EXPOSIÇÃO “INOVAÇÃO, SUSTENTABILIDADE E DESIGN NA CERÂMICA“ 26
PRÉMIO “MELHOR POSTER”
NAS REDES SOCIAIS
Destaque das publicações mais relevantes
PRÉMIO FARIA FRASCO, SPCV
TRABALHOS
MATÉRIAS-PRIMAS CERÂMICAS
PORTUGUESE BALL CLAYS AS A COMPETITIVE ALTERNATIVE DUE TO THE CONTEXT OF EUROPEAN SCARCITY
MATÉRIAS-PRIMAS CRÍTICAS: CONTEXTO DA INDÚSTRIA CERÂMICA EM PORTUGAL
NOVAS FUNCIONALIDADES E APLICAÇÕES DE MATERIAIS CERÂMICOS
SAFEGRES - PASTA DE GRÉS COM ALTO DESEMPENHO TÉRMICO E SEGURANÇA PARA O CONSUMIDOR
INCREASING HABITAT SAFETY BY INTEGRATING TECHNOLOGICAL SOLUTIONS INTO CERAMIC MATERIALS
INCORPORATION OF LUMINESCENT RESPONSIVE ELEMENTS INTO SILICA-BASED MATERIALS FOR AMINES DETECTION
PROCESSO DE FABRICO DE REVESTIMENTOS CERÂMICOS FOSFORESCENTES EM MONOPOROSA
BARRO DE CAFÉ
TECNOLOGIAS DE PROCESSAMENTO CERÂMICO
GERAÇÃO E PRESERVAÇÃO DE IMAGENS EM FAIANÇA ATRAVÉS DE PLANTAS
OTIMIZAÇÃO DE CICLOS TÉRMICOS COM RECURSO À SIMULAÇÃO
LIGAÇÃO DE MATERIAIS POR UMA TÉCNICA INOVADORA DE FLASH
INOVAÇÃO DA TECNOLOGIA DE FABRICO ADITIVO PARA LOUÇA CERÂMICA – O CONTRIBUTO DO PROJETO AM4CER
PRODUÇÃO DE COMPONENTES EM BIOCERÂMICA POR FABRICO ADITIVO
78 34 44 68 72 54 66
PARCEIROS
ENERGIAS VERDES E GASES RENOVÁVEIS 30 30
ECONOMIA CIRCULAR E SUSTENTABILIDADE
BAUXITE RESIDUE-BASED SPHERES AS SUSTAINABLE LIGHTWEIGHT AGGREGATE TO PRODUCE LOW THERMAL CONDUCTIVITY BUILDING MATERIALS
INDUSTRIAL-SCALE PRODUCTION OF CERAMIC WALL TILES USING EGGSHELL WASTE AS A RAW MATERIAL
VALORIZAÇÃO DE RESÍDUOS DA INDÚSTRIA METALÚRGICA EM PRODUTOS CERÂMICOS
NOVOS RECURSOS MINERAIS PARA A INDÚSTRIA CERÂMICA PORTUGUESA – ESTUDO DE CASO LIFE4STONE
REUTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS DO PROCESSO PRODUTIVO VAL DO SOL: GREEN CERAMIC®
PRODUTOS SUSTENTÁVEIS NA UNIÃO EUROPEIADESDE A CONCEÇÃO ECOLÓGICA
REQUISITOS DE SUSTENTABILIDADE DO PAVIMENTO E REVESTIMENTO CERÂMICO
EFEITO DA ADIÇÃO DO HIDROGÉNIO NO PROCESSO DE COMBUSTÃO DO GÁS NATURAL
DESCARBONIZAÇÃO DA INDÚSTRIA CERÂMICA
LOFT® STONEWARE - A PASTA MCS® PARA GRÉS DE BAIXA TEMPERATURA DE COZEDURA
BREF CER: DOCUMENTO DAS MELHORES TÉCNICAS DISPONÍVEIS NA INDÚSTRIA CERÂMICA
DIGITALIZAÇÃO DA INDÚSTRIA CERÂMICA
INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL PARA OTIMIZAÇÃO DE PROCESSOS DE AJUSTE DE COR NA INDÚSTRIA CERÂMICA
APLICAÇÕES DE SISTEMAS DE VISÃO NA INDÚSTRIA CERÂMICA
UTILIZAÇÃO DA TECNOLOGIA LASER PARA INDÚSTRIA CERÂMICA 5.0
E ALMEIDA
NOTA DE ABERTURA
5ª edição das Jornadas Técnicas da Cerâmica
As Jornadas Técnicas da Cerâmica são organizadas de 2 em 2 anos pelo CTCV, em parceria com a APICER, a Universidade de Aveiro e a SPCV, sendo realizadas desde 2015.
Apesar da competitividade desta indústria estar dependente de vários fatores, o tema forte desta edição das jornadas é a Descarbonização, que irá preocupar os empresários durantes os próximos anos, tendo como uma das soluções, a par de outras talvez mais imediatas, a substituição de gases combustíveis pela utilização de fontes de energia renováveis. Teremos pelas 11h um painel de discussão com vários intervenientes entre indústria, fornecedores, empresas tecnológicas e peritos que investigam soluções para a Descarbonização. Após a pausa para almoço iremos dar continuidade a este tema com um painel de apresentações sobre os caminhos necessários fazer para a Transição Hipo carbónica da Indústria Cerâmica, com a colaboração de iniciativas entre associações, centros de tecnologia e inovação nacionais e europeus, a indústria, fornecedores e outros agentes que contribuirão para um setor mais sustentável e mais descarbonizado.
Seguem-se outros temas que importam na competitividade da Indústria, tais como a valorização das pessoas, um recurso fundamental para as empresas e cada vez mais escasso e difícil de reter. E a terminar este primeiro dia falaremos da importância da valorização das marcas no posicionamento da indústria nacional nos mercados internacionais.
Amanhã o dia será dedicado à Inovação, ao Desenvolvimento Tecnológico e à Transferência de Tecnologia e Conhecimento, tanto ao nível dos produtos como dos proces-
sos, fruto de interações entre a indústria, fornecedores de tecnologia e centros de investigação, onde são agregadas infraestruturas, recursos e competências que se traduzem no desenvolvimento de soluções, em prol de uma indústria mais sustentável, mais inovadora e mais competitiva num mercado global.
Abordaremos ainda durante este dia, Tendências Tecnológicas que hoje já são uma realidade e que no futuro terão um papel ainda mais preponderante, tais como a inteligência Artificial, a Digitalização e Automação de Processos, ou Robótica Inteligente e Colaborativa, fazendo ainda uma abordagem à necessidade de prevenir novos riscos para as pessoas associados a estas tendências. Depois da pausa para almoço daremos voz aos fornecedores de tecnologia a quem agradecemos a parceria e colaboração neste evento e na procura das melhores soluções tecnológicas para uma indústria cerâmica mais sustentável, mais tecnológica, mais digital e mais competitiva.
Ainda integrado na agenda do evento vamos assistir à entrega do Prémio Faria Frasco, uma iniciativa da Sociedade Portuguesa da Cerâmica e do Vidro, que tem como objetivo incentivar e reconhecer a produção de trabalhos de caracter académico originais, de jovens investigadores, na área da Cerâmica e do Vidro. À SPCV felicitamos pela iniciativa e agradecemos a colaboração em mais uma edição das Jornadas Técnicas da Cerâmica.
Paralelamente e como novidade nesta edição, temos a decorrer uma sessão de pósteres de Projetos de Investigação e Desenvolvimento e Informação Técnica, que estão ao
fundo da sala e cujos autores estarão por perto durante os intervalos e terão todo o gosto em dar alguns esclarecimentos complementares sobre os trabalhos que desenvolveram. Nesta edição das Jornadas iremos ainda premiar o que for considerado o melhor Poster de I&D, pela votação dos participantes e de uma comissão técnica para o efeito.
Durante todo o evento decorre também uma exposição de peças industriais apresentadas por empresas do setor, que mostram o caracter inovador, pela sustentabilidade e design da indústria cerâmica nacional. A exposição pode ser apreciada no corredor que dá acesso a esta sala.
Queria também aproveitar a ocasião para vos dar nota de novos projetos que o CTCV está a desenvolver. Entre eles:
• Participamos em duas agendas mobilizadoras em curso, no âmbito do PRR, das quais saliento a Ecocerâmica e Cristalaria de Portugal, um consórcio muito importante para a indústria cerâmica, com o propósito de criar uma indústria mais sustentável, mais digital e mais qualifica-
da. De referir, que apesar de todas as condicionantes que atrasaram o início deste projeto, as atividades estão a decorrer a um bom ritmo, sendo de destacar o forno intermitente instalado no CTCV e em preparação para fazer os primeiros ensaios com eletricidade, gás natural e hidrogénio e que será alvo de apresentação no 2º dia deste evento
• Estamos a trabalhar em vários Roteiros para a Descarbonização da Indústria, dos quais saliento o da Cerâmica, que tem como objetivo criar em estreita colaboração com a APICER, das empresas, fornecedores, entidades do sistema de inovação, investigadores e peritos, os caminhos para a redução das emissões de CO2 na indústria cerâmica
• Ainda neste tema da Descarbonização, temos em curso um importante e recente projeto europeu, através do Horizon Europe para fomentar a cadeia de valor do hidrogénio através da criação de um Vale de hidrogénio, bem como outros projetos em preparação focados neste tema.
• Estamos ainda a iniciar e noutras áreas, importantes projetos, com parceiros nacionais e europeus em prol de uma indústria cerâmica mais Qualificada, mais Digital, mais Inovadora, mais sustentável.
• Além de muitos outros projetos continuamos o investimento na reabilitação dos Edifícios do Loreto, em Coimbra, atual Lufapo HUB, onde se encontra já instalada a APICER, para lhes dar uma nova vida, mais virada para o empreendedorismo e a transferência de tecnologia.
Estes são exemplos do nosso envolvimento e comprometimento com a evolução Tecnológica do Setor, em linha com as ambições estratégicas que procuramos permanentemente alcançar: as Parcerias estratégicas com as associações, empresas, fornecedores de tecnologia, entidades do sistema de inovação, como as entidades de ensino superior, a Vigilância Tecnológica Ativa, visando o reforço de competências, através da transferência de Conhecimento Técnico em áreas tecnologicamente avançadas, o Reconhecimento da equipa técnica e valências do CTCV e a Sustentabilidade de uma entidade que pretendemos que seja um parceiro impar no desenvolvimento tecnológico da Indústria Cerâmica, oferecendo serviços de alto valor acrescentado e de utilidade às empresas no presente e no futuro.
Jorge Marques dos Santos Presidente do Conselho de Administração do CTCV
O EVENTO
A 5ª edição das Jornadas Técnicas da Cerâmica decorreu no Hotel Montebelo Mosteiro de Alcobaça nos dias 16 e 17 de novembro de 2023, organizada pelo Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro (CTCV), em colaboração com a Associação Portuguesa das Indústrias de Cerâmica e Cristalaria (APICER), a Sociedade Portuguesa de Cerâmica e Vidro (SPCV) e o Departamento de Materiais e Cerâmica da Universidade de Aveiro (DEMAC).
O evento teve como objetivo promover a partilha de conhecimento e ideias, estimulando a reflexão e a discussão de soluções para fortalecer a indústria cerâmica, tornando-a mais sustentável e competitiva. Os principais temas discutidos durante o evento incluíram Sustentabilidade, Descarbonização, Inovação e a importância das pessoas na evolução do setor.
Durante as Jornadas Técnicas da Cerâmica, os participantes tiveram a oportunidade de participar em atividades de networking, apresentar projetos de investigação e desenvolvimento (I&D) e explorar conteúdo técnico relevante. Além disso, ao logo do evento esteve exposta uma apresentação de Posters de I&D e conteúdo técnico e tecnológico, bem como uma exposição de produtos industriais de empresas nacionais, integrada com a mostra Portugal Ceramics.
O evento representou um fórum enriquecedor que reuniu profissionais, académicos e entusiastas da cerâmica, inspirou a evolução do setor e abordou os desafios do futuro. Esta edição das Jornadas Técnicas da Cerâmica reafirmou o compromisso com a inovação e a sustentabilidade que caracterizam atualmente a indústria cerâmica em Portugal.
O PRIMEIRO DIA DO EVENTO
DIA 16 DE NOVEMBRO DE 2023
No primeiro dia do evento, os participantes foram recebidos com uma sessão de abertura que incluiu discursos de Jorge Marques dos Santos, Presidente do Conselho de Administração do Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro (CTCV), Hermínio Rodrigues, Presidente da Câmara Municipal de Alcobaça (CMA) e José Pratas, Presidente da Direção da Associação Portuguesa da Indústria de Cerâmica e Cristalaria (APICER). Durante o dia, houve palestras informativas, incluindo uma sobre o contexto económico com o economista Pedro Brinca, da Nova SBE, e outra sobre a descarbonização da indústria apresentada por Maria da Graça Carvalho, Eurodeputada e Membro da Comissão da Indústria, da Investigação e da Energia. Uma mesa-redonda discutiu os Gases Renováveis na Descarbonização da Indústria Cerâmica com a participação de vários intervenientes. E assistimos ainda à intervenção de Jerónimo Cunha, Diretor Geral da Direção Geral de Energia e Geologia, que abordou os esforços desenvolvidos para agilizar processos de licenciamento, revisar a estratégia nacional para o hidrogénio e garantir a estabilidade do sistema elétrico através de diversas tecnologias.
Durante o evento, várias áreas essenciais foram abordadas. Marisa Almeida, Responsável pela unidade de ambiente na CTCV, destacou o atual contexto da indústria cerâmica, de-
safios enfrentados e estratégias futuras para redução de emissões. As apresentações seguintes exploraram inovação e colaboração na cadeia de valor, eficiência energética, captura de CO2, orientação para práticas mais sustentáveis e metodologias para negócios sustentáveis.
Além disso, durante o evento Sérgio Almeida, CEO & Founder do Seal Group, moderou discussões sobre a importância das pessoas no contexto corporativo e estratégias de marca para competitividade global. Especialistas ressaltaram a necessidade de compreender o propósito da marca, alinhando-o aos valores da empresa. Assistimos ainda a um vídeo demonstrando o potencial inovador da indústria cerâmica em Portugal, exemplificado pelo projeto APICERPortugal Ceramics - The Art of Possibility.
O dia terminou com uma reflexão sobre o bem-estar e a valorização das pessoas como diferencial competitivo na indústria e uma discussão sobre a importância das marcas na competitividade internacional.
AS INTERVENÇÕES
NARRATIVAS PREDOMINANTES
CTCV E INDÚSTRIA CERÂMICA: AVANÇOS RUMO À SUSTENTABILIDADE AMBIENTAL
Esta edição das Jornadas Técnicas da Cerâmica reforçou a importância da descarbonização na indústria, destacando medidas como eficiência energética e energias renováveis para reduzir as emissões de CO2. O CTCV indicou os projetos que estão a decorrer, para tornar a indústria mais sustentável e inovadora, realçando parcerias estratégicas e o apoio a entidades ligadas ao setor cerâmico. Esses esforços conjuntos visam impulsionar a sustentabilidade e a redução das emissões na indústria cerâmica.
CONTEXTO ECONÓMICO GLOBAL E DESAFIOS ESPECÍFICOS NA INDÚSTRIA
Nas intervenções de Hermínio Rodrigues, Presidente da Câmara de Alcobaça e José Pratas Presidente da Direção da APICER, foi destacado a resiliência do setor frente a incertezas geopolíticas, crises energéticas e foram ainda abordadas questões relacionadas à escassez de mão-de-obra qualificada, além da relevância da descarbonização. Esteve ainda em foco a urgência de inovação e adaptação para práticas mais sustentáveis e eficientes, ressaltando a importância de políticas claras, incentivos financeiros e aquisição de tecnologias inovadoras.
Nas intervenções de Pedro Brinca, Professor Associado na Nova SBE, e de Maria da Graça Carvalho, Eurodeputada e Membro da Comissão da Indústria, da Investigação e da Energia, foram abordados o tema da influência do panorama económico global na indústria cerâmica e do vidro. Brinca forneceu uma visão abrangente sobre eventos geopolíticos, impactos económicos e desafios na previsão da inflação na UE, destacando a complexidade pós-pandemia, como disrupções nas cadeias de abastecimento e custos de produção. Maria da Graça Carvalho reforçou a relação entre as políticas europeias de descarbonização e os desafios específicos enfrentados pelo setor. Destacou a relevância do Pacto Ecológico Europeu, metas energéticas, transição para energias renováveis e o impacto da crise geopolítica
na Ucrânia nos preços do gás.conjuntos visam impulsionar a sustentabilidade e a redução das emissões na indústria cerâmica.
DESCARBONIZAÇÃO DA INDÚSTRIA CERÂMICA
O debate com o tema “Os Gases Renováveis na Descarbonização”, contou com a participação de Cecília Mateos-Pedrero, Collaborative Laboratory for Biorefineries da COLAB BIOREF; Miguel Jerónimo da EEGO - Entidade Emissora de Garantias de Origem; Gabriel Sousa, CEO da FLOENE; Paulo Ferreira, Administrador da PRF; Paulo Pires, Administrador da Vista Alegre Atlantis; e José Campos Rodrigues, Presidente da Direcção AP2H2. O debate abordou pontos-chave, como a implementação de fontes renováveis, como o hidrogénio e o biometano, para atender às metas de descarbonização. Enfatizou-se a adaptação da infraestrutura de distribuição para esses gases renováveis, questões económicas, viabilidade e competitividade diante das novas tecnologias. Concluiu-se que uma abordagem global e coordenada é essencial para alcançar as metas de descarbonização na indústria cerâmica, reconhecendo a diversidade de soluções necessárias para esse processo.
TRANSIÇÃO ENERGÉTICA
Jerónimo Cunha, Diretor Geral de Energia e Geologia, delineou o plano RepowerEU da União Europeia e a revisão do Plano Nacional de Energia e Clima (PNEC) de Portugal, visando antecipar a neutralidade carbónica para 2045 e fortalecer o uso de energias renováveis e gases renováveis. Marisa Almeida, representando o CTCV, ressaltou a importância da atualização tecnológica e do apoio à eficiência energética para reduzir as emissões na indústria cerâmica.
SUSTENTABILIDADE NA INDÚSTRIA CERÂMICA
Durante o evento, especialistas do setor compartilharam
insights sobre a competitividade da indústria no país. Cátia Carreira, Responsável de Inovação na Vista Alegre Atlantis, destacou a importância da inovação e sustentabilidade. Eliseo Monfort, do Instituto de Tecnología Cerámica de Castellón, focou os objetivos de eficiência energética e redução de emissões por meio de uma planta hipocarbónica. Pier Francesco Vaccari, Technical Manager da SACMI discutiu estratégias para diminuir as emissões de CO2, focando na otimização de processos. Hugo Matias e Rita Martinho da Colab NET4CO2 exploraram tecnologias de captura de CO2 na indústria cerâmica. Susana Rodrigues, Engenheira Ambiental da APICER, apresentou o projeto “Ceramic Low CO2” para orientar empresas na redução de emissões de carbono. Por fim, José Rui Soares e Marco Pinheiro da BTEN propuseram estratégias colaborativas visando a sustentabilidade nos negócios cerâmicos.
RECURSOS HUMANOS E AMBIENTE DE TRABALHO
Sérgio Almeida, CEO & Founder Seal Group, moderador num dos debates, enfatizou o valor das pessoas como diferencial competitivo, discutindo desafios de motivação e retenção de colaboradores. Cristina Amaro da Imagens de Marca e Autora do Livro, Chief Love Office, Marco Mussini, da Panariagroup, Miguel Casal, do Grupo Costa Nova e Maria João Graça, do IPQ abordaram a importância do ambiente organizacional, retenção de talentos e normas para promover a felicidade e bem-estar dos colaboradores.
ESTRATÉGIAS DE MARCA
E COMPETITIVIDADE INTERNACIONAL
João Magalhães, da Super.Brand Consultants, destacou a relevância do propósito da marca e a sua influência no mercado. Ricardo Mota, da Panariagroup, falou sobre a importância da estratégia da marca alinhada aos valores da empresa. Márcia Brilha, Marta Frutuoso, da Perpétua Pereira e Almeida, em colaboração com Mark Lloyd apresentaram a nova marca Claraval, centrada em inovação, qualidade e design. Já por sua vez, a APICER encerrou o evento com um vídeo demonstrando o potencial e a inovação na indústria cerâmica portuguesa.
CITAÇÕES
CITAÇÕES
“Est amos perante u m setor
José Pratas, Presidente da Direção da APICER “O futuro da i ndústria cerâmica e stá repleto de alguns globais. M as é um ser superado j untado o s esforços d e todos. ”
“Nas ”
Maria da Graça Carvalho, Eurodeputada e Mem bro da Comissão da Indústria, Energia “Não b asta t ermos
essenciais, mas além d isso, precisamos d e ter um ecossist ema que seja a migo da i novação e do várias r eformas que são necessárias fazer, n ão s ó em Portugal. ”
O SEGUNDO DIA DO EVENTO
DIA 17 DE NOVEMBRO DE 2023
O segundo dia do evento centrou-se sobretudo numa abordagem multifacetada sobre a resposta aos desafios da indústria, com destaque para a importância da investigação e desenvolvimento (I&D) e das tendências tecnológicas.
