IX Congresso Brasileiro de Análise Térmica e Calorimetria
09 a 12 de novembro de 2014 – Serra Negra – SP - Brasil
ESTUDO DO COMPORTAMENTO TÉRMICO DE EFLUENTE DE LODOS AEROBIO E
ANAEROBIO PROVENIENTE DA INDÚSTRIA DE BORRACHA NATURAL
Resumo
A indústria de beneficiamento de borracha natural (hevea brasiliensis) no Brasil produz uma grande quantidade de
resíduos, que devem ser destinados de maneira correta para minimizar e diminuir o impacto ambiental causado. Durante
o beneficiamento da borracha, a mesma passa por diversas etapas, as quais geram vários tipos de resíduos. Dentre estes,
foram selecionados dois tipos de amostras, com características distintas, além da borracha natural. Estas amostras foram
avaliadas por termogravimetria (TG) a fim de verificar e comparar o comportamento térmico. Os resultados indicaram
que os resíduos da lagoa anaeróbia possuem grande quantidade de matéria inorgânica associados à matéria orgânica.
Palavras-chave: borracha natural, lodo, comportamento térmico.
Abstract
The processing industry of natural rubber (Hevea brasiliensis) in Brazil produces a greath quanties of waste that must be
allocated correctly to minimize and therefore, reduce the environmental impact. During the processing of natural rubber,
there are the formation of several types of wate. Among these, two samples were seletioned and also one sample of
natural rubber. These samples were analyzed by thermogravimetry (TG) in order to verifed and carried out the
comparison of the thermal behavior. The results indicated that residues from anaerobic have large amount of inorganic
matter associated with organic matter.
Keywords: natural rubber, slugde, thermal behavior.
INTRODUÇÃO
A borracha natural tem um papel importante nas indústrias, tendo em vista a necessidade de
diminuição dos polímeros sintetizados [1]. Como a borracha natural tem propriedades físico-químicas,
elasticidade e flexibilidade peculiares devido, principalmente ao polímero de alto peso molecular cis-1.4poliisopreno, ela tem demanda para substituir as necessidades de produtos automotivos [1-3]. Contudo,
mesmo a indústria associada ao beneficiamento de borracha natural também produz uma grande quantidade
de resíduos durante o processo. Assim, o reaproveitamento dos resíduos gerados bem como o estudo de
lodos de lagoas de tratamento podem fornecer caminhos para a melhor destinação destes materiais
considerados descartáveis. Este fato deve ser considerado tendo em vista que em vários países, por
diferentes razões, há o esgotamento das reservas de matérias-primas e o crescente volume de resíduos
sólidos que devem ser reutilizados da melhor maneira possível [4].
O principal objetivo deste trabalho visa realizar a caracterização térmica utilizando a
termogravimetria (TG) como técnica principal em atmosfera de ar sintético.
EXPERIMENTAL
As amostras de borracha natural, borracha vulcanizada e dos resíduos gerados foram coletadas de uma
indústria de beneficiamento na região de São José do Rio Preto, estado de São Paulo. Elas foram armazenadas
em recipientes de plástico lacrados, no Laboratório as amostras foram homogeneizadas e submetidas à
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secagem em estufa com circulação de ar a 105° C até a obtenção de massa constante. Posteriormente, estas
amostras foram trituradas até obtenção de um pó fino e homogêneo. As curvas TG-DTA foram obtidas do
instrumento SDT 2960 da TA Instruments. Pesou-se massas em torno de 10 mg, utilizou-se para realizar a
análise cadinho de alumínio com razão de aquecimento de 20 ºC min-1 em atmosfera ar sintético.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As curvas TG/DTG e DTA da borracha natural apresentada na Figura 1 apresentam cinco
etapas de perdas de massa. A primeira etapa corresponde à decomposição térmica ocorre entre a
temperatura inicial e 217ºC, com perda de 20,71% de massa, a qual foi atribuída ao processo de
volatilização de água quimicamente ligada à estrutura do material assim como de outros materiais voláteis
[4]. A segunda perda de massa, correspondente a 63,51%, ocorre no intervalo 264 a 400ºC, o qual segue a
quarta e quinta etapa de perda de massa no intervalo de 400 a 550ºC. Além disso, a curva DTA mostra que
a primeira etapa é uma reação endotérmica enquanto que as demais são exotérmicas. Estas etapas são
atribuídas à degradação de polímeros de maior massa molecular. O resíduo carbonáceo final foi de 0,98%.
