CHARACTERIZATION OF RICE HUSK ASH AS A FILLER IN CERAMICS THROUGH CONTACT ANGLE AND FLEXURAL STRENGTH EXPERIMENTS: CARACTERIZAÇÃO DA CINZA DA CASCA DE ARROZ COMO CARGA EM CERÂMICA POR MEIO DE EXPERIMENTOS DE ÂNGULO DE CONTATO E RESISTÊNCIA À FLEXÃO

Cezar Oliveira de  Almeida; Mariana Kuhl Cidade; Janaíne Taiane Perini; Ronaldo Martins Glufke; Felipe Luis Palombini

doi:10.29183/2447-3073.MIX2025.v11.n3.116-130

Autores

Cezar Oliveira de Almeida UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
Mariana Kuhl Cidade UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
Janaíne Taiane Perini UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
Ronaldo Martins Glufke UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
Felipe Luis Palombini UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

DOI:

https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2025.v11.n3.116-130

Palavras-chave:

Materiais Cerâmicos, Resíduos, Sustentabilidade

Resumo

O Brasil produz uma quantidade significativa de resíduos de casca de arroz que são considerados de baixo ou nenhum valor econômico, podendo gerar impactos negativos ao meio ambiente. Este estudo apresenta uma experimentação da mistura das cinzas da casca de arroz com a argila comercial, visando aproveitar as propriedades presentes nas cinzas no material. Para isso, as cinzas foram misturadas à argila, em quantidades pré-definidas, para a fabricação de amostras de teste. As amostras foram submetidas a ensaios de ângulo de contato e resistência à flexão, para caracterizar preliminarmente o efeito das cinzas na argila, em diferentes concentrações. Os dados coletados mostraram que este compósito tem potencial para ser utilizado comercialmente até uma faixa de 10% de cinzas, sendo que os resultados obtidos mostraram-se relevantes, pois servirão como base para o aprofundamento da pesquisa e possível desenvolvimento de produtos cerâmicos que necessitem de características levantadas neste estudo.

Biografia do Autor

Cezar Oliveira de Almeida, UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Graduado em Desenho Industrial (2023), pela Universidade Federal de Santa Maria (DI/UFSM). Possui experiência na área de modelagem paramétrica, tecnologias para mobilidade. Possui interesse nas áreas de sustentabilidade, tecnologias e desenvolvimento de produtos. Mestrado em andamento no Programa de Pós-graduação em Arquitetura, Urbanismo e Paisagismo - PPGAUP, da UFSM.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/8436967594958834

ORCID: https://orcid.org/0009-0006-4312-9084
Mariana Kuhl Cidade, UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Professora Adjunta no Departamento de Desenho Industrial da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Pesquisadora e Coordenadora do Laboratório de Inovação e Sustentabilidade em Design (NOVA Lab), Grupo Certificado pelo CNPq, atuando nas seguintes linhas: Joalheria Contemporânea, Biônica e Sustentabilidade. Professora Permanente do Programa de Pós-Graduação em Arquitetura, Urbanismo e Paisagismo (PPGAUP / UFSM). Possui Graduação em Design, Habilitação em Projeto de Produto, pela Universidade Luterana do Brasil (ULBRA / 2002), Mestrado (2012) e Doutorado (2017) no Programa de Pós-Graduação em Design, com ênfase em Design e Tecnologia, na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (PGDesign / UFRGS). Possui colaboração com grupos de pesquisa nacionais e internacionais nas áreas de joalheria, materiais gemológicos e sustentabilidade, com foco em inovação e desenvolvimento tecnológico. Coordenadora de projetos de pesquisa do CNPq e da FAPERGS, para fomento na aquisição de equipamentos e bolsas voltadas a joalheria, tecnologia e resíduos sólidos urbanos. Tem experiência na área de Joalheria desde 1999, trabalhando em indústrias do setor e na fabricação manual e mecanizada de peças em cera e em metal. Realiza pesquisas em Joalheria Contemporânea e Tradicional, Gemas e Lapidações, Joalheria com Materiais Naturais e Inusitados; Joalheria Sustentável; Técnicas e Processos Criativos; Design de Superfície em Artefatos; Biônica, Biodesign, Reciclagem e Reutilização de Materiais Problemáticos, Processo de Corte e Gravação a Laser CO2 e Fibra, e Tecnologias Criativas.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/5858320343687305

