Estudo de Viabilidade: Tijolos Ecológicos de Biomassa Prensada com PU Vegetal

Enfrentando Desafios Socioambientais com Inovação Sustentável

Esta proposta de Estudo de Viabilidade para a produção de Tijolos Ecológicos de Biomassa Prensada surge como uma solução concreta para enfrentar os urgentes desafios socioambientais do Brasil. No contexto atual de crise climática, a busca por alternativas sustentáveis e inovadoras é crucial para promover a transição para uma economia de baixo carbono e mitigar os impactos das mudanças climáticas. Paralelamente, o país enfrenta um significativo déficit habitacional que demanda soluções de construção acessíveis e de baixo impacto.

A proposta central deste estudo é apresentar a viabilidade técnica, ambiental e econômica da produção de tijolos ecológicos de alta resistência, utilizando resíduos de biomassa variada como matéria-prima principal e o Poliuretano Vegetal (PU Vegetal) como aglomerante.

A Proposta: Tijolos Ecológicos de Biomassa Prensada

A solução proposta neste estudo de viabilidade centra-se na produção de tijolos para construção civil a partir de uma combinação de biomassa (principalmente resíduos) e PU Vegetal, utilizando um processo de alta prensagem.

Materiais Principais

• Biomassa: Utiliza uma variedade de resíduos lignocelulósicos como matéria-prima, incluindo resíduos de bambu (particularmente vantajoso pelo seu ciclo de vida), cascas e palhas de culturas agrícolas (café, milho, etc.), resíduos florestais (eucalipto, pinus) e até mesmo resíduos da mineração (como pó de pedra de rochas como São Tomé e quartzito). A escolha e proporção dos materiais dependerão da disponibilidade local e dos requisitos técnicos do tijolo final.
• Poliuretano Vegetal (PU Vegetal): Funciona como o aglomerante (aglutinante) que une as partículas de biomassa sob alta pressão. Derivado de fontes renováveis, ele confere coesão, resistência e, dependendo da formulação, pode contribuir para a impermeabilização e durabilidade dos tijolos, sendo uma alternativa mais sustentável aos aglomerantes sintéticos convencionais ou ao cimento em certas aplicações.

Processo de Produção

O processo baseia-se na aplicação de alta pressão sobre a mistura de biomassa triturada e PU Vegetal. Similar à tecnologia utilizada na produção de briquetes de biomassa, a prensagem compacta o material de forma significativa, garantindo a densidade, resistência mecânica e durabilidade do tijolo ecológico.

Potencial da Matéria-Prima: Abundância e Diversidade

O Brasil possui um potencial imenso de biomassa, com grande parte desse volume sendo atualmente desperdiçada. A utilização desses resíduos na produção de tijolos ecológicos representa um aproveitamento inteligente e sustentável.

Biomassa de Bambu

A biomassa de bambu é uma alternativa particularmente viável. Seu ciclo de produção rápido e a degradação espontânea tornam-na uma fonte renovável de baixo impacto. Os estoques naturais de bambu em regiões como o Sul de Minas oferecem um grande potencial produtivo. Além disso, o bambu possui alta capacidade de fixação de CO2 (cerca de 20 toneladas de CO2 por hectare ao ano, segundo estudos), contribuindo diretamente para a mitigação dos gases de efeito estufa. Segundo a Embrapa, o potencial produtivo de bambu no Brasil é de aproximadamente 6,5 toneladas de biomassa seca por hectare ao ano.

Resíduos Agroindustriais e da Mineração

Regiões como o Sul de Minas Gerais, grandes produtoras de café (cerca de 50% da produção nacional) e milho (aproximadamente 11% da produção nacional), geram grandes volumes de resíduos agrícolas (cascas, palhas, espigas) que podem ser usados na produção de briquetes e tijolos. A agroindústria de café e milho em Minas Gerais chegou a gerar cerca de 5.500 toneladas diárias de resíduos orgânicos em 2015 (FEAM).

