Le linee guida per un progetto di ricerca sui rifiuti agroindustriali e il loro potenziale utilizzo come materiali appropriati per abitazioni e infrastrutture includono la conversione dei rifiuti in risorse, sostituendo materie prime tossiche con input sani, e la migrazione da processi di produzione dannosi a processi di produzione sostenibili.

Il progetto Agrowaste è coordinato da Holmer Savastano Jr. presso la Animal Science &Food Engineering School (FZEA-USP) dell'Università di San Paolo a Pirassununga, Brasile.

“Abbiamo sviluppato due linee di ricerca:una con compositi a matrice inorganica, esplorare l'aggiunta di ceneri volanti di biomassa e fibre di biomassa alla matrice di cemento Portland per la produzione di pannelli in fibrocemento piani o ondulati; l'altro con compositi a matrice organica, esplorare l'uso di fibre e particelle di biomassa legate alla resina vegetale per la produzione di cartone per imballaggi, bancali e mobili, ", ha detto Savastano.

La linea di prodotti inorganici offrirà un'alternativa al cemento amianto, mentre la linea organica offrirà un'alternativa al truciolare e al truciolare impregnati di resina fenolica. L'amianto e le resine fenoliche sono ampiamente ritenute cancerogene. In particolare, il cemento amianto è vietato in un numero crescente di paesi (attualmente 69) in ottemperanza alle raccomandazioni dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS).

Le resine fenoliche sono vietate in diversi paesi, ma non in Brasile. Però, i loro giorni sono contati. Non sono solo tossici, ma anche insostenibili perché sono prodotti petroliferi raffinati. "Il cemento amianto è stato utilizzato per decenni, e durante quel periodo, l'industria si è adattata perfettamente. Sembrava una soluzione tecnica imbattibile, soprattutto grazie al suo basso costo, ma l'impatto sulla salute significa che devono essere trovate altre fibre di rinforzo meno tossiche, " Disse Savastano.

"Il nostro progetto ha già prodotto risultati con un potenziale trasferimento di tecnologia alle aziende commerciali. Il fibrocemento può essere utilizzato nella produzione di coperture ondulate e pannelli, rivestimenti e altri componenti per l'edilizia. Non abbiamo solo sostituito la fibra; è stato necessario apportare diverse modifiche al processo di produzione, e su questo abbiamo lavorato con aziende che producono fibrocemento in Brasile. Sono stati richiesti metodi specifici di stagionatura del cemento, Per esempio, " Egli ha detto.

Uno studio condotto da Savastano per sviluppare la tecnologia di polimerizzazione del fibrocemento ha prodotto pannelli in fibrocemento utilizzando una miscela di cemento, fibre plastiche e polpe vegetali. "Il nostro approccio consiste sempre più nell'utilizzare ceneri volanti da biomassa come sostituto del cemento Portland convenzionale e delle fibre vegetali invece delle fibre di plastica, " Disse Savastano.

Ciò configurerebbe un prodotto di terza generazione. La prima generazione era costituita da cemento armato con fibre minerali. La già valida seconda generazione combina cemento, fibre plastiche e polpe vegetali. La terza generazione prevede la sostituzione progressiva delle fibre di cemento e plastica con ceneri volanti da biomassa e fibre vegetali, riducendo così l'impatto del materiale e rendendolo più sostenibile in accordo con le aspettative ambientali sempre più diffuse della società.

"Il più vegetale, il più sostenibile, — disse Savastano. — Perciò, il passo successivo al progetto attuale, che sta per concludersi, sarà quello di eseguire con precisione analisi di sostenibilità e di calcolare come l'utilizzo di maggiori quantità di fibre vegetali influenzerebbe variabili come il consumo energetico nella produzione e la durabilità del prodotto finale."

