Desenvolvimento de Compósitos Poliméricos com Fibras vegetais da amazonia

Desenvolvimento de Compósitos Poliméricos com Fibras vegetais da amazonia

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92 Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 18, nº 2, p. 92-9, 2008

Autor para correspondência: Alessandra L. Marinelli, Centro de Caracterização e Desenvolvimento de Materiais, CCDM, Caixa Postal 676, CEP: 13565-905, São Carlos, SP, Brasil. E-mail: alucas@ccdm.ufscar.br e desenvolvimento sustentável, pois em seu território se concentra uma das mais ricas biodiversidades do planeta: a Floresta Amazônica. Com uma área de floresta densa com aproximadamente 5,5 milhões de quilômetros quadrados, dos quais 3,6 milhões estão no Brasil, esta região apresenta uma riqueza incalculável em diversidade de organismos, bem como a maior concentração de água doce do planeta. Minérios, madeiras, espécies vegetais e animais, numa lista de recursos de valor incalculável, são explorados sem controle, permitindo com isso a devastação dos recursos oriundos da floresta. A taxa anual de desmatamento na Amazônia Legal no período agosto/2003-agosto/2004 - alarmantes

26.130 km2 – foi a segunda maior da história e equivale a mais de 8.600 campos de futebol por dia. De acordo com estimativas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), a destruição em apenas um ano da floresta com a

Introdução

Anteriormente à revolução industrial, o extrativismo primário permitia uma colaboração harmoniosa com a natu- reza ou, no caso de abuso, levava rapidamente ao colapso[1] .

Com o advento da tecnologia moderna entretanto, houve um aumento descontrolado nas demandas e no uso das reservas naturais, o que têm trazido conseqüências deletérias ao planeta. Temas como alterações climáticas ou aquecimento global, desequilíbrio de ecossistemas e desastres ambientais têm despertado um grande interesse da comunidade científica e da sociedade em geral, pois efeitos locais, regionais e globais já são associados à forma destrutiva de ação do ser humano sobre a Natureza.

Dentro deste contexto o Brasil tem um papel fundamental no desenvolvimento de políticas de manutenção

Desenvolvimento de Compósitos Poliméricos com Fibras Vegetais Naturais da Biodiversidade: Uma Contribuição para a Sustentabilidade Amazônica

Alessandra L. Marinelli, Marcos R. Monteiro, José D. Ambrósio Centro de Caracterização e Desenvolvimento de Materiais, UFSCar

Márcia C. Branciforti, Márcio Kobayashi Departamento de Engenharia de Materiais, UFSCar

Antonio Donato Nobre Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, INPA

Resumo: Este artigo tem a intenção de divulgar e apresentar a inserção da área ou da cadeia produtiva de Compósitos Poliméricos com Fibras Vegetais Naturais dentro do contexto do Projeto Fênix Amazônico. Duas frentes de pesquisa e desenvolvimento na área de compósitos de polímeros com fibras naturais vegetais são propostas: uma que trabalharia com sistemas de produção com maquinário relativamente barato e simples, para que as comunidades rurais da Amazônia pudessem absorver tal tecnologia; uma outra frente para desenvolver materiais compósitos com tecnologia de fabricação mais avançada. Deste modo esperamos despertar o interesse da comunidade científica e tecnológica das mais diversas áreas em colaborar com o desenvolvimento de novas tecnologias que possam ser utilizadas para a recuperação de áreas degradadas da Amazônia.

Palavras-chave: Compósitos poliméricos, fibras vegetais naturais, termoplástico/madeira, biodiversidade, Floresta Amazônica, parceria.

Development of Polymeric Composites with Natural Fibers: A Contribution to the Sustainability of Amazon

Abstract: This paper presents the research on Polymeric Composites with Natural Fibers in the Amazon Fenix Project. Two research and development fields based on polymeric composites with natural vegetable fibers are proposed: the first one considers production systems with simple, cheap machinery to facilitate technology assimilation by rural communities in the Amazon; the second one aims at developing composite materials with advanced production technology. It is hoped to raise awareness for scientific and technological development for the recovery of degraded areas in Amazon.

Keywords: Polymer composites, natural vegetable fibers, thermoplastic/wood, biodiversity, Amazon Rainforest, partnership.

Marinelli, A. L. et al. - Desenvolvimento de compósitos poliméricos com fibras vegetais naturais da biodiversidade

Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 18, nº 2, p. 92-9, 2008 93 a criação de novas formas de produção de madeiras, fibras, biocombustíveis, alimentos, etc. Todos estes materiais e serviços não se sustentam sem agregação de valor, aí sugerese a industrialização nas fronteiras rurais da Amazônia, que vão produzir riqueza através da tecnologia e do design, por exemplo em produtos ecológicos de madeira. Por fim, faz-se a ligação com os ecossistemas urbanos através da coleta de matérias primas plásticas, minerais, etc. que serão empregadas na fabricação dos produtos ecológicos de madeira como móveis, casas e variadissimos artefatos.

