Richtlijnen voor een onderzoeksproject over agro-industrieel afval en het mogelijke gebruik ervan als geschikte materialen voor huisvesting en infrastructuur omvatten het omzetten van afval in hulpbronnen, het vervangen van giftige grondstoffen door gezonde inputs, en migreren van schadelijke naar duurzame productieprocessen.

Het Agrowaste-project wordt gecoördineerd door Holmer Savastano Jr. aan de Animal Science &Food Engineering School (FZEA-USP) van de University of São Paulo in Pirassununga, Brazilië.

"We hebben twee onderzoekslijnen ontwikkeld:een met anorganische matrixcomposieten, het onderzoeken van de toevoeging van biomassavliegas en biomassavezels aan de Portland-cementmatrix voor de productie van vlakke of gegolfde vezelcementplaten; de andere met organische matrixcomposieten, onderzoek naar het gebruik van plantaardige harsgebonden biomassavezels en deeltjes voor de productie van karton voor verpakkingen, pallets en meubels, ' zei Savastano.

De anorganische productlijn zal een alternatief bieden voor asbestcement, terwijl de organische lijn een alternatief zal bieden voor met fenolhars geïmpregneerde spaanplaat en spaanplaat. Asbest en fenolharsen worden algemeen als kankerverwekkend beschouwd. Opmerkelijk, asbestcement is in een groeiend aantal landen (momenteel 69) verboden in overeenstemming met de aanbevelingen van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO).

Fenolharsen zijn in verschillende landen verboden, maar niet in Brazilië. Echter, hun dagen zijn geteld. Ze zijn niet alleen giftig, maar ook onhoudbaar omdat het geraffineerde aardolieproducten zijn. "Asbestcement werd decennialang gebruikt, en in die tijd, industrie paste zich er perfect aan aan. Het leek een onverslaanbare technische oplossing, vooral dankzij de lage kosten, maar de impact op de gezondheid betekent dat er andere, minder giftige versterkende vezels moeten worden gevonden, ' zei Savastano.

"Ons project heeft al resultaten opgeleverd met mogelijke technologieoverdracht naar commerciële bedrijven. Vezelcement kan worden gebruikt bij de productie van golfplaten en plaatmateriaal, gevelbeplating en andere componenten voor de bouwsector. We hebben niet alleen de vezel vervangen; er moesten verschillende aanpassingen worden gedaan aan het productieproces, en we werkten hieraan samen met bedrijven die vezelcement maken in Brazilië. Specifieke cementuithardingsmethoden waren vereist, bijvoorbeeld, " hij zei.

Een studie onder leiding van Savastano om technologie voor het uitharden van vezelcement te ontwikkelen, produceerde vezelcementplaten met een mengsel van cement, plastic vezels en plantenpulp. "Onze aanpak bestaat er in toenemende mate uit om biomassa-vliegas te gebruiken als vervanging voor conventionele Portland-cement- en plantenvezels in plaats van plastic vezels, ' zei Savastano.

Dit zou een product van de derde generatie configureren. De eerste generatie bestond uit cement versterkt met minerale vezels. De reeds levensvatbare tweede generatie combineert cement, plastic vezels en plantenpulp. De derde generatie omvat de geleidelijke vervanging van cement- en plasticvezels door biomassavliegas en plantenvezels, waardoor de impact van het materiaal wordt verminderd en het duurzamer wordt in overeenstemming met de steeds wijdverbreidere milieuverwachtingen van de samenleving.

"Hoe meer plantaardig, hoe duurzamer, " zei Savastano. "Daarom, de volgende stap na het huidige project, die zijn voltooiing nadert, zal zijn om nauwkeurig duurzaamheidsanalyses uit te voeren en te berekenen hoe het gebruik van grotere hoeveelheden plantaardige vezels variabelen zoals energieverbruik bij de productie en duurzaamheid van het eindproduct zou beïnvloeden."