Na sessão de abertura, Baio Dias Diretor Geral do CTCV realçou a complexidade dos desafios no caminho rumo à descarbonização, tendo salientado a necessidade de combinar várias soluções. A eficiência energética que é imediata, o uso de energias renováveis e a introdução do biometano foram discutidos como medidas cruciais para as empresas a atuar neste ramo.
A secção sobre I&D trouxe intervenções significativas, incluindo apresentações sobre tecnologias alternativas de sinterização, captura e armazenamento de CO2, e desenvolvimento de tintas para sinterização digital. Destacou-se a necessidade de investimento em investigação para aproveitar as oportunidades tecnológicas e responder a desafios como descarbonização, eficiência de processos e circularidade de matérias-primas.
No painel “Pensar o Futuro: Tendências e Tecnologias Futuras”, foram abordados temas como Inteligência Artificial, Colaboração entre Humanos e Robôs, Produtos Inteligen-
tes e a interseção entre Indústria 5.0 e Segurança 5.0. Por fim, no painel sobre Materiais e Soluções Tecnológicas, foram apresentados diversos projetos inovadores e soluções sustentáveis a serem aplicadas na indústria.
O evento encerrou com a entrega do prémio para o Melhor Poster de Projeto de I&D, entregue ao Grupo MCS pelo projeto LOFT Stoneware, destacando a pasta MCS para Grés de baixa temperatura de cozedura. Este projeto, fruto da colaboração entre a MSC Portugal e a Universidade de Aveiro, foi apresentado por C. Miranda, G. Oliveira, M. Marques, P. Guedes, P. Mónica, P. Vigário, S. Batista e A. T. Fonseca.
AS INTERVENÇÕES
NARRATIVAS PREDOMINANTES
IMPORTÂNICA DA ESTRATÉGIA COLABORATIVA
Na intervenção do Diretor Geral do CTCV, Baio Dias reforçou a complexidade dos desafios enfrentados pelas empresas no seu caminho em direção à descarbonização. Destacou-se a ideia de que não há um caminho único ideal, mas sim a necessidade de combinar diversas soluções para alcançar esse objetivo. A eficiência energética foi apontada como uma medida imediata e crucial, juntamente com o uso de energias renováveis, encorajando as empresas a iniciar a sua implementação. A introdução do biometano como substituto do gás natural foi sugerida como um processo rápido e simples, sem a exigência de grandes adaptações. Na indústria cerâmica, o o maior desafio identificado foi a captura de CO2 em baixas concentrações, ressaltando a ausência de um caminho definitivo, mas evidenciando esforços colaborativos em estudos com outras empresas e o compromisso em testar diferentes soluções.
INVESTIGAÇÃO E DESENVOLVIMENTO
COMO RESPOSTA AOS DESAFIOS DA INDÚSTRIA
Durante o painel, Victor Francisco, Responsável pela área de I&D do CTCV, destacou a importância da Investigação e Desenvolvimento (I&D) como essencial para responder aos desafios do mercado, salientando a necessidade de investimento para aproveitar oportunidades tecnológicas. Os desafios como descarbonização, eficiência dos processos, circularidade de matérias-primas, automatização, digitalização e capacitação de pessoas foram mencionados.
Paula Vilarinho, Professora Associada do DEMaC (Universidade de Aveiro), apresentou o projeto FLASHPOR, focado na aplicação industrial da solução Flash como tecnologia alternativa na sinterização de porcelana, destacando o seu potencial para reduzir o consumo de energia na indústria cerâmica. A equipa do NET4CO2, representada por Frederico Coelho e Marcelino Fernandes, abordou a captura de CO2 e armazenamento geológico, destacando a comunicação entre captura, utilização e armazenamento como com-
ponentes-chave.
Júlio Carneiro, Professor Associado do Departamento de Geociências da Universidade de Évora, discutiu um projeto de armazenamento geológico de CO2 em colaboração com Espanha e França. Jorge Carneiro, Responsável do Núcleo de Investigação e Desenvolvimento da Grestel, falou sobre o projeto Digigrés, focado no desenvolvimento de tintas para aplicação digital em sinterização laser. Nuno Vitorino, Diretor Comercial da INDUZIR apresentou o desenvolvimento de novos fornos híbridos no âmbito da Agenda Ecocerâmica, realçando a necessidade de soluções colaborativas para superar os desafios atuais da indústria cerâmica.
INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL
E PROCESSAMENTO DE DADOS
No âmbito da Inteligência Artificial, João Telhada, Professor na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, ofereceu uma visão abrangente sobre a necessidade premente de inteligência nos processos de aquisição, processamento e visualização de dados. O Professor destacou o papel crucial do fator humano na tomada de decisões e reforçou ainda a procura contínua por soluções inspiradas na natureza para lidar com a crescente complexidade da informação. Essa intervenção realçou a importância da inteligência no uso de dados como base para o desenvolvimento futuro das tecnologias.
COLABORAÇÃO ENTRE HUMANOS E ROBÔS COM INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL
Micael Couceiro, CEO da Ingeniarius, explorou a colaboração entre humanos e robôs, com foco na necessidade de inteligência artificial na robótica de campo. Couceiro ressaltou os desafios envolvidos na comunicação e interação entre humanos e robôs para uma colaboração eficaz, evidenciando a importância da tecnologia na adaptação desses robôs a diferentes cenários e a capacidade de tomar decisões autónomas em ambientes complexos.
PRODUTOS INTELIGENTES E INTERNET DAS COISAS (IOT)
Nelson Viegas, Diretor de Vendas para a Europa da Midiacode, apresentou uma visão sobre a incorporação da Internet das Coisas (IoT) em produtos, argumentando que a tecnologia deve simplificar a vida das pessoas. Nelson Viegas destacou como a inteligência pode ser integrada aos produtos, permitindo aos consumidores aceder a informações detalhadas por meio de QR codes e plataformas digitais. Viegas ilustrou ainda como essa abordagem proporciona uma nova experiência ao usuário, transformando objetos do dia a dia em canais interativos de informação.
SEGURANÇA E IMPACTOS NA INDÚSTRIA
5.0
Francisco Silva, Responsável pela área de Segurança do CTCV, abordou os desafios de segurança no contexto da indústria 5.0, destacando a necessidade de considerar os impactos psicossociais e as preocupações relacionadas com a saúde e segurança do trabalhador. Francisco Silva enfatizou a importância de prevenir problemas na produção, alertando para os riscos associados à adoção de novas tecnologias, como o hidrogénio, e salientou a relevância de abordagens integradas para garantir a segurança e saúde no trabalho nesta nova era industrial.
MATERIAIS E SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS
No painel sobre Materiais e Soluções Tecnológicas, Paulo Mónica, do Grupo Mota Ceramics Solutions, introduziu LOFT®, um projeto direcionado para um futuro mais sustentável na cerâmica portuguesa. Alex Elmetti, da SYSTEM CERAMICS, apresentou o DigiGlaze, uma Tecnologia Digital para Superfícies Cerâmicas. Já Leandro Pinheiro, Administrador da KERAjet, abordou a evolução da empresa desde 2013, e apresentou soluções de impressão e projetos inovadores como o JetWare e a impressão vertical. Marco Pinho, Tiles Sales and Maketing ManagerManagerda COLOROBBIA, apresentou o projeto FORMA, onde reforçou a transformação digital e novas aplicações técnicas para agregar valor aos produtos cerâmicos. Por sua vez Nuno Vitorino, Diretor Comercial da INDUZIR, explorou estratégias de eficiência energética em fornos industriais, destacando alternativas para aproveitar a energia desperdiçada. Este painel revelou perspetivas promissoras para a indústria cerâmica, integrando sustentabilidade e inovação tecnológica.
CITAÇÕES
Baio Dias, Diretor G eral do CTCV “P enso que ninguém consegue dizer qual é o melhor caminho mas uma mistura dos vá rios caminhos apresentados pode ser a solução para a resoluç ão dos problemas da desc arbonização”
Victor F rancisco, Responsável pela área de I&D do CTCV “Não r esta d uvida que a única forma de r esponder a estes
Desenvolvimento. ( …) Eu diria que não só f alta t empo m as em I &D Recordo q ue a
ao m ercado, é preciso não esquecer q ue p odemos aproveitar a boleia da tecnologia e c riar t ambém novas oportunidades de mercado.”
ARTIGOS IDENTIFICADOS DE 14 A 27 DE NOVEMBRO 2023
Alcobaça acolhe a 5º edição das Jornadas Técnicas da Cerâmica
A 5ª edição das Jornadas Técnicas da Cerâmica, realizada de 16 a 17 de novembro no Montebelo Mosteiro de Alcobaça Historic Hotel e apoiada pelo Município de Alcobaça, reuniu 250 empresários e representantes do setor. O evento concentrou-se em questões-chave como Sustentabilidade, Descarbonização, Inovação e Pessoas. Hermínio Rodrigues, Presidente da Câmara Municipal de Alcobaça, elogiou a resiliência dos empresários cerâmicos e convidou para o Congresso da Academia Internacional de Cerâmica em setembro de 2024, organizado em parceria com o Município das Caldas da Rainha. As jornadas foram promovidas pelo CTCV, APICER, SPCV e DEMAC, com vista em avanços nas discussões e no progresso do setor cerâmico.
Publicado em: Rádio Cister, Região de Cister, Região de Cister Online
EXPRESSÃO MEDIÁTICA DO EVENTO NAS REDES SOCIAIS
DESTAQUE DAS PUBLICAÇÕES MAIS RELEVANTES
@ Sandra Carvalho
”De coração cheio. Foram 2 dias intensos, em que oCTCV - Centro de Tecnologia e Inovaçãomostrou que o mote#betogetherfoi a escolha certa (…) Com um sentimento de dever cumprido, este evento, que materializa o compromisso do CTCV para com esta indústria, como parceiro tecnológico que procura contribuir para uma indústria mais inovadora, mais sustentável, mais qualificada e mais competitiva, assume-se como o evento de referência nacional da indústria cerâmica (…) Obrigada equipa CTCV e obrigada a todos os que contribuíram para o enorme sucesso deste evento. Esperamos por todos vocês em 2025.” LinkedIn
@ Nelson Martins
“Foram apresentados na 5ª Edição das Jornadas Técnicas da Cerâmica, os pilares da AgendaECP | Ecocerâmica e Cristalaria de Portugal: #SustentabilidadeEnergética, #EconomiaCircular, #TransiçãoDigital , #Capacitação. Juntos, criamos um melhor amanhã (…).” LinkedIn
@ Maria da Graça Carvalho
“Participei na 5º Edição das Jornadas Técnicas da Cerâmica, promovida pela APICER - Associação Portuguesa das Indústrias de Cerâmica e de Cristalaria e pelo CTCV - Centro de Tecnologia e Inovação. Nesta sessão, tive a oportunidade de falar sobre a descarbonização da indústria da cerâmica (...).” LinkedIn, Facebook, X
@ CTCV - Centro de Tecnologia e Inovação
“É já amanhã que se inicia a tão aguardada 5.ª edição das Jornadas Técnicas da Cerâmica! Junte-se a nós no magnífico Hotel Montebelo Mosteiro de Alcobaça para dois dias de aprendizagem, partilha e inovação no fascinante mundo da cerâmica. #JornadasTecnicasDaCeramica” X
@ CTCV - Centro de Tecnologia e Inovação
“Agradecemos a presença de todos! E ao Montebelo Hotels & Resorts pelo excelente acolhimento desta iniciativa. Daqui a 2 anos voltamos a encontrar-nos para uma nova edição”. LinkedIn, Instagram
@ pt_IPQ
“O @pt_IPQ esteve presente na 5.ª edição das Jornadas Técnicas da cerâmica, através da participação de Maria João Graça, Vogal do Conselho Diretivo, no painel “O bem-estar e a valorização das pessoas como diferencial competitivo na indústria”. #BeTogether #Sustentabilidade #IPQ.” Instagram, X
#HASHTAGS
2.289
TOTALD EP OSTS –REDESS OCIAIS –S OBRE AS JORNADAS
ENGAGEME NT SOBREO TOTALD EP OSTS IDENTIFICADOSE MT ODAS AS
PLATAFORMA S
PROGRAMA
16 de novembro de 2023
Apresentação de Ana Gaboleiro
9H00 | RECEÇÃO DOS PARTICIPANTES
9H30 | SESSÃO DE ABERTURA
Jorge Marques dos Santos, Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro (CTCV)
Herminio Rodrigues, Câmara Municipal de Alcobaça (CMA)
José Pratas, Associação Portuguesa da Indústria De Cerâmica e Cristalaria (APICER)
10h00 | CONTEXTO ECONÓMICO – Pedro Brinca, Nova SBE
10h20 | DESCARBONIZAÇÃO DA INDÚSTRIA – Maria da Graça Carvalho, Eurodeputada e Membro da Comissão da Indústria, da Investigação e da Energia
10H40 – PAUSA PARA CAFÉ
11H10 | DESCARBONIZAÇÃO DA INDÚSTRIA CERÂMICA – Os Gases Renováveis na Descarbonização
Mesa Redonda: Fernando Paula
Miguel Jerónimo, EEGO - Entidade Emissora de Garantias de Origem
Paulo Pires, Vista Alegre Atlantis
Paulo Ferreira, PRF, SA
Gabriel Sousa, FLOENE, SA
José Campos Rodrigues, Associação Portuguesa para a Promoção do Hidrogénio (AP2H2)
Cecília Mateos-Pedrero, COLAB BIOREF
13H00 | ENCERRAMENTO
Jerónimo Cunha, Direção Geral de Energia e Geologia
13H15 – ALMOÇO
15h00 | CAMINHOS PARA A TRANSIÇÃO HIPÓCARBÓNICA DA INDÚSTRIA CERÂMICA
Economia do Carbono na Indústria Cerâmica Nacional: Passado, Presente e Perspetivas Futuras, Marisa Almeida, CTCV
Agenda Verde para a Inovação Empresarial - Ecocerâmica e Cristalaria de Portugal (ECP), Cátia Carreira, Vista Alegre
Planta hipocarbónica do ITC - Instituto de Tecnología Cerámica de Castellón, Eliseo Monfort, ITC
Planta hipocarbónica da SACMI, Pier Francesco Vaccari, SACMI
Desafios Tecnológicos para a Descarbonização da Industria Cerâmica, Hugo Matias e Rita Martinho, Colab NET4CO2
CeramicLowCO2 - Roteiro para Neutralidade Carbónica da Indústria Cerâmica, Susana Rodrigues, APICER
Rentabilizar a Descarbonização, José Rui Soares e Marco Pinheiro, BTEN
17H00 – PAUSA PARA CAFÉ
17H20 | O BEM-ESTAR E A VALORIZAÇÃO DAS PESSOAS COMO DIFERENCIAL COMPETITIVO NA INDÚSTRIA
Moderador Sérgio Almeida, Seal Group
Cristina Amaro, Imagens de Marca e Autora do Livro, Chief Love Office
Marco Mussini, Panariagroup
Miguel Casal, Grupo Costa Nova
Maria João Graça, Instituto Português da Qualidade
18H20 | A IMPORTÂNCIA DAS MARCAS NA COMPETITIVIDADE INTERNACIONAL
João Magalhães, Super.Brand Consultants
Ricardo Mota, Panariagroup
19H00 – COCKTAIL | 20H00 – JANTAR
17 de novembro de 2023
Apresentação de Ana Gaboleiro
9H00 | RECEÇÃO DOS PARTICIPANTES
9H30 | SESSÃO DE ABERTURA
Baio Dias, Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro (CTCV)
10H00 | INVESTIGAÇÃO E DESENVOLVIMENTO COMO RESPOSTA AOS DESAFIOS DA INDÚSTRIA
I&D colaborativo – Projetos e desafios para o setor da cerâmica, Victor Francisco, CTCV Flash como tecnologia alternativa de sinterização da porcelana, Paula Vilarinho, Universidade de Aveiro Captura de CO2 e Armazenamento Geológico, Frederico Coelho e Marcelino Fernandes, NET4CO2 Pilot Strategy para o armazenamento de CO2, Júlio Carneiro, Universidade de Évora I&D de tintas de aplicação digital para sinterização Laser, Jorge Carneiro, Grestel
Desenvolvimento de novos fornos híbridos no âmbito da Agenda Ecocerâmica, Nuno Vitorino, INDUZIR
11H30– PAUSA PARA CAFÉ
12H00 | PENSAR O FUTURO: TÊNDENCIAS E TECNOLOGIAS FUTURAS
Inteligencia Artificial, João Telhada, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa Human-Aware Collaborative Robots, Micael Couceiro, Ingeniarius Produtos Inteligentes, onde a tradição e inovação caminham juntos, Nelson Viegas, Midiacode INDUSTRY 5.0 meets SAFETY 5.0, Francisco Silva, CTCV
13H15 – ALMOÇO
15H00 | Prémio Faria Frasco, Sociedade Portuguesa de Cerâmica e Vidro
15H15 | MATERIAIS E SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS PARA A INDÚSTRIA CERAMICA
Produção Sustentável de Cerâmica – Linha Digital, Leandro Pinheiro, KERAJET FORMA – Presente e o Futuro da Cerâmica, Marco Pinho, COLOROBBIA
Abordagens Alternativas para Aproveitamento de Energia em Fornos Industriais, Nuno Vitorino, INDUZIR
17H00 | ENCERRAMENTO com a entrega de prémio para Melhor Poster - Projeto de I&D, CTCV
PORTO DE HONRA
Mark Lloyd, Márcia Brilha, Marta Frutuoso, Marca Claraval, Perpétua Pereira e Almeida https://www.claraval.pt/
LOFT® - um futuro mais sustentável para a cerâmica portuguesa, Paulo Mónica, Grupo Mota Ceramics Solutions DigiGlaze, Digital Technology for Ceramic Surfaces, Alex Elmetti, SYSTEM CERAMICS
ORADORES
Jorge Marques dos Santos Presidente Conselho
Administração CTCV
Miguel Jerónimo EEGO - Entidade Emissora de Garantias de Origem
José Campos Rodrigues AP2H2
Susana Rodrigues APICER
Hermínio Rodrigues Presidente da Câmara Municipal de Alcobaça
Paulo Pires
Administrador Vista Alegre Atlantis
Jerónimo Cunha
Direção Geral de Energia e Geologia
Eliseo Monfort ITC - Instituto de Tecnología Cerámica
Paulo Ferreira PRF, SA
Marisa Almeida CTCV
Pier
Vaccari Technical Manager – Kilns & Dryers Product Unit (SACMI)
Pedro Brinca Nova SBE
Gabriel Sousa FLOENE, SA
Cátia Carreira Vista Alegre
Rita Martinho Colab NET4CO2
José Pratas APICER
Francesco
Cristina Amaro
Autora&Pivot Imagens de Marca @ SIC Notícias
Marco Mussini Panariagroup
Marta Frutuoso Perpétua Pereira e Almeida
Victor Francisco CTCV
Sérgio Almeida Seal Group
João Magalhães Superbrand
Mark Lloyd Marca Claraval
Paula Vilarinho Universidade de Aveiro
Maria João Graça Vogal do Conselho Diretivo do IPQ
Márcia Brilha Perpétua Pereira e Almeida
Maria da Graça Carvalho Eurodeputada
Marcelino Fernandes NET4CO2
Miguel Casal Grupo Costa Nova
Ricardo Mota Grupo Grespanaria
António Baio Dias CTCV
Frederico Coelho NET4CO2
Jorge Carneiro Grestel
João Telhada Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa
Paulo Mónica Grupo Mota Ceramics Solutions
Hugo Matias Colab NET4CO2
Micael Couceiro Ingeniarius
Alex Elmetti SYSTEM CERAMICS
Júlio Carneiro Universidade de Évora
Francisco Silva CTCV
Marco Pinho COLOROBBIA
Mariana Domingos Colab NET4CO2
Nelson Viegas Midiacode
Leandro Pinheiro KERAJET
TRABALHOS TÉCNICO-CIENTÍFICOS
Enquadrada na 5ª edição das Jornadas Técnicas da Cerâmica 2023 decorreu a apresentação de trabalhos técnico-científicos promovidos pelos diversos intervenientes em desenvolvimentos no sector. Uma iniciativa inovadora face às edições anteriores, que teve como objetivo a apresentação em painel de trabalhos desenvolvidos, quer nas indústrias, quer em entidades do sistema técnico-científico, complementando a informação que foi sendo apresentada e discutida ao longo do evento.
A aproximação da academia e consequentemente de públicos mais jovens, foi também uma das ideias impulsionadoras desta iniciativa, tendo a adesão por parte dos mesmo sido surpreendentemente positiva. A promoção da interação entre a realidade industrial e a académica, pretende o estabelecimento de parcerias, corroboração de desenvolvimentos e modernização do setor.
