Scientia Prima vol5 n5 by Scientia Prima

Uma proposta de utilização da palha de milho para fins sustentáveis (p. 6)

A criação de uma órtese robotizada em impressora 3D que auxilia a resgatar os movimentos da mão (p. 12)

VOL. 05, Nº 05 AGOSTO DE 2017

Produção de etanol e biofertilizante utilizando RESTOS DE ALIMENTOS

ISSN Impresso: 2446-7804 ISSN Online: 2318-+4299

(p. 24)

PALAVRA DA EDITORA

EXPEDIENTE

O periódico Scientia Prima chega ao seu volume 5 alicerçado no trabalho conjunto de novos colaboradores. No segundo semestre de 2016, o corpo editorial da revista iniciou um processo de reestruturação que ocasionou o adiamento da publicação do quinto volume, aqui apresentado. Também foi resultante desse processo a formação da recente equipe de trabalho, integrada por Joana Luz (Editora-chefe), Lucas Rollsing (Gerente de Revisão Editorial), Maria Flávia Tondo (Gerente de Produção) e William Lopes (antigo Editor-Chefe, agora Conselheiro Editorial). Como sabemos, artigos científicos produzidos por estudantes pré-universitários têm sido divulgados pelo SP desde 2013 e repercutido positiva a amplamente entre as esferas dos ensinos superior, técnico e básico do Brasil. Nosso objetivo, enquanto corpo editorial, é trabalhar pela manutenção desse diálogo producente e pertinente.

Associação Brasileira de Incentivo à Ciência

A busca pelo periódico segue sendo favorecida por indexações em sistemas de armazenamento de referências bibliográficas, como CrossRef, Sumários, Latindex e SEER. Igualmente, nosso vínculo com a Associação Brasileira de Editores Científicos permanece orientando o rigor, a forma e a validação dos trabalhos publicados em nossa revista. Planejamos, para o próximo semestre, uma série de ações em escolas brasileiras, promovidas pela Associação Brasileira de Incentivo à Ciência e focadas na divulgação do periódico e na capacitação de alunos e professores para melhor usufruírem do material. Em resumo, novos ventos nos trazem aqui. E é com grande prazer que damos continuidade ao trabalho qualificado e exclusivo de divulgação científica iniciado por nossos antigos colegas. Torcemos para que nossos esforços sejam capazes de favorecer a educação brasileira a partir da divulgação de artigos científicos de jovens pesquisadores, da socialização de seus saberes e, por fim, do incentivo as suas e nossas ciências. Joana Paim da Luz Editora-chefe

Presidente: Heitor Geraldo da Cruz Santos Vice-Presidente: Marcelo Jung Eberhardt Diretor Acadêmico: William Lopes Diretora de Projetos: Ana Clara Cassanti Diretora de Ações Educativas: Ana Claudia Cassanti Diretor de Comunicação e Marketing: Paolo Damas Pulcini Scientia Prima ISSN Impresso: 2446-7804

ISSN Online: 2318-4299

Editora-Chefe: Joana Paim da Luz Gerente de Revisão Editorial: Lucas Zambrano Rollsing Gerente de Produção Editorial: Maria Flávia Borrajo Tondo Conselheiro Editorial: William Lopes Comitê de Revisão Científica: Aldo Luiz Bizzocchi, Alex Fabiano Bueno, Ana Karina Oliveira, Ana Sofia Cardoso, Andrea Paula Santos, Claudius Jardel Soares, Danielle da Silva Trentin, Fabiana da Silva Felix, José de Souza, Karine Ringon Zimmer, Marina Scopel, Poliana Deyse Gurak. Supervisão Gráfica: Paolo Damas Pulcini Diagramação: Maria Flávia Borrajo Tondo Realização: Diretoria Acadêmica - Associação Brasileira de Incentivo à Ciência Capa: Imagem disponível em < https://www.ambienteenergia.com.br/index.php/2014/12/melhorando-eficiencia-uso-etanol/24897 >. Acessado em: 27 de agosto de 2017.

SUMÁRIO

3 5 6

VOL. 05, N° 05 - AGOSTO, 2017

Apresentação Guia de leitura Estudo da agregação de lignina da palha de milho na produção de bioplástico e resinas poliméricas Daniel Mutzemberg Giussani, Everaldo Santos de Oliveira Júnior, Mateus Benedett, Marina Paim Gonçalves, Sandra Seleri

Órtese robotizada de mão com código aberto

Allan Reis Arslan, Lucas Rodrigo Kehl, Pedro Gabriel do Espírito Santo, Fábio Ricardo Oliveira de Souza

Pesquisa de risco de contaminação por Salmonella em maionese e hambúrgueres não industriais do Bairro Bela Vista Gaspar/SC detecta Burkholderia pseudomallei Allan Ribeiro Moraes, Vitor Hugo Miranda, Weiven Gabriel Otto, Andrea Becker Delwing, Marcia Regina Pelisser, Kleber Renan de Souza Santos

Produção de etanol e biofertilizantes utilizando restos de alimentos

24 30

Lucas Cândido Marques, Matheus Henrique Reule, Rafael Benincá Berno, Fernando Furlan

Produção de iogurte no estudo de conceitos de biologia com alunos da educação de jovens e adultos - EJA Wellington Calixto dos Santos, Kátia Florêncio

Síntese de telhas de concreto a partir de detritos de construção civil como agregado André Luiz Koch Liston, Luiz Antonio de Siqueira Neto, Cornélio Schwambach

APRESENTAÇÃO

É nos dada a oportunidade de apresentarmos o volume 5, número 5 de 2017 do periódico Scientia Prima. Contamos com seis artigos neste volume, cujas autorias são de professores e alunos pré-universitários, os quais submeteram seus textos oriundos de estudos de diferentes áreas do saber. Logo, este volume congrega iniciativas propostas e levadas a cabo dentro do ambiente escolar, espaço primordial para a semeadura do gosto pela ciência. O papel de professor e aluno tende a ser maximizado quando relacionados cientificamente, pois o primeiro tem a oportunidade de encantar o segundo, ao levar a indagação, a problemática, o modo de fazer e a resolução tão típicos do saber científico, enquanto o segundo tem a oportunidade de crescer em conhecimento e devolver à sociedade o que inicialmente estaria estanque em um livro didático. Um processo transformacional, orgânico, representativo da mais significativa relação professor-aluno. Por isso, então, essa maximização que nasce da relação de um para um em sala de aula, e se expande para outros fora dela. Professores e alunos andando juntos para ajudar, transformar, criticar, via CIÊNCIA, a sociedade. Isso torna a proposta da revista Scientia Prima muito relevante, pois deseja dar expressividade a papeis fundamentais para a sociedade como um todo, ou seja, orientadores e orientandos querendo se fazer ouvir já nos limites escolares, mostrando o que fazem e o que desejam alcançar. A escola, ambiente que grita por socorro, se pensarmos no contexto atual do povo brasileiro, necessita de iniciativas como estas descritas nos seis artigos seguintes. Podemos nos perguntar: Onde estão esses alunos-pesquisadores e pesquisadores-alunos? Onde podemos vislumbrar o que cada um almeja melhorar em seu entorno? Ora, aqui apresentamos seis textos que caracterizam essas vozes.

