SUGARCANE BAGASSE REUSE FOR A BIODEGRADABLE PRODUCT PRODUCTION
REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7930391
DOS SANTOS, Larissa Santana1
VALENTE, Mariana Nunes2
PELLICIARI, Nicole Marcusso3
NORIEGA, Carlos López4
Resumo: A cana-de-açúcar é um dos principais cultivos mundiais, tendo o Brasil como seu principal produtor. Isso ocorre devido à grande variedade de fins e a importância de seus subprodutos para a população mundial. No entanto, seu processo produtivo e pós-produção tem gerado toneladas de lixo sólido capazes de impactar negativamente o meio ambiente, vida humana e animal, tornando urgente a busca por soluções sustentáveis para solucionar o problema. Com base nisso, o presente trabalho visa trazer uma análise da bibliografia disponível acerca dos resíduos sólidos da cana-de-açúcar e a proposta da produção de um copo biodegradável feito a partir desses resíduos. Os resultados permitiram observar que existem soluções viáveis, bem como, que elas cumprem com o planejado dentro dos limites de produção manual.
Palavras-chave: Cana-de-açúcar; Plástico; Bioprodutos; Descarte.
Abstract: Sugarcane cultivation it’s one of the most important in the world, with Brazil as its main producer. This is due to the wide variety of purposes and the importance of its by-products for the world population. However, its production and post-production process has generated tons of solid waste capable of negatively impacting the environment, as well as, human and animal life, making urgent the search for sustainable solutions to solve the problem. On this behalf, the present work aims to bring an analysis of the available bibliography about the solid residues of sugarcane and propose the production of a biodegradable cup made from these residues. The results showed that there are viable solutions, as well as that they accomplish the plan within the limits of manual production.
Keywords: Sugarcane; Plastic; Bioproducts; Disposal.
1. Introdução
O descarte inadequado de resíduos sólidos vem causando impactos negativos em escalas globais. Segundo Hoornweg e BhadaTata (2012), um dos motivos é o crescimento populacional desenfreado e, consequentemente, o aumento no consumo de produtos. Como resultado disso, estima-se que até 2025 haverá um crescimento de 70% na geração de lixo sólido.
No Brasil, a cana-de-açúcar é um desses produtos que alimentam a geração de resíduos sólidos a décadas, visto que seu cultivo têm relações históricas com o Brasil. Em 1975, o Brasil produzia 91,4 milhões de toneladas de cana de açúcar ao ano. Ao longo da década de 2000, a produção do País expandiu-se a taxas médias de 8,20% anuais. No total, ao final das quatro décadas seguintes ao PROÁLCOOL, a produção de cana-de-açúcar do Brasil cresceu 718,8% (IBGE, 2017).
Segundo Ribeiro (2017), estima-se que a cada tonelada de cana colhida restam 250 kg de bagaço com 50% de umidade (125 kg de matéria seca) e 204 kg de palhas e pontas. Esse valor pode variar dependendo da variedade da cana-de-açúcar. No entanto, a falta de ferramentas para a gestão de resíduos gerados durante a colheita da cana gera um grande acúmulo dos mesmos, o que levou fazendeiros a queimá-los. Porém, a queima do bagaço da cana-de-açúcar durante a colheita tem muitos impactos prejudiciais sobre o meio ambiente como a degradação da qualidade do ar e a emissão de produtos de combustão nocivos (MICHEAL e MUSSA, 2021).
Além disso, outro grande problema ambiental atrelado ao descarte de resíduos, é o consumo de produtos em plástico. Segundo Gautam et al., um dos grandes problemas do plástico é que ele é majoritariamente produzido com recursos não renováveis, principalmente óleos e energias não-renováveis, que são matérias muito difíceis ou até mesmo impossíveis de reciclar. Com isso, é possível verificar que os impactos do plástico ao meio ambiente são notáveis. Segundo a Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais (2021) em um estudo em parceria com a Universidade de Leeds, no Reino Unido, estimou que cerca de 690 mil toneladas de resíduos plásticos tenham como destino os corpos hídricos, todos os anos no Brasil.