Adicionalmente, a intensa atividade de mineração na região, especialmente a extração de pedras como São Tomé e quartzito, resulta na produção de um grande volume de resíduos como o pó de pedra. Este material também pode ser incorporado à mistura de biomassa, agregando propriedades ao tijolo ecológico e reduzindo o impacto ambiental do descarte. Em 2014, o Sul de Minas foi responsável pela produção de milhões de toneladas de minério de ferro e calcário, gerando vastos volumes de resíduos (DNPM).

A utilização desses resíduos não apenas resolve um problema ambiental de descarte, mas também agrega valor econômico e social às regiões produtoras, gerando emprego e renda.

Embasamento Técnico e Científico

A proposta de tijolos ecológicos de biomassa prensada com PU Vegetal baseia-se em princípios tecnológicos já conhecidos e em pesquisas acadêmicas promissoras.

Tecnologia de Prensagem

O processo de produção, similar ao de briquetes, utiliza alta pressão aplicada sobre o compósito de biomassa e aglomerante. Essa tecnologia garante a compactação necessária para conferir a resistência e durabilidade desejadas ao produto final, adaptando equipamentos existentes (como prensas de briquetes) para a fabricação dos tijolos.

O Papel do Poliuretano Vegetal (PU Vegetal) como Aglomerante

O PU Vegetal tem sido extensivamente estudado como aglutinante em compósitos de fibras naturais, mostrando-se uma alternativa sustentável aos adesivos sintéticos. Pesquisas indicam que o PU Vegetal melhora propriedades mecânicas como resistência à tração e compressão, módulo de elasticidade e adesão entre as fibras, além de conferir melhor resistência à umidade aos materiais produzidos. Estudos demonstraram que o aumento do teor de PU Vegetal pode resultar em maior módulo de elasticidade em compósitos de fibras de bananeira, e que compósitos com fibras de curauá e PU Vegetal apresentam boa resistência mecânica e adesão. Uma revisão bibliográfica pela UFSC concluiu que o PU Vegetal é promissor para compósitos de fibras naturais com propriedades mecânicas interessantes e maior sustentabilidade.

Pesquisas e Referências Existentes

O uso de biomassa e resíduos na produção de materiais de construção sustentáveis é uma área de pesquisa ativa globalmente. Instituições brasileiras como a Universidade Federal de Lavras (UFLA) e o Instituto Nacional de Tecnologia (INT) já investigam a viabilidade do uso de resíduos agrícolas e da construção civil para a produção de tijolos ecológicos, com resultados que indicam melhorias nas propriedades dos tijolos ao incorporar resíduos. Diversas referências acadêmicas amparam a proposta, destacando que o uso de resíduos de biomassa na produção de tijolos pode reduzir o consumo de combustíveis fósseis, mitigar emissões de CO2 e, pela fixação de carbono nos resíduos, contribuir para tornar o produto carbono neutro ou até gerar créditos de carbono.

Impactos Socioambientais e Potencial de Mercado

A produção de tijolos ecológicos de biomassa prensada com PU Vegetal oferece múltiplos benefícios que se alinham com os desafios atuais do Brasil.

Redução do Impacto Ambiental da Construção Civil

A produção de tijolos convencionais é um processo que gera grandes impactos ambientais, incluindo alto consumo de energia e água, emissão de gases poluentes e uso de recursos não renováveis. Os tijolos de biomassa prensada utilizam resíduos como matéria-prima, minimizando a extração de recursos naturais e o volume de lixo, e reduzem significativamente a pegada de carbono da produção, podendo alcançar a neutralidade ou até positividade de carbono ao fixar o carbono da biomassa.

Contribuição para o Déficit Habitacional

Ao fornecer uma alternativa de baixo custo e sustentável para a construção, especialmente para habitações populares, os tijolos ecológicos de biomassa podem contribuir diretamente para a redução do déficit habitacional no país, oferecendo moradias dignas e ambientalmente responsáveis.