Os trabalhos selecionados foram apresentados sob a forma de comunicação em poster, enquadrados nas temáticas:
• Matérias-primas cerâmicas;
• Novas funcionalidades e aplicações de materiais cerâmicos;
• Tecnologias de processamento cerâmico;
• Economia circular e sustentabilidade;
• Energias verdes e gases renováveis;
• Descarbonização da indústria cerâmica;
• Digitalização da indústria cerâmica.
Foram selecionados um total de 23 trabalhos técnico-científicos, de entre os quais foi atribuído o prémio “Melhor Poster”, escolhido pela Comissão Técnico Científica constituída para o efeito.
Adicionalmente, foram ainda expostos 8 trabalhos elaborados pelas equipas de trabalho do CTCV, nas áreas de Inovação e Desenvolvimento, Ambiente e Sustentabilidade e Sistemas de Energia, que abordaram aspetos técnicos, legislativos e oportunidades de financiamento para projetos de inovação.
EXPOSIÇÃO “INOVAÇÃO, SUSTENTABILIDADE E DESIGN NA CERÂMICA“
A sustentabilidade e inovação têm vindo a merecer especial atenção por parte da indústria cerâmica, sendo ambos critérios a ter em consideração como forma de diferenciação positiva e valorização económica dos produtos.
A preocupação na seleção de materiais mais sustentáveis, tecnologias de produção inovadoras e de baixo carbono e consequente impacto ambiental, o contributo do eco-design, a otimização das várias etapas do ciclo de vida do produto, são preocupações da Indústria Cerâmica, em resposta aos desafios da descarbonização e da transição digital, ambiental e energética.
Durante a 5ª edição das Jornadas Técnicas da Cerâmica, esteve patente a exposição intitulada “Inovação, Sustentabilidade e Design na Cerâmica” com peças que se destacaram por serem exemplos de aplicação dos conceitos de econo-
mia circular e eco-design. As peças em exposição foram gentilmente cedidas pelas empresas: Nosse Ceramic Studio (nosseceramics.com) , Mesa Cermics (mesa-ceramics.com) , Porcelanas da Costa Verde (costa-verde.com) , Arfai Ceramics Portugal (arfaiceramics.com) , Jomazé - Louças Artísticas e Decorativas, António Rosa Ceramics Portugal (antoniorosa.pt) , Claraval (claraval.pt), Val do Sol Cerâmicas (valdosol. com) , Vasicol Portugal Terracota , New Terracotta (newterracotta.com) e Porcel - Soluções em Porcelana (porcel.pt)
PRÉMIO “MELHOR POSTER”
O prémio designado “Melhor Poster” das Jornadas Técnicas da Cerâmica 2023, pretende distinguir, de entre os trabalhos selecionados para apresentação em painel durante o evento, o que se distinguiu como mais inovador e que declaradamente tenha maior impacto no avanço do Conhecimento na área da Cerâmica e potencial transferência tecnológica para o tecido empresarial. O prémio foi atribuído ao Autor com a melhor pontuação, obtida entre a avaliação do júri, composto por 3 elementos, representantes da academia, da indústria e do CTCV, e da votação da audiência, que pôde votar no poster que mais a cativou, através de votação online que decorreu durante o evento. A avaliação do júri teve por base 3 critérios: a aparência, o conteúdo e a apresentação do trabalho.
No cômputo da avaliação do júri e a votação da audiência,
o trabalho que se destacou intitula-se “LOFT® Stoneware - A pasta MCS® para grés de baixa temperatura de cozedura”, da autoria de C. Miranda, G. Oliveira, M. Marques, P. Guedes, P. Mónica, P. Vigário, S. Batista e A. T. Fonseca. Para receber o prémio subiu ao palco o Professor Doutor António Tomás da Fonseca, acompanhado dos seus coautores, que destacou a relevância do trabalho apresentado e o contributo do mesmo para o desenvolvimento de pastas cerâmicas de baixa temperatura de cozedura e os impactos que esta alteração pode ter no processo cerâmico. Nomeadamente, nos consumos energéticos, numa altura em que estas temáticas se encontram na ordem do dia, onde a diminuição não só dos consumos de energia, mas também das emissões de carbono associadas, são fulcrais para a subsistência do sector.
PRÉMIO FARIA FRASCO
O Prémio Faria Frasco é promovido pela Sociedade Portuguesa da Cerâmica e do Vidro (SPCV), entidade parceira da organização das Jornada Técnicas da Cerâmica, desde a primeira edição. O prémio homenageia aquele que foi o primeiro presidente da SPCV, o Eng.º Alberto Fernandes Faria Frasco, e tem como objetivo incentivar e reconhecer a produção de projetos originais de carácter académico, de jovens investigadores, na área da Cerâmica e do Vidro.
A entrega desta distinção decorreu no 2º dia do evento, pelo Doutor José Carlos Almeida, presidente da SPCV, ao trabalho “Ligação de materiais por uma técnica inovadora de Flash”, da autoria da Mestre Edna Filipa Soares Silva. O trabalho premiado foi apresentado pela autora, distinguindo os principais resultados obtidos durante aquele que consistiu a sua dissertação de mestrado, sobre os efeitos
da aplicação de tecnologia Flash na consolidação de materiais cerâmicos. O mesmo trabalho foi também apresentado em poster, podendo consulta o respetivo resumo mais à frente nesta edição .
TRABALHOS SELECIONADOS MATÉRIAS-PRIMAS
CERÂMICAS
Portuguese ball clays as a competitive alternative due to the context of European scarcity
A. Silva, S. Moreira, A. Amado, R. Santos
Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro, Coimbra
Keywords: ceramics raw material, ball clay blends, characterization, European scarcity
Clay is usually defined as the fine-grained geological material that occurs at or near the surface of the Earth’s crust as a result of meteoric or hydrothermal weathering of feldspar-rich rocks and that develops plasticity when mixed with certain amounts of water. With an extensive structural and compositional variation, they are usually classified as special or common clays, a subdivision that is closely related to their major industrial applications and the economic value of the manufactured products, processing costs, abundance and distinctive technological properties.
Among the common clays, there is a set of red clays for structural ceramics products like bricks, roof, floor and wall tiles as well as other coloured pottery clays for utilitarian terracotta ceramics. As special clays, kaolin, bentonite, fibrous clays, refractory or fire clays and plastic or ball clays stand out. Special clays, when compared to the common types, occur in smaller deposits, have simpler compositions and therefore very specific properties, requiring more complex and expensive processing (Gomes, 2002).
Here we focus on a special type of plastic clays widely known as ball clays which are strategic mineral raw materials for the ceramic floor and wall tiles value chain. In fact, the term ball clay was not originated from any specific property such as plasticity, but rather from the original open pit mining method in the early twentieth century, in which the clay was initially extracted in the form of cubes. The later handling of these cubes and also parallelepiped blocks led to the curvature of its corners, showing a characteristic
spherical shape and hence the ball clay designation.
Their main characteristics such as the natural plasticity and high whiteness and resistance after firing promote greater aesthetical and technological performances. It is a very plastic kaolinitic clay in which the structurally disordered kaolinite, also known as kaolinite D, can reach ca. 70% that is mainly associated with illite and smaller amounts of chlorite, montmorillonite, quartz and colloidal organic matter. However, it is important to mention that the mixing of ball clays with other clay materials, recognized as blends, has been an increasingly the common practice nowadays, if not widespread throughout the entire wall and floor tiles ceramics subsector. Accordingly, this comparative essay intends to attest the available ball clay products (after processing and mixing i.e. blending) in the Portuguese market which derive from the following mining districts of origin (Barracão-Leiria, Redinha-Pombal, Aguada-Águeda). Characterization data from Portuguese ball clay blends are compared with corresponding ones from eastern Ukraine, the former leading region with regards to kaolin and ball clays production and responsible for the majority of the European supply in the last decade.
Given the current European context of scarcity, due not only to the escalation of the Russia-Ukraine war in 2022, but also to the effects of the increase in global demand for mineral raw materials after the Covid-19 pandemic and the surge of transportation costs, Portuguese raw materials suppliers have been reached out by major industrial clusters mostly located in Spain and Italy to partially fill the gap left out by the recent Ukrainian shortage. Indeed, they were heavily dependent on the stock of special clays from Ukrai-
ne, both kaolin and ball clays and so, in the meantime, they have made significant efforts to urgently adapt to the supply disruption, immediately resorting to the best alternatives in the market, allowing them to mitigate the inherent uncertainties regarding their dependency on Ukraine.
This is unquestionably a major challenge since there is a distinct quality and abundance of clays in eastern Ukraine, as some relevant papers in the field have highlighted (e.g., Galos, 2011; Zanelli et al., 2015). Plastic clays from the Donetsk region are highly suitable for the production of floor and wall tiles, but also porcelain and sanitary ware as they clearly show low contents of quartz and organic matter, high amounts of kaolinite D and interstratified illite and illite/smectite accompanied by a low Fe2O3 content.
Furthermore, these key characteristics explain the excellent technological properties of the Ukrainian ball clays, such as their high whiteness and low water absorption after firing and, particularly, their high plasticity and adequate rheological behaviour that comes from the peculiar conjunction of mineralogical and granulometric factors that are difficult to be reproduced by beneficiation and/or blending processes (Zanelli et al., 2015).
The Portuguese reserves of special plastic clays are by no means as abundant as those that lie in Ukraine but, nevertheless, they are comparable with reserves located in other European territories (e.g., Germany, Czechia, Poland and the United Kingdom).
The commercial Portuguese ball clay blends show coarser grain sizes when compared to the extremely fine-grained Ukrainian counterparts. The National blends show SiO2/ Al2O3 ratios between 2,00 and 2,95 which supports a strong compositional variability and the Ukrainian equals have lower SiO2/Al2O3 ratios (1,90-2,40), consequently revealing their higher abundance in phyllosilicates. Additionally, as expected, the set of Ukrainian blends show Fe2O3 concentrations (0,73-1,15%), lower than the Portuguese ones (1,582,60%), thus promoting a much lighter colour (white-cream) to the ceramic bodies after firing.
Dry flexural strength values for National blends (36,00-65,00 kgf/cm2) and the Donetsk region ball clays (53,00-92,80 kgf/
TRABALHOS SELECIONADOS MATÉRIAS-PRIMAS CERÂMICAS
cm2), demonstrate that both are suitable for an adequate conformation processing and further handling. As for water absorption, the Portuguese (1,0-4,6%, 1200°C) contrasts significantly with the Ukrainian (0,16-0,68%, 1250°C). In terms of dry-firing shrinkage, the National blends interval (6,5-8,7%, 1200°C) is suggestive of a higher margin for the evolutionary path of the sintering phenomena which is quite suitable for more refractory compositions. The Ukrainian show a slightly wider range (4,7-8,8%) coupled by substantially lower water absorption values, indicative that the average sintering evolution at 1250°C is in a more advanced state.
Finally, it is also critical to point out that there is a depletion risk of the Portuguese ball clays reserves over the next few decades if the trend towards sterilization of its deposits continues and so, in order to avoid a stronger disruption of the upstream supply, the accomplishment of the ongoing mineral deposits’ national strategy and sectorial plan will be absolutely decisive (Article 73 of the Decree-Law n.º 30/2021).
Acknowledgments: The authors are thankful to the National and European entities that finance CTCV as a Technology and Innovation Centre – CTI. A very special gratefulness to the mining companies that feed the Portuguese Ceramic Industry with their strategic and rather scarce mineral raw materials (Aldeia S.A., Corbário S.A., Lagoa Group, MCS Group and Simões de Sá Pereira S.A.).
References
Galos, K. (2011). Composition and ceramic properties of ball clays for porcelain stoneware tiles manufacture in Poland. Applied Clay Science, 51, 74-85.
Gomes, C.S.F. (2002). Argilas: Aplicações na Indústria. O Liberal, Aveiro, 338 pp (in portuguese).
Zanelli, C., Iglesias, C., Domínguez, E., Gardini, D., Raimondo, M. Guarinia, G. & Dondi, M., (2015). Mineralogical composition and particle size distribution as a key to understand the technological properties of Ukrainian ball clays. Applied Clay Science, 108, 102-110.
TRABALHOS SELECIONADOS MATÉRIAS-PRIMAS CERÂMICAS
Matérias-Primas Críticas: contexto da indústria cerâmica em Portugal
A. Amado 1* , M. Almeida 1 , M. Lopes 1 , S. Rodrigues 2 , C. Rocha 3 (1) CTCV, aamado@ctcv.pt ; marisa@ctcv.pt ; milene.lopes@ctcv.pt ; (2); APICER, srodrigues@ apicer.pt ; (3) LNEG, cristina.rocha@lneg.pt
Palavras-chave: Cerâmica, MPC, Economia Circular
Os vários países da União Europeia (UE) deparam-se com a elevada dependência de países terceiros, para obterem as matérias-primas necessárias para as diversas aplicações industriais, aliada à reduzida quantidade disponível de parte delas. Neste contexto, surgiu a designação de matérias-primas críticas (MPC), as quais se distinguem pela sua importância económica e risco de escassez na UE (Fig. 1).
O projeto eMaPriCE, elaborado pelo LNEG com a Agência Portuguesa do Ambiente (APA), teve como objetivo identificar oportunidades de implementação de estratégias de Economia Circular (EC), a fim de evitar que as Matérias-Primas Críticas se transformem em resíduos, bem como opções da substituição destas por matérias-primas não críticas (Fig. 2). Este projeto teve a colaboração de instituições/empresas de setores económicos relevantes, tendo contado com a participação do CTCV e da APICER no Grupo de Stakeholders do Projeto eMaPriCe para o setor da cerâmica.
Figura 1 - Lista de matérias-primas críticas em 2023 (Fonte: https://www. consilium.europa.eu/pt/infographics/critical-raw-materials/ )
O CTCV contribuiu para o estudo através da identificação e quantificação das MPC nos produtos cerâmicos de construção nacionais (ladrilhos cerâmicos, produtos sanitários e telhas vidradas) (ver figura 2) e a APICER contribuiu para a pesquisa bibliográfica e estado da arte a nível nacional e europeu, para o sector da cerâmica.
O estudo contabilizou 13 MPC para o setor cerâmico, utilizadas nos vidrados, fritas e corantes de pastas e vidros, sendo este um setor considerado estratégico em termos de MPC para Portugal. Na Tabela I encontram-se as MPC consideradas e as suas respetivas aplicações, tendo por base os dados estimados pelo CTCV junto de empresas do setor.
Após a identificação das MPC, seguiu-se o estudo de alternativas de implementação de medidas de EC na cerâmica, para reduzir a dependência e melhorar a gestão destes materiais.
Em conclusão: Apesar do nível de incerteza relativamente à informação de utilização de MPC em vários setores
Figura 2 - Origem dos MPC e a sua existência em produtos selecionados. (Fonte: https://emaprice.lneg.pt/ )
incluindo o da cerâmica, promover as medidas propostas apoiando a abordagem de EC garante uma melhor gestão dos resíduos que contêm quantidades significativas de MPC.
Para além disso, a nível de simbioses, será relevante para verificar a viabilidade ambiental, técnica e económica.
Agradecimentos
Os autores agradecem às empresas que forneceram os dados a partir dos quais foi possível efetuar as estimativas aqui apresentadas.
Referências
TRABALHOS SELECIONADOS MATÉRIAS-PRIMAS CERÂMICAS
Simoes, S.G., Rocha, C., Alexandre, J., Catarino, J., Ferreira, C., Oliveira, P., Amorim, F., Niza, S., Nogueira, C. (2022) eMaPriCe - Estudo de Matérias-Primas Críticas e estratégicas e economia circular em Portugal. Relatório Técnico LNEG, Amadora, Portugal. https://emaprice.lneg.pt/wp-content/ uploads/2022/11/eMaPriCe_RelatorioSetembro2022_FINAL.pdf
Projeto LNEG. Estudo de Matérias-Primas Críticas e estratégicas e economia circular em Portugal. eMaPrice (2022). Disponível em: https://emaprice.lneg.pt/
Rocha C. (2022). MATÉRIAS-PRIMAS CRÍTICAS NA CERÂMICA DE CONSTRUÇÃO EM PORTUGAL. Revista Kéramica nº 379; pág. 9-15.
Figura 3 - Estratégias de EC no setor da cerâmica para diminuir a utilização de MPC
Tabela 1 - MPC no setor cerâmico.
TRABALHOS SELECIONADOS
NOVAS FUNCIONALIDADES E APLICAÇÕES DE MATERIAIS CERÂMICOS
SAFEGRES - Pasta de Grés com alto desempenho térmico e segurança para o consumidor
Regina Santos 1* , Samuel Moreira 1 , Jorge Lacerda 2 (1) CTCV - Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro, * regina@ctcv.pt (2) Pastceram – PastasCerâmicas, SA
No projeto SAFEGRES foram desenvolvidas composições inovadoras de grés, com elevada resistência ao choque térmico e em simultâneo com níveis reduzidos, ou inexistentes, de migração de um conjunto de metais contemplados na revisão, em curso, do Regulamento (CE) No 1935/2004 relativo aos materiais e objetos destinados a entrar em contacto com os alimentos (Pb e Cd e Co, Cu, Mn, Al, As). O desenvolvimento destes novos materiais teve ainda como objetivo reforçar a sustentabilidade do produto cerâmico mediante o desenho de composições com a incorporação de subprodutos visando promover uma economia circular.
O desenvolvimento do SAFEGRES estruturou-se em cinco atividades, desenvolvidas num consórcio entre três empresas, a PASTCERAM, que produz e comercializa pastas cerâmicas, a MIXCER, produtora de louça utilitária de mesa e cozinha e o Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro (CTCV), entidade do sistema cientifico-tecnológico, que assegurou o desenvolvimento técnico-científico do projeto, nomeadamente o desenvolvimento das pastas cerâmicas de grés mais sustentáveis e com caraterísticas técnicas de segurança acrescidas.
A resistência ao choque térmico de um material cerâmico quando sujeito a um stress térmico, é influenciada pelo gradiente de temperatura no corpo, podendo a densificação deste assumir um papel essencial no aumento dessa resistência. Produtos cerâmicos mais densos permitirão uma distribuição do calor mais eficaz ao longo do corpo, uma vez que a porosidade diminui a condutividade térmica, dificultando a condução de calor e a homogeneização das temperaturas no corpo. É igualmente importante que a expansão térmica dos materiais seja reduzida, de forma a evitar expansões e contrações críticas que possam levar ao aparecimento de microfissuras ou mesmo à falha completa do produto.
Tendo em consideração estes conceitos, o desenvolvimento das novas composições incidiu essencialmente na incorporação de novos materiais (matérias-primas e/ou resíduos de outros setores industriais). Para o efeito, foi previamente preparada e estudada uma amostra alargada de formulações cerâmicas, com recurso a microscopia de aquecimento, que permitiu a seleção de um conjunto de composições com características interessantes. As composições assim selecionadas foram de seguida preparadas para uma avaliação mais detalhada em termos técnicos e tecnológicos.
Figura 1 - Resumo de alguns resultados obtidos dos ensaios de aptidão tecnológica em composições preparadas a nível laboratoria l
A figura seguinte apresenta um resumo dos resultados obtidos, comparando uma pasta referência (PR) com as composições selecionadas.
Para consolidação dos resultados foi efetuada uma validação a nível industrial das novas composições tendo-se produzido protótipos (Fig.2) em ambiente pré-industrial para efetuar a prova de conceito e a avaliação dos parâmetros de processo mais adequados.
Os resultados do ensaio semi-industrial permitem verificar que a incorporação de resíduos aumentou na generalidade a resistência ao choque térmico. Nas peças produzidas com as pastas referência, obteve-se um ΔT 50 de 160ºC, enquanto no caso das novas pastas se obteve ΔT 50, variando de 180ºC a 200ºC.
Foram ainda efetuados ensaios de migração de metais[1, 2] tendo-se verificado que os valores de migração de chumbo e cádmio obtidos na 1.ª extração são inferiores aos limites impostos pela diretiva, sendo que no caso do cádmio, estão ainda abaixo do limite de quantificação. No caso da leitura na 3ª extração (segundo a revisão da Diretiva) todos os valores se encontram abaixo do limite de quantificação.
Em resumo, os objetivos pretendidos com a implementação deste projeto foram atingidos em pleno tendo-se conseguido desenvolver composições com incorporação de um resíduo de outro sector, que apresentam valores de de-
TRABALHOS
SELECIONADOS NOVAS FUNCIONALIDADES E APLICAÇÕES DE MATERIAIS CERÂMICOS
sempenho ao choque térmico superiores aos das pastas de referência e aos estabelecidos como mínimos no projeto, comprovando-se ainda que os protótipos obtidos apresentavam na sua totalidade valores de migração dos metais alvo na generalidade inferiores aos limites que virão a ser imposto com a futura promulgação da nova diretiva dos produtos em contacto com alimentos.
