Compósitos de gesso reforçados com resíduos lignocelulósicos e micro/nanocelulose kraft

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Universidade Federal de Lavras

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Escola de Ciências Agrárias de Lavras (ESAL)

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Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Biomateriais

Agência de fomento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior- (CAPES)

Tipo de impacto

Tecnológico

Áreas Temáticas da Extenção

Meio ambiente

Objetivos do desesenvolvimento sustentável

ODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura

Dados abertos

Resumo

Elementos construtivos de gesso são atrativos na construção civil por seu rápido endurecimento, resistência ao fogo e eficiência acústica e térmica. Contudo, devido à sua porosidade e baixa eficiência mecânica, o uso do gesso é geralmente limitado a interiores. Para melhorar essas propriedades, é necessária a adição de reforços, como fibras. As fibras para reforço podem ser obtidas de diversas fontes, inclusive de resíduos industriais, o que vai ao encontro do conceito de logística reversa. Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de resíduo lignocelulósico industrial e micro/nanofibrila de celulose proveniente de tubo de papel kraft em compósitos a base de gesso. O delineamento consistiu na incorporação de reforço do material lignocelulósico tanto in natura quanto em nanoescala nas proporções de 0%, 2,5%, 5%, 7,5% e 10% do material in natura e nas proporções de 0%, 0,25%, 0,5%, 0,75% e % do material em nanoescala para substituição do gesso. Os corpos de prova foram avaliados quanto às propriedades de absorção de água, massa específica aparente, ensaio mecânico à flexão e propriedades térmicas. Houve um incremento de 10% no aumento de absorção de água em compósitos com resídudos e 87% de aumento em nanocompósitos e massa específica aparente com o aumento dos reforços na matriz. Os compósitos com a incorporação se mostraram positivos para a condutividade térmica. Quanto à resistência à flexão houve decréscimo com a incorporação dos reforços, mas ainda aceito pela normativa. A caracterização do gel de micro/nanocelulose obtido do resíduo de tubo avaliou estabilidade, reologia e distribuição de diâmetro. A reutilização desse resíduo de tubo de papel kraft em compósitos de gesso mostrou ser uma alternativa viável para sua incorporação na matriz, além da logística reversa em reutilizar um material que seria descartada no meio ambiente de maneira inadequada, proporcionando diversos impactos negativos, demonstrando novas possibilidades de uso do material.

Abstract

Constructive gypsum elements are attractive in civil construction due to their rapid hardening, fire resistance, and acoustic and thermal efficiency. However, due to its porosity and low mechanical efficiency, gypsum use is generally limited to interiors. To improve these properties, reinforcement, such as fibers, is necessary. Reinforcing fibers can be obtained from various sources, including industrial waste, which aligns with the concept of reverse logistics. In this context, the general aim of this study was to evaluate the effect of adding industrial lignocellulosic waste and micro/nanocellulose fibrils derived from kraft paper tubes in gypsum- based composites. The design included incorporating the lignocellulosic material reinforcement in both raw and nanoscale forms at proportions of 0%, 2.5%, 5%, 7.5%, and 10% of the raw material and proportions of 0%, 0.25%, 0.5%, 0.75%, and 1% of the nanoscale material as a gypsum substitute. The specimens were evaluated for water absorption, apparent density, flexural mechanical strength, and thermal properties. A 10% increase in water absorption was observed in composites with residues and an 87% increase in nanocomposites, along with an increase in apparent density with higher reinforcement in the matrix. The composites with this incorporation were favorable for thermal conductivity. Flexural strength showed a decrease with reinforcement incorporation but remained within acceptable standards. The characterization of the micro/nanocellulose gel obtained from the tube waste assessed stability, rheology, and diameter distribution. The reuse of this kraft paper tube waste in gypsum composites proved to be a viable alternative for incorporation into the matrix, contributing to reverse logistics by reusing a material that would otherwise be improperly discarded in the environment, causing various negative impacts and demonstrating new potential applications for the material.

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Arquivo retido, a pedido do autor, até maio de 2026.

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SATIRO, Jhonatan Sales. Compósitos de gesso reforçados com resíduos lignocelulósicos e micro/nanocelulose kraft. 58 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Biomateriais) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.

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