Reutilização de resíduos de têxteis técnicos provenientes da indústria de papel e celulose no desenvolvimento de compósitos cimentícios

Abstract

Nos últimos anos, a procura por soluções sustentáveis e eficazes na área da engenharia têxtil e de materiais tem direcionado o interesse científico para a reciclagem de resíduos industriais, especialmente no que tange aos subprodutos do setor têxtil. O presente trabalho propôs a reutilização de fibras têxteis provenientes de nãotecidos agulhados, constituídos de fibras fixadas em um tecido base, denominados de feltros, que são utilizados na fabricação de papel e celulose, sendo as fibras selecionadas subsequentemente aplicadas como reforço em compósitos de cimento. O estudo inclui avaliação da composição e propriedades desses materiais têxteis, e sua viabilidade para reutilização; desde o processo de desfibramento e seleção das fibras, a verificação de propriedades em análise de caracterização, as definições das frações mássicas na mistura, complementados por análises físicas para comprovar os desempenhos mecânicos e morfologia desses compósitos de cimento. Os resultados indicaram a viabilidade técnica do uso de fibras recicladas de poliamida em compósitos cimentícios, mantendo a composição química e a estabilidade térmica das fibras e suas características similares às da poliamida (PA 6) original. Foram obtidos compósitos cimentícios moldáveis com adição de 0,5 %, 1 % e 1,5 % de fibras, sua morfologia e análises de microscopia revelaram uma boa dispersão das fibras na matriz. Ensaios mecânicos evidenciaram que a resistência à compressão e flexão se mantém estatisticamente equivalentes ao padrão sem adição de fibras, mas que os valores nominais da resistência à flexão indicam avanços no desempenho estrutural, importante para maior ductilidade. Apesar de melhorias possíveis na adesão fibra-matriz, essas fibras contribuem para dissipação de energia e controle de fissuras. Os resultados podem ter aplicação prática na produção de telhas, placas cimentícias e obras de infraestrutura, sobretudo na substituição do amianto, e ampliando o uso do concreto em pavimentações urbanas e ambientes agressivos. A relevância deste estudo para o setor papeleiro, reconhecido mundialmente pela qualidade e volume de sua produção, cria uma oportunidade para o adequado descarte, potencializando a circularidade destes materiais com a reutilização das fibras após o término de sua função principal, visando uma gestão ambiental em conformidade com as melhores práticas da sustentabilidade industrial. Atividades e pesquisas para reduzir, reciclar, recondicionar, reparar, reutilizar, e repensar o uso desses materiais têxteis nas cadeias produtivas são estratégicos para otimizar o uso de recursos e minimizar os impactos ambientais. Explorar o potencial de resíduos têxteis sintéticos como matéria-prima em outras indústrias é a principal contribuição deste trabalho.

Abstract: In recent years, the pursuit of sustainable and effective solutions in textile and materials engineering has led to growing scientific interest in recycling industrial waste, particularly by-products of the textile sector. This study suggests reusing textile fibers from needle-punched nonwoven fabrics (felts) used in paper and cellulose manufacturing. The selected fibers were subsequently applied as reinforcement in cement composites, with the research encompassing a comprehensive evaluation of the fibers' composition and properties, as well as their feasibility for reuse, including the nonwoven material defibrillation and fiber selection processes, chemical characterization analysis, determination of weight fractions in the mixture, and physical testing to validate the mechanical performance and morphology of the cement composites. The results demonstrated the technical feasibility of using recycled polyamide fibers in cementitious composites, with the fibers maintaining their chemical composition and thermal stability and exhibiting characteristics comparable to virgin polyamide (PA 6). Moldable cementitious composites were produced with 0.5%, 1%, and 1.5% fiber addition, and microscopy revealed good fiber dispersion in the matrix. Mechanical testing confirmed that compressive and flexural strengths remained statistically comparable to the standard without fiber incorporation. However, nominal flexural strength values suggest structural performance improvements, essential for enhancing ductility. Despite potential improvements in fiber-matrix adhesion, these fibers contribute significantly to energy dissipation and crack control. The findings could be applicable to roofing tiles, cement boards, and infrastructure projects, particularly as substitutes for asbestos and to broaden concrete usage in urban pavements and harsh environments. The relevance of this study for the paper industry, globally recognized for its production quality and volume, highlights the opportunity for appropriate disposal and enhanced material circularity by reusing fibers after their primary function has ended. This aligns with environmental management practices adhering to industrial sustainability standards. Activities and research to reduce, recycle, refurbish, repair, reuse, and rethink the utilization of these textile materials within production chains are strategic for resource optimization and environmental impact mitigation. Exploring the potential of synthetic textile waste as raw material for other industries is the primary contribution of this research.