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5893-383X
Janaíne Taiane Perini, UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Graduada em Desenho Industrial no ano de 2023 pela Universidade Federal de Santa Maria (DI/UFSM). Mestranda no Programa de Pós-Graduação em Arquitetura, Urbanismo e Paisagismo da mesma universidade (PPGAUP/UFSM), sob orientação da Prof. Dr. Mariana Kuhl Cidade. Em 2020 e 2021, foi bolsista de Iniciação Científica (FIPE Júnior 2020) no projeto de pesquisa Projetos Joalheiros Contemporâneos: Métodos, Tendências e Processos, e no projeto de pesquisa Alternativas Sustentáveis de Produtos, Materiais e Processos, ambos coordenados pela Prof. Dra. Mariana Kuhl Cidade. Atualmente é participante grupo de pesquisa e extensão GIDH Gênero, Interseccionalidade e Direitos Humanos, coordenado pela Prof Dr Mariana Selister Gomes, participante do Grupo de Estudos Feministas - Elas, coordenado pela Prof Dra, Márcia Paixão e integrante do Laboratório de Inovação e Sustentabilidade em Design - NOVA Lab. Tem interesse nas áreas de design de produto, joalheria contemporânea, e nas intersecções entre gênero, raça e classe, com foco na experiência de vida de mulheres no design.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/1159380988855895

ORCID: https://orcid.org/0009-0000-5999-0633
Ronaldo Martins Glufke, UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Professor Associado do Curso de Desenho Industrial da Universidade Federal de Santa Maria - UFSM. PhD em Design pela Università degli Studi di Firenze - UniFI (2017), Mestre em Design e Expressão Gráfica pela Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC (2008), Especialista em Design Gráfico e Estratégia Corporativa pela Universidade do Vale do Itajaí - UNIVALI (2004) e Graduado em Design Industrial pela Universidade do Vale do Itajaí - UNIVALI (2003). Pesquisador e Coordenador do Laboratório de Inovação e Sustentabilidade em Design (NOVA Lab), Grupo Certificado pelo CNPq com as seguintes linhas: Design para Mobilidade em Transportes, Joalheria Contemporânea, Biônica, Sustentabilidade e Fabricação Digital. Tem experiência nas áreas de Design de Produto, Gestão do Design, Design e Formação, Design de Superfície e Revestimentos Cerâmicos. Desenvolve pesquisas nas áreas de Design de Produto e Sustentabilidade, Design e Mobilidade Automotiva, Inovação e Modelos e Protótipos.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/2438549182305006

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0737-215X
Felipe Luis Palombini, UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Arquitetura, Urbanismo e Paisagismo (PPGAUP / UFSM), Membro do Comitê Institucional de Inovação Tecnológica da UFSM (COMIT / UFSM) e Professor Adjunto no Departamento de Desenho Industrial da Universidade Federal de Santa Maria (DDI / UFSM). Coordenador do Laboratório de Inovação e Sustentabilidade em Design (NOVA Lab) certificado pelo CNPq, e Pesquisador nas áreas de Design e Sustentabilidade, Compósitos e Biomateriais, Manufatura Aditiva, Fabricação Digital e Tecnologias 3D. Desde 2021 é Editor convidado na série de livros "Environmental Footprints and Eco-design of Products and Processes", da Editora SPRINGER-NATURE, tendo publicado livros relacionados à Sustentabilidade, Materiais, Biônica, Joalheria e EcoDesign de Produtos e Processos. Foi membro da Comissão Permanente de Ensino, Pesquisa e Extensão do CAL (CEPE / CAL / UFSM). Doutor e Mestre em Design, com ênfase em Design e Tecnologia, pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (PGDesign/UFRGS), e bacharel em Design de Produto pela mesma Universidade. Realizou Pós-Doutorado em Botânica (PPGBot/UFRGS), e Pós-Doutorado Júnior em Design (PGDesign/UFRGS), com bolsa pelo CNPq. Coordenador de Projetos de fomento com recursos de Editais como "ARD/ARC FAPERGS 10/2024", "Projeto Chamada Universal CNPq/MCTI 2023", e "Programa de Pesquisa e Desenvolvimento Voltado a Desastres Climáticos FAPERGS 06/2024". Possui mais de 12 anos de experiência com Propriedade Industrial aplicadas ao Design, com o desenvolvimento de mais de 25 ativos entre Patentes, Desenhos Industriais e Marcas. Realiza pesquisa nas áreas de EcoDesign e Sustentabilidade, Fabricação Digital e Tecnologias 3D, Manufatura Aditiva, Modelagem Paramétrica e Design Generativo, Biônica e Caracterização de Materiais com ênfase nas técnicas de Microtomografia Computadorizada de Raios X (CT) e Análise por Elementos Finitos (FEA).