Geração de Emprego e Renda

A implantação de uma indústria de transformação de biomassa em tijolos ecológicos cria uma nova cadeia produtiva. Isso gera empregos e renda nas regiões onde a matéria-prima (biomassa e resíduos) é abundante, impulsionando o desenvolvimento econômico local, muitas vezes em comunidades vulneráveis próximas aos aglomerados de biomassa.

Mercado e Demanda Crescente

O mercado brasileiro tem demonstrado uma demanda crescente por materiais de construção sustentáveis, impulsionada pela conscientização ambiental, regulação e busca por soluções mais eficientes e de menor impacto. Fontes como a Revista Exame e a Agência Brasil já destacaram essa tendência. A produção de tijolos ecológicos de biomassa prensada se encaixa perfeitamente nessa demanda.

Alinhamento com ODS e Acordos Climáticos

A proposta está diretamente alinhada com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU, notadamente o ODS 9 (Indústria, Inovação e Infraestrutura) e o ODS 12 (Consumo e Produção Sustentáveis). Além disso, contribui para o ODS 13 (Ação contra a Mudança Global do Clima) ao reduzir emissões e fixar carbono, e ODS 15 (Vida Terrestre) ao promover o uso de resíduos vegetais. A tecnologia também apoia o cumprimento de acordos internacionais como o Acordo de Paris, que ressaltam a importância da redução de emissões de gases de efeito estufa.

Modelo de Negócio e Viabilidade Econômica (Visão Geral)

A viabilidade econômica da proposta baseia-se na criação de uma unidade produtiva que transforma resíduos em produtos de valor.

Proposta de Valor e Clientes

A proposta de valor reside no fornecimento de produtos sustentáveis e de alta qualidade (tijolos, briquetes), na redução do impacto ambiental para clientes e a sociedade, e no aproveitamento de fontes de matéria-prima locais abundantes. Os segmentos de clientes incluem construtoras, empreiteiras, consumidores finais que buscam materiais sustentáveis, e indústrias que utilizam biocombustíveis. Os canais de venda podem ser diretos, lojas de materiais de construção, distribuidores e representantes comerciais.

Estratégia de Implementação em Fases

Para viabilizar a proposta e mitigar riscos, sugere-se uma implantação em fases:

1. Fase Inicial (Briquetes): Iniciar com a produção de briquetes de biomassa para biocombustíveis. Este mercado já possui demanda consolidada, gerando receita inicial que pode subsidiar a pesquisa e o desenvolvimento da produção de tijolos.
2. Fase Posterior (Tijolos): Após a consolidação da pesquisa e desenvolvimento de protótipos de tijolos com biomassa e PU Vegetal, incorporar a produção de tijolos na mesma planta de briquetes. Isso aproveitaria alguns equipamentos existentes, demandando investimento em uma prensa específica para tijolos e adequação da logística interna.

Esta estratégia permite a diversificação de produtos de "carbono neutro", ampliando o potencial de receita e explorando novos mercados.

Estrutura de Custos e Fluxo de Receita

A estrutura de custos envolve investimentos em equipamentos (prensas, trituradores, secadores, etc.) e infraestrutura da unidade, custos com matéria-prima (que, sendo resíduos, tendem a ser baixos ou nulos, focando em coleta e transporte), mão de obra (especializada e operacional), despesas operacionais, marketing e vendas, e impostos.

O fluxo de receita primário viria da venda dos briquetes e, posteriormente, dos tijolos. Adicionalmente, há a possibilidade de gerar receitas com a venda de créditos de carbono (dada a fixação de carbono nos produtos) e a produção de briquetes de carvão ativado a partir de resíduos específicos.

Estimativas financeiras preliminares (como os exemplos citados no texto original para uma planta combinada de briquetes e tijolos) indicam que uma unidade produtiva mista tem potencial para gerar receitas e lucros significativos, atendendo a uma demanda crescente e contribuindo para a sustentabilidade.