Ansiamos que de seis artigos, surjam doze, de doze, vinte e quatro e assim por diante, pois precisamos ouvir aquilo que acontece dentro das escolas, com seus sujeitos e seus labores. A escola é o momento de fazer arder a chama, a qual o titã Prometeu se dispôs a roubar dos deuses, para trazer luz à humanidade. Nos textos abaixo, temos essa luz sendo despertada nos alunos, através das iniciativas de professores e de escolas comprometidas com a mudança social, com vistas a uma sociedade formada por pessoas inquisidoras e atentas ao progresso científico. Passemos, por fim, à breve apresentação dos textos, a fim de entusiasmar os leitores a continuar a leitura. No primeiro artigo, intitulado Estudo da agregação de lignina da palha de milho na produção de bioplástico e resinas poliméricas, temos uma solução para a palha seca oriunda da produção de milho. Os autores atestam que: “Em 2008, apenas no Brasil, mais de 5,6 mil toneladas de palha foram produzidas. Em escala mundial, a produção é de 7 milhões de toneladas de palha seca que, quando incinerada, causa sérios problemas ambientais, como a produção de gases causadores do efeito estufa.”. Logo, os pesquisadores sugerem uma forma de reutilizar essa palha excedente na agregação de resinas poliméricas e bioplásticos. Foram conduzidos experimentos para atestar que um produto sustentável pode ser resultante da inserção de lignina, assim como pode evitar a liberação de gases da queima de palha seca diretamente para a atmosfera. No segundo artigo, intitulado Órtese robotizada de mão com código aberto, temos o desenvolvimento de uma proposta para melhoria da qualidade de vida de pessoas com deficiência, cujo movimento de pinça da mão foi comprometido. Os autores atestam que: “A incapacidade de executar os movimentos básicos da mão, como a oposição e a contraposição do dedo polegar ao dedo

APRESENTAÇÃO

indicador com a aplicação de força, leva a pessoa a perder a capacidade de segurar pequenos objetos de forma eficiente.”. Logo, é de grande valia conferirmos como foi elaborada a órtese de mão e qual é o resultado alcançado. No terceiro artigo, intitulado Pesquisa de risco de contaminação por Salmonella em maionese e hambúrgueres não industriais do Bairro Bela Vista Gaspar/SC detecta Burkholderia pseudomallei, temos uma pesquisa preocupada com as condições nas quais são entregues os alimentos aos consumidores. Com foco inicial na bactéria Salmonella sp., encontrada principalmente no ovo cru, mas também na carne de hambúrguer, o estudo fez um levantamento e uma avaliação de lanches entregues por lanchonetes em Gaspar (SC). Embora não tenham sido encontradas amostras de Salmonella sp., como previsto inicialmente, outra bactéria foi encontrada. A pesquisa alerta que, quando se trata de alimentação, a higienização e a conservação dos alimentos é fundamental para a prevenção de surtos alimentares. No quarto artigo, intitulado Produção de etanol e biofertilizantes, utilizando restos de alimentos, temos outra iniciativa aos moldes do primeiro artigo, ou seja, uma solução para as milhões de toneladas de alimentos que são desperdiçadas ao serem lançadas no lixo. Os autores objetivaram reutilizar esses alimentos, mais precisamente frutas descartadas, para a produção de etanol e biofertilizante, alcançando resultados satisfatórios para ambos, o que caracteriza mais uma proposta para melhor aproveitamento dos resíduos produzidos pela sociedade. No quinto artigo, intitulado Produção de iogurte no estudo de conceitos de biologia com alunos da educação de jovens e adultos – EJA, temos um relato de aulas práticas de Biologia, no que concerne à produção de iogurte natural com Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus thermophilus. A iniciativa almejava, segundo os

autores, estabelecer um vínculo entre o saber acadêmico, o mundo do trabalho e o dia-a-dia dos alunos. Logo, a transposição prática de conhecimentos teóricos se tornou fundamental para a promoção dos alunos como sujeitos transformadores. No sexto artigo, intitulado Síntese de telhas de concreto a partir de detritos de construção civil como agregado, temos uma alternativa sustentável para a reutilização do material descartado em construções civis. Este projeto, de cunho ecológico, traz uma solução para os entulhos que se alastram pelas ruas das cidades, pois, segundo os autores: “Só na cidade de Curitiba são coletadas 1600 toneladas desses resíduos por dia, efetivando a necessidade de abordar o assunto. Esses detritos, de difícil decomposição, se convertem para a sociedade em aterros irregulares, que geram um problema estético, sanitário e ambiental à cidade.”. A partir dessa problemática, que se torna um assunto de higiene pública, os pesquisadores projetaram telhas que são viáveis e podem com segurança ajudar pessoas de baixa renda, seja para a reforma de seus telhados, seja para doação em caso de tempestades ou outras catástrofes naturais, as quais possam comprometer suas habitações. Como vimos acima na breve descrição dos artigos, nota-se a preocupação em aplicar conteúdos adquiridos em sala de aula na melhoria da qualidade de vida da população. Essas iniciativas corroboram para o que escrevemos acima: “Professores e alunos andando juntos para ajudar, transformar, criticar, via CIÊNCIA, a sociedade.” A partir dessa breve apresentação, desejo uma boa leitura a todos. E, se possível, leve adiante a voz desses alunos e professores aqueles que conhece. Compartilhe essa ideia. A SP agradece! Lucas Zambrano Rollsing Gerente de Revisão Editorial

GUIA DE LEITURA

Iniciaremos agora um breve percurso pela estrutura de um artigo científico, um texto que costuma ser utilizado especificamente por cientistas, na divulgação de seus estudos. É importante lembrarmos que, mesmo apresentando os mesmos elementos textuais, artigos científicos nem sempre possuem a mesma formatação. Isso significa que você poderá encontrá-los em variados formatos, ou seja, diferentes apresentações dos mesmos elementos textuais. A seguir, percorreremos a estrutura proposta pelo Scientia Prima, para melhor compreendermos os textos do periódico.

TÍTULO

É o primeiro contato que temos com o trabalho do qual trata o artigo. Ao tomarmos conhecimento do título, iniciamos a nossa compreensão do trabalho, ou seja, passamos a dar sentido ao texto. Por isso, é importante que o título seja de fácil entendimento e expresse com clareza o assunto do trabalho.

AUTORES

Em seguida, conhecemos as pessoas que escreveram o texto e, portanto, são autoras das ideias que virão a seguir. Isso nos permite buscar mais informações a respeito do assunto do artigo, bem como de outros trabalhos produzidos por elas, capazes de complementar nosso entendimento do tema – antes ou depois da leitura do texto.

RESUMO PALAVRAS-CHAVE

Logo após, a leitura do Resumo e das PalavrasChave explica e, sobretudo, sintetiza não só o assunto do texto, mas também o percurso do trabalho, o modo como ele se desenvolveu, da sua concepção a sua conclusão. A partir de agora, já contamos com uma visão geral do estudo.

ABSTRACT KEYWORDS

As versões em Inglês do Resumo e das PalavrasChave, que aparecem em seguida, oferecem a possibilidade de buscarmos informações acerca do assunto em outra língua e, assim, diversificarmos nossas fontes de pesquisa.

1.INTRODUÇÃO

Para que possamos iniciar a leitura mais aprofundada do trabalho, vamos à introdução, um pedacinho do artigo que, como o próprio nome diz, introduz o assunto com maior riqueza de detalhes. Aqui, geralmente, é mencionada a motivação da pesquisa e a relevância do trabalho.

2.DESENVOLVIMENTO

Passamos, então, para desenvolvimento do trabalho realizado pelos autores, momento em que encontramos, detalhadamente, os conceitos trabalhados, a metodologia adotada e todo o processo de pesquisa descrito. Para melhor organizar e expor o processo aos seus leitores, os autores costumam dividi-lo em subitens, cada um destinado a uma etapa ou tópico específico do estudo que realizaram.