LATTES: http://lattes.cnpq.br/8680770694335530

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2112-6695

https://www.ufsm.br/laboratorios/nova

Referências

ALTAFIM, R. A. C; GELFUSO M. V.; THOMAZINI, D. Método de determinação de hidrofobicidade em superfícies e método de avaliação do envelhecimento de superfícies e sistemas compreendendo tais métodos. Depositante: Fundação Edson de Queiroz - Universidade de Fortaleza - UNIFOR, Universidade de São Paulo – USP. BR n. PI 0811520-6 B1. Depósito: 11 dez. 2008. Concessão: 07 dez. 2010.

ARAÚJO, M. J. Fundamentos de agronegócios. São Paulo: Editora Atlas SA, 2007.

ASHBY, M; JOHNSON, K. Materiais e Design: arte e ciência da seleção de materiais no design de produto. 2 ed. Rio de janeiro: Elsevier, 2011.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR ISSO 10545-4: Placas cerâmicas: Parte 4: Determinação das cargas de ruptura e módulo de resistência à flexão. Rio de Janeiro: ABNT, 2020.

BRUMMELHAUS, J. L. et al. Estudo de alternativas de utilização de resíduos de arroz na construção civil. XXVI Seminário de Iniciação Científica. Anais eletrônicos… Ijuí: UNIJUÍ, 2018. Disponível em: https://publicacoeseventos.unijui.edu.br/index.php/salaoconhecimento/article/view/10461. Acesso em: 11 nov. 2023.

CIDADE, M. K.; PALOMBINI, F. L. Design e sustentabilidade: práticas experimentais com materiais problemáticos no ensino de joalheria contemporânea. MIX Sustentável, v. 9, n. 4, p. 17–26, 1 set. 2023. DOI: https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2023.v9.n4.17-26

COÊLHO, J. D. Arroz: produção e mercado. Caderno Setorial ETENE, ano 6, n. 156, p. 1-7, mar. 2021. Disponível em: https://www.bnb.gov.br/s482-dspace/handle/123456789/698. Acesso em: 11 nov. 2023.

COLLI, M. Explorando a produção de arroz: maiores produtores no Brasil e no mundo. 2024. Disponível em: https://agroadvance.com.br/blog-producao-de-arroz-no-brasil/. Acesso em: 31 mai. 2024.

CONAB. A cultura do arroz. Brasília: CONAB, 2015. Disponível em: https://biblioteca.conab.gov.br/phl82/pdf/2015_Cultura_do_arroz.pdf. Acesso em: 11 nov. 2023.

DELLA, V. P.; KÜHN, I.; HOTZA, D. Caracterização de cinza de casca de arroz para uso como matéria-prima na fabricação de refratários de sílica. Química nova, v. 24, n.6, p. 778-782, mai. 2001. Disponível em: https://quimicanova.sbq.org.br/detalhe_artigo.asp?id=803. Acesso em: 11 nov. 2023.

DELLA, V. P.; KÜHN, I.; HOTZA, D. Reciclagem de resíduos agro-industriais: Cinza de casca de arroz como fonte alternativa de sílica. Cerâmica Industrial, v. 10, n. 2, p. 22-25, mar. 2005. Disponível em: https://www.ceramicaindustrial.org.br/article/587657227f8c9d6e028b46cb. Acesso em: 11 nov. 2023.