Voor nu, de plantenvezels die in het onderzoek worden gebruikt, worden vanwege de commerciële beschikbaarheid nog steeds gewonnen uit cellulosepulp. "In een land als Brazilië, we kunnen gemakkelijk verschillende vezelplanten gebruiken als bronnen van pulp, " zei Savastano. "Bijvoorbeeld, belangrijke alternatieven in de staat São Paulo, de grootste suikerrietproducent van het land, kan suikerrietbagasse en stro zijn als bronnen van zowel vezels als as. Als we het nationale grondgebied als geheel beschouwen, er zijn veel andere niet-houtachtige biomassa-alternatieven, zoals sisal, banaan en bamboe, om maar een paar voorbeelden te noemen."

Vervanging van suikerrietbagasse door cellulosepulp, bijvoorbeeld, zou voldoen aan de eis dat afval moet worden omgezet in hulpbronnen, bijdragen aan de optimalisatie van agro-industriële processen. "Wat we nu afval noemen, is helemaal geen afval, maar verkeerd gebruikte grondstoffen, Savastano zei. "Een van de doelstellingen van ons project is om het bedrijfsleven een dergelijke benadering aan te bieden."

Onderzoek synergie

De ligging van Guadeloupe in de tropen, zoals een groot deel van Brazilië, is een belangrijke factor in de synergie die de teams van onderzoekers van USP en UAG realiseren. Landbouw is de locomotief van de economie van Guadeloupe, en de belangrijkste gewassen zijn suikerriet en bananen.

Omdat Guadeloupe en Brazilië vergelijkbare klimaten hebben, bepaalde bouwoplossingen, zoals degenen die biomassa gebruiken, maken op beide plaatsen deel uit van de traditionele cultuur. In aanvulling, de interactie tussen de twee groepen is verrijkt door hun complementaire vaardigheden. "Ze zijn sterker in chemie en wij zijn sterker in techniek, ' zei Savastano.

Voor de biologische lijn waarbij sprake is van de productie van spaanplaatplaten of -panelen, de onderzoekers zijn afhankelijk van ingekochte plantenhars, in dit geval gemaakt van ricinusolie. "We richten ons vooral op biomassa, ' zei Savastano.

"Daar is een goede reden voor:biomassa is goed voor minstens 85 procent van de materiële massa, terwijl hars slechts 15 procent uitmaakt. We hebben een hars gekocht die aan alle technische specificaties voldoet, maar we hebben de productie ervan nog niet onder de knie. Als ons project toekomst heeft, de volgende stap moet zijn om deze competentie te verwerven door samen te werken met groepen die deze technologie onder de knie hebben."

De onderzoekers van USP zijn onlangs benaderd door wetenschappers van de North Carolina A&T State University in de Verenigde Staten die varkensmest gebruiken om een ​​organisch bindmiddel of aggregaat te produceren. Dit is slechts één voorbeeld van de vele mogelijkheden die met betrekking tot harsen kunnen worden onderzocht.

De onderzoekers van USP hebben gewerkt met groene kokosnootschalen, suikerriet bagasse, sisal, en zelfs lege cementzakken die na gebruik zijn weggegooid. Deze materialen vormen de massa die door de hars wordt gebonden. Een mogelijke toepassing is in de meubelindustrie, die spaanplaat zou kunnen gebruiken bedekt met dunne vellen houtfineer of waterdicht laminaat.

"Deze panelen hebben een enorm potentieel, Savastano zei. "Ze kunnen meerdere lagen hebben met geoptimaliseerde mechanische, thermisch, akoestische of esthetische eigenschappen, en verschillende soorten panelen kunnen worden ontworpen voor specifieke toepassingen in de bouw, meubilair, verpakking, enz. Hier kan techniek een grote bijdrage aan leveren door rekening te houden met factoren als mechanische sterkte, waterdichtheid en duurzaamheid. Productieschaal is de sleutel, maar in ieder geval de overstap naar alternatieve materialen gaat niet van de ene op de andere dag. Elke aanpassing aan industriële processen moet grondig worden onderzocht om consistentie en betrouwbaarheid voor zowel fabrikanten als gebruikers te garanderen."