2.1 Subitens

Figuras

Tabelas

As figuras encontradas ao longo do artigo auxiliam nossa compreensão do texto ao ilustrarem os conceitos, métodos e processos mencionados pelos autores.

As tabelas, assim como as ilustrações, são inseridas ao longo do artigo com o objetivo de sistematizar dados, resultados e informações importantes para a nossa compreensão do trabalho. As tabelas, assim como as ilustrações, são inseridas ao longo do artigo com o objetivo de sistematizar dados, resultados e informações importantes para a nossa compreensão do trabalho.

3.CONCLUSÃO

A chegada à conclusão nos aproxima do encerramento do artigo. Aqui, obtemos informações sobre os resultados e considerações finais dos autores acerca de todo o percurso de estudo percorrido.

4. REFERÊNCIAS

O artigo se encerra com as referências adotadas pelos autores, ou seja, com a listagem de todos os trabalhos consultados, que compuseram a fundamentação científica do artigo que lemos. Muitas vezes, nós, leitores, recorremos às referências para localizarmos um trabalho que foi mencionado no artigo e que gostaríamos de ler futuramente.

VOL. 05, N° 05 - AGOSTO, 2017

ARTIGO CIENTÍFICO

http://dx.doi.org/10.18010/sp.v5i5.1

ESTUDO DA AGREGAÇÃO DE LIGNINA DA PALHA DE MILHO NA PRODUÇÃO DE BIOPLÁSTICO E RESINAS POLIMÉRICAS Daniel Mutzemberg Giussani1, Everaldo Santos de Oliveira Júnior1, Mateus Benedett1, Marina Paim Gonçalves2, Sandra Seleri3 Escola Estadual de Ensino Médio Elisa Tramontina. Carlos Barbosa – RS, Brasil. Resumo: Em 2008, apenas no Brasil, mais de 5,6 mil toneladas de palha foram produzidas. Em escala mundial, a produção é de 7 milhões de toneladas de palha seca que, quando incinerada, causa sérios problemas ambientais, como o efeito estufa. Não só na prática dessa cultura, como também na produção de papel, a lignina é um resíduo descartado em aterros junto com os efluentes gerados no processo, sem ter seu potencial explorado, aumentando, assim, o caráter poluente do resíduo ao invés de ser reaproveitado de uma forma ambientalmente sustentável. Desta maneira, o projeto objetiva estudar e analisar a lignina presente na palha de milho, para sua agregação em resinas poliméricas e bioplásticos. Para isso, usa-se um método inédito de extração de lignina que, em seguida, é agregada na produção de resinas poliméricas com base ureia-formol e bioplásticos com base amido de milho e mandioca. O protótipo, após concluído, apresentou resultados positivos tanto para a resina quanto para o bioplástico, sendo que, com o segundo, obteve-se melhores resultados. O bioplástico feito com lignina apresentou os mesmos desempenhos do que um filme plástico normal, demorando mais para queimar, absorvendo cerca de 17% de umidade, e apresentado tempo de degradação de 5 semanas. Reforçando assim, tanto para o mundo quanto para o mercado, a ideia de um produto sustentável, algo muito importante nos dias atuais. Palavras-chaves: Palha de milho; Lignina; Resinas poliméricas; Bioplástico. Abstract: In 2008, just in Brazil, more than 5.6 thousand tons of corn straw were produced. In a worldwide scale, 7 million tons of corn straw are produced, and when they are burned, they cause serious environmental problems, as greenhouse effect. Concerning this culture practice but also the paper production, lignin not only is discarded waste in landfills, with the effluents generated in the process, without having their potential explored, which increases the residue polluting character instead of being reused in an environmentally sustainable way. Thus, the project aims to study the lignin from the corn straw, aggregating it on bioplastic and polymeric resins. In order to achieve this, an exclusive lignin extraction method is used, which is aggregated to polymeric resins production with urea-formaldehyde base and bioplastic with corn starch and manioc base. . The prototype after conclusion shows positive result for the resin and for the bioplastic, but the second one showing better results. Bioplastic made of lignin has the same functions of a normal plastic film, it lasts more time to be burnt, absorbs about 17% of humidity, and it presents 5 week’s degradation time. This reinforces the idea, both for the world and for the market, of a sustainable product, which is very important nowadays. Keywords: Corn straw; Lignin; Polymer resins; Bioplastic.

Alunos do 3º ano do Ensino Médio. E-mails (respectivamente): danielgiussani@gmail.com; everaldo.oliveirajr@outlook.com; mateusbenedett@hotmail.com 2 Mestra em Ensino de Física pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). 3 Graduanda em Química pela Universidade de Caxias do Sul (UCS). E-mail: sandraseleri@hotmail.com 1

Estudo da agregação de lignina da palha de milho na produção de bioplástico e resinas poliméricas

1 INTRODUÇÃO O milho lidera o volume de produção de grãos no mundo. Na safra 2015/2016, foram produzidos 82,327 milhões de toneladas de milho somente no Brasil [1]. Assim como a quantidade de milho, é expressiva também a quantidade de palha de milho que sobra neste processo. Em 2008, 5,6 mil toneladas de palha de milho foram produzidas, a maior parte sem utilidade, senão quando usadas nos próprios currais ou em artesanato [2]. Na palha de milho, é possível encontrar, principalmente, celulose, hemicelulose e lignina. A lignina é um polímero amorfo que confere firmeza e rigidez ao conjunto de fibras de celulose [3]. Sabe-se também que esse material não é aproveitado, e que a indústria de papel e celulose descarta-o em sua produção. Somando os fatos apresentados com os de que a palha de milho, quando incinerada, libera dioxinas, o projeto estudou a possível agregação da substância em bioplásticos e resinas poliméricas, uma vez que a mesma é um polímero natural, conceito que em sua simplicidade assemelha-se com o petróleo. Sabe-se que o bioplástico é produzido a partir de cereais e outros vegetais ou óleos, ou qualquer material que tenha a capacidade de atender os padrões de capacidade de biodegradação e compostagem [4]. Além disso, o bioplástico está imergindo no mercado recentemente, e vem ganhando forças, principalmente por três motivos: a crise do petróleo, os altos impostos aplicados às embalagens e a elevação no preço das resinas como o polipropileno em até 45% [4]. Há alguns anos, o amido tem merecido a atenção de pesquisadores e de empresas como matéria-prima para a obtenção de bioplásticos. Totalmente biodegradável, encontrado em abundância e a baixo custo praticamente em todos os países, o amido pode ser processado por métodos convencionais, como os demais polímeros. Entretanto, há algumas limitações, como as propriedades mecânicas e a baixa resistência à umidade, que desfavorecem o seu uso em alguns setores [5]. Assim sendo, para melhorar o desempenho e a utilidade do bioplástico, pesquisadores acabam misturando outras substâncias químicas que apresentam características de elasticidade, e rigidez, por exemplo, para melhorar o produto final. Neste caso, a lignina ajudaria dando a mesma característica de rigidez apresentada nas plantas. Assim, o projeto objetivou encontrar uma utilidade para a lignina e substituir o problema dos plásticos, através da agregação da mesma na produção de bioplásticos

e resinas poliméricas. Dessa maneira, podendo reforçar para o mercado e para a sociedade a ideia de um produto sustentável, algo essencial nos dias atuais.