DIAS, M. F. P.; PEDROZO, E. A.; ANICET, C. N. Desafios e respostas inovadoras sustentáveis da agroindústria arrozeira brasileira. Revista em Agronegócio e Meio Ambiente, v. 4, n. 1, 2011.

ESCHER et al. Casca: de problema ambiental à solução energética. Lavoura Arrozeira, v.64, n.468, out./nov./dez. 2016. Disponível em: http://biblioteca.irga.rs.gov.br/irga/. Acesso em: 03 jun. 2023.

FOLETTO, E. L. et al. Aplicabilidade das cinzas da casca de arroz. Química Nova, V. 28, n. 6, p. 1055-1060, ago. 2005. Disponível em: https://quimicanova.sbq.org.br/detalhe_artigo.asp?id=3217. Acesso em: 11 nov. 2023.

LORENZETT, D; NEUHAUS, M; SCHWAB, N. Gestão de resíduos e a indústria de beneficiamento de arroz. Revista Gestão Industrial, Ponta Grossa-PR v. 08, n. 01: p. 219-232, 2012. Disponível em: https://periodicos.utfpr.edu.br/revistagi/article/view/838. Disponível em: https://periodicos.utfpr.edu.br/revistagi/article/viewFile/838/786. Acesso em: 03 jun. 2023.

MAYER, F. D.; HOFFMAN, R.; RUPPENTHAL, J. E. Gestão energética, econômica, e ambiental do resíduo casca de arroz em pequenas e médias agroindústrias de arroz. XIII SIMPEP. Anais eletrônicos… Bauru: UNESP, 2006. Disponível em: https://www.simpep.feb.unesp.br/anais_simpep_aux.php?e=13. Acesso em: 11 nov. 2023.

PALOMBINI, F. L.; CIDADE, M. K. Lixo Invisível: Contribuição do Design para Recuperação de Materiais Problemáticos. MIX Sustentável, v. 9, n. 1, p. 17–26, 22 dez. 2022. DOI: https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2023.v9.n1.17-26

PALOMBINI, F. L.; CIDADE, M. K.; DE JACQUES, J. J. How sustainable is organic packaging? A design method for recyclability assessment via a social perspective: A case study of Porto Alegre city (Brazil). Journal of Cleaner Production, v. 142, p. 2593–2605, jan. 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.11.016

PAPANEK, V. Design for the real world: Human Ecology and Social Change. 2 ed.: Chicago Review Press, 2005.

PAZMINO, A.V. Uma reflexão sobre design social, eco design e design sustentável. I Simpósio Brasileiro de Design Sustentável. Anais… Curitiba: UFPR, 2007.

SAIDELLES et al. Gestão de resíduos sólidos na indústria de beneficiamento de arroz. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental. Santa Maria/RS – Brasil, v(5), n°5, p. 904 - 916, 2012. Disponível em: https://periodicos.ufsm.br/reget/article/view/4314. Acesso em: 31 mai. 2024.

SANTOS, I. O.; TAVARES, M. Eficiência técnica, alocativa e de custos na produção de arroz no Brasil. Revista Observatorio de la Economía Latinoamericana, out. 2018. Disponível em: https://www.eumed.net/rev/oel/2018/10/producao-arroz-brasil.html. Acesso em: 11 nov. 2023.

WANDER, A. E.; DA SILVA, O. F. Rentabilidade da produção de arroz no Brasil. Brasília, DF: Centro de Gestão e Estudos Estratégicos, 2014. Disponível em: https://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/handle/doc/1016409. Acesso em: 31 mai. 2024.

WANDER, A. E. Oportunidades, desafios e perspectivas para o arroz no Brasil: ponto de vista. Revista de Política Agrícola, v. 32, n. 1, p. 1540156, jan./mar. 2023. Disponível em: https://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/handle/doc/1159750. Acesso em: 31 mai. 2024.

CARACTERIZAÇÃO DA CINZA DA CASCA DE ARROZ COMO CARGA EM CERÂMICA POR MEIO DE EXPERIMENTOS DE ÂNGULO DE CONTATO E RESISTÊNCIA À FLEXÃO