Per adesso, le fibre vegetali utilizzate nella ricerca sono ancora estratte dalla polpa di cellulosa a causa della disponibilità commerciale. "In un paese come il Brasile, possiamo facilmente utilizzare varie piante fibrose come fonti di polpa, — disse Savastano. — Ad esempio, importanti alternative nello Stato di San Paolo, che è il principale produttore nazionale di canna da zucchero, potrebbero essere bagassa di canna da zucchero e paglia come fonti sia di fibre che di cenere. Se consideriamo il territorio nazionale nel suo insieme, ci sono molte altre alternative alla biomassa non legnosa, come sisal, banana e bambù, per citare solo alcuni esempi».

Sostituzione della bagassa di canna da zucchero per polpa di cellulosa, Per esempio, soddisferebbe il requisito che i rifiuti dovrebbero essere convertiti in risorse, contribuendo all'ottimizzazione dei processi agroindustriali. "Ciò che oggi chiamiamo spreco non è affatto spreco, ma materie prime utilizzate in modo improprio, "Savastano ha detto. "Uno degli obiettivi del nostro progetto è quello di offrire questo tipo di approccio alla comunità imprenditoriale".

Sinergia di ricerca

La posizione della Guadalupa ai tropici, come gran parte del Brasile, è un fattore importante nella sinergia raggiunta dai team di ricercatori di USP e UAG. L'agricoltura è la locomotiva dell'economia della Guadalupa, e le colture principali sono la canna da zucchero e le banane.

Poiché Guadalupa e Brasile hanno climi simili, determinate soluzioni edilizie, come quelli che utilizzano la biomassa, fanno parte della cultura tradizionale in entrambi i luoghi. Inoltre, l'interazione tra i due gruppi è stata arricchita dalle loro competenze complementari. "Loro sono più forti in chimica e noi siamo più forti in ingegneria, " Disse Savastano.

Per la linea biologica, che comportano la produzione di lastre o pannelli di particelle di legno, i ricercatori dipendono dalla resina vegetale acquistata, in questo caso a base di olio di ricino. "Ci stiamo concentrando principalmente sulla biomassa, " Disse Savastano.

"C'è una buona ragione per questo:la biomassa rappresenta almeno l'85% della massa del materiale, mentre la resina rappresenta solo il 15 percento. Abbiamo acquistato una resina che rispetta tutte le specifiche tecniche, ma non abbiamo ancora padroneggiato la sua produzione. Se il nostro progetto è avere un futuro, il prossimo passo deve essere quello di acquisire questa competenza collaborando con gruppi che hanno padroneggiato questa tecnologia."

I ricercatori dell'USP sono stati recentemente contattati da scienziati della North Carolina A&T State University negli Stati Uniti che utilizzano letame di maiale per produrre un legante organico o un aggregato. Questo è solo un esempio delle tante possibilità da esplorare rispetto alle resine.

I ricercatori dell'USP hanno lavorato con gusci di cocco verdi, bagassa di canna da zucchero, sisal, e persino sacchi di cemento vuoti che sono stati gettati dopo l'uso. Questi materiali costituiscono la massa legata dalla resina. Una potenziale applicazione è nell'industria del mobile, che potrebbe utilizzare pannelli di particelle rivestiti con sottili fogli di tranciato di legno o laminati impermeabili.

"Questi pannelli hanno un enorme potenziale, " Ha detto Savastano. "Potrebbero avere più strati con meccanica ottimizzata, termico, proprietà acustiche o estetiche, e diversi tipi di pannelli potrebbero essere progettati per usi specifici in edilizia, Arredamento, confezione, ecc. È qui che l'ingegneria può dare un contributo importante considerando fattori come la resistenza meccanica, impermeabilità e durata. La scala di produzione è fondamentale, ma in ogni caso, il passaggio a materiali alternativi non avverrà dall'oggi al domani. Qualsiasi adeguamento ai processi industriali deve essere studiato a fondo per garantire coerenza e affidabilità sia per i produttori che per gli utenti".