Assim, tornou-se importante a busca e o desenvolvimento de soluções apropriadas para solucionar os diversos problemas ambientais e diminuir seus impactos. Nesse cenário surgem os produtos biodegradáveis, bem como a economia circular na indústria 4.0. Segundo Nascimento et al., esse tipo de economia oferece à sociedade uma nova metodologia econômica que reintroduz os resíduos como matéria-prima. Além disso, o conceito de Economia Circular é considerado um grande potencial para combater os desafios da geração de lixo, a escassez de recursos naturais, bem como estabelecer benefícios econômicos. (GENOVESE et al., 2017).
Portanto, o trabalho visa mostrar um estudo acerca dos impactos ambientais causados pelo descarte inadequado da cana-de-açúcar, do plástico e outros resíduos sólidos. Bem como propor soluções e um experimento de viabilidade, a fim de que se crie um copo biodegradável que auxilie no combate ao descarte inadequado de resíduos da cana e possa substituir parte do consumo de plástico, solucionando assim problemas globais através de conceitos inovadores e sustentáveis.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo geral
Este artigo teve por objetivo evidenciar a cana-de-açúcar e os problemas causados pelo descarte inadequado de seus componentes, destacando-se o bagaço.
1.2.2 Objetivos específicos
- Caracterizar a cana-de-açúcar em função do descarte de seus resíduos sólidos e impactos ambientais;
- Analisar formas de reinserir o bagaço de cana-de-açúcar no mercado produtivo;
- Propor uma solução para reutilização da biomassa que seria descartada incorretamente, em forma de um produto biodegradável.
2. Revisão Bibliográfica
2.1 O descarte inadequado e seus impactos ambientais
O setor da cana de açúcar representa um papel fundamental na economia Brasileira em ambos os setores de produção de açúcar e energia (CARDOSO et al., 2018). O estado de São Paulo é atualmente o maior produtor de cana-de-açúcar no Brasil, segundo o IBGE (2021), e teve como produção 297 milhões de toneladas na safra de 2007/2008, que gerou cerca de 78 milhões de toneladas do bagaço da planta (UNICA, 2009).
Figura 1: Produção total de cana de açúcar no Brasil entre 1975 e 2015
Fonte: IBGE (2017)
Em contrapartida, esse cultivo da cana-de-açúcar em larga escala tem causado danos em diversas esferas socioambientais. De acordo com Taksali (2013), efluentes da indústria açucareira, se descartados na água sem tratamento, podem contaminar a superfície e águas subterrâneas, que, uma vez poluídas, podem gerar prejuízos nos âmbitos financeiros e humanos até a sua remediação (CETESB).
Além disso, práticas como a queima da palha da cana-de-açúcar previamente à sua colheita são corriqueiras e acarretam danos ambientais, à saúde humana e animal (ROSEIRO e TAKAYANAGI, 2005). Alguns estudos apontam que em locais onde elas ocorrem, os solos são contaminados com compostos, muitas vezes cancerígenos, sendo que, em áreas rurais, em países pobres ou em desenvolvimento, a principal fonte de água potável são poços tubulares de fontes de água subterrânea, que muitas vezes são contaminadas pelo solo (BHATNAGAR et al., 2016).
Nesse nicho, também podemos destacar o potencial poluente e riscos ambientais do descarte inadequado de matérias primas, mesmo que ecológicas, como o bagaço da cana. De acordo com Bhatnagar et al (2016), a maioria dos países em desenvolvimento produz enormes quantidades de bagaço e os destrói ou queima ineficientemente, causando assim, mais poluição ao meio ambiente.
Atualmente o Brasil possui leis que encarregam as empresas do cuidado pós cultivo, como exemplo disso a Lei nº 12.305, de 2 de agosto de 2010, que institui diretrizes e políticas que tratam dos resíduos sólidos (Brasil, 2010). No entanto, em diversos países, legislações como essas não existem, consequentemente os consumidores não desenvolveram a consciência da responsabilidade ambiental (MIAN et al., 2020). Segundo Cassuto e Sampaio (2013), a participação e o acesso a informações relacionadas ao meio ambiente, por parte da sociedade e do estado, devem ser componentes importantes nas políticas regulatórias baseadas na prevenção de desastres ambientais.
