Painéis de partículas orientadas (OSB) com insumos alternativos: viabilidade técnica e proposta de melhoria de desempenho ambiental

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dc.contributorUniversidade de São Paulo
dc.contributor.authorFerro, Fabiane Salles
dc.date.accessioned2020-06-22T14:59:18Z
dc.date.available2020-06-22T14:59:18Z
dc.date.issued2020-05-29
dc.description.abstractA utilização de painéis de madeira industrializada vem crescendo no Brasil e um dos destaques é o painel Oriented Strand Board (OSB). Aliadas ao crescimento econômico deste painel estão também as preocupações ambientais da sociedade e das indústrias relacionadas aos produtos que consomem e que produzem, respectivamente. A avaliação do ciclo de vida se constitui em importante ferramenta para a análise dos impactos ambientais associados a um produto, pois avalia de forma holística todo o seu ciclo de vida. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade da utilização de insumos alternativos, como partículas de madeira da espécie de Pinus provenientes de desbaste e resina poliuretana à base de óleo de mamona (PU-mamona), na fabricação de OSB. Foram testados três proporções entre os componentes poliol e pré-polímero da resina, sendo 1:1 (C1), 1,25:075 (C2) e 1,5:0,5 (C3), respectivamente. Além disso, a fim de verificar o desempenho ambiental de tais insumos, utilizou-se a ACV para identificar e quantificar os principais impactos ambientais potenciais relacionados ao ciclo de vida cradle-to-gate dos OSB fabricados no Brasil, em escala laboratorial e industrial. A caracterização físico-mecânica do OSB foi realizada com base no documento normativo europeu EN 300 (2006) e normas relacionadas, devido à ausência de normas brasileiras para o assunto em questão. Para isso foram realizados ensaios os ensaios físicos de densidade, teor de umidade, inchamento em espessura e absorção de água após 2 e 24h de imersão em água, e os ensaios mecânicos para determinação do módulo de elasticidade e módulo de ruptura na flexão estática no sentido paralelo e perpendicular à orientação das partículas e tração perpendicular às faces. O desenvolvimento da ACV foi baseado nos documentos normativos ABNT NBR ISO 14000 e 14044. A análise de variância (ANOVA) de Kruskal-Wallis, ao nível de 5% de significância foi utilizada para investigar a influência dos teores de poliol (1; 1,25; 1,50) nas propriedades físicas e mecânicas dos painéis fabricados, e o teste de comparações de Student-Newman-Keuls foi utilizado para o agrupamento dos respectivos níveis. Os resultados mostraram que é viável a utilização de tais insumos na fabricação de OSB, proporcionando aos painéis resultados compatíveis com a norma EN 300 (2006) para aplicação em diversos setores da construção civil. Além disso, a condição experimental no qual foi utilizado a proporção 1,25:0,75 se sobressaiu em relação as outras por utilizar maior quantidade do componente poliol, de origem renovável, e apresentar resultados compatíveis com a norma citada. Com relação à Avaliação do ciclo de vida, foi encontrado que os principais \"hotspots\" para a fabricação do OSB em escala industrial são a produção dos químicos, principalmente o inseticida piretróide, a geração de calor na planta industrial para secagem das partículas e aquecimento do óleo da prensa, e a produção da resina MDI (Metil difenil diisocianato). O principal responsável pelos impactos ambientais na produção do OSB em escala laboratorial em 80% das categorias analisadas é a produção da resina PU-mamona. Ficou constatado que o uso de tal resina em elevadas proporções (12%), como utilizada na fabricação dos painéis em laboratório, pode proporcionar, para determinadas categorias, maiores impactos quando comparados com a resina MDI.
dc.description.abstractThe use of industrialized wood panels has been growing in Brazil and one of the highlights is the Oriented Strand Board (OSB). Allied to the economic growth of this panel are also the environmental concerns of society and the industries related to the products that consume and produce, respectively. The life cycle assessment (LCA) is an important tool for the analysis of the environmental impacts associated with a product, since it assesses in a holistic way its whole life cycle. The aim of this work was to evaluate the feasibility of the use of alternative inputs, such as Pine species wood particles from thinning and castor oil based polyurethane resin (PU-castor), in the OSB manufacture. It were tested three ratios between polyol and prepolymer components of the resin, being 1: 1, 1.25: 075 and 1.5: 0.5, respectively. In addition, in order to verify the environmental performance of the inputs, the LCA was used to identify and quantify the environmental impacts potential related to a cradle-to-gate life cycle of OSB manufactured in Brazil at laboratory and industrial scale. The physical-mechanical characterization of the OSB was carried out based on the European normative document EN 300 (2006) and related norms, due to the absence of Brazilian norms for the subject in question. For this, physical tests such as density, moisture content, thickness swelling and water absorption after 2 and 24h of water immersion were performed, and mechanical tests such as modulus of elasticity and modulus of rupture in the static bending in parallel direction and perpendicular to the particles orientation and internal bonding were performed. The development of the LCA was based on the normative documents ABNT NBR ISO 14000 and 14044 (2009). Kruskal-Wallis analysis of variance (ANOVA) at 5% significance level was used to investigate the polyol and prepolymer contents (1; 1,25; 1,50) influence on physical and mechanical properties of the panels, the Student-Newman-Keuls comparisons test was used to group the respective levels. The results showed that the use of such inputs is feasible in the manufacture of OSB, providing the panels results with compatible with EN 300 (2006) standard for application in several sectors of civil construction. In addition, the experimental condition in which the 1.25:0.75 ratio was used stood out in relation to the others because it used a greater amount of the polyol component, which is a renewable component, and presented results compatible with the cited standard. In addition, it has been found that the main \"hotspots\" for manufacturing OSB on an industrial scale are the production of chemicals, mainly pyrethroid insecticide, heat generation in the industrial plant for particle drying and press oil heating, and production of the MDI resin (Methyl diphenyl diisocyanate). The main responsible for the environmental impacts in the OSB production in laboratory scale, in 80% of the analyzed categories, was the production of PU castor resin. It was found that the use of such resin in high proportions (12%), as used in the manufacture of the panels in the laboratory, can provide, for certain categories, greater impacts when compared with the MDI resin.
dc.formatapplication/pdf
dc.identifier.doi10.11606/T.18.2017.tde-27052020-133850
dc.identifier.urihttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-27052020-133850/
dc.identifier.urihttp://repositorio.eesc.usp.br/handle/RIEESC/7153
dc.languagept
dc.rights.holderFerro, Fabiane Salles
dc.subjectAvaliação do ciclo de vida
dc.subjectPainéis compósitos à base de madeira
dc.subjectOriented Strand Board
dc.subjectMadeira de desbaste
dc.subjectImpacto ambiental
dc.subjectLife cycle assessment
dc.subjectOriented Strand Board
dc.subjectEnvironmental impact
dc.subjectComposite wood panels
dc.subjectThinning wood
dc.titlePainéis de partículas orientadas (OSB) com insumos alternativos: viabilidade técnica e proposta de melhoria de desempenho ambiental
dc.title.alternativeOriented strand board (OSB) with alternative inputs: technical feasibility and proposed of environmental performance improvement
dc.typeTese de Doutorado
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