Agradecimentos: Os promotores, Pastceram, Mixcer e CTCV, agradecem ao Programa CENTRO2020, que financiou o Projeto SafeGres, n.º CENTRO-01-0247-FEDER-070062, através do Sistema de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico.
References
[1] Council of the European Communities (1984). COUNCIL DIRECTIVE of 15 October 1984 on the approximation of the laws of the Member States relating to ceramic articles intended to come into contact with foodstuffs (84/500/EEC). Official Journal of the European Union12. L 277, pp. 6–10, 1984.
[2] C. Simoneau, G. Beldi, N. Jakubowska, and M. Peltzer, “Towards suitable tests for the migration of metals from ceramic and crystal tableware: Work in support of the revision of the Ceramic Directive 84/500/EEC, EUR 28872,” 2017. doi: 10.2760/54169.
Figura 2 - Assadeiras produzidas no ensaio semi-industrial com vidrado branco (à esquerda) e vidrado transparente (à direita)
TRABALHOS
NOVAS FUNCIONALIDADES E APLICAÇÕES DE MATERIAIS CERÂMICOS
Increasing habitat safety by integrating technological solutions into ceramic materials
R. Malgueiro 1 , D. Dias 1,* , A. Carvalho 1 , I. Rondão 2 , V. Francisco 2 , A. Lamas 3 (1) Centre for Nanotechnology and Smart Materials (CeNTI), Famalicão, V. N., Portugal, * ddias@centi.pt ; (2) Technological Centre for Ceramic and Glass (CTCV), Coimbra, Portugal,; (3) Aleluia – Cerâmicas S.A, Aveiro, Portugal
Keywords: ceramic materials, printed electronics, flood detection, gas detection, elder people
Over the past 60 years, the population of Western Europe has increased by more than 32%, and the average age of the population has increased by 10 years. Available projections indicate that while population growth will slow substantially (expected to increase by only 2% by 2050, in line with the decreasing birth rate), the average age of people will increase from 44.4 years to 47.3 years. A comparative analysis with other Western countries - such as the United States - reveals that the population’s average age in 2050 will be higher in Western Europe.
In this context, the built environment (our habitat) - as the space where this segment of the population tends to spend more time - plays a crucial role in fighting isolation and providing a longer, and better quality of life. However, it often does not take into consideration the specific support and care needs of the elderly, active aging, and the use/integration of technologies or solutions available to support various needs, not only dedicated to the senior population.
The growing concern with risk detection in housing intended not only to avoid unwanted situations but also to detect possible risks, such as flooding or the presence of toxic or hazardous gases in domestic spaces. Therefore, mechanisms or technologies that can be used for risk detection in housing and, at the same time, are invisible to the users, are increasingly required.
Under ACTIVAS Project scope, a sensing system for flood detection was developed, based on capacitive principle fully integrated by the possibility of using printed electronics and components integrated on the ceramic structure (lower part of the tile), Figure 1. Currently, no flood detection technologies coupled in ceramic substrates have been found. In this sense, this solution is disruptive since it brings
Figure 1 - Printed flood sensor
SELECIONADOS
NOVAS
FUNCIONALIDADES
new functionalities to ceramic tiles, using printing technologies, namely screen-printing.
Concerning the sensing for detection of hazardous gases, it is intended to develop a sensor directly printed on ceramic tiles, that has the ability to detect leaks or hazard gas values (e.g. carbon dioxide) above the normal values of domestic or common use spaces. Regarding this, the ceramic component will support the sensor coupled with plug-and-play electronic systems to acquire these parameters, combining them for critical points and preventing the possibility of a flashpoint of a given gas. It is intended to be a system that is not immediately noticeable by the users and even maintains the ceramic identity, Figure 2.
The innovation achieved by introducing this type of technology lies in two main factors: its low cost, and its flexibility in terms of integration as well as design. Based on its low volume and general mechanical properties, when compared to conventional gas sensors, benefiting the integration in a more seamless way and suitable to different environments.
ACTIVAS mobilizing Project - co-financed by Portugal 2020, under the Operational Programme for Competitiveness and Internationalization (COMPETE 2020) and European Regional Development Fund (ERDF) (POCI-01-0247-FEDER-046101) - http://activas.pt/portal/
Figure 2 - Printed gas sensor
TRABALHOS SELECIONADOS
NOVAS FUNCIONALIDADES E APLICAÇÕES DE MATERIAIS CERÂMICOS
Incorporation of luminescent responsive elements into silica-based materials for amines detection
C. M. R. Almeida 1,2* , J. Pina 3 , J. M. C. S. Magalhães 2 , M. F. Barroso 4 , L. Durães 1 (1) University of Coimbra, CIEPQPF, Department of Chemical Engineering, 3030-790, Coimbra, Portugal, * claudio@ eq.uc.pt ; (2) University of Coimbra, CQC-IMS, Department of Chemistry, Rua Larga, 3004-535 Coimbra, Portugal; (3) LAQV-REQUIMTE, Departamento de Engenharia Química, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Rua Dr. Roberto Frias, 4200-465, Porto, Portugal; (4) LAQV-REQUIMTE, Instituto Superior de Engenharia do Porto, Instituto Politécnico do Porto, Rua Dr. António Bernardino de Almeida 431, 4200-072 Porto, Portugal
Amines are a class of relevant molecules in sectors such as biology, pharmaceuticals and food industry. In the food industry, biogenic amines, which are formed during food spoilage trough decarboxylation reactions of the aminoacid precursors, represent a problem, since some of them can cause serious problems to human health [1, 2].
In this way, a demand for cost-effective and reliable analytical devices able to detect amines has been verified [3]. Op-
tical sensors, mostly those that explore the visible region of electromagnetic spectrum, present several advantages for “on-site” inspection operations, since they offer instantly information without the need for complex analytical instrumentation. However, until now, most of the reported optical sensors for amines have poor selectivity and resolution [4]. In this work, we report a co-doped Tb3+ and Eu3+ silica films, as a ratiometric sensor for the detection and discrimination of amine vapours [5]. The exposure of developed sensors to amine vapours produces a well-defined colour response, as shown in Figure 1A.
Figure 1 - Visual response of lanthanide-silica films under UV light after exposure to different amine vapours (A), and the rat io of band intensities of Eu (615 nm) and Tb (544 nm) (B).
The sensor displays different values in the relative emission intensity ratio (IEu/ITb) induced by the amine vapours, which can be used to discriminate amines based on their chemical properties, such as pKa (Figure 1B). Each amine gives a different response pattern, with significant changes measured either by visual and spectroscopic tools. The significant changes observed in the presence of biogenic amines, indicates that the energy transfer process is favoured by these amines.
Tanking these results, the potentialities of this strategy can be explored and applied in the development of optical responsive materials to other analytes. The possibility of incorporate sensor elements into silica-based or other ceramics matrices, to obtain a material with a responsive surface, offers new possibilities regarding sensing applications in industrial environment.
Acknowledgments: Cláudio M.R. Almeida acknowledges the PhD grant SFRH/BD/150790/2020 by Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT, Portugal) funded by national funds from MCTES (Ministério da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior) and, when appropriate, co-funded by the European Commission through the European Social Fund. This work was also supported by the European Regional Development Fund (ERDF), through COMPETE 2020 – Operational Programme for Competitiveness and Internationalization, combined with Portuguese National Funds, through Fundação para a Ciência e Tecnologia, I.P. [POCI-01-0145-FEDER-006910; UID/EQU/00102/2020; NORTE-01-0145-FEDER-31968; PTDC/NAN-MAT/31968/2017, UIDB/50006/2020; UIDP/50006/2020]. The CQC - IMS is supported by the FCT through the projects UIDB/00313/2020 and UIDP/00313/2020.
References
[1] Ahmad W et al., Critical Reviews in Analytical Chemistry, 50 (2020), 485-500.
[2] Özogul Y and Özogul F. Occurrence and Toxicity, (2019) 1-17.
[3] Li Y et al., TrAC Trends in Analytical Chemistry, 113 (2019) 74-83.
TRABALHOS SELECIONADOS NOVAS FUNCIONALIDADES E APLICAÇÕES DE MATERIAIS CERÂMICOS
[4] CMR Alemida et al., Journal of Materials Chemistry C, 10 (2022) 15263-15276.
[5] CMR Almeida et al., Optical Materials, 145, 2023, 114396.
TRABALHOS SELECIONADOS NOVAS FUNCIONALIDADES E APLICAÇÕES DE MATERIAIS CERÂMICOS
Processo de fabrico de revestimentos cerâmicos fosforescentes em monoporosa
L. Hennetier 1* , A. Moura 2 , H. Cruz 3 , A. Carvalho 4 (1) CTCV – Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro, * luc@ctcv.pt ; (2) CTCV – Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro; (3) CERAGNI, Lda; (4) CERAGNI, Lda
A introdução de novas funcionalidades, passivas ou ativas, em pavimentos e revestimentos cerâmicos levaram nos últimos anos ao desenvolvimento de produtos com propriedades que aproveitam a elevada área disponível e exposta destes - produção de energia fotovoltaica, funções bactericidas, autolimpeza, purificação do ar, termocromismo, entre outros. O objetivo deste trabalho de investigação é de conferir uma nova função ativa e estética, a fosforescência, orientado para a identificação e seleção de materiais fosforescentes com características adequadas para serem incor-
porados de forma econômica no processo produtivo para que os produtos apresentassem propriedades fosforescentes efetivas e duradouras após a cozedura a temperaturas superioras a 1100°C, em ciclo rápido típico da monoporosa.
A fosforescência é a propriedade que determinadas substâncias têm para emitir radiação luminosa, mesmo no escuro, após submetidas a uma fonte de excitação externa de luz (natural ou artificial), através de um fenómeno de excitação dos átomos. A principal barreira é que estes compostos perdem rapidamente eficácia quando submetidos a temperaturas altas, levando a que o método de fixação das partículas fosforescentes no substrato cerâmico fosse fei-
Figura 1 - Avaliação qualitativa da luminescência de um pigmento Azul/Verde (BG) em função da temperatura de cozedura em ciclo rápido de 35 min.
to com recurso a ciclos térmicos posteriores, a mais baixa temperatura (terceiro fogo), com custos acrescidos.
O estudo de incorporação e otimização do processo de deposição foi conduzido com controlo de parâmetros como gramagens aplicadas, misturas com vidrados e outros aditivos de fixação das partículas ao suporte cerâmico, assim como o modo de deposição dos pigmentos e misturas.
De forma a abranger as melhores opções de criação de desenhos e texturas, foram testadas todas as tecnologias de vidragem e decoração disponíveis na CERAGNI, incluindo a via líquida (pulverização, campânula) e seca (granilhadora, impressão digital).
A avaliação da luminescência foi feita de forma qualitativa (observação e registo fotográfico) no processo de desenvolvimento laboratorial, e quantitativa aquando da validação final das melhores soluções, por medição da luminância ao longo do tempo segundo a norma de referência DIN 65710-1.
No final, foi possível desenvolver um processo de fabrico de azulejos fosforescentes, que envolve a aplicação de uma camada superficial de uma mistura de um composto fosforescente e um composto fusível a alta temperatura, seguido por uma única etapa de consolidação do produto cerâmico por cozedura a temperaturas entre 1100ºC e 1200ºC, em forno contínuo industrial em ciclo rápido, inferior a 60 minutos. Os azulejos apresentam níveis de duração da luminescência muito significativos (tempo de decaimento superior a 10 horas), o que levou ao registo de uma patente de invenção a nível nacional.
Referências
TRABALHOS SELECIONADOS
NOVAS FUNCIONALIDADES E APLICAÇÕES DE MATERIAIS CERÂMICOS
Van den Eeckhout, K.; Smet, P. e Poelman, D., “Persistent Luminescence in Eu2+ - Doped Compounds: A Review”, Materials, vol. 3, pp. 2536-2566, 2010.
Kaya, S.; Karakaoglu, E. e Karasu, B., “Effect of Al/Sr ratio on the luminescence properties of SrAl2O4:Eu2+, Dy3+ phosphors”, Ceramics International, vol. 38, pp. 3701-3706, 2012.
Patente nacional PT117984, “Processo de produção de produtos cerâmicos fosforescentes por monocozedura “, https://t.ly/C-S9K
Figura 2 - Exemplo de efeito fosforescente obtido graças à conjugação das técnicas de decoração via digital + granilhadora
TRABALHOS SELECIONADOS NOVAS FUNCIONALIDADES E APLICAÇÕES DE MATERIAIS CERÂMICOS
Barro de café
S.B. Silva 1* , S.G.P. Gonçalves 2 (1) LIDA, Escola Superior de Artes e Design das Caldas da Rainha, Instituto Politécnico de Leiria, * sara.f.baptistadasilva@gmail.com ; (2) Escola Superior de Artes e Design das Caldas da Rainha, Instituto Politécnico de Leiria
Palavras-chave: Design de produto, resíduos de café, caracterização de materiais, cerâmica, desperdício orgânico.
O projeto Barro de Café resulta de uma pesquisa aplicada no contexto do trabalho final de mestrado em Design de Produto, e teve como princípio reaproveitar resíduos alimentares fossem produzidos em grandes quantidades. Identificaram-se as borras de café, que são descartadas sem que seja considerado um segundo uso, sendo enviadas para aterros.
O Design de Produto atua no sentido de ajudar a reduzir e dar um fim mais nobre a estes resíduos. O trabalho e a investigação passaram por vários processos de recolha de informação de maneira a entender como o designer pode ajudar a reduzir os resíduos e como através do design de produto, podemos contribuir para um ambiente mais saudável.
Orientado por profissionais da área de engenharia de materiais, química e áreas afins da cerâmica, foi desenvolvido um material à base de argila com adição de borra de café (Fig. 1.). A queima das pastas desenvolvidas, a temperatura superior a 400ªC, elimina a matéria orgânica adicionada (as
borras de café), tendo como resultado um material cerâmico extremamente leve e poroso. Para a caracterização das pastas foram realizados testes laboratoriais centrados no seu comportamento mecânico e na sua relação com a humidade, e nos benefícios que a porosidade do material pudesse potenciar através desta relação.
O desenvolvimento deste projeto compreendeu duas fases. 1ª fase - visando obter uma pasta mais eficaz, realizaram-se ensaios laboratoriais com vários materiais cerâmicos (barro vermelho, faiança, porcelana e grés) (Fig. 2), e diferentes percentagens de matéria orgânica, considerando as variáveis: peso, resistência, absorção, plasticidade e sustentabilidade, e testes de processos de produção, manuais e industriais, como a modelação manual, através de técnicas tradicionais, prensagem hidráulica e fabrico aditivo.
2ª fase, foram desenhados e produzidos protótipos que potencializassem os benefícios do material (Fig.3), abrangendo novos produtos e funcionalidades. A fabricação aditiva foi a técnica que tornou possível obter melhores resultados, em termos de exploração formal e de adequação da pasta e resistência estrutural.
A maioria das amostras foi produzida em barro vermelho e porcelana, com 15% de resíduos de café. Estes dois materiais revelaram-se adequados devido às características de resistência e porosidade que apresentaram. A porcelana, por ter mais resistência mecânica, e o barro vermelho por ser naturalmente poroso, e tradicionalmente conhecido pelo seu bom desempenho nos contextos de utilização considerados no projeto. Os produtos apresentados dividem-se em quatro tipologias, interligadas pela água: Filtros
Figura 1 - Peça crua e a mesma peça cozida, barro vermelho com 15% de borras de café.
difusores de ar, contentores de frescos, vasos, humidificadores de plantas e de ar.
Como conclusão afirma-se que a rigorosa identificação das qualidades do material permitiu utilizá-lo de forma pertinente na criação de objetos, contribuindo para otimizar o seu uso e funcionalidade. Os vários produtos criados permitiram confirmar a pertinência da utilização dos resíduos, retirando-os de um provável fim em aterro, e prolongando o seu ciclo de vida.
Agradecimentos: Agradeço ao meu orientador Sérgio Gonçalves, ao Cencal em especial às Eng.as Manuela Baroso e Dulce Santos e ao Centro para o Desenvolvimento Rápido e Sustentado de Produto.
Referências
Ashby, M. F., & Johnson, K. (2010). Materials and design: the art and science of material selection in product design. Elsevier/Butterworth- Heinemann.
Lima, P. M. M. F. (2016). Estudo como corretivo orgânico de misturas de composto de RSU com borras de café. 12–16.
TRABALHOS SELECIONADOS NOVAS FUNCIONALIDADES E APLICAÇÕES DE MATERIAIS CERÂMICOS
Manzini, E. (1993). A Matéria da Invenção. (Centro Português do Design, Ed.). Lisboa, Portugal: Porto Editora.
Mussatto, S. I., Machado, E. M. S., Martins, S., & Teixeira, J. A. (2011). Production, Composition, and Application of Coffee and Its Industrial Residues. Food and Bioprocess Technology, 4(5), 661–672. https://doi.org/10.1007/s11947011-0565-z
Solanki, S. (2018). Why Materials Matter (Ali Gitlow). Prestel.
Figura 2 - Processo de produção das pastas.
Figura 3 - Produtos desenvolvidos, conjunto de filtros arejados, conjunto de contentores e vasos, conjunto de Humidificadores d e ar.
TRABALHOS SELECIONADOS TECNOLOGIAS DE PROCESSAMENTO CERÂMICO
Geração e preservação de imagens em faiança através de plantas
C. Calheiros 1* , F. Brízio 2 (1) LIDA, Escola Superior de Artes e Design das Caldas da Rainha, Instituto Politécnico de Leiria, * carolinaacalheiros@gmail.com ; (2) Escola Superior de Artes e Design das Caldas da Rainha, Instituto Politécnico de Leiria
A fotossíntese é um processo fotoquímico que consiste na captura de energia luminosa pelos pigmentos fotossintéticos, presentes em plantas, e na sua transformação em energia química. Este processo é responsável, direta ou indiretamente, por todas as formas de vida no mundo: transforma a luz do sol em toda a matéria viva.
O presente trabalho é o resultado da investigação desenvolvida no mestrado em design de produto. Este projeto
Figura 1 - Conjunto de recipientes em faiança com fotogramas desenvolvidos a partir de plantas. Peças protegidas com filtros (à esquerda); sem filtros (à direita).
pretende mimetizar diversos processos naturais, relacionados com a ação dos pigmentos no processo fisiológico das plantas, de forma a desenvolver um processo sustentável, de geração e preservação de imagens em faiança, maioritariamente a partir de inputs naturais. A metodologia teve como base a experimentação, a partir da observação, acompanhada pela construção de uma base prática para a descrição, comparação e documentação rigorosa das experiências, sob a forma de tabela de dados.
O projeto consiste num conjunto de recipientes de faiança em chacota que agem como mediadores de uma experiência que enfatiza uma relação mais consciente com a natureza. A cerâmica torna-se fotossensível, quando revestida por uma emulsão extraída de plantas (a sensibilidade à luz provém da fotossensibilidade dos pigmentos presentes nos tecidos vegetais). Através do sol é possível imprimir imagens efémeras, por contacto direto, em superfícies de faiança. A efemeridade das imagens pode ser prorrogada pelo uso de filtros de iluminação coloridos (transmissão seletiva de luz), que contrariam a afinidade de absorção de luz específica de cada planta, caracterizada, na sua generalidade, pelo grande rendimento fotossintético na faixa dos vermelhos e azuis.
Os resultados obtidos apontam para o potencial deste dispositivo como plataforma de comunicação que produz e transmite conhecimento, podendo-se inserir em práticas lúdicas e educativas, porém enfatizando também uma dimensão poética ligada ao uso de objetos no quotidiano.
Referências
Coccia, Emanuele. (2019). A Vida das Plantas: Uma Metafísica da Mistura. Lisboa: Documenta.
Bo-Sen Wu, Anne-Sophie Rufyikiri, Valérie Orsat, Mark G. Lefsrud, (2019). Re-interpreting the photosynthetically action radiation (PAR) curve in plants. Plant Science, Volume 289.
TRABALHOS SELECIONADOS TECNOLOGIAS DE PROCESSAMENTO CERÂMICO
TRABALHOS SELECIONADOS TECNOLOGIAS DE PROCESSAMENTO CERÂMICO
Otimização de ciclos térmicos com recurso à simulação
S.Moreira 1
(1) CTCV, Unidade de Engenharia Industrial - samuel.moreira@ctcv.pt
A cerâmica, para ter as propriedades de resistência mecânica, impermeabilidade e durabilidade necessita de ser cozida em fornos a alta temperatura, na maioria dos subsetores superior a 1000 oC, em que o principal combustível utilizado é o Gás Natural, pelo que o setor é considerado um consumidor intensivo de energia. Assim, uma grande parte dos custos industriais das empresas do setor deriva dos custos energéticos associados à produção.
O CTCV, como entidade de apoio ao setor industrial, tem vindo a desenvolver trabalhos, quer ao nível de investigação e desenvolvimento, quer ao nível de prestação de serviços, com o objetivo de aprimorar a eficiência energética dos processos produtivos.