Desafios a Serem Superados

Apesar do potencial, a implantação e consolidação dessa tecnologia enfrentam desafios que precisam ser abordados no estudo de viabilidade:

• Aprofundamento Técnico e Científico: Embora haja pesquisas, é necessário aprofundar o conhecimento técnico sobre as melhores misturas de biomassa/resíduos e PU Vegetal para diferentes aplicações de tijolos, otimizar o processo de prensagem e garantir a qualidade e segurança dos produtos finais em larga escala.
• Aceitação do Mercado: Superar a resistência do mercado a novos materiais, especialmente em um setor tradicional como a construção civil. Investir em certificação, campanhas de conscientização e demonstração das vantagens (custo, sustentabilidade, desempenho) é fundamental.
• Infraestrutura e Logística: Em regiões com potencial de biomassa, a infraestrutura de transporte pode ser precária, dificultando a coleta e o escoamento da matéria-prima e dos produtos acabados. Melhorias logísticas são essenciais.
• Capacitação de Mão de Obra: É necessária mão de obra qualificada para operar os equipamentos, controlar a qualidade da produção e manejar a matéria-prima. Investir em treinamento é crucial.

Conclusão

A proposta de Estudo de Viabilidade para a produção de Tijolos Ecológicos de Biomassa Prensada com PU Vegetal apresenta-se como uma solução inovadora, sustentável e socialmente responsável com alto potencial para o Brasil. Ao transformar resíduos abundantes em materiais de construção de baixo impacto, a tecnologia contribui para a redução significativa dos danos ambientais causados pela construção civil convencional, combate o déficit habitacional oferecendo alternativas acessíveis e gera desenvolvimento econômico e social nas regiões produtoras.

Embora existam desafios técnicos, de mercado e de infraestrutura, o embasamento científico e o alinhamento com as demandas globais por sustentabilidade e descarbonização indicam que esta proposta é altamente promissora. A implantação estratégica em fases, começando pela produção de briquetes, pode viabilizar os investimentos necessários para o desenvolvimento e a escala da produção de tijolos. Com investimentos adequados, parcerias estratégicas e políticas públicas de apoio, é possível superar esses desafios e consolidar a produção de tijolos ecológicos de biomassa prensada, marcando um avanço significativo para um futuro mais justo, verde e resiliente.