A Figura 2 apresenta uma borracha, chamada de 3º linha e que é um resíduo resultante do
processo principal de vulcanização da borracha. Este material comercializado para uso em produção de
materiais que não exigem qualidade elevada para o produto final. A primeira etapa de decomposição
térmica ocorre entre 228-418ºC com perda de 86,26% de massa. A segunda e terceira etapa ocorre no
intervalo de 418 a 540ºC. A curva DTA apresenta que estas etapas de perda de massa são reações
exotérmicas. Ao final da reação não se observou a presença de resíduo final.
Figura 1: Curvas TG/DTG e DTA da borracha natural, em atmosfera de ar sintético com razão de aquecimento de 20ºC min -1, em
cadinho de alumínio e massa de amostra em torno de 10mg.
As curvas TG/DTG e DTA do lodo anaeróbio em atmosfera de ar sintético apresentam uma etapa de
desidratação entre a temperatura inicial e 200ºC, o qual corresponde a uma reação endotérmica, indicada por
um pequeno desvio da linha base da curva DTA. A segunda e terceira etapa de decomposição térmica ocorre
entre 212-376ºC e 376 a 589ºC. E importante observar que a segunda etapa ocorre com reações de
sobreposição neste intervalo, o qual corresponde a uma curva DTA larga indicando que a reação é sobreposta
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(formação de um ombro na curva). A terceira etapa de decomposição mostra ser uma reação que ocorre em
uma única etapa, enquanto que a curva DTA apresenta reações exotérmicas sobrepostas. A quarta etapa de
decomposição ocorre entre 623 a 753ºC e apresenta uma reação que ocorre em um único estagio, sem
apresentar alteração na curva DTA. Ao final da reação observou a presença de grande quantidade de resíduo
(31,32%), o que foi atribuído a material inorgânico presente na lagoa anaeróbia.
Figura 2: Curvas TG/DTG e DTA da borracha de 3ª linha, em atmosfera de ar sintético com razão de aquecimento de 20ºC min-1, em
cadinho de alumínio e massa de amostra em torno de 10mg.
Figura 3: Curvas TG/DTG e DTA do lodo retirado da lagoa anaeróbia, em atmosfera de ar sintético com razão de aquecimento de
20ºC min-1, em cadinho de alumínio e massa de amostra em torno de 10mg.
CONCLUSÕES
Os resultados obtidos pelas análises de termogravimetria mostraram o comportamento térmico de
borracha natural antes e após a vulcanização. Além do mais, o resíduo de 3ª linha mostrou que não há perda
de massa entre a temperatura inicial e 200 ºC indicando que houve alteração da estrutura polimérica do
material, o qual contribui para alteração do comportamento térmico. Através da curva TG da amostra de lodo
retirado do tanque anaeróbio, foi possível observar que a mesma apresenta grande quantidade de matéria
inorgânica. Finalmente, foi possível observar a partir da curva DTA que o resíduo retirado da lagoa anaeróbia
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possui uma reação exotérmica, a qual pode ser utilizada para queima de fornos industriais. Contudo, como a
fonte provem da borracha, isto deve ser melhor avaliado em trabalhos futuros, tendo em vista que pode gerar
moléculas nocivas com a queima deste material.
REFERÊNCIAS
1 Arockiasamy A, Toghiani H, Oglesby D, Horstemeyer MF, Bouvard JL, King RL. TG–DSC–FTIR–MS
study of gaseous compounds evolved during thermal decomposition of styrene-butadiene rubberJ Therm
Anal Calorim. 2013;111:535–542
2 Medeiros ES, Galiani, PD, Moreno RMB, Mattoso LHC, Malmonge JA. A comparative study of the non-isothermal
degradation of natural rubber from Mangabeira (Hancornia speciosa Gomes) and Seringueira (Hevea brasiliensis). J
Therm Anal Calorim. 2010;100:1045–1050
3 Agostini DLS, Constantino CJL ,Job AE. Thermal degradation of both latex and latex cast films forming
membranes combined TG/FTIR investigation. J. Therm. Anal. Calorim. 2008;91:703–707
4 MENEZES, R. R.; NEVES, G. A.; FERREIRA, H. C. O estado da arte sobre o uso de resíduos como
matérias-primas cerâmicas alternativas. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. 2002;6:303313.