2 MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Extração de lignina O primeiro passo de todo processo de produção do estudo, foi a extração de lignina da palha de milho. Sabe-se que a lignina é extraída através do processo Kraft, que é baseado na transformação da madeira em material fibroso (pasta, polpa ou celulose industrial), incluindo as seguintes etapas: Descascamento; Picagem; Classificação; Cozimento; Depuração, Branqueamento e Recuperação do licor. Nas etapas de cozimento, depuração e branqueamento a lignina é extraída [6], porém não se tem conhecimento de como o processo funciona na palha de milho. Para o início do experimento, então, recorremos ao método de observação. Foi misturado uma pequena quantidade de palha de milho com ácido clorídrico, soda cáustica, formaldeído, ácido acético, água de cal e ácido sulfúrico. Com as substâncias que apresentaram melhores resultados, foram montados métodos inéditos de extração, expostos na Tabela 1, levando em consideração o uso de 10 g de palha de milho. Tabela 1: Métodos de extração de lignina. Principais Substâncias

Lignina Extraída (g)

M01

Solução de soda cáustica

M02

Água destilada e ácido clorídrico concentrado

0,5 g e muitas impurezas

M03

Etanol e ácido clorídrico concentrado

Muitas impurezas

M04

Etanol

Muitas impurezas

M05

Ácido sulfúrico e água destilada

0,8 g e muitas impurezas

M06

Ácido sulfúrico e etanol

0,7 g e muitas impurezas

M07

Metanol e ácido acético

Muitas impurezas

Para identificação do material, foi usado o floroglucinol. Esta substância detecta cinamil aldeídos e lignina [7]. A lignina é um polímero aromático, o qual em gramínea é composto por monolignóis para-coumaril, coniferil e cinamil álcoois, substâncias facilmente detectáveis pelo teste

Estudo da agregação de lignina da palha de milho na produção de bioplástico e resinas poliméricas

de WIESNER que faz uso de uma solução de floroglucinol como corante identificador. O reagente é preparado através de uma combinação de 50 mL de uma solução de floroglucinol 2% em etanol 95% e 25 mL de ácido clorídrico concentrado. A solução deve ser armazenada em vidro âmbar devidamente fechado até o momento da utilização, quando misturado ao ácido clorídrico. No momento da aplicação sobre o tecido lenhoso imediatamente deve-se evidenciar a cor marrom-avermelhada. 2.2 Produção de resinas poliméricas Utilizando a receita normatizada de produção de resina Ureia-Formaldeído (RUF), adaptando-a na parte condizente à adição de ureia e formol, que é quando a lignina também é utilizada, o resultado obtido foi de uma substância viscosa com característica de cola. Enquanto a receita normatizada estipula 6 g de ureia para 10 mL de formaldeído, a adaptação do projeto consistiu em modular proporções ½ com lignina. Desse modo, foram adicionados 3 g de ureia, 3 g de lignina 10 mL de formaldeído na receita. Outro protótipo foi construído, adicionando 6 g de lignina para 10 mL de formaldeído, não adicionando ureia à receita. A cola de resina ureia-formol é usada na produção de Medium Density Fiberboard (MDF), agindo como um adesivo no processo de compactação e consolidação do painel de fibras de madeira [8]. Com esse conhecimento, avaliou-se a ideia de utilizar esta resina produzida com lignina para produzir placas semelhantes às de MDF. Assim, uma mistura (de serragem, palha de milho e a nova resina) foi exposta a um processo de compressão. Em seguida, a mesa foi colocada em repouso por 48 h. 2.3 Produção de bioplásticos 2.3.1 Bioplástico amido de milho com lignina Para a produção de bioplásticos, utilizou-se, inicialmente amido de milho, glicerina e lignina. Primeiramente, foram aquecidos 2 gramas de palha de milho em solução com 90 mL de água, à banho-maria. Deste aquecimento, com a solução em constante agitação, obteve-se uma substância com consistência viscosa. Então, a solução foi esfriada para que, em seguida, recebesse a adição de glicerina e lignina, ambas em mesma quantidade. Assim, voltou a ser agitada. No fim do processo, a solução foi depositada em uma forma de teflon, onde foi levada para a estufa, para

ser seca. O bioplástico ficou, aproximadamente, 48 horas na estufa. 2.3.2 Bioplástico amido de mandioca com lignina Outra produção de bioplástico foi testada, desta vez, utilizando amido de mandioca no lugar do de milho. Além disso, os valores foram aumentados, possibilitando o uso de mais lignina para a produção do mesmo. Assim, foram aquecidos 10 g de amido de mandioca misturado com 185 mL de água, em banho-maria. A solução sofreu constante agitação durante todo este processo, porém seu tempo de aquecimento foi inferior ao bioplástico com lignina e amido de milho. Depois, a mesma sofreu o resfriamento para que em seguida, recebesse a lignina e a glicerina. Diferente do processo com amido de milho, aqui, as quantidades de glicerina e lignina foram balanceadas seguindo a codificação apresentada na tabela 2, estabelecida por Cleidiene Souza de Miranda et al., do programa de pós-graduação em engenharia química da Universidade Federal da Bahia [9]. As quantidades estão expostas abaixo. Tabela 2: Especificação dos códigos. Códigos FAM

Especificação Amido (10 g) + Glicerina (5 g)

FAM1L

Amido (10 g) + Glicerina (4 g) + Lignina (1 g)

FAM2L

Amido (10 g) + Glicerina (3 g) + Lignina (2 g)

FAM3L

Amido (10 g) + Glicerina (2 g) + Lignina (3 g)

FAM4L

Amido (10 g) + Glicerina (1 g) + Lignina (4 g) Fonte: CS DE MIRANDA ET AL [9].

A substância foi agitada e exposta ao calor da estufa por aproximadamente 36 horas. Assim, concluindo o processo.

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 3.1 Extração de lignina Depois de testar vários métodos de extração, ficou comprovado que o método 01 (M01) extraía uma quantidade maior de lignina: aproximadamente 2 g de lignina a cada 10 g de palha, conforme apresentado na tabela 3. Além disso, o resultado era o mais rápido, com menos

Estudo da agregação de lignina da palha de milho na produção de bioplástico e resinas poliméricas

reagentes químicos e mais barato do que os demais métodos testados. A relação de método com valor está apresentada na tabela 3.

observação e comparação.

Tabela 3: Relação Métodos de extração – Preço (R$). Métodos M01 M02 M03 M04 M05 M06 M07 Preço (R$)

15 Figura 2: Bioplástico feito com amido de milho e lignina. Fonte: Os autores.

3.2 Análise resina polimérica A resina polimérica obtida com a lignina apresentou característica de cola. A agregação foi testada ao tentar produzir um compensado de serragem e palha de milho junto as resinas. O resultado, após secagem - relativamente rápida -, na estufa, foi o mostrado na figura 1.

Com o bioplástico feito a partir do amido de mandioca, os resultados também foram bastante satisfatórios. As amostras foram secas em estufa com circulação de ar quente a aproximadamente 60º C por 72 horas. Os resultados, tabulados pelo código, estão apresentados na tabela 4. Tabela 4: Resultados amido de mandioca. Códigos

Figura 1: Compensado de serragem e palha de milho agregados com resina UF e lignina. Fonte: Os autores. Os corpos de prova foram submetidos à imersão em água para verificação de impermeabilidade, apresentando condições reduzidas. Apesar da baixa resistência, a lignina pode ser usada como agregado na resina Ureia-Formaldeído. 3.3 Análise bioplásticos Em relação a produção de bioplástico a partir do amido, os resultados foram mais satisfatórios. Com o amido de milho e lignina, após 48 h em estufa, o resultado foi uma espécie de filme polimérico (figura 2), com relativa elasticidade e rigidez. Testes com imersão em água comprovaram um aumento de volume, mas nenhuma desintegração do material. Pela sua consistência, é possível prever que pode ser produzido um material com decomposição muito mais rápida que um polímero convencional. Ao colocar o mesmo em contato com uma chama, o material demora mais que o plástico convencional para queimar e seu volume não diminui. Estes resultados foram emitidos a base de

Resultado

FAM1L

Úmido, pouco resistente

FAM2L

Totalmente seco, resistente e elástico

FAM3L

Totalmente seco, muito resistente e elástico

FAM4L

Totalmente seco e quebradiço

Os filmes poliméricos de código FAM2L e FAM3L secaram completamente em 72 horas, apresentando inclusive maior resistência, ou seja, pouco quebradiços em relação aos demais, maleáveis e apresentando maior elasticidade. O filme polimérico de código FAM1L apresentou muitos pontos de ruptura, assim como o filme FAM4L. O bioplástico de código FAM3L (figura 3) foi o que obteve melhor resultado.

