1
Introdução
O coco verde,
em especial, é utilizado para o consumo da água, devido aos seus benefícios
funcionais. Este consumo vem crescendo no Brasil, representando de 100 a 350
milhões de litros/ano. O coco é composto por mesocarpo, embrião, copra,
epicarpo, endocarpo e a água de coco. A parte fibrosa é o nome dado ao material
fibroso que constitui o mesocarpo do fruto [1].
Segundo Rosa et
al. e Brito et al. o aumento do consumo de água de coco traz consigo
problemas relacionados à destinação final das cascas, que representam de 80 a
85% do peso bruto do fruto [2][3]. Esse descarte inadequado transforma-se em um sério problema quando é
feito em ambiente com condições anaeróbias para produção de gás metano, um dos
gases mais importantes para o aumento do efeito estufa. A obtenção da fibra
e pó do coco descartado através da trituração, é considerada uma forma de
reaproveitamento e agregação de valor ao resíduo, principalmente quando
incorporado ao solo [4].
O
aproveitamento da fibra do coco verde ocorre na maioria das vezes em paisagismo
e jardinagem, pela sua excelente adaptação na forma de vasos devido à sua alta
porosidade, facilitando assim o enraizamento [5]. Outras aplicações também são vistas no setor
moveleiro, têxtil, calçadista, design de objetos para lar, papelaria,
construção civil e mantas industriais [4].
As fibras
extraídas do mesocarpo do coco são classificadas como lignocelulósicas,
compostas basicamente por lignina, hemicelulose e celulose que lhe proporcionam
elevados índices de rigidez [6]. Estes altos índices de rigidez encontrados na fibra do coco, podem
proporcionar aumentos significativos na resistência à compressão da camada de
revestimento aplicada na pavimentação.
A pavimentação
é definida como uma estrutura de camadas finitas, construída sobre a superfície
de terraplanagem, destinada a resistir aos esforços provenientes do tráfego de
veículos e, assegurando aos usuários boas condições de rolamento, com conforto,
economia e segurança [7].
O material
utilizado para o revestimento da pavimentação deve atender alguns requisitos
normatizados para a definição de sua dosagem possuir, em função das espessuras
calculadas segundo o volume de tráfego característico do trecho a ser
pavimentado e do tipo de materiais que constituem as demais camadas [7]. O uso do ligante asfáltico na camada
de revestimento deve-se às suas propriedades adesivas, seu comportamento termo
viscoelástico, sua impermeabilidade à água e sua durabilidade [8].
Apesar da
realização de alguns processos de reutilização da casca, oriunda do elevado
consumo de água de coco, as taxas de desperdício ainda se apresentam muito
altas. Nesse contexto, o trabalho em questão se propõe a estudar a utilização
da fibra do coco como agregado asfáltico para aumentar a resistência da camada
de revestimento na pavimentação. Bem como apresentar uma alternativa para melhorar
o índice de aproveitamento do fruto produzido na região, assim como, reduzir
custos do revestimento asfáltico.
2
Metodologia
O procedimento experimental foi realizado conforme o fluxograma apresentado
na Figura 1.
Figura 1: Fluxograma de metodologia desenvolvida
As cascas do
coco verde foram doadas por estabelecimentos que comercializam a água de coco,
localizados no município de Pau dos Ferros-RN.
Esse resíduo
em geral é descartado no lixão da cidade. O material foi cortado em pedaços e
sanitizados em solução de hipoclorito de sódio (NaClO) na concentração de 100
ppm por 15 min, e, em seguida, foram submetidas a secagem em estufa, até peso
constante, na temperatura de 105 ºC (Figura 2). Em seguida, utilizou-se uma
forrageira elétrica para triturar o material, e, com o uso de peneiras,
obteve-se o pó das cascas (Figura 3).
Figura 2. Cascas do coco em secagem
Figura 3. Pó do coco obtido pela forrageira
2.2 Análises Físico-Químicas
Para
caracterizar o material quanto a sua composição e propriedades físico-químicas,
foram realizadas análises de acordo com metodologia apresentada pela Empresa
Brasileira de Pesquisa Agropecuária – EMBRAPA [9].
A
caracterização físico-química do material, tem como principal intuito,
verificar a qualidade e composição centesimal do material, buscando
especificidades que atendam a sua incorporação nesse estudo.