Portanto, é possível identificar que a cana-de-açúcar possui diversos benefícios econômicos, mas ainda está diretamente atrelada a problemas socioambientais e seu cultivo ainda carece de fiscalização e implementação de leis menos brandas, bem como a necessidade de soluções de tratamento ambiental, logística reversa e reutilização da matéria prima.
2.2 Economia circular e logística reversa do bagaço de cana de açúcar
Com a globalização e o aumento significativo nas variedades de produtos, a fim de “atender segmentos específicos de mercado, incorporar tecnologias diversas, se integrar a outros produtos e usos e se adequar a novos padrões e restrições legais” (DA AMARAL et al., 2006), tem-se observado a “redução no ciclo de vida mercadológico e útil dos produtos em todos os setores da atividade humana” (LEITE, 2017), resultando na obsolescência e descarte incorreto dos itens.
Segundo a Abrelpe (Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais), em 2020, foram gerados 82,5 milhões de toneladas de resíduos sólidos e uma alternativa contra a economia tradicional, também conhecida como criar-usar-descartar, é a economia circular, extraindo ao máximo os produtos e utilizando-os em um maior tempo possível, em seguida, recuperando-os e regenerando-os para que não se tornem resíduos e sim, sendo reaproveitados (SLACK et al., 2018).
“Dentro desse contexto, a logística reversa pode ser considerada uma ferramenta/método para se alcançar os objetivos pautados na economia circular” (GOMES, 2021). Dornier et al. (2000), a define como o retorno ao ciclo produtivo de produtos vendidos e devolvidos, peças a serem reparadas e até mesmo produtos usados/consumidos para serem reciclados.
A logística reversa possui duas grandes categorias, de pós-vendas, que visa agregar valor para algum produto devolvido com pouco uso, por questões técnicas, como defeito e razões comerciais, e a área de pós-consumo, voltada para produtos com a vida útil totalmente depreciada e sem utilidades para o proprietário como é o caso do bagaço de cana de açúcar (PEREIRA et al., 2012).
De acordo com Nunes (2017), durante o processo de produção do etanol, por exemplo, o bagaço, que representa cerca de 25% de sua estrutura, é gerado após a etapa de extração do caldo da cana-de-açúcar e passa a ser inutilizado, podendo, ser reaproveitado para outros fins, evitando o descarte incorreto e gerando lucro, através da comercialização do mesmo.
“O bagaço de cana-de-açúcar é a biomassa de maior representatividade na matriz energética brasileira, sendo responsável pelo suprimento de energia térmica, mecânica e elétrica das unidades de produção de açúcar e álcool” (GUARDABASSI, 2006), inclusive, a produção excedente de energia, tem sido comercializada (SANTOS et al., 2017). Segundo a UNICA (União da Indústria de Cana-de-Açúcar) (2021), essa é a 4ª fonte mais importante da matriz energética nacional, já que representa 79,5% de toda a energia elétrica gerada por biomassa.
Na área de construção civil, o bagaço da cana-de-açúcar pode ser utilizado para substituição de até 22,98% do cimento na produção de tijolos ecológicos, sem prejuízo de resistência. Essa alternativa torna-se vantajosa tanto economicamente, quanto ambientalmente (CORREA et al., 2013). Segundo a SEMA (Secretaria do Meio Ambiente) (2019), outras vantagens com a utilização desse tijolo, é a diminuição em até 30% do tempo de construção, economia em 70% do concreto e uma melhor durabilidade, já que sua resistência é até 6 vezes maior que o tijolo comum.