Figura 3: Bioplástico feito com amido de mandioca e lignina. Fonte: Os autores.

Com ele, foi feito um teste de aplicabilidade, emba-

Estudo da agregação de lignina da palha de milho na produção de bioplástico e resinas poliméricas

lando um pequeno pedaço de repolho em um período de 24 h. Para poder fazer a compararão, foram usados três pedaços de repolho: um embrulhado em bioplástico, outro com filme plástico normal e outro deixado ao ar livre. O repolho deixado ao ar livre apresentou coloração escura, enquanto que os embrulhados com bioplásticos e filme plástico normal apresentaram leve coloração amarelada, sendo que o último apresentou menor mudança de cor do que o bioplástico feito de lignina e amido. Assim, percebe-se que o bioplástico apresentou o mesmo desempenho que o filme plástico normal. O teste está representado na figura 4.

Figura 4: Teste de aplicabilidade. De cima para baixo: exposto ao ambiente, envolto pelo bioplástico e envolto pelo filme plástico normal. Fonte: Os autores. Além do teste de aplicabilidade, foi feito um teste de teor de umidade. Um bioplástico pesando 0,98 g foi colocado em um recipiente com água por 2 horas. Após, o mesmo material pesava 2,70 g. A porcentagem de massa úmida neste caso foi de 175,5%. Mesmo assim, o bioplástico com lignina e amido não deteriorou. O bioplástico também foi exposto a um teste de absorção de vapor. Neste caso, um copo de béquer com água foi isolado com o bioplástico de amido de milho e lignina. Após 20 minutos, sua massa aumentou 3 gramas, mas também não deteriorou. Em relação a degradabilidade, o bioplástico de amido de milho e lignina foi acomodado em recipientes com terra preparada, baseada no método normatizado de análise de degradação, norma ASTM D 5509-96. Os primeiros resultados começaram a aparecer após dez dias, e foram concluídos em torno de cinco semanas, o que comprova a biodegradabilidade do plástico.

4 CONCLUSÃO A pesquisa apresentou um resultado satisfatório e bastante motivador, uma vez que a extração da lignina da palha do milho e sua agregação nos materiais poliméricos eram incógnitas com poucas respostas presentes em livros, na internet ou em artigos científicos. Assim sendo, foi necessário o desenvolvimento e adaptação de técnicas para obtermos uma quantidade significativa no processo. Nossos primeiros testes mostraram-se promissores, o que nos levou a novos testes alterando quantidades das substâncias presentes na produção das resinas e bioplásticos. Os corpos de prova criados nos mostram que ainda há muito a ser melhorado, tanto no bioplástico quanto na resina polimérica. Com equipamentos adequados, novos testes poderiam ser realizados, expondo a lignina a processos de polimerização, tentando criar um plástico feito com a matéria-prima de lignina. A forma que encontramos ainda é bastante rudimentar e talvez não seja, hoje, a mais viável, porém estamos iniciando nossas pesquisas, sabemos que há muito a ser melhorado em nosso protótipo. Mesmo assim, o protótipo já apresenta bastante desenvolvimento, comparado aos primeiros testes. Entre as utilidades, pode-se testar a utilização dos bioplásticos como sacolas para supermercado e saquinhos de muda. Encontrar uma utilidade para a lignina faz com que a mesma seja imersa no mercado econômico agrícola, subsequente ao fato de evitar que a palha de milho seja abandonada ou incinerada após a produção de milho. Evitar que o petróleo seja usado na produção de plástico, substituindo por materiais orgânicos de fácil biodegradação, como a glicerina, amido e lignina, ajuda a resolver também o problema da crise do petróleo. Nosso trabalho chega a um resultado positivo e com perspectivas de avanços significativos. A lignina pode, sim, se tornar uma parte integrante da composição de materiais poliméricos e de certa forma podemos encontrar um destino mais nobre a um material descartado de forma tão improdutiva. É possível criar um mercado rentável para o agricultor e um ambiente mais sustentável para todos.

REFERÊNCIAS [1] Companhia Nacional de Abastecimento. Acompanhamento da safra brasileira de grãos. – volume 3, safra 2015/2016, N.9 - Nono levantamento. Brasília: Conab, Jul. 2016.

Estudo da agregação de lignina da palha de milho na produção de bioplástico e resinas poliméricas

[2] PAES, Maria Cristina Dias; TEIXEIRA, Flavia França; MARTINS, Ileane Samara. Composição Química da Palha de Milho com Qualidade para Artesanato. 2008. Disponível em<http://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/ item/30082/1/Composicaoquimica.pdf>. Acessado em: 20 jun. 2016. [3] SILVA, Nayara Cristina Romano; FILHO, Nelson Consolin; SHAFHAUSER, Henrique; CONSOLIN, Marcilene F. Barriquello. Obtenção, modificação e caracterização de lignina de palha de milho para uso como material absorvente. 2012. Disponível em:<http://conferencias. utfpr.edu.br/ocs/index.php/sicite/2012/paper/viewFile/137/669. Acessado em: 12 jun. 2016. [4] DOMINGOS, Sabrina. Bioplástico chega ao mercado como alternativa à resina de petróleo. Disponível em: <http://www.nossofuturoroubado.com.br/arquivos/ abril_09/bioplastico_chega_ao_mercado.html>. Acessado em 15 ago. 2016. [5] O, Regina F.; ANDRADE, Cristina T. Nanocompósitos ternários de amido termoplástico e poli (butadieno maleatado). Quím. Nova, - volume 35, N. 6, p. 1146-1150, 2012. São Paulo. [6] CASTRO, Profa. Heizir F. de. PAPEL E CELULOSE. Processos Químicos Industriais II:Apostila 4. 2009. Disponível em: <http:// sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5840556/434/apostila4papelecelulose.pdf>. Acessado em 13 jun. 2016. [7] ABREU, Heber dos Santos; CARVALHO, Alexandre M. de; MONTEIRO, M. Beatriz de O.; PEREIRA, Regina P. W.; SILVA, Hulda R. e; SOUZA, Kelly Carla de A. de; AMPARADO, Kelysson de F.; CHALITA, Daniel B. Métodos de análise em química da madeira. Seropédica, 2006. Disponível em: < http://www.floram.org/ files/v00n00/STv0n0a1.pdf>. Acessado em 11 jun. 2016. [8] SILVA, José Eduardo E., Estudo da influência das resinas termofixas uréia formaldeído (UF) e melamina formaldeído (MF) nas características físicas e mecânicas de painéis MDF. Bauru, 2013. Disponível em: <https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/121218/000741146.pdf?sequence=1> Acessado em: 13 jun. 2016. [9] MIRANDA, C. S De et al. Caracterização Química Do Efeito Da Lignina Extraída Da Fibra De Piaçava Nos Filmes De Amidos De Mandioca E Milho. 1º Cbecimat - Congresso Brasileiro De Engenharia E Ciência Dos Materiais09 A 13 De Novembro, Cuiabá. 2014.