2.3 Ensaio Granulométrico
O
ensaio de granulometria foi realizado para todos os agregados utilizados no
traço do asfalto, como: a areia, a brita e a fibra de coco. O ensaio foi
realizado conforme a Norma Brasileira – NBR, NM 248:2001 [10]. No primeiro
momento, foi realizado o ensaio para a fibra de coco, utilizando a série normal
de peneiras estabelecida pela NM 248:2001, com os seguintes diâmetros: 9,5 mm;
6,3 mm; 4,75 mm; 2,36 mm; 1,18 mm; 600 μm; 300 μm; 150 μm; fundo (Figura 4).
Figura
4: Peneiras utilizadas
no ensaio granulométrico
Neste
ensaio foram utilizados 300 gramas do material. Após a agitação das partículas
sobre as peneiras, realizou-se a pesagem das massas passante e retida em cada
uma delas (Figura 5). Em seguida, realizou-se o ensaio para a brita, material
presente na composição do revestimento asfáltico. Para isso, utilizou-se uma
série normal de peneiras estabelecida pela NBR NM 248:2001 [10], seguindo os
seguintes diâmetros: 38 mm; 19 mm; 9,5 mm; 6,3 mm; 4,75 mm; 2,36 mm; 1,18 mm;
600 μm; 300 μm; 150 μm; fundo. Nesta análise, foram utilizado 5000 gramas
brita.
Figura 5: Massa
retida na peneira
Por
fim, foi realizado o ensaio para 200 gramas de areia fina, utilizando a série
normal estabelecida pela NBR NM 248:2001 [10] (19 mm; 9,5 mm; 6,3 mm; 4,75 mm; 2,36 mm;
1,18 mm; 600 μm; 300 μm; 150 μm; fundo). Tanto o ensaio para a brita, quanto o
da areia, o procedimento empregado foi semelhante ao realizado com o pó da
fibra do coco. Assim, com base nos dados obtidos, foi traçada a curva
granulometria da fibra de coco, brita e areia.
A
partir do ensaio de granulometria foi possível calcular o módulo de finura do
material estudado, que pela NBR NM 248:2001 [10] é representado como a porcentagem
retida acumulada dividida por 100 (cem). Quanto maior for o módulo de finura
mais graúdo é o material.
2.4 Ensaio de
Compactação
Para
este ensaio, utilizou-se a fibra de coco com objetivo de determinar a massa
unitária deste material, conforme a NBR NM 45:2006 [11]. A massa unitária
também é utilizada como parâmetro para classificação do agregado quanto à
densidade.
2.5 Ensaio de
resistência à compressão
Para
realização do ensaio de resistência à compressão, que verifica a resistência à
compressão do corpo de prova, foram executados corpos de prova de asfalto. A
moldagem dos corpos de prova foi realizada de acordo com a NBR 5738:2015 [12]. O adensamento foi
realizado em 3 camadas (Figura 6). E a ruptura dos corpos de prova, foi
realizada com uma prensa elétrica digital (teste de compreensão), modelo LM-02
Type Digital Dynamometry Appea da Solocap geotecnologia rodoviária LTDA ®, de
carga máxima 2000 KN com precisão de ± 1 %, tensão 220 V e potência 750 W,
conforme presentada na Figura 7 e o cálculo da tensão de ruptura dos mesmos foi
realizada por meio da Equação 1.
Figura 6: Adensamento
Figura 7: Prensa
|
|
(1)
|
Onde: 
Tensão de ruptura;
Força de ruptura;
Área de contato da prensa.
3. Resultados e
Discussão
3.1 Caracterização
Físico-Química da fibra do coco
O
objetivo da caracterização da fibra de coco, foi auxiliar na análise sobre a eficiência
da utilização da fibra de coco como adjunto na composição do asfalto. A Tabela
1, apresenta os resultados para a fibra de coco obtida na região do Oeste
Potiguar e os padrões de identidades de outros autores, como comparativo.