Este artigo não tem a intenção de descrever o Projeto Fênix Amazônico em toda a sua abrangência, para não correr o risco de apropriação superficial de suas propostas, que envolve o esforço multidisciplinar de profissionais das mais diversas áreas. Para os leitores que tiverem interesse em conhecêlo basta entrar em contato por e-mail com os autores deste artigo. Este artigo tem então o objetivo único de apresentar a inserção da área ou da cadeia produtiva de Compósitos Poliméricos com Fibras Vegetais Naturais dentro do contexto do Projeto Fênix Amazônico, cujo conteúdo relevante reproduzimos no item a seguir. Esperamos assim despertar o interesse da comunidade científica e tecnológica em colaborar com o desenvolvimento de novas tecnologias nesta área que possam ser utilizadas para a recuperação de áreas degradadas da Amazônia.

A Cadeia Produtiva de Materiais Compósitos no Fênix Amazônico

A cadeia produtiva de materiais compósitos no Fênix está baseada na Silvicultura de Ciclo Curto com espécies amazônicas, imitando o processo natural de recuperação da floresta quando perturbações naturais ocorrem, aliada à tecnologia de fabricação de compósitos de madeira com termoplásticos, que constitui hoje uma das mais importantes áreas de Pesquisa e Desenvolvimento na área de materiais poliméricos. Observa-se que, em escala limitada, a perturbação da floresta tropical também ocorre por tempestades e outros processos naturais. Como conseqüência, esta floresta desenvolveu engenhosos mecanismos de recompor-se ou cicatrizar-se, através do processo natural de regeneração de árvores em clareiras. Existem algumas espécies que podem tirar proveito da disponibilidade súbita de luz e espaço, tais como embaúba (Cecropia), marupá (Jacaranda copaia), caroba (Jacaranda micrantha), lacre, entre muitas outras, também chamadas de espécies colonizadoras. Elas formam uma floresta secundária densa, criando assim condições para que a complexa, massiva e duradoura floresta tropical possa se restabelecer por sucessão ecológica de longo prazo. Inspirando-se nos sistemas naturais e tradicionais, muitas espécies de plantas pioneiras podem ser cultivadas, com o propósito de colher fibras vegetais e madeira. Estas plantas crescem em taxas extremamente altas como, por exemplo, a madeira balsa (Ochroma pyramidalis), que cresceu 14 metros em 14 meses em uma plantação em um pasto degradado perto de Manuas[4]. Estas maior biodiversidade do planeta foi maior do que a área total do Estado de Sergipe e pouco menor do que a Bélgica. Nos últimos três anos, os índices de desmatamento têm se mantido acima de 23 mil km2[2]. Além da floresta tropical e sua rica biodiversidade, na Amazônia existem mais de 20 milhões de pessoas, sendo que 62% vivem nas zonas urbanas, principalmente Belém e Manaus, as duas principais cidades da região, as demais pessoas ocupam regiões espalhadas pela

A busca pelo desenvolvimento da região amazônica exige soluções econômica e ecologicamente viáveis, de maneira a converter a destruição sistemática da floresta, modelo atualmente em vigor, em atividades construtivas, inseridas dentro de um contexto de preservação do meio ambiente e do ser humano, que na harmonia levam ao desenvolvimento sustentável da região. Ao longo de sete anos, o pesquisador sênior do INPA, Dr. Antonio Donato Nobre colocou no papel uma série de idéias e observações que ele vivenciou e trocou com diversos colegas nos seus mais de 20 anos de pesquisa na Floresta Amazônica. Assim, surgiu o Projeto Fênix Amazônico – Renascendo das Cinzas da Destruição, uma proposta para a Construção de um Ecossistema de Empreendimentos Sustentáveis na Amazônia. Para ilustrar de modo bem sumarizado, o diagrama a seguir, Figura 1, mostra os principais componentes de um dos sistemas de produção por onde o ecossistema Fênix Amazônico iniciou seu pensar. A floresta conecta-se com as áreas desmatadas por seus serviços ambientais e pelas sementes de espécies madeireiras, fibrosas, oleaginosas, fruteiras, etc. que vão permitir um renascimento das cinzas, reconstruindo o ecossistema degradado, e recriando seus serviços ambientais. Mas tudo isso com

Ecossistema urbano Indústria ecológica

Árvores

Floresta

Repositório de biodiversidade

SementesClima & Ambiente

Produtos ecológicos de madeiraMateriais reciclados

Biomateriais

Fauna

Agro-silvicultura para fibras e madeira em Terras já desmatadas

Reciclagem de lixo

Figura 1. Principais componentes do sistema de produção do projeto Fênix Amazônico.