Uma das vias de atuação do CTCV neste âmbito, é o apoio à otimização da eficiência de ciclos térmicos/curvas de cozedura, com o objetivo de minimizar o consumo de energia e/ou reduzir os custos associados. Com esta finalidade, o CTCV adquiriu um novo software (Kinetics NEO, da Netzsch), que permite analisar processos dependentes de temperatura com recurso à integração de análises térmicas [termogravimétricas (ATG), termodiferenciais (ATD) e análises dilatométricas], de forma a criar um modelo da cinética das reações físico-químicas que ocorrem numa pasta cerâmica durante a cozedura, que descreva corretamente os dados experimentais obtidos sob diferentes condições de temperatura (taxas de aquecimento).
Este modelo permite prever/simular curvas teóricas de per-
da de massa, curvas termodiferenciais e curvas dilatométricas, que descrevem o comportamento do material sob diferentes ciclos térmicos definidos pelo utilizador.
A Fig. 1 apresenta a variação da massa em função da temperatura após a realização de ensaios de ATG com três taxas de aquecimento, traduzidos pelos pontos presentes no gráfico. Através de algoritmos do software de otimização numérica, são determinadas curvas teóricas para cada taxa de aquecimento, representadas com uma linha contínua no gráfico.
Quando a correlação entre as curvas experimentais e teóricas é correta, pode-se considerar o modelo teórico como adequado para a simulação da curva de perda de massa, em função de ciclos térmicos impostos pelo utilizador.
Após a validação do modelo, o software permite-nos in-
Figura 1 - Comparação entre as curvas termogravimétricas experimentais e as obtidas por algoritmos numéricos, a três taxas de aquecimento.
troduzir um ciclo térmico no sistema. É então gerada uma simulação de várias curvas em função desse ciclo, nomeadamente curva termogravimétrica e taxa de conversão, Fig. 2. A taxa de conversão traduz-se na percentagem de, neste caso, perda de massa por uma unidade de tempo, sendo este um parâmetro indicador da “intensidade” das reações.
Por um lado, taxas de conversão muito elevadas poderão provocar defeitos e por sua vez a perda de qualidade do produto final. Por outro lado, na presença de taxas de conversão baixas, o processo de aquecimento pode ser acelerado, encurtando assim o ciclo térmico.
Na Figura 2 verifica-se que entre os 70 e 350 oC, aproximadamente, os valores de taxa de conversão são muito baixos. Deste modo, o ciclo térmico pode ser ajustado, aumentando as taxas de aquecimento (evidenciado na Fig. 2).
A alteração das taxas de aquecimento permitiu uma redu-
TRABALHOS SELECIONADOS TECNOLOGIAS DE PROCESSAMENTO CERÂMICO
ção de cerca de duas horas em relação ao ciclo original, mantendo a taxa de conversão controlada e sem alterações significativas nas propriedades do produto final.
Figura 2 - Software Kinetics Neo - curvas simuladas de taxa de conversão em função de um ciclo térmico original (à esquerda) e do ciclo otimizado (à direita).
Figura 3 - Comparação dos tempos de ciclo e dos resultados dos ensaios tecnológicos realizados na pasta cozida com o ciclo orig inal e otimizado.
TRABALHOS SELECIONADOS TECNOLOGIAS DE PROCESSAMENTO CERÂMICO
Ligação de materiais por uma técnica inovadora de FLASH
Edna Silva
1*
, José Carlos Almeida 1 , Ana M. R. Senos 1
(1) Departamento de Engenharia de Materiais e Cerâmica, CICECO, Universidade de Aveiro, Aveiro, * edna@ua.pt
O objetivo da tese foi o desenvolvimento de um método de união de materiais, alternativo ao de aplicação de colas endurecidas por radiação ultravioleta. As colas UV, muito utilizadas nas indústrias cerâmica e de cristalaria, não funcionam, quando são aplicadas para ligar materiais em tons escuros, âmbar ou opacos, pois estes ao absorverem a radiação, impedindo a sua passagem para o adesivo.
Por esse motivo, a utilização desta técnica de união nesses materiais torna-se impraticável. É aqui que surge a oportunidade para testar novos métodos de união de materiais, sendo um deles a união por FLASH. A união por FLASH consiste na aplicação de um campo elétrico, sob determinadas condições de temperatura e de corrente elétrica, em que, por efeito Joule e eletromigração iónica, se promove uma união rápida (poucos segundos) entre os materiais.
Nos vidros, esse evento é denominado de amolecimento induzido pelo campo elétrico (EFIS), na qual o vidro amolece sob a aplicação de um campo DC.
O sistema foi montado numa prensa para manter o alinhamento das peças. A pressão que existe é apenas a de contacto entre os cilindros de alumina e a amostra. As placas de vidro foram colocadas entre dois elétrodos de platina e a direção do campo elétrico segue o alinhamento dos elétrodos (fig. 1).
Os melhores resultados foram obtidos quando se fixou a temperatura de ensaio em cerca de 550 °C (~30°C > Tg), fazendo-se variar a tensão até se observar passagem de corrente e deixando-a atuar 10 s, no mínimo.
A aplicação de campo elétrico DC causou o amolecimento das amostras pelo efeito EFIS, caracterizado por um aquecimento não uniforme por efeito Joule. Ao mesmo tempo, deduziu-se que estes fortes efeitos térmicos, extremamente rápidos (poucos segundos) são intensificados na região da interface o que, por se tratar de uma área de contacto face/ face, aumenta localmente a densidade de corrente.
O EFIS desencadeia o fenómeno de rutura dielétrica, provavelmente, pela intensificação de campos elétricos na região anódica, que causa uma camada de depleção dos iões de sódio em torno do ânodo.
A análise por espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDS) comprovou que a concentração do sódio varia ao longo da espessura das placas, aumentando em direção ao cátodo, tal como foi reportado na literatura. Verificou-se, ainda, que a condução iónica adquirida pelos vidros é proporcional à carga alcalina.
O objetivo principal do trabalho foi concluído com sucesso, na medida em que foi possível unir vidros de cor igual e diferente, tendo sido verificado que a união entre eles tira partido do efeito EFIS. Também se obtiveram boas ligações pelo mesmo método em amostras de porcelana/porcelana e vidro/porcelana.
Agradecimentos: Os autores agradecem à empresa Vista Alegre Atlantis, S.A., e em particular à Doutora Erika Davim, toda a colaboração no fornecimento de amostras de vidro e porcelana, essenciais para o presente trabalho, bem como na partilha de informações técnicas
Referências
Coccia, Emanuele. (2019). A Vida das Plantas: Uma Metafísica da Mistura. Lisboa: Documenta.
Bo-Sen Wu, Anne-Sophie Rufyikiri, Valérie Orsat, Mark G. Lefsrud, (2019). Re-interpreting the photosynthetically action radiation (PAR) curve in plants. Plant Science, Volume 289.
TRABALHOS
SELECIONADOS TECNOLOGIAS DE PROCESSAMENTO CERÂMICO
Figura 1 - Preparação das amostras para Flash Joining.
TRABALHOS SELECIONADOS TECNOLOGIAS DE PROCESSAMENTO CERÂMICO
Inovação da tecnologia de fabrico aditivo para louça cerâmica -
o contributo do projeto AM4CER
Hélio Jorge 5* , Ruben Silva 3 , Diogo Pereira 1 , Jorge Luís 4 , Liliana Gouveia 3 , João Domingues 5 , Mónica Patrício 1 , Jorge Marinheiro 2 , Inês Rondão 5 , Victor Francisco 5 , Paulo Lima 4 , Martinho Oliveira 4 , Artur Mateus 3 (1) HRV - Equipamentos de Processo S.A., (2) Porcelanas da Costa Verde, S.A., (3) Instituto Politécnico de Leiria, (4) Universidade de Aveiro, (5) Centro Tecnológico da Cerâmico e do Vidro (CTCV), *Autor principal, hrjorge@ctcv.pt
O projeto AM4CER teve como objetivo específico investigar e desenvolver uma metodologia de fabrico integrada inovadora e adequada à indústria cerâmica utilitária pela inclusão de técnicas de fabrico aditivo (FA) e pelo desenvolvimento e aplicação de ferramentas computacionais CAD 3D. Assim, a estratégia principal desenvolvida no projeto passou pelo estudo de dois conceitos: AM4easy e AM4surf.
A unidade piloto construída resultou num equipamento de fabrico aditivo de 5 eixos, com duas cabeças de deposição, podendo depositar um material cerâmico para a peça, e um outro material para suporte. Foi também desenvolvido um sistema de alimentação automatizado, que permite um fluxo contínuo de material. Este foi um dos objetivos propostos, dada a falta de soluções em equipamentos existentes, que trabalham com volumes de material limitados, e que obrigam a constantes operações de troca/realimentação do sistema.
A plataforma de construção permite a fixação de uma peça existente, para a deposição de material sobre a mesma (AM4surf), e ainda, a fixação em plano, para a produção de peças camada a camada apenas com 3 eixos (AM4easy).
AM4Easy – fabrico aditivo de peças complexas com materiais para estruturas de suporte de fácil remoção
No caso do AM4easy, o objetivo passou por criar uma solução que permite criar peças de cerâmica com uma elevada complexidade de forma, cuja geometria só pode ser conformada com recurso a material de suporte. A impressão de determinadas geometrias, como curvaturas, furações e suspensos, estão dependentes de um ângulo crítico a partir do qual a estrutura em construção pode desabar. Esse ângulo crítico depende de condicionantes como a geometria da peça, espessura e estabilidade da parede, condições de
impressão (i.e., altura de camada, diâmetro do bico, velocidade ou taxa de deposição) e da reologia da pasta. Para compensar estas condicionantes, os processos de FA recorrem à deposição de estruturas de suporte para sustentar as zonas críticas da peça, as quais podem ser criadas por uma cabeça de extrusão complementar à cabeça de extrusão principal. Finalizando a etapa de processamento, as estruturas de suporte são tipicamente removidas por ação mecânica ou por dissolução. O uso de materiais distintos da porcelana, como os polímeros de baixo ponto de fusão e alta fluidez oferecem a vantagem de serem facilmente removidos por aquecimento, sem danificar a peça cerâmica, e posteriormente reaproveitados.
AM4surf – fabrico aditivo por deposição não-planar sobre a superfície de peças conformadas
No caso do AM4surf, o conceito passou por criar uma solução que permitisse depositar material camada a camada sobre uma peça já existente. Caso a geometria da peça seja conhecida, poderá ser feita a deposição sobre a mesma. Caso contrário, é feita a aquisição da sua forma através de engenharia inversa (Scan 3D). Para isto, foi dimensionado um conceito que inclui dois eixos adicionais na plataforma de construção, permitindo assim fazer deposição não-planar sobre um objeto já existente. Para validação do conceito AM4surf, foram também realizadas operações de deposição sobre peças pré-existentes (Figura 1). Neste ponto, o equipamento oferece uma solução com qualidade e de grande potencial.
Otimização e inovação nas pastas cerâmicas para melhoria da qualidade e criação de valor do produto
O fabrico aditivo por robocasting (R3D) é uma tecnologia emergente, em que existem várias soluções de equipamen-
to no mercado e poucas ao nível das matérias-primas (pastas cerâmicas). Embora esta oferta se possa entender ser já adequada para a utilização da tecnologia ao nível de pequenas e micro empresas, como ateliers e ceramistas, ainda se encontra bastante atrasada no seu desenvolvimento para empresas industriais. Atualmente, a produção de peças depende muito do princípio da tentativa-erro, especialmente quando o produto apresenta características geométricas de elevada complexidade, que é exatamente o maior potencial da tecnologia.
Neste projeto, houve um enfoque especial na vertente no estudo e desenvolvimento de pastas cerâmicas para R3D e em novas metodologias do processo com o intuito de aumentar a eficiência do processo e a qualidade e diferen-
TRABALHOS SELECIONADOS TECNOLOGIAS DE PROCESSAMENTO CERÂMICO
ciação do produto (Figura 2). O ponto de partida foi a realização de um estudo de vigilância tecnológica relativo aos equipamentos e às pastas disponíveis comercialmente, a partir do qual se definiu a estratégia para o desenvolvimento de um equipamento-piloto e de um sistema de pastas cerâmicas de porcelana dura.
Agradecimentos: O projeto AM4CER, n.º POCI-01-0247-FEDER-047102, é financiado pelo Portugal 2020, no âmbito do Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (COMPETE2020) através do FEDER - Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional.
Figura 1 - Peça produzida com processo AM4surf
Figura 2 - Peças demonstradoras produzidas a partir de pasta de porcelana “normal”, à esquerda, e com incorporação de chamote, à direita.
TRABALHOS
SELECIONADOS TECNOLOGIAS DE PROCESSAMENTO CERÂMICO
Produção de componentes em biocerâmica por fabrico aditivo
Juliana M Azevedo 1* , Maria José Moura 1 , Hélio Jorge 2
(1) IPC-ISEC-Instituto Superior de Engenharia de Coimbra; (2) CTCV-Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro, Coimbra; *Autor principal, julianampazevedo08@gmail.com
Palavras-chave: Biocerâmicos, fabrico aditivo, binder-jetting, hidroxiapatite, fosfato de cálcio
O aumento significativo da esperança média de vida, resultado da evolução tecnológica e científica na área da saúde e, também, do importante contributo da melhoria dos cuidados de saúde prestados à população, tem-se traduzido no envelhecimento da população e no consequente aparecimento de vários problemas de saúde, nomeadamente os que afetam o tecido ósseo. Doenças como a osteoporose associada à perda óssea, problemas articulares, ferimentos e traumas (fraturas), são as principais lesões que afetam este tecido. Para melhorar a qualidade de vida dos pacientes urge, assim, um novo desafio que permita a busca de substitutos para a reparação e regeneração do tecido ósseo.
Os biocerâmicos são materiais inorgânicos, constituídos por elementos metálicos e não metálicos ligados quimicamente entre si, que tiveram e continuam a ter um papel crucial no desenvolvimento de biomateriais. São diversos os campos de aplicação destes materiais, desde instrumentos de diagnóstico (como termómetros e fibras para endoscopia), dispositivos para reconstrução odontológica e maxilo-facial, válvulas cardíacas, traqueias artificiais, preenchimentos ósseos e, mais recentemente, a fabricação de scaffolds (suportes para o crescimento celular) para engenharia de tecido ósseo (Figura 1).
O vasto campo de aplicação deve-se à sua excelente biocompatibilidade, osteocondutividade/osteoindutividade e composição química semelhante ao componente inorgânico/mineral do osso. Além disso, alguns biocerâmicos são bioativos, isto é, interagem com o tecido circundante, estimulam a cura e o organismo a responder ao material como se este fosse um tecido natural, e também são biorreabsorvíveis, ou seja, sofrem degradação por ação química ou biológica sendo lentamente substituídos por células em crescimento. Dentro dos biocerâmicos que cumprem estas funções, destacam-se o fosfato tricálcico (Ca3(PO4)2) e a hidroxiapatite (Ca10(PO4)6(OH)2) na forma nanométrica.
O presente estudo foca a produção de componentes em biocerâmica para uso em regeneração/substituição de te-
cidos duros. Estes componentes serão produzidos com recurso a métodos de Fabrico Aditivo (FA), numa impressora de binder-jetting. De uma forma muito simplista, o método consiste no uso de um programa computacional que gera um modelo virtual de um objeto tridimensional, que é posteriormente transformado num modelo físico real construído por uma impressora camada a camada. A principal vantagem desta metodologia reside na obtenção rápida e consistente de scaffolds específicos para alvos com a complexidade biológica, por exemplo, da de um osso.
Experimentalmente, o trabalho será conduzido de acordo com as seguintes etapas:
1. revisão bibliográfica integrativa sobre o uso da técnica de FA (mais propriamente tecnologias binder-jetting e/ou robocasting) para produzir provetes macroporosos, intencionados à substituição óssea, com enfoque nos biocerâmicos, fosfato tricálcico e hidroxiapatite, como matéria-prima;
2. caracterização morfo-estrutural da matéria-prima, nomeadamente, determinação do tamanho e distribuição de tamanhos de partícula, massa volúmica, SEM, DRX, etc;
3. obtenção de provetes através do método de FA e posterior sinterização; otimização do ciclo térmico de sinterização;
4. análise da resistência mecânica dos provetes produzidos, através de ensaios de resistência à compressão, e avaliação da porosidade aberta, do índice de retração e molhabilidade;
5. caracterização biológica, nomeadamente, estudos de degradação in vitro e estudos de citotoxicidade.
Acredita-se, a partir deste trabalho, que venha a ser possível obter scaffolds personalizados geometricamente de acordo com o caso clínico, produzidos por FA de maneira controlada e precisa, com uma estrutura porosa totalmente interconectada. Num scaffold, a presença de poros e a sua
interligação são fundamentais para promover a migração celular e, posteriormente, para garantir a irrigação sanguínea necessária para a proliferação das células responsáveis pela regeneração do osso. Poros com diâmetro compreendido entre 200 e 350 μm são considerados ótimos para o crescimento celular do tecido ósseo (Bose et al., 2012).
O elevado potencial das tecnologias de FA associado ao uso de biocerâmicos, para produzir produtos biologicamente funcionais com organização estrutural, a partir de células vivas, moléculas bioativas ou agregados celulares, poderá resolver, num futuro próximo, o problema da falta de dadores de órgãos e, consequentemente, o risco de rejeição dos implantes.
Referências
Barba, D., Alabort, E., & Reed, R. C. (2019). Synthetic bone: Design by additive manufacturing. Acta Biomaterialia, 97, 637–656. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2019.07.049Germano
Bose S, Roy M, Bandyopadhyay A. (2012). Recent advances in bone tissue engineering scaffolds. Trends Biotechnol, 30, 546-54.
Wang, P., Li, C., Gong, H., Jiang, X., Wang, H., & Li, K. (2010). Effects of synthesis conditions on the morphology of hydroxyapatite nanoparticles produced by wet chemical process. Powder Technology, 203(2), 315–321. https://doi. org/10.1016/j.powtec.2010.05.023
TECNOLOGIAS DE PROCESSAMENTO CERÂMICO
Ryu, J. H., Kwon, J.-S., Kwang Mahn Kim, Hye Jin Hong, Won Gun Koh, Lee, J., Hyo Jung Lee, Heon Jin Choi, Yi, S., Hyun Young Shin, & Min Ho Hong. (2019). Synergistic Effect of Porous Hydroxyapatite Scaffolds Combined with Bioactive Glass/Poly(lactic-co-glycolic acid) Composite Fibers Promotes Osteogenic Activity and Bioactivity. ACS Omega, 4(1), 2302–2310. https://doi.org/10.1021/acsomega.8b02898
Kumar, A., Kargozar, S., Baino, F., & Han, S. S. (2019). Additive Manufacturing Methods for Producing Hydroxyapatite and Hydroxyapatite-Based Composite Scaffolds: A Review. Frontiers in Materials, 6. https://doi.org/10.3389/ fmats.2019.00313
Yang, Y., He, F., & Ye, J. (2016). Preparation, mechanical property and cytocompatibility of freeze-cast porous calcium phosphate ceramics reinforced by phosphate-based glass. Materials Science and Engineering: C, 69, 1004–1009. https://doi.org/10.1016/j.msec.2016.08.008.
Figura 1 - Regeneração do tecido ósseo através de scaffolds à base de hidroxiapatite, microfibras e biovidro, HPB (Ryu et al.,2019).
TRABALHOS SELECIONADOS
Bauxite residue-based spheres as sustainble lightweight aggregate to produce low thermal conductivitybuilding materials
Z. Alves 1* , L. Senff 2 , J.A. Labrincha 1 , R.M. Novais 1
(1) Department of Materials and Ceramic Engineering / CICECO-Aveiro Institute of Materials, University of Aveiro, Campus Universitário de Santiago, 3810-193 Aveiro, Portugal, * zeliaralves@ua.pt ; (2) Mobility Engineering Center, Federal University of Santa Catarina, 89.219-600, Joinville, SC, Brazil
The building sector is the main cause of high energy consumption and greenhouse gas emissions in Europe, with the extensive use of ordinary Portland cement being the main contributor.
To meet the sustainable development goals, the search for innovative and smart building materials with low associated
emissions is urgent.
One interesting strategy to increase the buildings’ energy efficiency is by use of light and thermal insulating materials.
The use of lightweight inorganic polymers might enhance the energy performance of buildings and simultaneously decarbonize the building sector at these novel binders can be produced at ambient temperatures and suing industrial
Figura 1 - Schematic demonstration of the lightweight inorganic polymer composites produced with different contents of red mud- based inorganic polymer spheres.
CIRCULAR E SUSTENTABILIDADE
by-products as precursors which contributes to minimize the consumption of natural resources.
The present work aimed to explore a novel route in the development of inorganic polymer composites through the incorporation porous red mud-containing inorganic polymer spheres (Fig.1).