Outro exemplo, é a utilização do bagaço para produção de papéis biodegradáveis e 100% recicláveis, tendo como principal vantagem a diminuição no ciclo de produção, já que o papel de celulose leva cerca de 6 a 7 anos e o de bagaço, apenas 18 meses. Sua produção auxilia na neutralização do efeito estufa, tendo em vista que cada tonelada de cana-de-açúcar absorve 650 kg de CO2 (gás carbônico) da atmosfera, e os fabricantes de papel tradicional, são grandes motivadores do desmatamento (VENCESLAU, 2018).
Além dessas utilizações, o IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) (2017) destaca a “ração, adubo e outros subprodutos que estão sendo desenvolvidos a partir do bagaço, como o etanol de segunda geração, o plástico verde é um tipo de fibra para fabricação de tecido”.
2.3 Os impactos do descarte inadequado de plástico
Diversos estudos apontam que, assim como outros produtos sólidos, a utilização do plástico e seu descarte inadequado representam um grande risco para o meio ambiente. Segundo Dauvergne (2018), um dos grandes problemas de governança das adversidades do plástico é a longevidade, toxicidade, maleabilidade e propensão a se desintegrar em microplásticos do próprio material, bem como, o escalonamento dos problemas devido à expansão dos mercados, vendas e produção desses produtos nas últimas décadas. De acordo com Jambeck et al. (2015), é estimado que somente em 2010, foram geradas 99,5 milhões de toneladas métricas de lixo plástico nas regiões costeiras do mundo. Dessa quantidade, cerca de um terço foi considerada mal gerenciada. Nesse nicho, é possível identificar que o problema do plástico atinge escalas globais e isso ocorre pois se comparado a outros materiais, como vidro, papel e alguns metais, os pacotes plásticos são, em muitos países, aqueles com o menor índice de reciclagem (GAO et al., 2022).
No Brasil esse problema não é diferente, de acordo com Meijer et al. (2021), o país faz parte do top 20 países que mais contribuem na emissão de plástico nos oceanos, o que impacta negativamente, visto que além dos problemas ao meio ambiente, o descarte inadequado pode atingir também a saúde humana e animal, através de alimentos e produtos marinhos (peixes, sal…) contaminados (INIGUEZ et al., 2017).
Em contrapartida, países da União Europeia vêm se tornando referência na gestão do lixo plástico, como por exemplo a Finlândia, que desde 2014 implementou medidas para melhorar o sistema de reciclagem desse material, bem como tem percebido que é coletado resultados positivos (DAHLBO et al., 2017). Além disso, estes países possuem grande comprometimento com os objetivos de desenvolvimento sustentável (ODSs) da Organização das Nações Unidas (ONU). Como resultado, segundo o relatório da Bertelsmann Stiftung em conjunto com a Sustainable Development Solutions Network (2016), países como Suécia, Dinamarca e Noruega estão entre os primeiros no Índice de ODSs, o que significa que eles são os mais próximos de atingir os pontos finais das ODSs imaginados para 2030.
Portanto, a fim de seguir tendências mundiais e cumprir com as metas globais da ONU da agenda 2030, nesse âmbito, é possível utilizar como principal referência da mudança as ODSs (Objetivo de desenvolvimento sustentável) 12, (consumo e produção responsáveis), 14 (vida na água) e 15 (vida terrestre). Segundo a ONU (2015), a ODS 12 tem o objetivo de garantir o consumo e a produção sustentável de produtos, a 14 conservar os hídricos e a 15 por sua vez, visa proteger, restaurar e promover o cuidado ao meio ambiente e a vida na terra.
3. Metodologia
A presente pesquisa trata-se de uma revisão bibliográfica feita a partir de artigos localizados em portais de periódicos disponíveis, bem como da literatura de livros, revistas e legislações pertinentes ao assunto.
O levantamento dos artigos científicos, principal recurso utilizado, foi realizado em bases de dados como Google Acadêmico, Portal de Periódicos Capes e nas revistas científicas Elsevier e Scielo, sendo inicialmente pesquisados unitermos como “bagaço” e “cana-de-açúcar” para localização dos mesmos. Optou-se por trabalhos publicados em português e inglês, não tendo limite de data de publicação.
As informações foram reunidas e selecionadas a partir do mês de novembro e teve como objetivo realizar uma análise qualitativa, proporcionando um amplo entendimento do cenário atual deste produto, suas problemáticas e possível solução.