VOL. 05, N° 05 - AGOSTO, 2017

ARTIGO CIENTÍFICO

http://dx.doi.org/10.18010/sp.v5i5.2

ÓRTESE ROBOTIZADA DE MÃO COM CÓDIGO ABERTO Allan Reis Arslan1, Lucas Rodrigo Kehl1, Pedro Gabriel do Espírito Santo1, Fábio Ricardo Oliveira de Souza2 Fundação Escola Técnica Liberato Salzano Vieira da Cunha. Novo Hamburgo – RS, Brasil. Resumo: Doenças com sequelas funcionais impedem que pessoas com deficiências realizem diversas atividades diárias, tornando-as dependentes e criando obstáculos para a sua inclusão na sociedade. Neste âmbito, evidencia-se a necessidade de iniciativas que objetivam promover a funcionalidade, relacionada à atividade e participação de pessoas com deficiência, visando sua autonomia, qualidade de vida e inclusão social. A incapacidade de executar os movimentos básicos da mão, como a oposição e a contraposição do dedo polegar ao dedo indicador com a aplicação de força, leva a pessoa a perder a capacidade de segurar pequenos objetos de forma eficiente. Visando proporcionar melhores condições para deficientes motores propõe-se uma órtese robotizada de mão, restaurando o movimento de preensão de precisão, conhecido como movimento de “pinça”. A utilização de um software de funcionamento de código aberto foi considerada de fundamental importância, fornecendo autonomia para o usuário na realização de atualizações e adequações. Tratando-se de um equipamento personalizado para cada usuário, a metodologia iniciou com um escaneamento 3D da mão do usuário, seguido de elaboração e criação dos sistemas mecânico e eletrônico a serem empregados na órtese. Foi realizado todo o projeto do equipamento objetivando maior conforto e, junto com seus sistemas operacionais, foi confeccionada a órtese. Elaborou-se uma órtese totalmente adaptada criada através de impressão 3D, com um sistema mecânico eficiente e sistema eletrônico de linguagem aberta. Palavras-chaves: Órtese; Sistema Aberto; Servo Motor; Arduino; Movimento de Pinça; Mão. Abstract: Diseases with functional sequelae prevent that people perform several daily activities, making them dependent and creating obstacles to their inclusion in society. In this context, is shown the need for initiatives that aim to promote the functionality related to the activity and participation of people with disabilities. The inability to perform the basic movements of the hand, leads the person to lose the ability to hold small objects efficiently. In order to provide better conditions for those, is proposed a robotic hand orthosis, restoring the precision grip movement. The use of an open source operating software was considered of fundamental importance, providing autonomy to the user in the updates and adjustments. In the case of a custom equipment for each user, the methodology began with a 3D scan of the user’s hand, followed by development and creation of mechanical and electronic systems to be used in orthosis. Was conducted all the design of the equipment and, along with its operating systems, was made the orthosis. A fully adapted orthosis was created through 3D printing with an efficient mechanical system and electronic open source system. Keywords: Orthosis; Open Source; Servo Motor; Arduino; Motion Tweezers; Hand.

Estagiários no Ensino Médio integrado ao Técnico. E-mails (respectivamente): allan.arslan@hotmail.com; lucasrkehl@gmail.com; gblpeedro@gmail.com 2 Mestre em Engenharia Mecânica. E-mail: fabio.souza@liberato.com.br 1

Órtese robotizada de mão com código aberto

1 INTRODUÇÃO A mão é um membro muito importante na vida do ser humano, proporcionando interação com o mundo que o cerca. Dentre as diversas deficiências físicas existentes, aquelas que afetam membros superiores são consideradas as mais limitantes, pois dependemos desses membros para realizar a maioria das atividades diárias, como escovar os dentes, despir-se, vestir-se, alimentar-se. A mão é considerada um dos principais instrumentos do corpo humano, sendo que a evolução humana é creditada a existência do polegar opositor, nos diferenciando de espécies de primatas. Possibilitado pelo polegar opositor, o movimento de preensão é que credita à mão toda a sua versatilidade no manuseio de objetos. A literatura apresenta dois tipos principais de movimentos de preensão: o de força, que consiste na ação de flexão dos dedos sobre a região palmar; e o de precisão, que consiste na aproximação dos dedos polegar e indicador [1]. Tendo como principal função manipular objetos, a mão possui a capacidade de executar movimentos de precisão, como o movimento de pinça. A partir do momento que o homem perde essa capacidade, perde também a capacidade de segurar, soltar, manipular pequenos objetos e se torna dependente do auxílio de outras pessoas. Consequentemente, surge a dificuldade de interação social e profissional [2]. Doenças com sequelas funcionais ainda requerem um grande avanço a fim de proporcionar melhor qualidade de vida às pessoas. Dentre todas as doenças, as que atingem as mãos têm se mostrado um grande desafio no processo de reabilitação devido à sua grande complexidade [3]. Segundo Fess e Philips, a perda do polegar ou sua função pode gerar um déficit funcional da mão de 40%. Tamanha deficiência funcional é algo que não passa despercebido e, embora esse déficit seja grande, há pouca bibliografia sobre a biomecânica do uso de órteses para o polegar [4][5]. Lesões traumáticas em membros superiores atingem 80% do total dos casos, sendo que a reabilitação só é possível em uma parcela deles. O restante não consegue recuperar o movimento e acaba tendo que conviver com o déficit motor. Ainda assim, segundo a Abotec (Associação Brasileira de Ortopedia Técnica), menos de 3% dos deficientes físicos brasileiros consegue ter acesso à alta tecnologia para o tratamento de suas deficiências devido ao alto preço [6][7].

São diversos tipos de doenças e acidentes que levam

ao déficit motor das mãos. Pessoas com lesões medular de níveis C5 ao C7, por exemplo, conseguem posicionar sua mão no espaço, mas sem a habilidade de pegar, segurar e manusear objetos. Essas pessoas, com o objetivo de segurar objetos, acabam fazendo isso através da tenodese, que com o movimento do punho movimenta os tendões e permite certo movimento. No entanto, é um movimento difícil e muito limitado [8]. Neste cenário, desenvolver uma órtese nacional tornaria o acesso à tecnologia mais fácil e barato, além de proporcionar uma oportunidade à parcela de deficientes físicos que não conseguem retomar os movimentos das mãos. As órteses disponíveis atualmente são, em sua maioria, desajeitadas e nada ergonômicas, além do alto custo para sua pouca funcionalidade. O objetivo deste trabalho foi criar uma órtese funcional robotizada de mão que restaurasse uma das formas de preensão de precisão polpa a polpa entre os dedos polegar e indicador, conhecida como movimento de “pinça”. Visou-se à restauração parcial da função da mão utilizando uma órtese, permitindo também que a mesma tenha atualização de software de funcionamento, inclusive pelo usuário, através da utilização de um sistema eletrônico de linguagem aberta (Arduino).

2 MATERIAIS E MÉTODOS Através de uma busca de literatura com enfoque em anatomia e funcionalidade, delimitou-se a metodologia a ser aplicada para o desenvolvimento da pesquisa. Com auxílio de um scanner 3D, foi medida a mão de um voluntário para que pudesse ser feito o projeto do protótipo. Em seguida, ocorreu a definição dos sistemas eletrônico e mecânico a serem utilizados, comprovados pela construção do primeiro protótipo. Seguiu-se a construção de outros dois, projetados no software “Inventor” e impressos em duas impressoras 3D. 2.1 Scanner 3D Em uma empresa especializada em projetos mecânicos, foram realizadas as medidas da mão do voluntário a fim de moldar o protótipo futuro para testes em sua mão. Foi utilizado um Scanner 3D italiano, da marca “GOM: Optical Measuring Techniques”. O equipamento captura inúmeras fotos de diversos ângulos, e o software incluso prepara um arquivo de peça no computador, sobrepondo as imagens.