Two different commercially available lightweight aggregates, including expanded perlite and expanded vermiculite, were also used for comparative purposes.
The influence of aggregate and its content on the produced materials were evaluated in terms of compressive strength, geometric density, thermal conductivity, and thermal stability at elevated temperatures.
The use of 85 vol.% of spheres in the composites lead to the production of light composites (0.84 g/cm3) with suitable compressive strength (1.0 MPa) and low thermal conductivity (175 mW/m K). Additionally, this spheres-containing composite showed high thermal stability up to 1000°C for 2 h.
The results validate the proposed route to produce lightweight inorganic composites with low density and low thermal conductivity by using an aggregate mainly composed of bauxite residue and through lower production temperatures, aligning with the production of more efficient building materials and with the circular economy.
Acknowledgments: This work was developed within the scope of the project CICECO-Aveiro Institute of Materials, UIDB/50011/2020, UIDP/50011/2020 & LA/P/0006/2020, financed by national funds through the FCT/MCTES (PIDDAC).
The authors would like to thank the project SMART-G (ERA-MIN/0001/2019), sponsored by FCT.
References
European Commission, Buildings and construction, (n.d.). https://single-market-economy.ec.europa.eu/industry/sustainability/buildings-and-construction_en (accessed July 24, 2023).
TRABALHOS
Z. Zhang, J.L. Provis, A. Reid, H. Wang, (2014). Geopolymer foam concrete: An emerging material for sustainable construction, Construction Building Materials. 56, 113–127.
R.M. Novais, L. Senff, J. Carvalheiras, A.M. Lacasta, I.R. Cantalapiedra, J.A. Labrincha, (2021). Simple and effective route to tailor the thermal, acoustic and hygrothermal properties of cork-containing waste derived inorganic polymer composites, Journal of Building Engineering. 42.
R.M. Novais, L. Senff, J. Carvalheiras, M.P. Seabra, R.C. Pullar, J.A. Labrincha, (2019). Sustainable and efficient corkinorganic polymer composites: An innovative and eco-friendly approach to produce ultra-lightweight and low thermal conductivity materials, Cement and Concrete Composites. 97, 107–117.
TRABALHOS SELECIONADOS ECONOMIA CIRCULAR E SUSTENTABILIDADE
Industrial-scale production of ceramic wall tiles using eggshell waste as a raw material
M.P. Seabra 1* , I.S. Vilarinho 1 , M.N. Capela 1 , J.A. Labrincha 1 , J. Silva 2 , S. Baptista 2 and F. Vásquez 3
(1) CICECO – Aveiro Institute of Materials, Department of Materials and Ceramic Engineering, University of Aveiro, 3810-193 Aveiro, Portugal. * pseabra@ua.pt
(2) Mota Ceramic Solutions, Zona Industrial de Oiã, Lote 34, 3770-908 Oiã, Portugal.
(3) Instituto de Tecnología Cerámica (ITC), Asociación de Investigación de las Industrias Cerámicas (AICE), Campus Universitario Riu Sec, Av. Vicent Sos Baynat s/n, 12006 Castellón (Spain)
The unsustainable use of natural resources is causing several environmental problems. Therefore, interest in waste valorization is increasing due to environmental and economic benefits. In 2018, approximately 8.5 million tons of eggshell waste were generated worldwide and, usually, landfilling is the only option. Therefore, the development of added-value applications for eggshell waste is of utmost importance. The present work aims to study, at an industrial scale, the production of ceramic wall tiles with bio-CaCO3 from eggshell waste. Firstly, the eggshell residue was pre-treated in a new and innovative industrial prototype that separates the membrane from the shell through a simple and low-cost process.
Then, atomized powders were produced substituting the limestone with different levels (0, 50, 75 and 100 wt.%.) of the eggshell waste. Ceramic tiles (10 x 10 cm2) were produced for each formulation, glazed with an opaque white glaze and fired at an industrial furnace and their properties were evaluated. Through specimens’ characterization, no significant differences were observed, and all values are within industrial limits. Then, the composition with 50 wt.% of calcite substitution was selected to produce, industrially, bigger wall tiles (20 x 30 cm2 and 30 x 60 cm2) and no problems were observed. Therefore, this work proved that, in the production of ceramic wall tiles, limestone can be subs-
tituted by bio-calcium carbonate from eggshell waste. The developed products will contribute to reducing the amount of waste deposited in landfills and the consumption of virgin raw materials.
Funding
This work was developed within the scope of the project CICECO - Aveiro Institute of Materials, UIDB/50011/2020, UIDP/50011/2020 & LA/P/0006/2020, financed by national funds through the FCT/MCTES (PIDDAC) and the project EggshellenCe,LIFE19 ENV/ES/000121, financed by the LIFE Programme 2014 - 2020 of the European Union for the Environment and Climate Action.
References
Vilarinho, I.S.; Fillipi, E.; Seabra, M.P., Development of eco-ceramic wall tiles with bio-CaCO3 from eggshells waste, Open Ceramic 2022:100220. DOI:j.oceram.2022.100220.
Valorização de resíduos da indústria metalúrgica em produtos cerâmicos
Palavras-chave: Valorização de resíduos industriais, calaminas, economia circular; grés, simbiose industrial.
A valorização de resíduos/subprodutos, como matérias-primas secundárias para novos produtos, tem sido estudada pela comunidade científica com o intuito de tornar os processos mais sustentáveis. As calaminas são um resíduo gerado nos processos de laminagem e trefilagem do aço, possuindo um elevado teor de ferro (> 90 % em massa).
Com vista a diminuir o seu impacto ambiental e promover o fecho do ciclo, este trabalho desenvolveu pastas de grés com incorporação de dois resíduos provenientes da indústria metalúrgica (CM e CR). Foi avaliada a influência do teor de incorporação (3, 5 e 10 % em massa) e de diferentes pré-tratamentos (peneiração a 250, 150 e 63 µm e moagem seguida de peneiração a 63 µm) nas propriedades das amostras preparadas.
Os resíduos foram caracterizados em termos de distribuição granulométrica, comportamento térmico, morfologia das partículas, composição química e mineralógica. Os provetes preparados foram caracterizados relativamente ao seu aspeto visual, retração seco-cozido, perda de massa, densidade aparente, absorção de água, porosidade aberta, resistência mecânica à flexão e microestrutura. Os resultados obtidos nestes testes e a opinião do departamento de design da empresa permitiram selecionar duas formulações para produção de protótipos (5CR_P150 e 5CR_MP63).
I. Vieira 1* , L. Buruberri 2 , J. Carneiro 2 , I. Vilarinho 1 , M.P. Seabra 1 (1) CICECO – Aveiro Institute of Materials, Department of Materials and Ceramic Engineering, University of Aveiro, 3810-193 Aveiro, Portugal, inesvieira00@ua.pt ; (2) Grestel—Produtos Cerâmicos S.A, Zona Industrial de Vagos—Lote 78, 3840-385 Vagos, Portugal
TRABALHOS SELECIONADOS ECONOMIA CIRCULAR E SUSTENTABILIDADE
Estes foram submetidos aos ensaios efetuados normalmente pela empresa aos novos produtos (resistência ao choque térmico, ao impacto no bordo, ao fendilhamento, às microondas, ensaios de lixiviação e coeficiente de dilatação térmica) e sua microestrutura também foi avaliada recorrendo à microscopia eletrónica de varrimento. Os resultados obtidos nestes ensaios demonstraram a conformidade técnica dos protótipos desenvolvidos e um aspeto com interesse comercial.
Concluiu-se que as calaminas podem ser utilizadas como matéria-prima secundária para pastas de grés, funcionando como agente cromóforo e não comprometendo as suas propriedades. Os produtos desenvolvidos são mais sustentáveis e, em simultâneo, permitem diminuir a quantidade de resíduo depositado em aterro.
Agradecimentos: Este trabalho foi desenvolvido no âmbito do projeto CICECO-Instituto de Materiais de Aveiro, UIDB/50011/2020, UIDP/50011/2020 & LA/P/0006/2020, financiado por fundos nacionais através da FCT/MCTES (PIDDAC).
TRABALHOS SELECIONADOS ECONOMIA CIRCULAR E SUSTENTABILIDADE
TRABALHOS SELECIONADOS ECONOMIA CIRCULAR E SUSTENTABILIDADE
Novos recursos minerais para a indústria Cerâmica Portuguesa –
Estudo de caso LIFE4STONE
Regina C. Santos 1* , Joana C. Salgado 1 , António J.F. Silva 1 (1) CTCV – Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro, * regina@ctcv.pt
Palavras-chave: pedra natural, lamas de processamento, cerâmica, matérias-primas secundárias, economia circular
A indústria cerâmica é um setor com fortes potencialidades para incorporação / valorização de resíduos, sendo esta uma prática crescente a nível nacional, tanto de resíduos cerâmicos como de resíduos / subprodutos de outros setores industriais como é o caso da pedra natural (Almeida e Amado, 2020). Num modelo da economia circular, onde a reutilização, reparação, renovação e reciclagem dos materiais e produtos existentes, se tornem práticas correntes na indústria transformadora, transforma-se um “resíduo” num novo recurso ou matéria-prima secundária do mesmo ou de um novo ciclo de fabrico.
A pedra natural é utilizada, desde tempos remotos, na construção de monumentos espalhados um pouco por todo o mundo. A nível nacional, este setor é responsável pela produção de cerca de 200 tipos comerciais de rochas (granitos, calcários, mármores, ardósias e xistos, etc.) para fins ornamentais, calçada e rústicos, envolvendo aproximadamente 700 locais de extração em atividade.
A produção de resíduos representa uma das principais limitações do setor industrial de pedra natural. As baixas taxas de recuperação alcançadas na grande maioria das pedreiras e plantas de processamento, com valores variando entre aproximadamente 20% a 40%, levaram à acumulação de grandes quantidades de resíduos minerais, nomeadamente, partículas muito finas resultantes do corte e serragem de pedras que, quando misturadas com a água de processamento, originam lamas. A fim de minimizar seu excesso, empresas, associações comerciais, universidades e também centros de pesquisa e inovação, como o CTCV,
têm se envolvido cada vez mais na caracterização e avaliação desse tipo de resíduo com o objetivo de incorporá-lo a outros tipos de materiais e/ou produtos que alimentam várias indústrias, como a cerâmica, substituindo assim matérias-primas primárias, aditivos e/ou cargas, entre outros, com base na economia circular.
De seguida é apresentado um estudo de caso da simbiose industrial entre a indústria de pedra e cerâmica.
O projeto LIFE4STONE envolveu, numa fase inicial, a caracterização física, química e tecnológica dos resíduos (lamas) carbonatados e da respetiva matéria-prima natural rica em calcite a substituir (o principal constituinte das rochas carbonatadas como os calcários e os mármores) para o poste-
Figura 1 - Resíduos da serragem e corte de blocos e chapas de pedra natural (a) efluente gerado na serragem de blocos; (b) lama resultante da filtro-prensagem com cerca de 20% de humidade e; (c) amostragem LIFE4STONE para caracterização e incorporação em pastas de faiança calcítica decorativa.
rior desenvolvimento de produtos cerâmicos, mais concretamente, de faiança decorativa calcítica.
Os ensaios de caracterização envolveram: (i) análise química quantitativa por fluorescência de raios- X (FRX); (ii) identificação mineralógica por difração de raios-X (DRX); (iii) análise granulométrica por sedimentação via Sedigraph®; (iv) caracterização microscópia por microscopia eletrónica de varrimento (SEM-EDS); (v) densidade das partículas e; (vi) teor em água.
Executaram-se estudos de caracterização em (3) três pastas cerâmicas: (i) sem incorporação de resíduo, i.e., a pasta de referência; (ii) com 50% de resíduo e; (iii) com substituição total (100%) da matéria-prima calcítica. Os ensaios realizados sobre estas misturas foram os seguintes: (a) análise granulométrica; (b) difração de raios-X; (c) análise térmica diferencial e; (d) ensaios tecnológicos.
Em termos de resultados as lamas apresentam uma elevada quantidade de partículas finas, com percentil D50 de 3,58 µm, valores similares aos da matéria-prima calcítica, utilizada nas formulações cerâmicas de faiança decorativa, que é ligeiramente mais grosseira, D50 de 4,66 µm.
Os resultados ensaios tecnológicos realizados às composições permitiram verificar que:
TRABALHOS SELECIONADOS ECONOMIA CIRCULAR E SUSTENTABILIDADE
TRABALHOS SELECIONADOS ECONOMIA CIRCULAR E SUSTENTABILIDADE
• A retração linear após secagem é ligeiramente superior na pasta 03 (100 % substituição) lamas, não se verificando alterações significativas no provete referente à pasta 02 (50% substituição);
• A retração linear após cozedura é semelhante nas três (3) pastas, porém ligeiramente superior na pasta 02 (50% substituição);
• Os valores de resistência à flexão são igualmente semelhantes, não se verificando nenhuma tendência muito clara pois estão dentro das respetivas margens de erro de uns e outros;
• A absorção de água mantém-se sensivelmente na mesma ordem de grandeza nas pastas com incorporação de lamas quando comparadas com a pasta de referência.
Estes ensaios, complementados com os dados de caracterização, comprovam a viabilidade técnica, à escala laboratorial, da utilização destas lamas de composição carbonatada, uma vez que não existem grandes diferenças de resultados entre a pasta de referência e as pastas com incorporação/ substituição de 50 e 100% de resíduo.
Portanto, o estudo realizado pelo CTCV em parceria com as indústrias associadas demonstram claramente que a indústria cerâmica tem a capacidade de valorizar resíduos minerais do setor de pedra natural português, transformando-os em subprodutos, promovendo de maneira evidente estratégias de economia circular e simbiose industrial.
Agradecimentos: Agradece-se às empresas copromotoras (MVC – Portuguese Limestones e Mota Ceramic Solutions Portugal) e ao Programa CENTRO2020, que financiou o Projeto o projeto LIFE4STONE: nº CENTRO-01-0247-FEDER-047067
Referências
Almeida, M., Amado, A. (2020). Recursos alternativos para a indústria cerâmica – estratégia de sustentabilidade, Técnica 6, pp. 16-19.
Figura 2 - Lamas de composição carbonatada oriundas de atividades de extração e de transformação de pedra natural calcária e de mármor que se encontram depositadas em vazio de escavação, localizado na região centro de Portugal.
TRABALHOS SELECIONADOS
ECONOMIA CIRCULAR E SUSTENTABILIDADE
Reutilização de resíduos do processo produtivo Val do Sol: GREEN CERAMIC®
Val do Sol – Cerâmicas SA 1
(1) Val do Sol – Cerâmicas SA, * info@valdosol.com
Palavras-chave: cerâmica; green ceramic; resíduos; reciclagem.
Resumo
A Val do Sol – Cerâmicas SA, empresa do setor cerâmico, dedica-se à produção e comercialização de cerâmica utilitária e decorativa em grés. Com vista aos princípios da reciclagem, faz parte do seu processo produtivo a inserção de subprodutos decorrentes da sua atividade. Porém, e conscientes de que o setor cerâmico causa grande impacto ambiental, devido ao uso de forma intensiva de matérias-primas e de energia, a Val do Sol desenvolveu um projeto com vista à sustentabilidade e reintegração de alguns resíduos na própria pasta, denominado Green Ceramic. Nesta nova pasta, desenvolvida internamente, pode encontrar-se na sua constituição matérias-primas naturais e resíduos resultantes do processo de produção normal da organização.
Estudo Prático
Os resíduos sólidos são gerados em todos os processos de fabricação, pelo que a reciclagem e/ou reutilização dentro do mesmo processo pode ser uma maneira razoável de preservar o meio ambiente. A reciclagem e reutilização de alguns resíduo produzidos pelas indústrias cerâmicas, depois de detetadas as suas potencialidades, é considerada uma excelente alternativa de matéria-prima para fabricação de produtos cerâmicos, podendo contribuir para a diversificação de produtos, com diminuição dos custos de produção, com a conservação dos atuais recursos não renováveis, com a economia de energia e, principalmente, contribuindo para a preservação do meio ambiente (Caeta-
no et al., 2021). Já é comum no setor cerâmico a reintrodução de subproduto decorrente de desperdícios naturais do processo produtivo na pasta virgem, fomentando assim um reaproveitamento de matéria-prima – considerado, economicamente, “pasta reciclada”.
Aumentar o valor dos subprodutos utilizando a metodologia de valorização de resíduos tem sido uma alternativa sustentável para evitar a sua disposição em condicionadores de solo ou aterros (Inocente et al., 2018). A ecologia industrial é considerada uma ferramenta integrada emergente para orientar as indústrias a usar materiais e energia de forma sustentável e reduzir a geração de resíduos. Tal ferramenta considera os resíduos industriais como subprodutos ou materiais alternativos que podem alimentar outra indústria (Inocente et al., 2018).
A loiça decorativa e utilitária produzida em grés atualmente requer o corpo cerâmico e um vidrado (ou conjunto de vidrados), constituindo uma grande quantidade de maté-
Figura 1 - Exemplo de peças Green Ceramic
rias-primas que, por consequência, geram uma série de resíduos de processos. Torna-se, por isso, essencial o estudo de possíveis meios de reutilização de resíduos provenientes do processo de fabricação de peças cerâmicas, seja ao nível de fabricação de pasta seja para a preparação de vidros e aplicação dos mesmos. Vários estudos demonstram a viabilidade de incorporação de resíduos em formulações de massas cerâmicas, porém não é comum encontrar estudos que avaliam a adição de mais de um resíduo em simultâneo (Caetano et al., 2021).
Este potencial de incorporação de resíduos nas formulações de loiça cerâmica, aliado às elevadas quantidades de recursos naturais consumidos diariamente por este segmento industrial, ressalta a importância da reutilização de resíduos como matérias-primas cerâmicas alternativas, racionalizando o uso dos recursos naturiais (Caetano et al., 2021).
Conscientes destas necessidades e do impacto que a sua atividade tem ao nível ambiental, a Val do Sol desenvolveu internamente um produto que integra o corpo cerâmico e um conjunto de vidros produzidos a partir de resíduos originários do seu processo de produção normal, diminuindo consideravelmente a pegada ambiental do mesmo. Desta feita surge a marca Green Ceramic que visa introduzir no mercado linhas totalmente sustentáveis, com uma pasta com características semelhantes à porcelana: 0% de absorção; resistência mecânica bastante elevada; retração e perda ao rubro com valores igualmente surpreendentes. Além disto, nesta pasta são aplicados vidrados reativos desenvolvidos através de desperdícios ricos em materiais vítreos e fundentes, que depositados em locais impróprios causam contaminação do meio ambiente.
Acreditamos que este estudo prático será um importante aliado para a Val do Sol diminuir o impacto da sua atividade não só no que diz respeito ao meio ambiente, mas também para os seus clientes e comunidades locais. A reintegração de resíduos no processo produtivo tem consequências positivas uma vez retirar do meio ambiente materiais danosos à saúde das populações; requerer menos extração de matéria-prima virgem; e, ainda, oferecer aos geradores de resíduos condições de mercado para um produto que estaria ocioso ou a gerar despesas de armazenamento.
Referências
Caetano, A. L. A. et al. (2021). Obtenção de Cerâmica de Revestimento Sustentável desenvolvida com Resíduos Industriais. Cerâmica Industrial – Revista do Técnico Cerâmico Brasileiro. ISSN 1413-4608 versão original.
Inocente, J. M. et al. (2018). Estudo de Recuperação de Resíduos Vítreos na Formulação de Cerâmica Vermelha. Cerâmica Industrial 23(3) julho/setembro.
Figura 2 - Exemplo de peças Green Ceramic.
TRABALHOS SELECIONADOS ECONOMIA CIRCULAR E SUSTENTABILIDADE
Produtos Sustentáveis na União Europeia - desde a Conceção ecológica
M.A. Almeida 1* , A. Figueiredo, A. Amado, P. Frade, M. Lopes (1) CTCV: marisa@ctcv.pt ; alexandra.figueiredo@ctcv.pt ; aamado@ctcv.pt ; pfrade@ctcv.pt ; milene.lopes@ctcv.pt ;
Palavras-chave: Economia circular, ecodesign, sustentabilidade , pacto ecológico, passaporte digital de produtos
A União Europeia tem estado na vanguarda da regulamentação ambiental e da segurança do consumidor. Em relação aos materiais “seguros e sustentáveis desde a conceção”, o objetivo é garantir que os produtos sejam fabricados de forma a minimizar impactos ambientais e riscos para a saúde pública ao longo de todo o ciclo de vida, desde a extração de matérias-primas até ao seu fim de vida.
Conceção Ecológica e Ecodesign
A conceção ecológica envolve o design de produtos e processos de produção para minimizar o uso de recursos naturais, como água e energia e a minimização de poluentes. Na União Europeia, a Diretiva 2009/125/CE (Diretiva de EcoDesign) estabelece requisitos para a conceção ecológica de produtos relacionados com o consumo de energia. De acordo com essa legislação, os produtos só podem ser comercializados se atenderem a critérios de conceção, que incluem requisitos legais, técnicos, de segurança e funcionais.