Após esse estudo, foram desenvolvidos protótipos, fundamentados nos impactos ambientais, reutilização e entendimento de composição do bagaço de cana de açúcar, além da própria Engenharia de Produção.
Por fim, foram realizados testes a partir da separação do bagaço de cana de açúcar, seu tratamento e mistura com diferentes composições, mensurando-se aparência, textura, odor e comportamento, para um futuro entendimento de utilização propondo o reaproveitamento desse composto e transformando-o em um copo biodegradável.
3.1 Materiais, Experimentos e Observações
A fim de apresentar uma das possíveis soluções que contribuem para contornar o cenário dos impactos que o descarte incorreto do bagaço de cana de açúcar pode acarretar, abaixo, tem-se a reciclagem da biomassa, representada na elaboração de um protótipo estruturado a partir das fibras do bagaço da cana, cola AKD (Dímero de Alquil Ceteno) e moldado na forma de um copo, para fins cotidianos.
O bagaço de cana-de-açúcar foi obtido a partir de uma empresa comercializadora de alimentos e bebidas, essa matéria geralmente é descartada em lixos comuns tem seu destino final conforme as práticas da companhia de coleta responsável pela execução do serviço. Com a contaminação por outros resíduos, o bagaço de cana de açúcar perde parte de sua capacidade de reutilização.
A cola AKD, é um agente colante, que possui em sua composição Dímero do Alquil Ceteno. Esse produto é destinado a fabricação de papéis para embalagens de alimentos e está em conformidade com os requisitos estabelecidos pela FDA, sigla em inglês para Food and Drug Administration, organização americana que controla e regulamenta a fabricação, comercialização e distribuição de alimentos, medicamentos, produtos biológicos e dispositivos médicos no país (FDA, 2018). A cola foi obtida através de um fornecedor de produtos químicos industriais.
Para a elaboração do experimento, foram utilizadas cinco canas-de-açúcar moídas, de aproximadamente 25 cm cada, totalizando 800g de bagaço. Após separar a fibra da casca, a quantidade de matéria-prima restante para a elaboração dos copos era de 427g.
No protótipo inicial, o molde utilizado foi um copo plástico de 300ml. A preparação da fibra para o primeiro teste resultou em um material com propriedade em fiapos, com uma média de 6cm de comprimento, conforme a figura 2, apresentada mais à frente. Respeitando a estrutura da matéria-prima e a dimensão do molde, foi utilizada uma proporção de 153g de fibra para 40g de cola AKD.
Figura 2: Estrutura das fibras de cana-de-açúcar para a elaboração do protótipo inicial
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
As etapas de produção do protótipo estão representadas no fluxograma de processos a seguir:
Fluxograma 1: Processos de produção do copo biodegradável de bagaço de cana-de-açúcar.
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
Após a finalização, o projeto foi submetido a algumas avaliações de performance frente ao seu propósito como substituto na utilização de copos plásticos descartáveis. Portanto, foram observados quesitos como aparência, textura, odor e comportamento.
Figura 3: Parte externa do protótipo inicial.
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
Figura 4: Parte interna do protótipo inicial.
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
No quesito aparência e textura, o copo atendeu parcialmente às expectativas, isso porque a construção externa era lisa e rígida, permitindo que o objeto fosse anatomicamente confortável e possibilitando o manuseio com maior firmeza, se necessário. Enquanto isso, a parte interna do copo era áspera e tornava a experiência de uso menos agradável, por gerar um atrito incômodo ao contato.
O protótipo não apresenta um odor desconfortável aos consumidores. É possível sentir o aroma sutil da cana-de-açúcar, mas não torna a experiência desagradável, pois existe a tendência do olfato se acostumar em poucos segundos. Além disso, no quesito estético, o objeto torna-se menos atrativo, devido a divergência no nivelamento de suas faces. Quanto a cola, não apresenta resquício de odor.