Órtese robotizada de mão com código aberto

Primeiramente foi realizado o referenciamento de pontos com a placa padrão. Foram tiradas fotos da placa que contém pontos em posições específicas, para garantir a exatidão do resultado. A mão, limpa, é posicionada em uma superfície plana. Em volta dela, colocam-se adesivos com pontos de referência, como mostra a figura 1.

tação do servo motor e iniciaram-se os estudos para adaptar uma fonte externa, visando a mobilidade e operação autônoma do usuário. Através de pesquisas bibliográficas foi decidido utilizar uma fonte que opera com pilhas tipo AA, para testes iniciais, Seu funcionamento ocorre unindo seis pilhas e a conexão com o Arduino é feita na entrada “Power Jack”. O Arduino opera com tensão de entrada de 7 a 12 V e o servo motor com tensão de 5 V. Ao utilizar as seis (6) pilhas a tensão fornecida é de 9 V. O Arduino converte essa tensão para 5 V através de seu conversor e transmite essa tensão ao servo motor, permitindo o correto funcionamento do sistema. 2.3 Primeiro protótipo

Figura 1: Calibração do equipamento. Fonte: Os autores. Por fim, o equipamento inicia uma sequência de retirada de fotos, em diversos ângulos. A partir das fotos, o software do equipamento digitaliza a mão e é possível criar arquivos em formato de CAD, conforme a figura 2.

Após a definição do sistema eletrônico, iniciou-se a definição do sistema mecânico. Baseado na revisão bibliográfica sobre anatomia da mão e o conhecimento técnico, propôs-se um sistema de transmissão envolvendo correias e polias para a movimentação da órtese que envolve o dedo. Iniciou-se a construção de um primeiro protótipo com o objetivo de realizar testes iniciais no sistema mecânico sugerido. Utilizando diversos conhecimentos técnicos foi criada uma cópia da órtese projetada, utilizando placas de metal, as correias e os componentes eletrônicos. O protótipo criado proporcionou comprovar que o sistema eletrônico e mecânico funcionam. 2.4 Segundo protótipo

Figura 2: Mão após processo de digitalização. Fonte: Os autores. A imagem representa o arquivo da mão escaneada após um processo de suavização e aperfeiçoamento de camadas. 2.2 Sistema eletrônico Para cumprir o objetivo proposto, um sistema aberto é essencial. O Arduino e o servo motor, são de fácil programação e grande rendimento, atendendo às necessidades do projeto. Baseado nos eBooks “Arduino in Action – Martin Evans – Joshua Noble – Jordan Hochenbaum Editora Manning – 2013” e “Pratical Arduino Cool Projects for Open Source Harware”, foi desenvolvido um código para testar os equipamentos. Através desse código foi possível realizar a movimen-

Após o desenvolvimento do protótipo inicial para o teste dos sistemas propostos, iniciou-se o desenvolvimento do projeto para a versão final. Utilizou-se o software de modelagem 3D Autodesk Inventor para projetar a órtese e seus componentes para serem impressos em 3D. Como base para o desenho e localização dos componentes utilizou-se a projeção da mão em 3D feita inicialmente. Neste arquivo, foi criado um plano paralelo à lateral da mão, na face entre o polegar e o indicador. Nesse plano foi possível desenhar os componentes de suporte da órtese. No dedo indicador foi criada uma placa lateral com a polia dentada fixada em seu ponto de giração, que será utilizada para fixação e movimentação do dedo indicador. Entre a placa e a polia há um furo de 5 mm para fixação da placa suporte. Sobre a lateral da mão e do antebraço colocou-se outra placa um pouco maior, com um pino de 4,5 mm no ponto de giração, que

Órtese robotizada de mão com código aberto

é o local onde é encaixada a placa com a polia do dedo. Além desses componentes se desenhou uma polia dentada igual à desenhada na placa do dedo, que será fixada no servo motor e conectada por uma correia à outra polia, permitindo que o servo movimento o dedo.

proporcionar mais estabilidade. Foi incluída no suporte do antebraço uma base para fixação do servo motor com duas nervuras para que possa ser fixado (Figura 4).

Também foram desenhados o Arduino, a fonte de alimentação, e o servo motor. Eles foram posicionados sobre o antebraço para visualizar todo o conjunto da órtese e possibilitar melhorias e alterações. Para realizar a impressão dos equipamentos foram utilizadas duas impressoras disponíveis no Centro de Informática da Fundação Liberato. A primeira para peças pequenas e com acabamento fino e a segunda para peças robustas de acordo com a figura 3.

Figura 4: Modelagem do terceiro protótipo finalizada. Fonte: Os autores. Diferente do projeto, nessa etapa o sistema de transmissão através da correia foi substituído por cabos. Para testes iniciais utilizou-se um botão para controle do servo motor. Na programação do Arduino foi utilizado um sistema de “Flag” para definir as posições, que variam de acordo com o ângulo (de 0º a 180º) em unidade de milissegundo.

Figura 3: Primeira órtese feita em impressão 3D. Fonte: Os autores. O resultado final da impressão demonstrou um material flexível e resistente, com algumas falhas no acabamento. Foram observadas falhas nas polias, a necessidade de um apoio fixo para o servo motor e para o dedão.

Após ser impresso em impressora 3D com qualidade adequada, receber um sistema de velcro para fixação no braço do usuário e ter o sistema mecânico e eletrônico inseridos a órtese proposta inicialmente foi finalizada e pôde-se iniciar a análise de dados e a realização de testes para avaliar sua efetividade.

2.5 Terceiro protótipo Com o segundo protótipo notou-se que as polias, quando impressas, não ficaram com a qualidade desejada, pois os dentes ficaram muito finos e estavam caindo. O seu suporte também ficou fino e quebradiço. Isso ocorreu, pois, as polias ao serem desenhadas ficaram com um vão entre os dentes e a circunferência da polia. Assim utilizou-se uma polia da biblioteca do Inventor. Também se observou que o suporte da órtese foi desenvolvido reto e dificultava a ergonomia da órtese em conjunto com a mão. Por essa razão o terceiro protótipo foi feito com o suporte seguindo as curvaturas da mão. Na sequência desenvolveu-se o suporte com dois (2) milímetros de espessura, 0.5 a mais que o primeiro para

Figura 5: Órtese robotizada de mão finalizada. Fonte: Os autores.

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES Após a finalização da órtese notou-se que o equipamento apresentou as características esperadas, entre elas: o servo motor ficou posicionado corretamente, possibilitando que os cabos fiquem tensionados e transmitam movimento; os equipamentos ficaram bem presos ao braço, possibilitando conforto ao usuário e para uso

Órtese robotizada de mão com código aberto

aplicado ainda é necessário que se posicione o Arduino e a fonte externa, além de modificar o modo de acionamento. Para a realização da análise de funcionalidade da órtese adotou-se o método de pegar e largar objetos. Para esses testes de preensão pelo movimento de pinça, foram escolhidos os seguintes objetos: escova de dentes, lápis, garfo, carteira, batom e pasta de dente. Todos os objetos foram medidos e pesados, com as seguintes características. Tabela 1: Características dos objetos. Peso (N)

Espessura (mm)

Material

Lápis

0,11

Madeira

Escova de dente

0,16

Plástico

Garfo

0,3

Aço inox

Carteira

2,8

Couro

Batom

1,2

Plástico

Pasta de dente

0,85

Plástico

Objeto

Com os objetos escolhidos foram realizadas dez tentativas de pegada, erguida e largada com cada objeto, analisando o sucesso ou falha do movimento e suas características. Gráfico 1: Análise de dados sobre os testes realizados.

renciada e são leves. Esse problema pode ser resolvido com o ajuste do ângulo de movimentação da mão, da fixação do dedo e da força aplicada ao pegar o objeto. Já o batom, a carteira e a pasta de dentes tiveram melhor facilidade de manuseio. Com base nos resultados dos testes pôde-se observar que a órtese realiza o movimento corretamente e possibilita que alguns objetos sejam pressionados. A partir do desenvolvimento do projeto, foi criado o fluxograma (Figura 6), a fim de padronizar o processo de construção da órtese.

