/Química mais prazeroso e interessante ao estudante. Os resultados apresentados anteriormente, pode-se atestar que os grânulos da cinza de casca de arroz, possuem elementos benéficos, possibilitando a sua utilização como materiais alternativos para o ensino de Ciências/Química. A abordagem de conteúdo das disciplinas de Ciências/Química, bem como outras tornou-se possível com a utilização de materiais alternativos, cuja facilidade de obtenção e baixo custo, possibilitando a abordagem da experimentação.

Agradecimentos

AO CNPq E A URI SANTO ÂNGELO PELA BOLSA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA.

Referências

BERTRAND, J. W. M.; FRANSOO, J. C. Operations management research methodologies using quantitative modeling. International Journal of Operations & Production Management, v. 22, n. 2, p. 241-264, 2002.
CARDOSO, S. P.; COLINVAUX, D. Explorando a Motivação para Estudar Química. Rev. Química Nova, São Paulo, v. 2, n. 23, p. 401-404, 2000.
FOLETTO, E. L.; HOFFMANN, R.; HOFFMANN, R. S.; PORTUGAL JR., U. L.; JAHN, S. L. Aplicabilidade das cinzas da casca de arroz. Química. Nova, São Paulo, 28, 2005.
GIL, A. C. Como elaborar projetos de pesquisa. 4. ed. São Paulo: Atlas, 2002.
HOFFMANN, R.; JAHN, S.L.; BAVARESCO, M.; SARTORI, T.C. “Aproveitamento da cinza produzida na combustão da casca de arroz: estado da arte.” 2007. Disponível em:
<http://www.ufsm.br/cenergia/arte_final.pdf>. Acesso em: maio de 2012.
HOFFMANN, Ronaldo. “Método avaliativo da geração regionalizada de energia, em potências Inferiores a 1 MWe, a partir da gestão dos resíduos de biomassa – O caso da casca de arroz”. Tese de doutorado PROMEC/UFRGS, Porto Alegre, 195, 1999.
IRGA - INSTITUTO RIO GRANDENSE DO ARROZ – Safra 2016/2017.
Produção Histórica. Disponível em: <http://www.irga.rs.gov.br/upload/20170724112804 produco_rs_historica.pdf> Acessado em: 25 de Janeiro de 2019.
MOREIRA, M. A. Aprendizagem Significativa: a teoria e textos complementares. São Paulo. Editora livraria da Física, 2011.
PRETZ, Ricardo. “Potencial bioenergético do setor arrozeiro do Rio Grande do Sul: uma abordagem termelétrica”, Tese de Doutorado, PROMEC/UFRGS, Porto Alegre - RS, 78, 2001.