Já quanto à funcionalidade, como a espessura das laterais e da base do copo não possuem uma estrutura uniforme em todo o seu comprimento, ocasionaram-se rachaduras em seu envolto, em especial nas partes inferiores do copo. Dessa forma, o protótipo não atenderia às expectativas funcionais para as quais foi elaborado, uma vez que o excesso de porosidade na construção afeta a capacidade de armazenamento e retenção dos líquidos.
A partir de uma análise de percepção das não conformidades do que se era esperado como sucesso no teste inicial, novas alternativas surgiram para aprimoramento desse primeiro protótipo.
No segundo experimento, com o objetivo de melhorar as propriedades físicas e funcionais do protótipo anterior, foram desenvolvidas outras técnicas de preparação da fibra e da substância colante, a partir das oportunidades identificadas nas primeiras observações.
No primeiro experimento, foi identificada a necessidade de aplicação de pressão e calor no molde do copo, assim a massa se adaptaria melhor a forma e os aspectos porosos e rachaduras não existiriam. Como uma substituição ao carecimento de pressão mecânica, as fibras de cana-de-açúcar, que antes possuíam a característica de fiapos, foram manipuladas até que adquirissem a condição em pó.
Essa natureza física só foi possível pois a fibra estava totalmente seca, diferentemente do primeiro experimento, cuja qual estava úmida. Os processos necessários até que estivesse totalmente em pó, foram triturar novamente a fibra, usando um triturador doméstico. Em seguida, bater em um liquidificador, até que se obtivesse a textura ideal, para por fim, peneirar as partículas. Uma vez peneirados, os pedaços maiores que restavam, passavam novamente pelos processos citados, a fim de que toda a matéria-prima fosse aproveitada.
Figura 5: Fibra de cana-de-açúcar em pó
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
A fibra de propriedade mais fina permite que o farelo e a cola se incorporem de maneira mais homogênea que o projeto anterior, tornando a massa obtida dessa mistura ainda mais consistente e adaptável, além de permitir que a modelagem da mesma seja feita unicamente por pressão manual, descartando-se a necessidade de pressão mecânica para o acabamento ideal do protótipo.
Figura 6: Massa de cola e pó de cana-de-açúcar
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
Outro ponto identificado para a melhoria do experimento inicial, é a oportunidade de analisar o comportamento dos protótipos quando submetidos a uma substância colante diferente. Por isso, duas novas receitas foram testadas e observadas, levando em consideração os mesmos aspectos anteriores, sendo observado ainda, o tempo de secagem de cada uma delas.
Assim, o segundo experimento apresentará uma comparação do pó de cana-de-açúcar com a cola AKD, cola de amido de milho e cola de gelatina incolor. O processo de produção permaneceu o mesmo para todos, sendo o tipo de cola o único diferencial. Para os três testes, a quantidade de pó de cana-de-açúcar utilizada foi de 30g e os moldes de copo de papel possuíam volume de 110ml.
Para a fabricação da cola caseira de amido de milho, 15g de amido diluídos em 160g de água fria foram levados ao fogo até engrossar. Após isso, 14g de vinagre foram adicionados e misturados em fogo baixo por mais um minuto.
Já para a cola de gelatina incolor, foi necessário diluir um pacote de gelatina, equivalente a 24g, em 75g de água fria e, em seguida, foram levados ao banho maria para dissolução da mistura.
Por fim, para a proporção de 30g de pó de cana-de-açúcar, foram adicionados 25g de cola AKD e misturados em seguida.
Após moldados os copos, os três foram armazenados juntos, nas mesmas condições de temperatura e ambiente. Então, foram discutidos os tempos de secagem, as observações e comparações entre os resultados com cada uma das colas.
4. Resultados e Discussão
Uma vez concluídos os experimentos, conforme processos pautados no fluxograma 1 apresentado anteriormente, os protótipos foram submetidos aos testes de viabilidade, a fim de identificar se atendiam aos propósitos para os quais foram desenvolvidos. Todos os copos foram analisados e qualificados com base nos parâmetros comparativos de aparência, textura, cheiro, sabor e desempenho, permitindo que fosse possível concluir a opção que melhor supre às necessidades e requisitos pré-estabelecidos.
