Cerâmica Industrial
https://www.ceramicaindustrial.org.br/article/doi/10.4322/cerind.00082025
Cerâmica Industrial
Regular Resíduos sólidos

Avaliação do tratamento alcalino em fibras de Ananas comosus, Cocos nucifera e Euterpe oleracea para incorporação em materiais cerâmicos destinados à construção civil

Evaluation of alkaline treatment in fibers of Ananas comosus, Cocos nucifera and Euterpe oleracea for incorporation into ceramic materials intended for buildings

Evaluación del tratamiento alcalino en fibras de Ananas comosus, Cocos nucifera y Euterpe oleracea para su incorporación en materiales cerámicos destinados a la construcción

Rafaela Melo da Silveira, Leila Cristina Nunes Ribeiro, Tarcísio Santiago Gomes Filho

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Resumo

A construção civil, embora essencial, é uma grande geradora de resíduos sólidos, o que impulsiona a busca por materiais alternativos e sustentáveis, como a utilização de fibras naturais. Outro problema bastante comum é o descarte ambientalmente incorreto de resíduos orgânicos como caroços e cascas de frutas. Diante disso, este estudo avaliou a incorporação de fibras orgânicas da coroa do abacaxi (Ananas comosus), casca do coco verde (Cocos nucifera) e caroço de açaí (Euterpe oleracea) em materiais cerâmicos. As fibras foram tratadas com soluções de hidróxido de sódio (NaOH) em concentrações de 5, 10 e 15% (m/v), com intervalos de imersão de 1 e 2 horas. Esse tratamento é necessário para ação fungicida e prolongamento da durabilidade do material. As fibras foram incorporadas na proporção de 3%, conforme resultados de estudos anteriores. Foram produzidos 65 corpos de prova, incluindo referência, fibras de abacaxi, coco verde e açaí com e sem tratamento alcalino (1 e 2 h). As análises ocorreram de acordo com a NBR 10545-3/2020 e os resultados mostraram que corpos de prova com fibra de abacaxi obtiveram o melhor desempenho, apresentando baixa absorção de água e porosidade. Já os corpos de prova com fibra de coco mostraram efeito moderado e alta porosidade, enquanto os de fibra de açaí registraram as maiores taxas de absorção e porosidade, entretanto a menor densidade aparente. O tratamento alcalino influenciou significativamente as propriedades físicas das fibras, de forma não linear. O destaque foi para o corpo de prova com fibra de abacaxi tratada com 5% de NaOH por 2 horas, que apresentou resultados promissores, absorvendo água 0,97% a menos e sendo 1,93% menos poroso. As análises de termogravimetria e calorimetria diferencial exploratória indicaram comportamentos similares entre as fibras, exceto a do abacaxi, que apresentou início de perda de massa próximo a 400 °C (contrastando cerca de 200 °C das demais), justificando sua menor porosidade e, consequentemente, a menor taxa de absorção de água. Esta pesquisa desenvolveu métodos eficazes para a aplicação de fibras em produtos cerâmicos, viabilizando a inserção desses resíduos na produção de materiais para a construção civil, promovendo a sustentabilidade e contribuindo para a diminuição do descarte irregular de resíduos orgânicos.

Palavras-chave

Fibras naturais; cerâmicas; tratamento alcalino com NaOH; compósitos cerâmicos; reaproveitamento; construção civil

