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Tipo do documento: Dissertação
Título: Revalorização dos resíduos provenientes da casca de noz macadâmia como enchimento em compósito de poliuretano derivado do óleo de mamona
Título(s) alternativo(s): Revalorization of macadamia nutshell residue as filler in castor polyol-based polyurethane foam
Autor: Balieiro, Lorena Corrêa de Souza 
Primeiro orientador: Mulinari, Daniella Regina
Primeiro membro da banca: Ghussn, Luciana
Segundo membro da banca: Sampaio, Simone de Fátima Medeiros
Resumo: A utilização de resíduos agroindustriais como carga em matrizes poliméricas tem despertado o interesse da comunidade científica e de setores industriais devido à fabricação de materiais compósitos com excelentes propriedades morfológicas, térmicas e mecânicas. No Brasil, o alto consumo de macadâmia tem gerado uma quantidade significativa de resíduos que são lançados incorretamente no meio ambiente. Assim, o presente estudo propôs a revalorização de resíduos de macadâmia (MR) como carga em espumas de poliuretano (PU) à base de óleo de mamona. Os diferentes tamanhos de partículas (28 e 35 mesh) e teores de carga (5-20% m/m) foram avaliados. O MR, o PU puro e seus compósitos foram caracterizados por Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Densidade Aparente, Absorção de Água, Ângulo de Contato, Espectroscopia no Infravermelho (FTIR), Termogravimetria (TGA), Difratometria de Raios-X (DRX), Propriedades Mecânicas e avaliação do envelhecimento ambiental. De acordo com a análise morfológica dos compósitos, a inserção de MR na matriz de poliuretano proporciona um efeito nucleante produzindo espumas de maior densidade e menores tamanhos de poros em comparação ao PU puro. A amostra com maior teor de MR apresenta menor tamanho de poros. Em virtude dessa morfologia, o compósito apresenta um bom caráter hidrofóbico e uma baixa permeabilidade à água. Alinhado a isso, a análise de Espectroscopia no Infravermelho evidencia fortes interações entre MR/PU, e esta característica resulta em compósitos de boa estabilidade térmica e resistência à compressão. Com relação a granulometria (tamanho da partícula) do MR, observa-se que os compósitos com resíduo de macadâmia (MR) de 28 mesh, apresentam melhores desempenhos mecânicos. Além disso, a avaliação do envelhecimento ambiental natural realizado no período de 12 meses evidencia alteração em propriedade como densidade aparente gerada pela degradação de processos de oxidação, fotodegradação e processos hidrolíticos provenientes de fatores como Radiação UV, variação de temperatura e umidade presentes no ambiente ao qual amostras são expostas. No entanto, o degradante efeito do envelhecimento é amenizado devido à adição de resíduos de casca de noz de macadâmia (especialmente entre 5 a 20% MR). O estudo mostra que MR na matriz da espuma de PU resulta em efeito protetor no processo degradativo, evitando perdas de propriedade ou alteração estrutural nas espumas de PU. Portanto, o MR como reforço nas espumas de PU é uma alternativa sustentável para o desenvolvimento de materiais com diversas aplicações dentre elas áreas de construção civil, como material de proteção contra intempéries.
Abstract: The use of agro-industrial residues as filler in polymer matrices has aroused the interest of the scientific community and industrial sectors due to the manufacture of composite materials with excellent morphological, thermal, and mechanical properties. In Brazil, the high consumption of macadamia has generated a significant amount of waste that is incorrectly released into the environment. Thus, the present study proposed the revaluation of macadamia residues (RM) as a filler in castor oil-based polyurethane (PU) foams. Different particle sizes (28 and 35 mesh) and filler contents (5-20% m/m) were evaluated. RM, pure PU, and their composites were characterized by Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Apparent Density, Water Absorption, Contact Angle, Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetry (TGA), X-Ray diffractometry (XRD), Mechanical Properties and the evaluation of environmental aging. According to the morphological analysis of the composites, the insertion of MR in the polyurethane matrix provides a nucleating effect, producing foams with higher density and smaller pore sizes compared to pure PU. A sample with higher MR content has a smaller pore size. Due to this morphology, the composite presents a good hydrophobic character and a low permeability to water. In line with this, the Infrared Spectroscopy analysis shows strong interactions between MR/PU, and this characteristic results in composites with good thermal stability and resistance to compression. Regarding the granulometry (particle size) of the RM, it is observed that the composites with macadamia residue (RM) of 28 mesh, present better mechanical performances. In addition, the assessment of natural environmental aging carried out over a period of 12 months shows changes in properties such as apparent density generated by the degradation of oxidation processes, photodegradation, and hydrolytic processes arising from factors such as UV radiation, temperature variation, and humidity present in the environment at the which samples are exposed. However, the degrading effect of aging is mitigated due to the addition of macadamia nut shell waste (especially between 5 to 20% MR). The study shows that MR in the PU foam matrix results in a protective effect in the degradative process, preventing property loss or structural alteration in PU foams. Therefore, MR as a reinforcement in PU foams is a sustainable alternative for the development of materials with different applications, including civil construction areas, as a weather protection material.
Palavras-chave: Engenharia ambiental
Resíduos agrícolas
Noz macadamia
Poluição
Poliuretanas
Environmental engineering
Agricultural wastes
Macadamia nut
Pollution
Polyurethanes
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL::CONTROLE DA POLUICAO
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
Citação: BALIEIRO, Lorena Corrêa de Souza. Revalorização dos resíduos provenientes da casca de noz macadâmia como enchimento em compósito de poliuretano derivado do óleo de mamona. 2023. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/19835
Data de defesa: 27-Abr-2023
Aparece nas coleções:Mestrado Profissional em Engenharia Ambiental

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