Matheus Rômmel Furtado Sousa
Estudante concludente do Curso Técnico em Química do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão (IFMA), Campus São Luís Monte Castelo. Foi bolsista de Iniciação Cientifica com o projeto de reciclagem de plásticos poliestireno e polipropileno.
Os filamentos obtidos são de alta resistência e flexibilidade
Desenvolver e implementar um processo de reciclagem de plásticos e copos descartáveis pós consumo, transformando-os em filamentos para impressora 3D. Esse foi o objetivo do projeto desenvolvido pelo estudante do Instituto Federal do Maranhão (IFMA) Campus São Luís Monte Castelo, Matheus Sousa, que lhe rendeu a segunda colocação no Prêmio Fapema 2019, como pesquisador júnior, no âmbito das ciências exatas e da terra.
“Fico muito feliz de ter participado do Prêmio Fapema que serve como motivação para continuar pesquisando e buscar o conhecimento”l
O projeto contou com apoio institucional do IFMA, por meio do Edital PRPGI nº 03/2018 – PIBIC Ensino Médio 2018/2019, com orientação da professora Nazaré do Socorro Vasconcelos, doutora em Química pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP) e pesquisadora na área de Educação Ambiental.
“Percebemos a necessidade de realizar a pesquisa quando se observou o grande consumo de copos no IFMA que poderiam ser destinados para reciclagem como uma solução ambiental”, pontuou Nazaré Vasconcelos.
A pesquisa vem sendo realizada desde o ano de 2016 com estudantes de iniciação cientifica e, atualmente, é desenvolvido por um aluno de mestrado em Química, no âmbito do programa de pós-graduação em Química do IFMA-Monte Castelo. “Ao longo desse período realizamos as primeiras coletas seletivas, esterilização, trituração dos copos, extrusão dos filamentos, preparo dos corpos de prova e produção de corpos de prova”, assinalou a orientadora da pesquisa, Nazaré Vasconcelos. “Após realizarmos os primeiros testes com corpos de provas tanto de polipropileno, poliestireno e misturas, observamos que eram promissores os resultados para utilização desse tipo de material”, complementou.
Benefícios do estudo
“Entre os infinitos benefícios, o estudo ajudou a ter maior percepção em relação a importância da preservação do meio ambiente, além de ajudar principalmente a ter uma visão cientifica mais apurada”, pontuou Matheus Sousa.
“Conquistamos uma sensibilização ambiental quanto ao uso e ao descarte de copos, oferecemos uma alternativa para reciclagem do plástico poliestireno e polipropileno, sem muito custo, e obtivemos um produto, na forma de filamentos, de alta resistência e ductibilidade, para uso em impressora 3D”, ressaltou a orientadora da pesquisa, Nazaré Vasconcelos.
“Foi um reconhecimento de um trabalho desenvolvido com muito empenho e dedicação realizada por uma equipe muito determinada a buscar soluções para nossa sociedade” (Nazaré Vasconcelos)
Resultados
Com a pesquisa realizada, foram obtidos filamentos de cor branca e, com a impressora 3D, preparados corpos de provas relativamente resistentes e pouco flexíveis. O filamento padrão (PLA) suporta maior tensão, porém é pouco dúctil. Ou seja, suporta pouca deformação até o momento de sua fratura. O poliestireno (reciclado) é um material mais dúctil que o PLA e é de grande interesse quando se trata do aspecto de absorção de carga. O polipropileno suportou a maior deformação antes da sua ruptura, sendo considerado o material mais dúctil.
“Nos ensaios de compressão, foram utilizados quatro corpos prova de cada amostra, de formato cilindro”, explicou a orientadora Nazaré Vasconcelos. Os resultados obtidos dos ensaios correspondem à média de quatro medidas obtidas para cada tipo de amostra. “O PLA apresenta maior valor de resistência à compressão, de 61,02 MPa, seguido pelo poliestireno com um valor de 28,56 Mpa”, complementou a pesquisadora. “Os três polímeros ensaiados apresentam uma resistência mecânica à compressão muito superior aos valores de resistência à tração, sendo a menor diferença observada no poliestireno”, prosseguiu.
Ou seja, foi possível observar que o material com uma resistência máxima à compressão foi o poliestireno, com 28,56 MPa. E o material mais flexível foi o polipropileno, que apresentou o menor módulo de elasticidade (3,29 MPa). “Foi uma surpresa, pois era de se esperar que o polipropileno fosse o material mais rígido devido a sua estrutura semicristalina em relação ao poliestireno que é um polímero amorfo”, afirmou Nazaré.
O ensaio da resistência à tração das misturas de poliestireno e polipropileno foi realizado com atenção às normas técnicas, seguindo os mesmos parâmetros do ensaio para as amostras puras. Nos ensaios de tração, foram utilizados dois corpos de prova para cada mistura binária e os resultados obtidos dos ensaios correspondem à média de duas medidas obtidas para cada tipo de formulação.
“As misturas binárias de poliestireno e polipropileno se aproximam do comportamento do filamento padrão de PLA, mas ainda não obtivemos as mesmas propriedades mecânicas”, explicou a pesquisadora do IFMA.
Metodologia
“Realizamos, primeiramente, pesquisa bibliográfica para subsidiar o estudo para definição das condições do processo de reciclagem e extrusão do poliestireno e polipropileno e na caracterização dos produtos obtidos”, explica a professora orientadora.
“Depois, fizemos a coleta de copos plásticos através de coletores de PVC, lavados com detergente neutro para fazer a esterilização, evitando qualquer risco biológico”, complementou Matheus Sousa. “Em seguida, foram colocados num devido local para secarem, foi realizada uma pré-trituração em um moinho de facas, transformação em grânulos e, depois, em filamentos”, detalhou Matheus.
As amostras para a realização dos ensaios (chamados de corpos de prova) foram preparados com os filamentos de plásticos puros e em proporções de misturas de plásticos poliestireno e polipropileno. “Com as misturas foram produzidos dois tipos de corpos de prova com auxílio da impressora 3D, para fazer os ensaios de compressão e tração”, apontou Matheus.
Os experimentos seguiram as normas da American Society for Testing and Materials, órgão internacional equivalente à ABNT, responsável pelo desenvolvimento e publicação de normas técnicas aplicadas para diversos produtos, materiais, serviços e sistemas. Foram realizados, ainda, ensaios de solubilidade em água quente, acetona, álcool, soluções concentradas de ácido nítrico e hidróxido de sódio.
De acordo com orientadora Nazaré Vasconcelos, o trabalhos terão continuidade, como acréscimo de aditivos para verificação de melhoria de propriedades mecânicas. “Também estaremos testando outros plásticos, como os utilizados para fabricar garrafas PET”, mencionou.
Os ensaios dos corpos de prova foram realizados no laboratório da Universidade Estadual do Maranhão (UEMA), em parceria com o professor Adilto Pereira Andrade Cunha e apoio técnico de Rodrigo da Silva Miranda e Alexandre Serpa Aguiar
“O apoio da orientadora Nazaré Vasconcelos foi de extrema importância, no desenvolvimento do olhar investigador que um pesquisador precisa ter”, afirmou Matheus. “Ela acompanhou todos os passos e aperfeiçoou cada vez mais o projeto”, finalizou Matheus.