Referências

• ARAÚJO, V. A. et al. Briquetagem de resíduos agroindustriais visando à produção de biocombustíveis sólidos: uma revisão. Brazilian Journal of Development, vol. 7, n. 4, 2021.
• BONVICINO, M. T. M.; SOUZA, C. M.; RODRIGUES, C. V. S. Tijolo ecológico a partir de cinzas de biomassa: uma revisão. Revista Virtual de Química, v. 11, n. 1, p. 291-305, 2019.
• Botta, L., Fortunati, E., Luzi, F., Puglia, D., Santulli, C., & Kenny, J. M. (2012). Green biocomposites based on plasticized PLA and hemp fibers modified with bio-based polyurethane. Industrial Crops and Products, 36(1), 31-38.
• CAMELIER, T. J.; JORDÃO, R. E.; DIAS, C. M. R.; ARCE, C. A. S. Desenvolvimento de tijolos ecológicos a partir de resíduos de biomassa. Revista de Iniciação Científica da ULBRA, v. 6, n. 1, p. 38-45, 2014.
• Carvalho et al. (2015). Utilização de resíduos agrícolas para produção de tijolos ecológicos: uma revisão bibliográfica. (Referência completa não fornecida no texto original).
• CEMPRE. Compromisso Empresarial para Reciclagem. Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil 2021. Disponível em: https://www.cempre.org.br/publicacao/panorama-dos-residuos-solidos-no-brasil-2021/. Acesso em: 05 de março de 2023.
• Chiellini, E., Cinelli, P., Coltelli, M. B., & Lazar, S. (2007). Characterization of hemp–lupin protein biodegradable composites. Polymer Degradation and Stability, 92(4), 701-709.
• DINIZ, P. H. F. et al. The use of industrial residues for the production of sustainable building materials: a review. Journal of Cleaner Production, v. 210, p. 399-417, 2019.
• EMBRAPA Café. (Citada como fonte para dados de produção de café).
• FEAM (Fundação Estadual do Meio Ambiente). Relatório "Geração e Destinação de Resíduos Agroindustriais no Estado de Minas Gerais", 2015. (Citada como fonte).
• FERNANDES, R. L.; FERNANDES, F. L.; SILVA, J. V. Uso de cinzas de biomassa na produção de tijolos ecológicos. Revista Brasileira de Energias Renováveis, v. 3, n. 7, p. 207-219, 2014.
• FÓRUM NACIONAL DE SECRETÁRIOS E GESTORES ESTADUAIS DE MEIO AMBIENTE, 2011. Panorama da Gestão de Resíduos Sólidos no Brasil: Avanços e Desafios. Disponível em: http://www.mma.gov.br/estruturas/257/_publicacao/257_publicacao23092011101258.pdf. Acesso em: 05 de março de 2023.
• Garcia, R. A. et al. Influence of polyurethane adhesive on mechanical properties of coconut fiber composites. Materials Research, vol. 16, n. 5, 2013.
• IPCC. Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2014.
• LIU, S. et al. A review on the use of waste biomass for the production of building materials. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 105, p. 240-255, 2019.
• Magalhães, W. L. Efeito da adição de resíduos lignocelulósicos nas propriedades de painéis de madeira aglomerada de Eucalyptus grandis. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Lavras, 2011.
• Nery, A. L. B. et al. Utilização de biomassa de eucalipto e pinus para produção de briquetes de carvão vegetal com vistas à comercialização. Boletim do Centro de Pesquisa e Processamento de Alimentos, vol. 32, n. 1, 2014.
• Sakai, E.; Iizuka, Y.; Takeda, K. Utilization of agricultural and forestry waste as raw materials in wood cement board manufacturing. Waste Management, v. 69, p. 450-455, 2017.
• Sánchez-Silva, L. et al. Activated carbon production from biomass: A review of process development and assessment. Bioresource Technology, vol. 249, 2018.
• SANTOS, et al. (2019). Avaliação da resistência mecânica de tijolos ecológicos produzidos a partir de resíduos de serragem de madeira e concreto. (Referência completa não fornecida no texto original).
• SILVA, A. L. A.; SILVA, C. S. S.; BARROZO, M. A. S. Desenvolvimento de tijolos ecológicos utilizando resíduos de biomassa. Revista de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 19, n. 5, p. 438-443, 2015.
• Silvério, H. A. et al. Poliuretanos à base de óleo de mamona e amido: síntese e caracterização. Quím. Nova, vol. 30, n. 1, 2011.
• SINDUSCON-MG. Construção Sustentável. Disponível em: https://www.sinduscon-mg.org.br/construcaosustentavel/. Acesso em: 05 de março de 2023.
• SOUZA, M. T.; SOUZA, R. P.; TOLEDO FILHO, R. D. Sustainable use of sugarcane bagasse ash waste as a pozzolanic material in concrete: a review. Journal of Cleaner Production, v. 184, p. 287-299, 2018.
• UN-HABITAT. Waste Management and Recycling in the Construction Industry. 2018. Disponível em: https://unhabitat.org/sites/default/files/2018/06/waste_management_and_recycling_in_the_construction_industry.pdf. Acesso em: 10 mar. 2023.
• VASCONCELOS et al. (2020). Produção de tijolos ecológicos com resíduos de biomassa. (Referência completa não fornecida no texto original).
• VIEIRA, M. C.; PENTEADO, R. B.; LORENZONI, L. E.; FERNANDES, R. L. Desenvolvimento de tijolos ecológicos a partir de resíduos de biomassa de madeira. Revista Brasileira de Energias Renováveis, v. 1, n. 3, p. 67-76, 2012.
• Zabihzadeh, S. M., Pilla, S., Wimmer, R., & Gindl-Altmutter, W. (2018). Influence of a vegetable-based polyurethane binder on the properties of natural fiber composites. Polymers, 10(2), 152.