Em março de 2022, a Comissão apresentou uma proposta legislativa que visa promover produtos mais sustentáveis e circulares no mercado único. O novo regulamento estabelece novos requisitos mínimos de conceção ecológica para quase todos os produtos colocados no mercado da UE
A proposta visa:
• estabelecer requisitos de sustentabilidade para quase todos os tipos de bens colocados no mercado da UE. • criar um passaporte digital de produtos que fornecerá informações sobre a sustentabilidade ambiental de um produto.
Figura 1 - Esquema dos 4 objetivos políticos estabelecidos pelo Pacto Ecológico.
Figura 2 - Esquema sobre requisitos mínimos de conceção ecológica.
A intenção da Diretiva de EcoDesign é garantir que os fabricantes de produtos que utilizam energia sejam obrigados, durante a fase de conceção, a reduzir o consumo de energia e as emissões de CO2. Além disso, são incentivados a adotar medidas ecológicas relacionadas ao uso de materiais, água, resíduos e práticas de reciclagem. Esta diretiva será implementada em todos os países da UE, através de regulamentos específicos de produto.
Promover a Sustentabilidade através de Ecodesign e da Economia Circular
As opções de melhoria da sustentabilidade referem-se a:
• Alargamento do âmbito da legislação relativa à conceção ecológica
• Alargamento dos requisitos de sustentabilidade para produtos
• Informações sobre sustentabilidade para consumidores e entre empresas
• Recompensar produtos mais sustentáveis através de incentivos
• Medidas para a economia circular e retenção de valor
• Aplicação reforçada do quadro de conceção ecológica
Referências
TRABALHOS SELECIONADOS ECONOMIA CIRCULAR E SUSTENTABILIDADE
Mercado único da EU. Conselho da UE e do Conselho Europeu, 2023. Disponível em: www.consilium.europa.eu/pt/ policies/deeper-single-market/ LNEG. (2016). Diretiva Ecodesign - Documentos de Apoio às Empresas. Enterprise Europe Network.
Economia circular. Conselho da UE e do Conselho Europeu, 2023. Disponível em: https://www.consilium.europa.eu/pt/ policies/circular-economy/
Recomendação (UE) 2022/2510 da Comissão de 8 de dezembro de 2022 que estabelece um quadro europeu de avaliação para produtos químicos e materiais «seguros e sustentáveis desde a conceção» (2022) Jornal Oficial L 325, 179-205. Disponível em: http://data.europa.eu/eli/ reco/2022/2510/oj
Figura 3 - Diagrama Sistémico de forma a compreender a aplicação da Economia Circular. (Fonte: www.beecircular.org )
TRABALHOS SELECIONADOS ECONOMIA CIRCULAR E SUSTENTABILIDADE
Requisitos de Sustentabilidade do Pavimento e Revestimento Cerâmico
M.A. Almeida 1* , M. Lopes (1) CTCV, * marisa@ctcv.pt
Palavras-chave: Sustentabilidade, ISO 17889, ladrilhos cerâmicos
Muitos países e organizações têm desenvolvido diretrizes e padrões voluntários para promover a sustentabilidade na indústria cerâmica
Um exemplo são as normas de sustentabilidade ambiental que podem ser aplicadas à produção de ladrilhos cerâmicos, como a ISO 17889, publicada em 2021, que é uma norma internacional que estabelece requisitos para ladrilhos cerâmicos sustentáveis de acordo com critérios ambientais,
económicos e sociais, permitindo aos utilizadores selecionar produtos que mais contribuem para a sustentabilidade dos edifícios.
Esta norma inclui:
• Avaliação para permitir a comparação dos resultados dessas avaliações, apoiando os sistemas de certificação.
• Critérios relevantes em todo o ciclo de vida do produto, desde a matéria-prima até à gestão do fabrico, utilização e fim de vida.
A norma ISO 17889-2, publicada em 2023, especifica os requisitos de sustentabilidade juntamente com métodos de avaliação e esquemas de avaliação para revestimentos cerâmicos e materiais de instalação. Este inclui critérios relevantes ao longo do ciclo de vida do produto, desde a matéria-prima até a fabricação, uso e fim de vida.
De acordo com a norma ISO 17889, por exemplo quanto maior a quantidade de materiais reciclados incorporados no produto, maior é a sustentabilidade do próprio produto (ladrilho). O parâmetro utilizado para quantificar o con-
Tabela I - Requisitos para ladrilhos e materiais de instalação sustentáveis, incluindo critérios ambientais, económicos e socia is.
Figura 1 - Tendências, desafios e oportunidades para a sustentabilidade no setor da cerâmica. Fonte: Revista TÉCNICA #3 (maio/junho), 2020.
teúdo de resíduos reciclados e/ou reaproveitados é Rc [%] (com especificação própria).
Os critérios da norma são baseados nos três pilares do desenvolvimento sustentável, incluindo indicadores qualitativos e quantitativos para o desempenho ambiental, responsabilidade social e económica, e um sistema de avaliação da sustentabilidade dos produtos ao longo do seu ciclo de vida.
Referências
TRABALHOS SELECIONADOS ECONOMIA CIRCULAR E SUSTENTABILIDADE
Almeida, M. Desempenho ambiental e energético das construções: Pegada Ambiental do Produto (PEF) + ISO 17889 + economia circular. CTCV, novembro de 2022.
Almeida, M. Sustentabilidade na Cerâmica – passado, presente e futuro. Revista TÉCNICA, issuu, #3, p. 26-29, julho, 2020.
ISO/DIS 17889-2:2022 (E). Ceramic tiling systems — Sustainability for ceramic tiles and installation materials — Part 2: Specification for tile installation materials. 2022.
Figura 2 - Indicadores de desenvolvimento sustentável. (Fonte: ceramica. info, 2022)
Figura 3 - Exemplos de Indicadores de desenvolvimento sustentável segundo a ISO 17889
Tabela II - Requisitos de classificação múltipla para conteúdo de resíduos reciclados e/ou reaproveitados.
TRABALHOS SELECIONADOS ENERGIAS VERDES E GASES RENOVÁVEIS
Efeito da adição do hidrogénio no processo de combustão do gás natural
(1) Universidade de Coimbra, * bernardo.almeida@dem.uc.pt
A atividade industrial resultou em 9.0 Gt de emissões de CO2 em 2022, o que corresponde a cerca de 25% das emissões globais, não incluindo as emissões relativas à produção de eletricidade utilizada na indústria, representando um aumento de 70% face a 2000. Os fornos industriais a combustão são um dos principais consumidores energéticos, pelo que, substanciais reduções no consumo e emissões podem ser atingidas com pequenas alterações. O hidrogénio verde, produzido através de recursos renováveis, tem sido apontado como uma das soluções para redução de emissões através da sua mistura com gás natural.
Métodos
A equação pela qual se rege a reação de combustão teórica da mistura de hidrogénio (H2) e gás natural (GN) é a seguinte:
onde λ é o coeficiente de excesso de ar, Zst é o coeficiente de estequiometria do ar de combustão e a, b, c e d são os coeficientes estequiométricos dos produtos de combustão.
Todos os resultados apresentados consideram a constituição média do GN da Nigéria, apresentada pela REN, λ=1 e condições Normais de Pressão e Temperatura (PTN), T=0°C e P=101325 Pa.
Resultados e Discussão
A massa volúmica do H2 e do GN é 0.082 kg/m3 e 0.72 kg/ m3, respetivamente, o que leva a que certas características do combustível, quando avaliadas em termos volúmicos/ molares ou mássicas tenham tendências distintas. Ao aumentar o teor de H2, o número total de átomos C é substituído por átomos H, diminuindo a quantidade de ar necessário para a oxidação total do combustível (razão molar). Por outro lado, a razão mássica tende a aumentar devido à redução acentuada da massa molar do combustível.
O Poder Calorífico Inferior (PCI) volúmico do H2 é bastante inferior ao do GN, pelo que, para que a energia libertada no processo de combustão se mantenha, é necessário aumentar o caudal volúmico de combustível.
Apesar do PCI volúmico da mistura diminuir, a menor quantidade de ar na combustão e consequentemente uma menor quantidade molar de produtos de combustão leva a um aumento da temperatura adiabática de chama. O índice de Wobbe (IW) é uma medida utilizada para avaliar a equiva-
B. Almeida 1* , M. Santos 1 , J.B. Ribeiro 1
Figura 1 - Evolução do fator de caudal volúmico, Zst e razão ar-combustível com o aumento do teor de H 2
2 - Evolução da temperatura adiabática de chama, Poder Calorífico Inferior e Índice de Wobbe com o aumento do teor de H 2
3 - Evolução das emissões de CO 2 e respetivas reduções percentuais com o aumento do teor de H 2
lência energética entre diferentes combustíveis gasosos, pelo que, combustíveis gasosos com o mesmo IW, para o mesmo valor de pressão e abertura da válvula do queimador, têm o mesmo débito de energia.
A inversão da tendência decrescente do IW para valores de H2 entre 80-90% deve-se à combinação entre dependência linear (diminuição) do PCI e a evolução hiperbólica (aumento) do inverso da raiz quadrada da densidade relativa.
No que diz respeito às emissões, de facto, existe uma redução, porém, apenas para elevados valores de H2 existem reduções significativas.
De modo que não sejam necessárias alterações significativas nos queimadores, ou seja, para ΔIW=5%, correspondente para esta composição do GN a uma percentagem de H2 de 17.6%, a redução de emissões de CO2 admissível é de apenas 5.6%.
Acknowledgments: Este trabalho foi financiado através do PRR - Plano de Recuperação e Resiliência e pelos Fundos
TRABALHOS SELECIONADOS
Europeus Next Generation EU, na sequência do AVISO N.º 02/C05-i01/2022, Componente 5 – Capitalização e Inovação Empresarial - Agendas Mobilizadoras para a Inovação Empresarial, no âmbito do projeto AM2R - Agenda Mobilizadora para a inovação empresarial do setor das Duas Rodas (referência: C644866475-00000012 | 7253).
Figura
Figura
TRABALHOS SELECIONADOS
DESCARBONIZAÇÃO DA INDÚSTRIA CERÂMICA
LOFT® Stoneware - A pasta MCS® para grés de baixa temperatura de cozedura
C.Miranda 1 , G. Oliveira 2 , M. Marques 3 , P. Guedes 4 , P. Mónica 5 , P. Vigário 6 , S. Batista 7 , A. T. Fonseca 8 (1) Mota II Soluções Cerâmicas, SA - ZI L34 3770-059 Oiã Portugal, claudia.miranda@mota-sc.com ; (2) Mota Pastas Cerâmicas, SA - ZI Vagos L4-5 3840-385 Vagos Portugal, gisela.oliveira@mota-sc.com ; (3) Mota II Soluções Cerâmicas, SA - ZI L34 3770-059 Oiã Portugal, manuela.marques@mota-sc.com ; (4) Mota Pastas Cerâmicas, SA - ZI Vagos L4-5 3840-385 Vagos Portugal, pedro. guedes@mota-sc.com ; (5) Mota II Soluções Cerâmicas, SA - ZI L34 3770-059 Oiã Portugal, paulo.monica@mota-sc.com ; (6) Mota II Soluções Cerâmicas, SA - ZI L34 3770-059 Oiã Portugal, paulo.vigario@mota-sc.com ; (7) Mota II Soluções Cerâmicas, SA - ZI L34 3770-059 Oiã Portugal, sofia.batista@mota-sc.com ; (8) DEMAC - Universidade de Aveiro - Aveiro 3810-193 Portugal, atm@ua.pt
Palavras-chave: grés, grés porcelânico, eficiência energética, descarbonização, economia circular.
Resumo
Face às novas premissas que de há tempos a esta parte orientam o exercício de qualquer atividade industrial – eficiência energética, sustentabilidade, economia circular e descarbonização –, a MCS® Portugal pôs em marcha um novo projeto de IDI para o período 2022-23, que foi enquadrado no âmbito do Consórcio ECP – Ecocerâmica e Cristalaria de Portugal, das Agendas do PRR. Este projeto tem como objetivo a produção de pastas cerâmicas vitrificáveis, a temperaturas que são 50-100ºC inferiores às até agora usadas na produção da louça doméstica, tipicamente 1180ºC no caso do grés e 1350ºC no caso da porcelana. Estas pastas, que receberão a designação comercial LOFT®–Low Firing Temperature e serão comercializadas nas versões LOFT Stoneware e LOFT Porcelain, estão a ser desenvolvidas com recurso a uma nova metodologia de formulação, tendo em conta o facto de 60-80% do seu volume ser de fase líquida à temperatura de cozedura. No caso concreto da pasta de grés – a única que abordaremos neste poster -, também se recorreu, para além disso, à incorporação de resíduos industriais, escolhidos de acordo com os objetivos do projeto, sem esquecer os aspetos relacionados com a saúde e a segurança, ao longo de toda a cadeia produtiva. A pasta LOFT Stoneware, à luz da NP 4555-1(1), já é classificada como grés (0,5%<AA≤3%) quando cozida a 1100ºC (AA=2,4%) e como grés porcelânico (AA≤0,5%) se cozida a 1125ºC (AA=0,3%), temperatura estimada a partir da figura 1a). Um segundo parâmetro que se realça no comportamento da pasta LOFT Stoneware é a sua elevada resistência à deformação piroplástica, traduzida pelo PI-Índice de Piroplasticidade, resistência essa que é tanto maior quanto menor for este PI (ver tabela I e figura 2)(2). De facto, comparando os índices da pasta LOFT Stoneware com os das pastas PG90i e PGCR (pastas MCS® de grande consumo) com absorção de água similar, é evidente a qualidade referida: IPLS=5,4x10 -6 cm-1 (AA=2,4%) contra IPPG90i= 15,1x10 -6 cm-1 (AA=3,0%)
ou PLS=8,9x10 -6 cm-1 (AA=0,1%) contra IPPGCR =14,2x10 -6 cm-1 (AA=0,1%). Por fim, acentua-se a grande estabilidade dimensional da pasta LOFT Stoneware, que entre 1120ºC e 1200ºC (∆T=80ºC) apresenta uma variação máxima da retração seco-cozido de apenas 0,5%, enquanto a variação da densidade aparente se limita a 1,7%, entre 2,350 e 2,309 g/ cm3. Em suma, a pasta LOFT Stoneware apresenta-se como uma solução que concretiza os objetivos de eficiência energética, sustentabilidade, economia circular e descarbonização, compaginando a produção cerâmica com as exigências civilizacionais dos tempos atuais.
Introdução
Os Pressupostos
A base científica que suporta o desenvolvimento da pasta LOFT Stoneware para a monocozedura de louça doméstica em grés, entronca na procura duma resposta científica à seguinte questão: a) por que razão uma pasta cerâmica de grés ou de porcelana (pastas vitrificáveis), quando tratada termicamente a 900-1000ºC já desenvolve resistências mecânicas à flexão de 10 -15 MPa?
Não sendo previsível que àquelas temperaturas já esteja presente a fase líquida originada pela fusão dos feldspatos alcalinos que entram na composição da pasta (1120ºC1140ºC), tal só pode ser justificado se na fase inicial da cozedura dos produtos (pré-aquecimento, abaixo de 1000ºC e, com frequência, uma taxa de aquecimento ≤7,5ºC/minuto) ocorrer a formação de ligações sólidas entre as partículas, típicas do estágio inicial da sinterização em fase sólida(3) Contudo, uma vez formadas, essas ligações inibem o movimento relativo das partículas, necessário para concretizar a fase de rearranjo, que representa a maior contribuição para a densificação dos sistemas sinterizados na presença de fase líquida, como é o caso do grés e da porcelana. A retoma da mobilidade das partículas do sistema, após a fusão dos feldspatos, só ocorrerá se as ligações sólidas formadas no pré-aquecimento forem destruídas por ação da fase líquida feldspática. Contudo, para que tal se verifique, será
necessário que essa fase líquida se forme, se redistribua dentro do sistema, molhe as superfícies sólidas e dissolva as ligações sólidas já formadas. Todas estas etapas são consumidoras de tempo e de energia, e daí uma segunda questão: b) se anteciparmos o rearranjo, gerando no sistema uma fase líquida prematura que o concretize e evite a formação das referidas ligações sólidas entre as partículas, será ou não possível reduzir a temperatura e o tempo necessários para densificar o sistema? Os resultados alcançados mostram-nos que sim, validando deste modo os pressupostos que basearam o desenvolvimento da solução encontrada.
Resultados principais
Do ponto de vista das vantagens advindas do abaixamento da temperatura de cozedura dos produtos cerâmicos, não restam dúvidas: os custos energéticos e de emissão de CO2 por unidade de massa de produto tratado reduzem-se, o que se traduz no aumento da eficiência na utilização de fatores tão essenciais, como são a energia e o ambiente (figura 1a).
Se fixarmos como objetivo industrial a fabricação de produtos com a classificação Grés (AA≤3%), será então suficiente tratá-los a 1100ºC, o que representa uma redução de 80ºC, face à temperatura até agora usada. Quando isoladamente analisado, isto representa “apenas” uma redução de cerca de 7% da energia útil, mas o potencial de redução das perdas caloríficas, decorrentes do abaixamento da temperatura, é ainda significativo, o que nos permite estimar uma redução do consumo térmico específico entre 10 e 12,5%, dependendo do estado de conservação dos equipamentos e dos sistemas da cozedura.
Figura 1 - (a) Propriedades físicas da pasta LOFT Stoneware cozida entre 1180 e 1200ºC; (b) Variação da composição mineralógica fração cristalina da pasta LOFT Stoneware , com a temperatura de cozedura.
TRABALHOS
SELECIONADOS DESCARBONIZAÇÃO DA INDÚSTRIA CERÂMICA
Figura 2 - Deformação piroplástica da pasta LOFT Stoneware às diversas temperaturas de cozedura usadas. Termos de comparação: pasta plástica de grés PG90i para louça doméstica, pasta plástica de grés para louça de forno PGCR e pasta plástica de porcelana para louça doméstica PT. A sequência usada na tabela mantém-se na fotografia anexa.
Por outro lado, o facto de não se detetar sequer vestígios dos feldspatos alcalinos (ortóclase, microclina e albite) usados na formulação da pasta, já a 1080ºC (figura 1 b), e a esta temperatura já se ter atingido 4,5% de absorção de água, são reveladores de que houve uma fase líquida que esteve disponível desde cedo (fase líquida prematura), que para além de antecipar a fusão dos feldspatos alcalinos, contribuiu para que os mecanismos de solução-precipitação, que conduzem à formação de novas fases cristalinas, nomeadamente de mulite, se tonassem operativos a baixa temperatura, contribuindo para a elevada resistência à deformação piroplástica da pasta LOFT Stoneware (figuras 1a e 2 ).
Conclusões
Os resultados obtidos põem em evidência que a pasta LOFT Stoneware é uma solução que se compagina com os objetivos que devem nortear o exercício de qualquer atividade industrial, a saber: eficiência energética, sustentabilidade, economia circular e descarbonização. A redução da temperatura de cozedura e a incorporação de resíduos industriais na formulação das pastas, como as proporcionadas pela pasta LOFT Stoneware, ajudam as empresas cerâmicas a concretizar aqueles objetivos, sem que daí resulte qualquer prejuízo para a capacidade de desempenho dos produtos. Constitui, por isso, uma solução inovadora com que o mercado poderá contar em breve.
Bibliografia
1 - NP 4555-1 (2019). Louça cerâmica utilitária Parte 1-Especificações.
2 - Yeşin, D.Y. and Özel, E., (2012). Evaluation of pyroplastic deformation in sanitaryware porcelain bodies. Ceramics International. 38, 1399–1407.
3 - Randall M.G., Suri, P. and Park, S.J., (2009). Review: liquid phase sintering. Journal of Materials Science. 44, pp 1–39.
TRABALHOS SELECIONADOS
BREF CER: Documento das Melhores Técnicas Disponíveis na Indústria
Cerâmica em Portugal
M. Almeida 1* , A. Amado, P. Frade, M. Lopes, S. Rodrigues 2 (1) CTCV, * marisa@ctcv.pt ; (2) APICER, srodrigues@apicer.pt
Palavras-chave: Cerâmica, MTD, BREF (documento de referência)
O setor cerâmico caracteriza-se por ter impactes ao longo do seu ciclo de vida, tais como um consumo intensivo de energia e outros recursos, destacando o processo de cozedura a altas temperaturas. Contudo, de modo a evitar ou reduzir as emissões e o impacte no ambiente foi disponibilizado pela UE, para o setor cerâmico e outros setores, documentos de referência sobre as melhores técnicas disponíveis (BREF – Best Available Techniques Reference Document). O documento BREF de 2007 especifica as medidas primárias e secundárias de redução consideradas MTD para o sector da cerâmica, discriminadas por KEI e ao nível do subsector. Atualmente o BREF da cerâmica está em processo de revisão, sendo que o CTCV e a APICER fazem parte da delegação técnica portuguesa (TWG) juntamente com a APA.