Abstract

The building industry, while essential, is a major generator of solid waste, driving the search for alternative and sustainable materials, such as the use of natural fibers. Another common problem is the environmentally incorrect disposal of organic waste, such as fruit pits and peels. Therefore, this study evaluated the incorporation of organic fibers from pineapple crown (Ananas comosus), green coconut husk (Cocos nucifera), and açaí seed (Euterpe oleracea) into ceramic materials. The fibers were treated with sodium hydroxide (NaOH) solutions at concentrations of 5, 10, and 15% (w/v), with immersion intervals of 1 and 2 hours. This treatment is necessary for fungicidal action and to prolong the durability of the material. The fibers were incorporated at a proportion of 3%, according to results from previous studies. Sixty-five test specimens were produced, including a reference specimen, pineapple fibers, green coconut fibers, and açaí fibers with and without alkaline treatment (1 and 2 h). The analyses were conducted according to NBR 10545-3/2020, and the results showed that specimens with pineapple fiber showed the best performance, exhibiting low water absorption and porosity. Specimens with coconut fiber showed a moderate effect and high porosity, while those with açaí fiber registered the highest absorption and porosity rates, but the lowest apparent density. The alkaline treatment significantly influenced the physical properties of the fibers in a non-linear way. The pineapple fiber specimen treated with 5% NaOH for 2 hours stood out, showing promising results, absorbing 0.97% less water and being 1.93% less porous. Thermogravimetric and differential scanning calorimetry analyses indicated similar behaviors among the fibers, except for pineapple fiber, which showed the beginning of mass loss near 400 °C (contrasting with approximately 200 °C for the others), justifying its lower porosity and, consequently, the lower water absorption rate. This research developed effective methods for applying fibers to ceramic products, enabling the incorporation of these residues into the production of materials for buildings, promoting sustainability, and contributing to the reduction of irregular disposal of organic waste.

Keywords

Natural fibers; ceramics; alkaline treatment with NaOH; ceramic composites; recycling; buildings

Resumen

La industria de la construcción, si bien esencial, genera una gran cantidad de residuos sólidos, lo que impulsa la búsqueda de materiales alternativos y sostenibles, como el uso de fibras naturales. Otro problema común es la eliminación inadecuada de residuos orgánicos, como huesos y cáscaras de frutas. Por lo tanto, este estudio evaluó la incorporación de fibras orgánicas de la corona de la piña (Ananas comosus), la cáscara verde del coco (Cocos nucifera) y la semilla de açaí (Euterpe oleracea) en materiales cerámicos. Las fibras se trataron con soluciones de hidróxido de sodio (NaOH) a concentraciones de 5, 10 y 15 % (p/v), con intervalos de inmersión de 1 y 2 horas. Este tratamiento es necesario para la acción fungicida y para prolongar la durabilidad del material. Las fibras se incorporaron en una proporción del 3 %, según los resultados de estudios previos. Se elaboraron sesenta y cinco muestras de ensayo, incluyendo una muestra de referencia, fibras de piña, fibras de coco verde y fibras de açaí con y sin tratamiento alcalino (1 y 2 h). Los análisis se realizaron según la norma NBR 10545-3/2020 y los resultados mostraron que las muestras con fibra de piña presentaron el mejor desempeño, con baja absorción de agua y porosidad. Las muestras con fibra de coco mostraron un efecto moderado y alta porosidad, mientras que las de fibra de açaí registraron las mayores tasas de absorción y porosidad, pero la menor densidad aparente. El tratamiento alcalino influyó significativamente en las propiedades físicas de las fibras de forma no lineal. La muestra de fibra de piña tratada con NaOH al 5 % durante 2 horas destacó por sus resultados prometedores, con una absorción de agua un 0,97 % menor y una porosidad un 1,93 % menor. Los análisis termogravimétricos y de calorimetría diferencial de barrido indicaron comportamientos similares entre las fibras, excepto en la fibra de piña, que mostró el inicio de la pérdida de masa cerca de los 400 °C (en contraste con los aproximadamente 200 °C de las demás), lo que justifica su menor porosidad y, por consiguiente, su menor tasa de absorción de agua. Esta investigación desarrolló métodos eficaces para la aplicación de fibras a productos cerámicos, permitiendo la incorporación de estos residuos a la producción de materiales para la construcción, promoviendo la sostenibilidad y contribuyendo a la reducción de la eliminación irregular de residuos orgánicos.

Palabras clave

Fibras naturales; cerámica; tratamiento alcalino con NaOH; compuestos cerámicos; reciclaje; construcción

Submetido em:
15/08/2025

Revisado em:
02/10/2025

Aceito em:
21/10/2025

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