Tabela
1: Caracterização físico-química da fibra
de coco e padrões de identidade
|
Componentes
|
Dados da pesquisa (*)
|
Camara et al. [16]
|
Cabral et al. [13]
|
|
Celulose (%)
|
38,3
|
35,52
|
24,70
|
|
Hemicelulose (%)
|
15,7
|
33,41
|
12,26
|
|
Lignina (%)
|
27,62
|
22,28
|
40,10
|
|
Cinzas (%)
|
4,63
|
7,7
|
2,56
|
|
Extrativos (%)
|
5,00
|
-
|
2,63
|
|
Total
|
91,25
|
98,91
|
82,25
|
Fonte: *Autoria Própria
Analisando a
Tabela 1, pode-se verificar que o resultado das sete análises apresenta valores
bem próximos aos obtidos por outros autores. Alterações entre alguns valores
podem ter ocorrido pela particularidade da região em que a matéria-prima foi
obtida, onde o solo ou condições climáticas podem interferir nessa composição.
A análise e
quantidade obtida na Tabela 1 da lignina se destacou em importância em relação às
demais, visto que a lignina foi responsável pela resistência das fibras,
podendo assim, consequentemente, aumentar a resistência à compressão do
asfalto.
Os teores de
cinzas e extrativos obtidos foram superiores aos encontrados na literatura.
Isso pode ter ocorrido devido às limitações do laboratório de modo que as duas
análises fossem realizadas com maior dificuldade.
3.2 Ensaio de
granulometria
O ensaio de
granulometria foi realizado para todos os agregados (fibra de coco, brita e
areia) utilizados na obtenção do traço asfáltico. Assim, através do Gráfico 1 é
possível observar o comportamento obtido por meio das curvas granulométricas,
respectivamente, para o estudo da fibra de coco (1a); Brita (1b); Areia (1c).
Gráfico: Curva Granulométrica da Fibra de coco (1a); Curva
Granulométrica da Brita (1b); Curva Granulométrica da Areia (1c)
(1a)
(1b)
(1c)
De acordo com
dados extraídos do Gráfico 1a, é observado que o módulo de finura obtido foi de
0,9157 (quantidade retirada dividida por 100), caracterizando a fibra de coco
como material particulado fino. De acordo com a NBR 7211:2005 [14] sua localização na curva
granulométrica fica próxima da zona utilizável inferior.
Pode-se
observar que a curva granulométrica da fibra de coco se apresenta, durante sua
maior parte, entre a zona utilizável mínima e zona utilizável máxima, sendo
assim um material propício ao uso.
Já o Gráfico
1b mostra os resultados no ensaio de granulometria da brita utilizada no traço
asfáltico. A brita aplicada foi classificada de acordo com a NBR 7211:2005 [14], como brita 1, com peneira mínima de
9,5 mm e máxima de 25 mm, e comercialmente como brita 1 com peneira mínima 9,5
mm e máxima de 19 mm. Pode-se observar através do Gráfico 02 que a curva
granulométrica da brita se encontra entre a zona utilizável mínima e zona
utilizável máxima, sendo também um material propício ao uso.
Finalizando o
estudo granulométrico acerca dos agregados do traço asfáltico, observa-se por
meio do Gráfico 1c os resultados obtidos no ensaio de granulometria da areia
utilizada no traço asfáltico. O módulo de finura obtido no ensaio foi de 1,0,
caracterizando a areia como fina de acordo com a NBR 7211:2005 [14]. Sua localização na curva
granulométrica fica próxima da zona utilizável inferior (Gráfico 1.5). A curva
granulométrica da areia se encontra, durante sua maior parte entre a zona utilizável
mínima e zona utilizável máxima, sendo assim um material propício ao uso.
3.3 Ensaio de Compactação
Foi realizado
o ensaio de compactação da fibra de coco utilizado para o traço do asfalto, com
objetivo de determinar a massa unitária deste material. O ensaio foi realizado
no laboratório de Engenharia Civil da Universidade Federal Rural do Semi-Árido,
campus Pau dos Ferros - UFERSA/PDF, já descrito na metodologia deste trabalho.
A Tabela 2 apresenta os resultados obtidos no ensaio.
Tabela
2: Resultados obtidos no
ensaio de compactação
A massa
unitária compactada final foi de 0,127 g/cm³, inferior a 1,0 g/cm³, podendo
assim ser classificada, de acordo com a NBR 45:2006 [12], como um material leve.
3.4 Ensaio de resistência a
compressão
Para
realização do ensaio de resistência à compressão, inicialmente foram preparados
corpos de prova de asfalto. Alguns traços foram testados até que se chegasse no
traço ideal e final obtido observando principalmente a trabalhabilidade e
sustentação do mesmo nos moldes usados. Esses corpos de prova foram moldados
sem a adição da fibra do coco, com teores variados de 10%, 20% e 27% (Figura 8).