O que são MTD
As Melhores Técnicas Disponíveis (MTD) correspondem à fase de desenvolvimento mais avançada e eficaz das atividades e dos respetivos modos de exploração, que demonstre a aptidão prática de técnicas específicas para constituí-
rem a base dos valores limite de emissão (VLE) e de outras condições de licenciamento (DL nº 127/2013).
BREF CER
O documento de referência para o setor cerâmico (BREF CER), foi publicado em 2007 e encontra-se em estado de revisão desde 2019. O primeiro projeto do BREF revisto (D1) foi publicado em agosto de 2023, mas sem o Capítulo 5 que estabelece as Conclusões MTD. Este documento apresenta a descrição da indústria cerâmica, processos de fabrico, níveis de consumo de emissões (nas secções 1 e 2) e as melhores técnicas disponíveis, seu desempenho e eventuais técnicas emergentes. Na secção 3, encontram-se resumidos os dados relativos às emissões para a atmosfera e a água, onde os dados foram desagregados para determinar quais as técnicas que estão a ser aplicadas em toda a indústria cerâmica e para compreender quais os poluentes visados por estas técnicas. A secção 4 resume as técnicas a considerar na determinação das MTD. A secção 5 reúne as conclusões das secções anteriores para tecer comentários sobre as técnicas estabelecidas e eventuais restrições à sua
Figura 1 - Significado das Melhores Técnicas Disponíveis (DL nº 127/2013).
Figura 2 - Estrutura dos BREF’s e os aspetos a considerar para que uma determinada técnica seja MTD.
aplicabilidade aos diferentes setores cerâmicos. A secção 6 apresenta informações sobre “técnicas emergentes” e finalmente a secção 7 são apresentadas as observações finais e recomendações para trabalhos futuros.
Podemos verificar na Fig.3 alterações feitas da versão revista de 2023, onde foram acrescentados vários poluentes que não constavam no BREF 2007. Para além disso, destaca-se os novos capítulos do BREF onde serão abordados temas de descarbonização e economia circular na cerâmica.
O BREF CER apresenta práticas e técnicas mais sustentáveis, conforme diretrizes da União Europeia para reduzir o impacte ambiental e melhorar a eficiência energética, abordando ainda técnicas potenciais futuras para melhoria do desempenho.
Participação da sua organização: Estando o novo BREF em fase de elaboração, todos os contributos que façam chegar à delegação nacional (APA, APICER e CTCV) são bem-vindos de forma a tornar o setor cerâmico mais sustentável.
Referências
TRABALHOS SELECIONADOS DESCARBONIZAÇÃO DA INDÚSTRIA
CERÂMICA
Sistematização e Identificação de Melhores Técnicas Disponíveis (MTDs) para a Cerâmica Estrutural pelo CTCV. APICER, 2015. Disponível em: http://www.inform.pt/mtd/ introducao.html
Diretiva relativa às Emissões Industriais, nº 127. Melhores técnicas disponíveis e objetivos de qualidade ambiental, artigo 31°. Decreto-Lei nº 127/2013.
Figura 3 - Alterações na secção 3 do BREF CER, relativamente aos poluentes.
Inteligência Artificial para otimização de processos de ajuste de cor na Indústria Cerâmica
Armando Constantino 1 , Ana Marques 1 , Inês Silva 1 , Ana Morgado 2 , Tomás Pereira 2 , Luís Rosado 2 , Stephane Soares 3 , Abel Vieira 3 , Marc Bernardo 3 , Arlindo Gonçalves 3 , Victor Francisco 4 , Rui Neves 4 (1) MATCERÂMICA - Fabrico de louça SA; (2) Associação Fraunhofer Portugal Research (FhP); (3) GUISOFT - Comércio Equipamento Informático Lda; (4) CTCV – Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro
Keywords: Inteligência artificial, Machine Learning, Algoritmos, Formulação de cor, Ajuste de cor, Cerâmica.
INTRODUÇÃO
No âmbito do projeto SmartColor4Ceramics, foram endereçadas as necessidades de otimização de processos de ajuste de cor na indústria cerâmica através da implementação de uma solução de software integrada baseada em Inteligência Artificial para otimização destes processos.
Pretendeu-se automatizar, com base em algoritmos de aprendizagem automática, a sugestão iterativa da melhor combinação de pigmentos e parâmetros de produção, uma tarefa atualmente subjetiva e dependente da perícia humana.
MOTIVAÇÃO
Os ajustes das cores da cerâmica ocorrem em diferentes fases do processo, nomeadamente formulação e produção. O processo de ajuste de cor é atualmente manual e empírico, baseado na seleção das matérias-primas e respetivas proporções, tornando o processo de aceitação da cor visualmente subjetivo. Empresas como a Matceramica trabalham com cerca de 1400 cores diferentes efetuando em média 1.137 testes de cor/mês, as quais se traduzem numa taxa de não aceitação de 64% (~4000€/mês).
OBJETIVOS
O projeto teve como objetivo a implementação de uma solução integrada de software, orientada para técnicos de cerâmica, que permitisse otimizar o processo de (re)criação de cor em cerâmica vidrada. Como objetivos específicos destacam-se:
Figura 1 - SMARTCOLOR4CERAMICS – Solução proposta
Figura 2 - Algoritmo de aprovação da cor
• Melhorar o processo de aceitação da cor tornando-o mais objetivo e menos dependente dos conhecimentos do operador, utilizando instrumentos como o espetrofotómetro;
• Melhorar o processo de ajuste de cor com sugestão de ajustes “inteligentes” para um processo que pode ainda ser iterativo, mas mais eficiente;
• Criar um mapa de experiências de cor através de uma base de dados com a proporção de pigmentos, parâmetros de produção e a sua correlação com resultados objetivos de validação de cor.
Fornecer uma análise da estabilidade da cor de modo a permitir a priorização da cor estável para minimizar os defeitos de produção, utilizando a dispersão dos resultados no mapa de experiências de cor.
CONCLUSÕES
O projeto SmartColor4Ceramics foi fundamental para entender e comprovar o impacto positivo que esta iniciativa terá na indústria cerâmica como um todo. Este projeto visou automatizar e aprimorar o processo de desenvolvimento e reprodução de cores em vidrados, promete trazer uma série de benefícios económicos tangíveis e intangíveis. A automação deste processo permitirá reduzir significativamente o tempo necessário para replicar cores específicas.
TRABALHOS
Figura 3 - Algoritmo de pesquisa da formulação mais próxima
Aplicações de sistemas de visão na Indústria Cerâmica
Keywords: Robótica, industria 4.0, inteligência Artificial, reenforcing learning.
Introdução
As inovações tecnológicas como por exemplo, os avanços no campo da informática, da robótica permitiram a implantação da Indústria 4.0 tais a virtualização, a capacidade de operação em tempo real, a orientação a serviços, a modularidade e a descentralização. A necessidade de evoluir devido à exigência de produtos mais personalizados, e consequentemente com maior valor agregado.
A robótica industrial é uma área em constante desenvolvimento, as aplicações mais típicas são a pintura, a montagem, e a movimentação de cargas pesadas, realizados com exatidão e elevada rapidez. Cada processo terá que ter um robô específico, ou que se enquadre nos requisitos.
A solução perfeita é combinar uma linha de produção com humanos e robôs, permitindo aproveitar as qualidades de cada um como por exemplo a capacidade cognitiva e coor-
denação dos humanos e a precisão e repetibilidade dos robôs. Deste modo, os robôs colaborativos permitem esta interação entre os humanos de uma maneira segura.
Através de novas tecnologias, tais como o Kuka Simulator é possivel ter uma ideia de como será a implementação do processo de modernização, conforme se pode visualizar na Figura 1.
Implementação do Sistema de Visão
Na implementação de um sistema de visão, a escolha da câmara, da iluminação são essenciais para os objetivos pretendidos. A iluminação representa uma condição importante para um bom processamento de uma imagem. Uma boa iluminação permite realçar melhor e com mais facilidade regiões de interesse presentes na imagem, deste modo é possível um processamento mais eficiente, contudo também pode apresentar desvantagens, como por exemplo os reflexos.
O tipo de luz que se usou é direcional, encontra-se no teto
Figura 1 - Implementação de um sistema robótico.
ao lado da câmara, usada para caracterizar uma direção e iluminar os objetos presentes nessa área, na experiência realizada apresentam-se as coordenadas na imagem e no mundo real como se pode observar na Figura 2.
Na Figura 3 é possivel ver os resultados da aplicação de técnicas de inteligência Artificial, a destacar o Reinforcement Learning em que o sistema aprende de acordo com a experiência, isto é, aprende a executar tarefas repetitivas por tentativa de erro. Esta abordagem permite que se tome decisões, sem a intervenção humana e sem executar a tarefa. Esta técnica acaba por aliviar a necessidade de recolha de dados e o pré-processamento, outra vantagem é que com o reinforcement learning é possível aprender um novo comportamento sem a necessidade de supervisão humana.
Conclusões
Através de uma vasta recolha de dados nas fábricas e identificando todos os objetos, bem como todos os tipos de
Acknowledgments: CTCV.
References
TRABALHOS SELECIONADOS
DIGITALIZAÇÃO DA INDÚSTRIA CERÂMICA
defeitos que possam ser identificados a capacidade deste tipo de sistemas é uma mais-valia para aplicações mais básicas como por exemplo um novo tipo de “pick and place” inteligente, adaptado às necessidades de todo o processo, aumentado assim a sua autonomia de decisão.
HAUGELAND, J. (1985). Artificial Intelligence: The Very Idea. The MIT Press. Massachusetts.
Kuric, I., Klarák, J., Bulej, V., Sága, M., Kandera, M., Hajducik, A., & Tucki, K. (2022). Approach to Automated Visual Inspection of Objects Based on Artifical Intelligence. Appl. Sci.
Voulodimos, A., Doulamis, N., Doulamis, A., & Protopapadakis, E. (2018). Deep Learning for Computer Vision: A Brief Review. Compuacional Intelligence and Neuroscience.
Figura 2 - Implementação de um sistema de visão.
Figura 3 - Identificação de Objetos Cerâmicos
TRABALHOS SELECIONADOS
Utilização da tecnologia Laser para a Indústria Cerâmica 5.0
Nuno Ferrreira 1,* , Rodrigo Agostinho 1 , Rodrigo Santos 1 , Victor Francisco 1 , Inês Rondão 1
(1) i3N& Departamento de Engenharia Física, Universidade de Aveiro, * nmferreira@ua.pt ;
(2) Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro
O objetivo deste trabalho passou por desenvolver um método de rastreabilidade aos produtos cerâmicos, identificando-os peça-a-peça, o mais cedo possível no processo produtivo, idealmente logo após o processo de conformação. Existem métodos que podem ser utilizados para marcação de peças cerâmicas, como por exemplo a serigrafia, o rotocolor, e de uma forma geral todos os métodos utilizados para decoração de peças. No entanto, estes métodos são difíceis de automatizar e pouco ágeis na criação de códigos diferenciados peça-a-peça, ou mesmo lote-a-lote.
A tecnologia laser aparece, neste contexto, como uma alternativa a estes inconvenientes, possibilitando marcação individualizada de peças, facilmente automatizável, muito eficiente e sem requerer consumíveis, ao contrário das marcações com tinta.
Existem diversas tipologias de lasers no mercado, tais como: CO2, Nd-Yag, UV, entre outros. Neste trabalho utilizou-se o laser de CO2), sendo ideal para a gravação em materiais cerâmicos, uma vez que o material absorve este comprimento de onda. O substrato utilizado para marcação com laser foram ladrilhos de monoporosa após conformação, sem vidrado, na tipologia de verde e verde seco.
A caracterização deste substrato foi realizada com recurso às técnicas de fluorescência de raios-X (FRX) e difração de raios-X (DRX), que permitiram conhecer este material em termos de composição química e mineralógica.
Um laser de CO2 com comprimento de onda 10,6 μm e frequência de pulso que varia de 0,1 kHz a 100 kHz foi utilizado para gravação dos códigos QR. Realizou-se um estudo com 25 % da potência do feixe laser, para a frequência (entre 0,1 a 100 kHz), a área de gravação (entre 10x10 a 20x20 mm2).
Procedeu-se ainda uma análise combinada da potência, com a frequência e a área de gravação. Neste trabalho apenas iremos apresentar um pequeno resumo desses resultados e da influência de cada parâmetro laser que permita a deteção do código QR. A deteção dos códigos foi testada através da câmara de telemóvel, sendo realizada antes e depois da cozedura da peça marcada.
No presente trabalho não foi observado diferenças nas peças verde e verde seco após a cozedura, na deteção do código QR. A análise da rugosidade das amostras confirmou também a não existência de divergência significativa, entre as amostras em verde e verde seco após processadas por laser, tendo todas as amostras detetadas.
Para frequências mais baixas (100 Hz e 1 kHz), notam-se maiores diferenças visuais, nomeadamente no contraste e na resolução. No código marcado com frequência de 500 Hz, o contraste e a resolução é semelhante ao gravado a 10 kHz, sendo que estes apresentam maior contraste que o código de 500 Hz. Relativamente ao código QR gravado com 1 kHz, este mostra ser o mais claro de todos e com menos contraste, porém é o código com maior resolução de gravação. A partir dos 10 kHz até aos 100 kHz não se verificam alterações nas gravações dos códigos. No que respeita à rugosidade, podemos concluir que esta não foi afetada pela frequência do feixe laser, uma vez que não existem diferenças significativas entre as amostras.
O presente trabalho permitiu avaliar a viabilidade da utilização da marcação de peças de monoporosa, com recurso a um laser de CO2. Constatou-se a efetividade desta tecnologia para esta finalidade. A marcação foi possível, embo-
ra apenas detetável após a cozedura, tendo os melhores resultados sido obtidos com os seguintes parâmetros: potência 25 %, frequência 50 kHz e área de código QR 20x20 mm2. No entanto, é possível obter marcações detetáveis para outras combinações de parâmetros, devendo ser feito um estudo de impacto no tempo de marcação tendo em vista não só a leitura, mas também a industrialização do processo.
Referências
[1] Rondão, I., Jorge, H., Francisco, V. (CTCV). Análise prospetiva de soluções de alta temperatura para rastreabilidade no fabrico de produtos cerâmicos. Coimbra: Revista TÉCNICA, nº8; 2021 abr.
[2] Agostinho, R., Santos R., Rondão, I., Ferreira N. Utilização da tecnologia laser como ferramenta para a rastreabilidade na indústria cerâmica. Coimbra: Revista TÉCNICA, nº17; 2022 nov.
[3] Fernandes, J. M. Estudo da tecnologia laser na reparação
TRABALHOS
Figura 1 - Códigos QR gravados num ladrilho de monoposa antes e depois da cozedura, variando a frequência do laser entre 0,1 a 100 kHz, e resultado da verificação da capacidade de leitura do código por uma câmara digital.
de defeitos em louças cerâmicas [tese de mestrado]. Aveiro (Portugal), Universidade de Aveiro, Departamento de Física, 2017.
A IMPORTÂNCIA DAS MARCAS NA COMPETITIVIDADE INTERNACIONAL
Marca CLARAVAL, Perpétua Pereira e Almeida
A importância do desenvolvimento do produto, do lançamento de uma coleção ao lançamento de uma marca.
O lançamento de uma nova coleção é o foco de qualquer designer que trabalhe na Indústria Cerâmica. Exige organização, trabalho de equipa, inovação, criatividade e sagacidade para atingir os diferentes níveis de interdisciplinaridade presentes no design. O objetivo primordial é desempenhar um papel ativo e interventivo na indústria produtiva face à atual realidade do mercado.
O primeiro passo para o desenvolvimento de uma coleção passa pela escolha do tema porque a inspiração chega de onde menos se espera!
Cada coleção é inspirada num elemento associado ao tema. Nós designers, tentamos transpor para o objeto cerâmico o que cada elemento nos transmite e nos faz sentir inserindo-o no contexto da nossa empresa.
O desenvolvimento do produto é um trabalho apaixonante e tanto se pode dizer sobre ele…. Na nossa Indústria é um desafio e uma aprendizagem constante, porque o “corpo cerâmico” veste-se de inúmeros estilos. As vestes ou roupagens na cerâmica são trabalhadas de diferentes formas; os vidrados, os padrões gráficos, as texturas…as combinações dos materiais cerâmicos com as técnicas utilizadas dão “vida” às nossas peças. A nossa identidade está sempre presente em cada peça que fazemos, um pouco de nós, do
que somos fica representado nela.
No nosso subconsciente, quando desenvolvemos uma coleção estão presentes os mercados e clientes com que trabalhamos!
Marta Frutuoso
Introdução do fabrico aditivo no processo de modelação tradicional.
A indústria cerâmica está a enfrentar novos desafios, como a crescente preocupação ambiental e a necessidade de inovação. Para responder a esses desafios, as empresas do setor estão a adotar novas tecnologias, como o fabrico aditivo.
O fabrico aditivo é uma tecnologia que permite a criação de objetos a partir de um modelo digital. Esta tecnologia oferece uma série de vantagens para o desenvolvimento de produtos cerâmicos, incluindo:
• Maior rapidez e eficiência: permite criar peças de forma mais rápida e eficiente do que os métodos tradicionais de modelação. Isso é importante para a indústria cerâmica, pois permite aos designers experimentar diferentes designs e conceitos de forma mais rápida e fácil.
• Melhoria da precisão e qualidade: permite criar peças com maior precisão e qualidade do que os métodos tradicionais de modelação. Isso é importante para a indús-
tria cerâmica, pois permite criar peças com características mais complexas e detalhadas.
• Maior flexibilidade: permite criar peças com formas complexas que seriam difíceis ou impossíveis de criar com métodos tradicionais de modelação. Isso é importante para a indústria cerâmica, pois permite aos designers criar peças mais únicas e inovadoras.
O fabrico aditivo está a ser adotado por empresas de cerâmica de todo o mundo. As empresas estão a utilizar esta tecnologia para criar uma variedade de produtos cerâmicos, incluindo:
• Protótipos: Os protótipos podem ser usados para testar novos designs e conceitos, bem como para obter feedback dos clientes.
• Peças personalizadas: o fabrico aditivo permite criar peças personalizadas com base nas necessidades específicas dos clientes. Isso é importante para a indústria cerâmica, pois permite às empresas atender a uma gama mais ampla de clientes.
O fabrico aditivo é uma tecnologia promissora para a indústria cerâmica. Esta tecnologia oferece uma série de vantagens que podem ajudar as empresas a responder aos desafios atuais e a criar produtos mais inovadores e competitivos.
Márcia Brilha
Discovering the world of “Harmonic Complexity” and its application in the field of
Industrial Decorative Ceramics.
The world around us, what we see, what we touch, what we smell and taste and hear, is complex. And we feel sensory pleasure when we perceive what we may call “Harmonic Complexity”. A fine wine is a complex alchemy of notes, combining to create a sensory pleasure. A landscape before our eyes is a complex composition, yet governed in its creation by Geology, Morphology and Climatology ensuring a harmonic result.
And a music that moves us, a complex harmonic composition that may be destroyed by one discordant note. Transforming such Harmonic Complexities into Ceramic pieces is our mission.
Our research is blending computational design, algorithmic development, and artistic interpretation in the application
to the field of industrial decorative ceramics.
From the initial sound recording, the first step is about understanding. This creative interpretation then governs all future steps in the creative process. The expressive nature of the 3D forms, how different pieces in a collection may portray different facets of the event, the development of glazes.
The frequency spectrum of the recording is sampled in such a way as to be exploitable in the “elastic motion” of points, curves and finally surfaces in 3D space. The form development is analogous to the traditional process of fabrication on the potter’s wheel. From the base, the form gradually rises and takes shape under the action of the potters skilled hands and eyes. We also interact live as our forms develop, adjusting input parameters live to achieve the desired result.
The results are always a blend of “Intent” and “Discovery”. We control the framework, the general environment within which our designs evolve, yet it is the harmonic complexities of the recording which ultimately have the final say. Traditionally, design has always been about control. Yet here, we accept some release of that control, to allow the extraordinary beauty of the world around us to creep into our man-made objects.
Mark Lloyd
Claraval. Sound Made Ceramics.
PARCEIROS
Propriedade, Edição e Redação CTCV - Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro Rua Coronel Veiga Simão, 3025-307 Coimbra (T) 239 499 200 (E) comunicacao@ctcv.pt (W) www.ctcv.pt NIF: 501632174
Diretor: António Baio Dias Diretor-Adjunto: Sofia David
Subdiretor: Sandra Carvalho Editor: Jorge Marques dos Santos
Design e Arte Final José Luís Fernandes
Publicação Periódica inscrita na ERC (Entidade para a Comunicação Social) com o nº 127420 Estatuto Editorial disponível em https://www.ctcv.pt/estatuto-editorial.pdf
É proibida a reprodução total ou parcial de textos sem citar a fonte. Os artigos assinados veiculam as posições dos seus autores.