Marinelli, A. L. et al. - Desenvolvimento de compósitos poliméricos com fibras vegetais naturais da biodiversidade

94 Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 18, nº 2, p. 92-9, 2008 dos troncos espinhosos não convida à passagem de animais predadores, preservando a sua área interna. Adicionalmente, a própria cerca viva fornecerá uma série de alimentos e materiais com potencial de uso na própria propriedade rural ou para venda (palha para cestaria, fibras vegetais para compósitos, fruto, palmito, madeira para móveis, ração para animais, etc.). Vale ressaltar que as espécies aqui citadas apenas exemplificam os sistemas de produção, existindo, no entanto, uma infinidade de espécies que poderiam ser também utilizadas. Uma grande variedade de plantas de ciclo curto, como alimentícias, adubos verdes, plantas medicinais e mesmo plantas oleaginosas, entre tantas outras opções podem ser cultivadas. Estes sistemas de produção integrados (fibra, madeira, comida, rações, essências e biomassa de energia, entre outros) evoluirão, ciclando por fases de sucessão que poderiam emprestar sua dinâmica a partir do sistema natural e responder com grande flexibilidade a problemas internos, como ataques de pragas, e mesmo condicionantes externas, como flutuações nos mercados consumidores.

Serão necessários consideráveis esforços interdisciplinares na investigação do porque do sucesso das florestas plantadas dos caboclos que se parecem ao caos de uma “capoeira” contrastando com os retumbantes fracassos de inúmeras plantações de árvores na Floresta em esquemas de monocultura. Talvez o segredo resida em estudar a ecologia, biologia, fitossanidade e biogeoquímica não das florestas manejadas, mas sim da própria luxuriante e produtiva floresta nativa, pois aí residem todas as soluções, testadas e aprovadas por milhões de anos de preciosa evolução biológica. Compreendendo em detalhe como a Natureza faz, será muito mais fácil aplicar estas soluções nos sistemas manejados. Obviamente, estes estudos não serão realizados por pesquisadores da área de compósitos de polímeros com fibras vegetais naturais, mas caberia a estes profissionais a tarefa de avaliar o imenso leque de fibras e madeiras disponíveis na biodiversidade de plantas e apontar aqueles que mais agregariam valor aos produtos fornecidos pela silvicultura de ciclo curto. O modelo de agrosilvicultura inteligente do Fênix Amazônico, com seu rico portfolio de soluções para uso da terra, para a reabilitação de áreas degradas, para a proteção de remanescentes florestais e para recuperação do bioma Amazônico em seus serviços ambientais deve ser inseparável do que descrevemos como encadeamento em múltiplas cadeias de produção e agregação de valor. A meta é chegar à industrialização na fronteira rural. Duas frentes de pesquisa e desenvolvimento na área de compósitos de polímeros com fibras naturais vegetais poderiam avançar: uma que trabalharia com sistemas de produção com maquinário relativamente barato e simples, para que as comunidades rurais da Amazônia pudessem absorver tal tecnologia; uma outra frente poderia desenvolver materiais compósitos com tecnologia de fabricação mais avançada, tais como extrusão de perfis para a construção civil, injeção de peças plásticas, etc, cujas tecnologias desenvolvidas poderiam ser absorvidas por áreas industriais, como, por exemplo, o Pólo de Manaus. Pela sua biodiversidade, o Brasil poderia árvores de madeira branca leve (softwood) podem ser colhidas em ciclos de um ou dois anos, gerando receita a curto prazo para colonos e outros agricultores. Sob a sombra destas árvores pioneiras de crescimento rápido, podem ainda ser cultivadas espécies arbóreas de madeira nobre (hardwood) que necessitam de sombra e proteção para se desenvolverem, tais como mogno (Switenia macrophylla), cumarú (Dipteryx odorata), angelim (Hymenolobium), entre outras (Figura 2). Ciclos de 5 a 8 anos permitem a colheita destas madeiras nobres com pequenos diâmetros (de 10 a 20 cm, boa para laminação e madeiras engenheiradas, para uso na construção civil), ou ciclos de 25 anos podem ser escolhidos para madeiras com diâmetro médio (maior que 30 cm, para uso convencional). A produção anual ou bianual de madeira branca prossegue até que as copas das árvores de crescimento lento (madeira nobre) se toquem formando um dossel denso. Após a colheita das madeiras nobres, o ciclo com as árvores de madeira branca pode recomeçar, renovando-se assim indefinidamente o plano de produção, reconstituindo assim corredores ecológicos para a fauna e funcionando também como base ecológica para polinizadores. O cultivo intensivo destas espécies florestais para produção de fibras e madeiras, tanto para as de crescimento rápido quanto para as de crescimento lento, apresenta um significativo número de desafios técnicos que vão requerer utilização de todo o conhecimento disponível e ir além.

A proposta em si parece um tanto simples, porém é sabido que diversos problemas poderão ocorrer, daí a necessidade de se envolver profissionais de diversas áreas de atividades. Por exemplo, um problema previsto se refere à herbivoria de jovens animais da floresta, que torna as árvores recém plantadas suscetíveis à ação predatória de suas folhas por animais silvestres como roedores e cervos e também por animais domésticos como bovinos e caprinos. Uma das soluções adotadas por caboclos na Amazônia para isolar suas roças deste tipo de ataque pode ser aplicada na silvicultura proposta no Fênix: uma cerca viva de espécies de tronco espinhoso seria plantada em todo perímetro da plantação, como por exemplo a palmeira pupunha (Bactris gasipaes). A proximidade

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