Figura 8: Corpos
de prova no instante imediato após moldagem
Os traços empregados
em cada teste da moldagem dos corpos de prova podem ser observados na Tabela 3.
Tabela
3: Traços utilizados para moldagem dos
corpos de prova
|
TRAÇO
|
CP 01
|
CP 02
|
CP 03
|
CP 04
|
|
Brita
|
50 %
|
50 %
|
50 %
|
50 %
|
|
Areia fina
|
27 %
|
17 %
|
7 %
|
0 %
|
|
Fibra de coco
|
0 %
|
10 %
|
20 %
|
27 %
|
|
Cimento (CP II E-32-RS)
|
15 %
|
15 %
|
15 %
|
15 %
|
|
Ligante asfáltico
|
8 %
|
8 %
|
8 %
|
8 %
|
Os 4
(quatro) corpos de provas moldados, foram retirados do molde no dia seguinte,
aguados e deixados na cura ao ar livre por 30 dias.
Após esse
tempo foi realizado o ensaio de resistência à compressão nos corpos de provas.
O ideal seria a confecção de 3 corpos de prova para cada traço, realizando
assim em triplicata o teste, e o tamanho do molde utilizado deveria ter 6,35 cm
de altura e 10 cm de diâmetro [15]. Porém, o Laboratório de Engenharia Civil da UFERSA-PDF só
dispunha de corpos de prova com 20 cm de altura e 10 cm de diâmetro, e a
confecção dos 3 corpos para cada traço não foi possível devido a quantidade de
ligante disponível.
Com isso, foi
então realizada a análise em corpos de prova para cada traço asfáltico. Devido
às condições disponíveis no laboratório onde os corpos de prova apresentavam
dimensões diferentes aos padrões estabelecidos segundo as normas de análise,
assim como a prensa para testagem ser indicada para rompimento de concreto, a
qualidade dos resultados finais foi comprometida.
Embora
quantitativamente não tenha sido possível obter o valor da tensão a cada corpo
de prova, de forma qualitativa, conforme mostrado na Figura 9, é visível o
comportamento gerado por rompimento e deformações aos corpos após submeterem a
prensa. Como pode ser visto, os corpos CP 03 e CP 04 apresentam-se mais firmes
estruturalmente e estes foram produzidos com um maior percentual de fibra do
coco em sua composição.
Figura 9: Corpos
de prova após ruptura
Embora a força
utilizada para ruptura dos corpos de prova tenha sido muito pequena,
impossibilitando assim a sua leitura pelo equipamento, segundo a Figura 8
pode-se perceber que os corpos de prova CP 03 e CP04 tiveram deformação
inferior aos outros dois, com destaque a grande deformação sofrida pelo CP 01.
4. Conclusões
Em busca de
melhorias que minimizem os problemas enfrentados nas rodovias brasileiras,
aliada a necessidade de se inovar para ser sustentável. Faz-se necessário cada
vez mais encontrar soluções que aumentem a vida útil do pavimento e possa de
certa forma, contribuir para a redução de problemas ambientais. Nesse sentido,
a fibra de coco surge como alternativa sustentável para substituir o agregado
de areia e com isso, proporcionar maior trafegabilidade, segurança e menor
custo de manutenção.
Dentre os
parâmetros físico-químicos analisados, destacando em especial, ao teor de
lignina próximo a 30%, por ser um dos principais componentes da materia
lignocelulósica e apresentar como principal característica a de rigidez ao
material, mostra-se atrativo para esta matéria prima no que concerne a sua
implementação ao traço asfáltico.
O traço definido
no conjunto de agregados apresentou ótima trabalhabilidade para a confecção dos
corpos de provas asfáltico. Através do ensaio de granulometria da fibra do coco
e da areia, pôde-se observar que a curva granulométrica destas se encontravam
dentro dos limites estabelecidos pela faixa utilizável mínima e máxima segundo
a NBR 7211:2005. O módulo de finura encontrado para a fibra de coco foi de
0,9157 e da areia foi 1,0, classificando ambos como material fino. Com estes
resultados, confirma-se ser possível a substituição da areia pela fibra de coco
já que os dois apresentam o módulo de finura aproximados.