Os testes de aparência foram realizados a partir da análise do quão agradável visualmente o protótipo é, levando em consideração fatores como coloração, espessura, nivelamento e acabamento. Já nos testes de texturas, foi analisada, interna e externamente, a aspereza do copo, a fim de verificar se, ao contato com as mãos ou lábios, existe algum desconforto ao usuário. O teste de cheiro, buscou identificar resquícios de odores no copo, seja da própria cana ou da cola escolhida, além de definir se existe interferência na experiência de quem o consome. No teste de sabor, a proposta era verificar se ocorre alteração no gosto do líquido contido no copo. Por fim, o desempenho, que foi testado a partir da contenção de água e cronometragem do tempo de capacidade de retenção de líquido em cada um dos copos. A água utilizada estava em temperatura ambiente.
Tais parâmetros tinham como referência os próprios protótipos para fins de comparação. Para classificá-los, foi proposta uma escala de 1 a 5, onde 1 representa a pior performance no parâmetro e 5 a melhor performance. Na tabela abaixo, é possível verificar as análises de percepção e sensoriais sobre cada um dos três copos.
Tabela 1: Comparação dos parâmetros de percepção e sensoriais entre os copos
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
Tabela 2: Comportamento dos copos durante o teste de desempenho
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
Conforme percebido nas tabelas 1 e 2, o copo 1, composto pelo pó de bagaço e a cola de amido de milho, apresentou baixa performance de funcionalidade, pois dentre os três testes, teve o menor tempo de retenção de água, antes do início do vazamento. Além disso, enquanto estava cheio, era possível identificar a dissolução da cola nas laterais do copo, o que não afetou negativamente o sabor, mas danificou a sua estrutura e liberou resíduos do copo na água. O protótipo teve um tempo médio de secagem entre os outros dois, e sua borda sofreu dilatação durante esse processo, ocasionando rachaduras. Quanto ao odor do copo, foi fortemente evidenciado o vinagre após a secagem, tornando a experiência desconfortável aos consumidores, conforme a tabela 1.
Figura 7: Copo 1 (cola de amido de milho)
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
O copo 2, produzido com a cola de gelatina incolor, reteve a água por 03min e 45s, além disso, não dissolveu a cola quando em contato com a água, mas, ainda sim, liberou poucos fiapos que estavam soltos na base e laterais. Esse protótipo foi o que levou menor tempo na secagem, entretanto, devido às condições não ideais de armazenamento, houve a proliferação de mofo na parte interna do copo, impossibilitando o teste de sabor. Conforme a tabela 1, nota-se que a apresentação visual do copo não é agradável, devido à forte coloração, oriunda da gelatina, e as bordas quebradiças, por conta da espessura do mesmo.
Figura 8: Copo 2 (cola de gelatina incolor)
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
O copo 3, estruturado com a cola AKD, levou o maior tempo para secagem, entretanto, foi o que obteve melhor acabamento externo e estrutural, o que permitiu que contivesse a água por aproximadamente 6 horas. Ainda que o copo possuísse potencial para ser experimentado por um tempo além do cronometrado, percebeu-se que a duração alcançada satisfez às expectativas do que se era esperado como sucesso no projeto. Todavia, de acordo com a tabela 1, nota-se que, ainda que seja a melhor opção entre os protótipos, existem dois parâmetros aos quais o copo ainda não atende com a eficiência desejada: a textura interna, devido a alta aspereza, e o cheiro. Ambos tendem a afetar negativamente a experiência do usuário e propostas de melhoria são necessárias para corrigi-los.
