BR102020007833A2

BR102020007833A2 - Processo de carbonatação de resíduo vegetal para obtenção de material retardante de chama

Info

Publication number: BR102020007833A2
Application number: BR102020007833-0A
Authority: BR
Inventors: Roberto Rodrigues Cunha Lima; Valter Jose Fernandes Junior
Original assignee: Universidade Federal Do Rio Grande Do Norte; Instituto Federal De Educação, Ciência E Tecnologia Do Rio Grande Do Norte
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2021-10-26

Abstract

Refere-se ao processamento e obtenção de material retardante de chama constituído de fibra da casca de coco verde carbonatada a partir de inserção de dióxido de carbono gasoso em solução padrão de cálcio contendo o resíduo lignino-celulósico sonicado em temperatura e tempo definidos. Tais invenções permitem a redução de vasto agro-resíduo que tem sido normalmente disposto no ambiente de forma inadequada, bem como favorecem a geração de produto retardante de chama leve, de baixo custo e aplicável em revestimentos, proteções e abrigos com o objetivo de evitar ou reduzir o número de vítimas fatais de acidentes que envolvam incêndios, devido à baixa emissão de gases tóxicos e ao retardamento da propagação do fogo.

Description

PROCESSO DE CARBONATAÇÃO DE RESÍDUO VEGETAL PARA OBTENÇÃO DE MATERIAL RETARDANTE DE CHAMA

[001] A presente invenção refere-se a um processo de mineralização da biomassa obtida da casca de coco verde, que constitui grande volume de agroresíduo. Esse processo permite a mineralização de resíduo lignino-celulósico pela carbonatação do material a partir da utilização de gás carbônico que se incorpora à matriz vegetal na forma de carbonato de cálcio. Dessa forma, o resíduo carbonatado adquire propriedades antichama, ampliando a sua utilização, como na aplicação em paredes, portas, painéis e abrigos de máquinas, disjuntores, quadros de energia e transformadores, situações nas quais deve ser aplicado como forro, em camadas sobrepostas ou não, na forma de placas moldadas por prensagem, de espessura entre 3 cm e 5 cm, com formatos que se adaptem às diversas superfícies a serem recobertas e fixadas com rebites, grampos ou dobraduras introduzidas na manufatura das peças produzidas.

[002] Os reagentes e processos antichama atualmente existentes apresentam custos elevados e, invariavelmente, produzem sistemas que emitem gases tóxicos quando finalmente se inflamam, como é o caso da utilização de compostos halogenados. Na proposta da carbonatação desta invenção, o material é tratado com pequenas quantidades de reagentes, minimizando custos e conferindo barreira contra a combustão sem a possibilidade de emissão de compostos nocivos, dada a estabilidade térmica do carbonato de cálcio. Além disso, o sistema pode ser associado para sequestro e aproveitamento de CO2 atmosférico, atenuando consequências desastrosas provocadas pelo acúmulo desse gás estufa.

[003] A proteção antichama oferecida pela carbonatação do resíduo vegetal do presente pedido de patente não modifica a estrutura da fibra, não introduz produtos químicos tóxicos e dificulta o processo de combustão do material mesmo em temperaturas elevadas. Além disso, o processo empregado não exige pré-tratamento específico da biomassa, como lavagem em água, hexano ou sistema hexano-etanol 2:1, mas pode ser realizado, a depender da exigência para aplicação a qual se destina.

[004] Nas buscas de anterioridade realizadas, constataram-se algumas solicitações relacionadas apenas a aspectos particulares desta reivindicação, que não envolveram o meio reacional aqui proposto ou a obtenção de material antichama. No pedido BR 10 2013 033273 9 A2 descreve-se a invenção de um processo cíclico e de integração eficiente entre a captura de CO2 e a sua conversão em carbonatos com baixo consumo de energia. As principais características desta invenção baseiam-se na regeneração completa dos reagentes, na precipitação eficiente de carbonatos sem a necessidade de ajuste de pH e na obtenção de carbonatos com elevada pureza. No pedido BR 11 2018 002011 7 A2, a invenção é dirigida a um processo de produção de carbonato de cálcio precipitado com resistência melhorada à decomposição estrutural, em que o leite de cal é carbonatado na presença de, pelo menos, um gás diferente do dióxido de carbono ou a carbonatação é realizada na presença de uma unidade de cominuição de bolha de gás estática, bem como ao carbonato de cálcio precipitado obtido por tal processo. Já no pedido PI 0302770-8 A2, a invenção tem como objetivo otimizar o processo de fabricação do Carbonato de Cálcio Precipitado de forma contínua, através da utilização de reatores em série, onde o gás contendo Dióxido de Carbono é borbulhado no seio da solução de Cal Hidratada por meio de microbolhas. Não há, portanto, conflitos que invalidem o aspecto inovador do processo aqui apresentado, pois a metodologia e o propósito são evidentemente distantes daquilo que se propõe neste pedido.

[005] O processo de obtenção de fibras lignino-celulósicas com propriedades antichama, objeto deste pedido de patente, é obtido pela imersão de fibra vegetal selecionada obtida da casca do coco verde com quaisquer comprimentos em solução padrão de cálcio com concentração entre 1 ppm e 5.000 ppm, na proporção de 0,1 % a 5% em massa de fibra. A solução padrão de cálcio é obtida a partir da pesagem exata de carbonato de cálcio entre 0,0025 grama e 12,5 gramas, seguido da sua dissolução com HCl a 37%, adição de 100 mL de água deionizada e aquecimento entre 40 ºC e 60 ºC para eliminação de dióxido de carbono. O pH da solução é ajustado para faixa entre 8 e 12. A dispersão contendo fibra da casca de coco verde é sonicada pelo tempo entre 5 minutos e 60 minutos, em temperatura definida no intervalo de 298 K a 353 K. Em seguida, na temperatura escolhida, é realizada a adição de dióxido de carbono gasoso em fluxo contínuo ajustado entre 30 mL/min e 100 mL/min. Após mineralização, o resíduo é separado por filtração e seco em estufa a 100 ºC por 2 h.

Claims

“PROCESSO DE CARBONATAÇÃO DE RESÍDUO VEGETAL PARA OBTENÇÃO DE MATERIAL RETARDANTE DE CHAMA”, caracterizado pelas seguintes etapas: 1ª etapa – imersão de fibra vegetal selecionada obtida da casca de coco verde com quaisquer comprimentos em solução padrão de cálcio com concentração entre 1 ppm e 5.000 ppm, na proporção de 0,1 % a 5 % em massa de fibra, com ajuste de pH entre 8 e 12; 2ª etapa – sonicação da dispersão contendo fibra da casca de coco verde durante 5 minutos a 60 minutos, em temperatura definida entre 298 K e 353 K; 3ª etapa – adição de dióxido de carbono gasoso em fluxo contínuo ajustado entre 30 mL/min e 100 mL/min; 4ª etapa – filtração e secagem do resíduo mineralizado em estufa a 100 ºC por 2 h.
“MATERIAL RETARDANTE DE CHAMA À BASE DE FIBRA VEGETAL CARBONATADA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser um produto retardante de chama leve e aplicável em revestimentos, proteções e paredes, portas, painéis e abrigos de máquinas, disjuntores, quadros de energia e transformadores, situações nas quais deve ser aplicado como forro, na forma de placas moldadas por prensagem, de espessura entre 3 cm e 5 cm.
“MATERIAL RETARDANTE DE CHAMA À BASE DE FIBRA VEGETAL CARBONATADA”, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelas placas moldadas por prensagem serem aplicadas em camadas sobrepostas.