Como
perspectiva para trabalhos futuros, sugere-se a confecção de moldes e ruptura
em condições adequadas, para observação e definição do ganho real de
resistência à compressão do asfalto com a adição da fibra do coco.
Referências
[1] PUTRINO, F. M.; Estudo da obtenção de
açúcares redutores a partir de casca de coco verde utilizando CO2 supercrítico.
2016. 71f. Dissertação (Mestre) – Faculdade de Zootecnia e Engenharia de
Alimentos, Universidade de São Paulo, Pirassununga, 2016. Disponível em:
https://teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74132/tde-12082016-154416/publico/ME4886288COR.pdf.
Acesso em 04 de janeiro de 2020.
[2] ROSA, M. F., ABREU, F. A. P., FURTADO,
A. A. L., BRÍGIDO, A. K. L., NORÕES, E. R.; V. 2001. Processo agroindustrial:
obtenção de pó de casca de coco verde. Fortaleza: Embrapa Agroindústria
Tropical (Comunicado Técnico, 61).
[3] BRITO, E. O., ROCHA, J. D. S.,
VIDAURRE, G. B., BATISTA, D. C., PASSOS, P. R. A., MARQUES, L. G. C.; 2004.
Propriedades de chapas produzidas com resíduos do fruto de coco e partículas de
pinus. Floresta e Ambiente, 11, 2, 01-06.
[4] SILVA, A. C.; Reaproveitamento da
casca do coco verde. REMOA - v.13, n.5, dez. 2014, p.4077-4086. Disponível em:
https://periodicos.ufsm.br/remoa/article/viewFile/15186/pdf. Acesso em 30 de
abril de 2019.
[5] ARAGÃO, W. M., Coco: Pós-colheita.
Série Frutas do Brasil. EMBRAPA: Brasília, 2002.
[6] MATHAI. P. M. Bast and
other plant fibers. The Textile Institute. Cambridge: Woodhead Publishing
Limited, 2005. p. 275-313.
[7] BERNUCCI, L. B.; MOTTA, L. M. G.;
CERATTI, J. A. P.; SOARES, J. B.; Pavimentação asfáltica: formação básica para
engenheiros. Rio de Janeiro: PETROBRAS: ABEDA, 2008.
[8] COELHO JÚNIOR, M. L. P., ROCHA, P. H.
T.; 2013. Estudo preliminar de misturas asfálticas à quente utilizadas em obras
de pavimentação na região metropolitana de Goiânia. Universidade Federal de
Goiás, Escola de Engenharia Civil. Disponível em: https://www.eec.ufg.br/up/140/o/ESTUDO_PRELIMINAR_DE_MISTURAS_ASF%C3%81LTICAS_%C3%80_QUENTE_UTILIZADAS_EM_OBRAS_DE_PAVIMENTA%C3%87%C3%83O_NA_REGI%C3%83O_METROPOLITANA_DE_GOI%C3%82NIA.pdf.
Acesso em 08 de novembro de 2019.
[9] EMBRAPA 236, MORAIS, J. P. S.; ROSA,
M. F.; MARCONCINI, J. M.; Procedimento para análise lignocelulósica. ISSN 0103
– 0205. Dezembro, Campina Grande, 2010.
[10] NBR NM, NORMA BRASILEIRA 248.
Agregados – Determinação da composição granulométrica, 2001.
[11] NBR NM, NORMA BRASILEIRA 45. Agregados
– Determinação da massa unitária e do volume de vazios, 2006.
[12] NBR NM, NORMA BRASILEIRA 5738.
Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova, 2015.
[13] CABRAL, M. M. S.; ABUD, A. K. S.;
ROCHA, M. S. R. S.; ALMEIDA, R. M. R. G.; GOMES, M. G.; Composição da fibra da
casca de coco verde in natura e após pré-tratamentos químicos. ENGEVISTA, V.
19, n.1, p. 99-108, Janeiro 2017.
[14] NBR NM, NORMA BRASILEIRA 7211.
Agregados para concreto – Especificação, 2005.
[15] SOARES, J. B.; CAVALCANTE, V. T. F.;
DOSAGEM “PASSO A PASSO”. Universidade Federal do Ceará, Departamento de
Engenharia dos Transportes, Campus Picuí. Fortaleza – CE, S.A.
[16] CAMARA, A.; NUNES, M.; SANTOS, J.; MARAFON,
A. (2019). Aproveitamento de cascas de coco para geração de energia térmica:
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