Figura 9: Copo 3 (cola AKD)
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
No que se refere aos custos de fabricação dos copos, a tabela a seguir demonstra um comparativo de valores multiplicados por 10 mil unidades de cada um dos 3 protótipos produzidos à base da cana-de-açúcar e através de pesquisas, foi possível concluir que o custo da mesma quantidade de copos plásticos é R$601,50. Observa-se, que financeiramente o copo 3 também apresenta um melhor desempenho, mas pode ser considerado inviável diante do custo de um copo plástico comum, pois o mesmo tem um custo de produção aproximadamente 92% mais barato. No entanto, os protótipos produzidos e estudados ao longo do presente artigo, foram feitos de forma manual e sem intervenção industrial, ocasionando em um maior tempo de produção e custo unitário. Sendo assim, os dados financeiros servem somente como embasamento para um mesmo tipo de processo manual, pois ainda não foi realizada a análise de viabilidade da produção dos copos biodegradáveis em um processo industrializado e automatizado.
Tabela 3: Custo do copo 1
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
Tabela 4: Custo do copo 2
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
Tabela 5: Custo do copo 3
Fonte: Elaboração própria dos autores (2023)
Foram identificadas possíveis melhorias para um resultado mais efetivo do copo, tal como, transformar o processo manual em algo mais tecnicizado, através de maquinários e aplicação de pressão mecânica.
A primeira alteração, analisada a partir da dissemelhança das dimensões entre os protótipos, é substituir o copo de papel por dois moldes de silicone, com medidas de 5,5 e 5 cm de altura, 4 e 3,5 cm de diâmetro do fundo do copo e 5,5 e 5 cm de diâmetro da boca do copo, a fim de padronizá-los.
No protótipo inicial, entendeu-se que a necessidade de pressão mecânica não seria essencial para o sucesso do projeto, se considerado o uso do bagaço de cana-de-açúcar em pó. Entretanto, após os testes, verificou-se que em nenhum dos copos obteve-se uma performance ideal de texturização interna, ocasionando numa estrutura áspera e incômoda. Tal condição poderia ser revertida através de uma prensa e submissão ao calor, de modo a nivelar o copo em todas as suas faces. Além disso, tal feito, combinados a um processo de lixamento e envernização dos copos, contribui também para evolução da aparência e acabamento do produto, bem como a criação de uma camada de proteção que apoiaria no processo impermeabilização e, consequentemente, de armazenamento dos líquidos.
Dessa forma, conclui-se que, dentre os três testes realizados, o copo 3 foi o que melhor atendeu às necessidades propostas e aos objetivos iniciais do projeto, ou seja, foi possível propor uma solução para reutilização da biomassa que seria descartada incorretamente, em forma de um produto biodegradável. Entretanto, alguns pontos ainda poderiam ser melhorados não só no protótipo escolhido, como também nos outros experimentos, o que permitiria atingir pontos altos de aprovação em parâmetros distintos, anteriormente desfalcados, alcançando um padrão de excelência final.
5. Considerações Finais
De acordo com a revisão da bibliografia disponível, foi possível entender a problemática dos resíduos sólidos, principalmente se tratando da cana-de-açúcar e do plástico, bem como, a necessidade de soluções viáveis urgentes e políticas públicas adequadas, visto que o problema aflige diversas camadas da sociedade em diferentes tópicos, sendo o principal deles, os efeitos negativos gerados ao meio ambiente e à saúde humana. Além disso, com os experimentos realizados e resultados obtidos foi possível observar que existem diversos caminhos, formas de reinserção dos resíduos da cana na cadeia produtiva e tecnologias disponíveis para tratar o assunto e implementar soluções palpáveis, que serão significativas para o desenvolvimento sustentável. Portanto, esse estudo destaca a importância da busca por mecanismos e a criação de uma solução através dos protótipos de copos biodegradáveis, onde foi possível observar que o copo feito a base do pó da fibra da cana e cola AKD alcançou o melhor resultado nos quesitos sabor, aparência, textura externa, além de ter ultrapassado as 6h no teste de resistência a água. Demonstrando assim, um melhor desempenho geral dentre todos os outros copos produzidos ao longo dos experimentos. No entanto, o presente artigo também conclui que no quesito financeiro, o custo unitário dos protótipos produzidos foi maior se comparado a copos plásticos comuns, em razão de seu processo manual e ainda não automatizado, ressaltando assim a utilização de mais processos.
6. Referências Bibliográficas
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