Figura 6: Fluxograma do processo. Fonte: Os autores. Analisando os resultados obtidos pela pesquisa, observou-se que a órtese realiza os movimentos esperados, no entanto, apresenta algumas dificuldades para manusear objetos leves, pequenos e de geometria diferenciada. O custo do seu desenvolvimento é relativamente baixo em comparação com órteses existentes no mercado. Foi possível desenvolver um fluxograma da metodologia adotada na construção do equipamento, possibilitando a padronização do método para futuro desenvolvimento do equipamento.

4 CONCLUSÃO

Após a realização dos testes, observou-se que foi possível manipular pequenos objetos com dimensões variadas. É importante ressaltar que esses dados dependem muito da característica do objeto. Para a escova de dentes, para o lápis e para o garfo houve pequenas dificuldades para definir a posição correta à aplicação de pressão, assim como o modo de pegar. A operação em si foi lenta e requereu prática do usuário. Isso ocorre porque os objetos têm uma geometria dife-

Através de uma pesquisa aprofundada pôde-se determinar os pontos chave necessários para a criação da órtese, buscando sempre as melhores condições, para o usuário. Dessa forma o equipamento utilizado pode ser personalizado e de fácil utilização. Dentre as realizações da pesquisa, têm-se o reconhecimento das propriedades da mão, anatômicas e funcionais, definição do sistema mecânico e eletrônico, projeto de três protótipos, construção e testes de dois protótipos. A partir da análise de dados, pode-se concluir que os testes com o protótipo foram realizados com sucesso. Comprovou-se que é possível construir uma órtese funcional, que permite pessoas com deficiência motora

Órtese robotizada de mão com código aberto

realizar o movimento de pinça, assim como atualizações futuras. Também se conclui que é possível realizar um projeto confortável ao usuário e funcional, tendo em vista o bem-estar do usuário. O objetivo de criar uma órtese funcional robotizada de mão, que restaurasse uma das formas de preensão de precisão polpa a polpa entre os dedos polegar e indicador, visando à restauração parcial da função da mão, foi atingido. Inclusive permitindo que a mesma tenha atualização de software de funcionamento, através da utilização de um sistema eletrônico de linguagem aberta (Arduino). Para novas pesquisas destaca-se a necessidade de tornar o equipamento mais discreto e confortável para o usuário. Também se faz necessárias melhorias no sistema de transmissão de movimento, otimização do sistema eletrônico e de acionamento e ainda a necessidade de uma melhora na ergonomia. A criação desse protótipo representa uma nova perspectiva de vida para pessoas com deficiência motora na mão, pois permite a execução independente de atividade diárias, um fator indutor para o ingresso no mercado de trabalho e na sociedade.

REFERÊNCIAS [1] NAIPER, J.R. Hands. London, England: George Allen e Unwin, 1980. [2] DIAS, Jonathan Ache; OVANDO, Angélica Cristiane. Força de preensão palmar: métodos de avaliação e fatores que influenciam a medida. Disponível em: <http:// www.scielo.br/pdf/rbcdh/v12n3/a11v12n3>. [3] DE MENESES, Katia Vanessa Pinto . Desenvolvimento de um protótipo de órtese funcional para mão. UFMG, 2005. Disponível em: <http://hdl.handle.net/1843/ SBPS-7B6HRY>. [4] FESS, EE; PHILIPS, CA. Hand Splinting: principles and methods. St. Louis: Mosby; 1987. [5] RODRIGUES, Adriana M. V. N.; MANCINI, Marisa C.; Vaz, Daniela V.; SILVA, Lílian de Castro. Uso de órtese para abdução do polegar no desempenho funcional de criança portadora de paralisia cerebral: estudo de caso único. UFMG, 2007. Disponível em: <http://www.scielo.br/ pdf/rbsmi/v7n4/a10v7n4.pdf>.

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ARTIGO CIENTÍFICO

http://dx.doi.org/10.18010/sp.v5i5.3

PESQUISA DE RISCO DE CONTAMINAÇÃO POR SALMONELLA EM MAIONESE E HAMBÚRGUERES NÃO INDUSTRIAIS DO BAIRRO BELA VISTA GASPAR/ SC DETECTA BURKHOLDERIA PSEUDOMALLEI Allan Ribeiro Moraes1, Vitor Hugo Miranda1, Weiven Gabriel Otto1, Andrea Becker Delwing2, Marcia Regina Pelisser3, Kleber Renan de Souza Santos4 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina - Câmpus Gaspar. Gaspar – SC, Brasil. Resumo: O principal transmissor da bactéria Salmonella sp. é o ovo cru, ingrediente usado no preparo de maioneses de lanchonetes, padarias e restaurantes. Como esses ambientes são muito movimentados, se não houver uma fiscalização rigorosa por parte das autoridades e/ou dos proprietários, pode-se favorecer a ocorrência de surtos, facilitando a contaminação dos alimentos e, consequentemente, causando mortes. Outro alimento manipulado nas lanchonetes é a carne do hambúrguer, que também pode apresentar risco de contaminação por Salmonella sp. caso não sejam tomados os devidos cuidados durante o preparo e armazenamento. Esta pesquisa verificou se há contaminação de Salmonella sp. nesses alimentos e avaliou as condições de entrega dos lanches pelas lanchonetes do bairro Bela Vista, Gaspar (SC). Para realização da pesquisa se procedeu a uma análise microbiológica de lanches “X-salada”, comercializados em três lanchonetes. Foram analisadas 12 amostras através de um procedimento adaptado do ministério da agricultura (BRASIL, 2003). Ao final, obteve-se resultado negativo para presença de Salmonella sp. No entanto, 100% das amostras apresentaram resultados positivos para Burkholderia pseudomallei, com confiabilidade de 100% para todas as amostras. Conclui-se que além da Salmonella sp., é preciso estar atento a outras bactérias potencialmente nocivas à saúde que podem surgir nos alimentos, provavelmente relacionada às más condições higiênico-sanitárias. Considerando que a região de Gaspar apresenta condições climáticas favoráveis para sua ocorrência, destaca-se a importância das lanchonetes adotarem boas práticas de manuseio de alimentos para evitar a contaminação por Burkholderia pseudomallei. Palavras-chaves: Maionese; Hambúrguer; Surtos; Salmonella; Burkholderia pseudomallei. Abstract: The main transmitter of Salmonella sp. is the raw egg, an ingredient used in the preparation of mayonnaise in snack bars and restaurants. Such environments are busy places, so the absence of rigorous inspection by authorities and/or establishment owners may favor outbreaks due to food contamination and, consequently, leading people to death. Other food item handled in snack bars is the hamburger, which may also present risk of contamination by Salmonella sp. if care is not taken during its preparation and storage. This research aims to verify the existence of Salmonella sp. contamination in such food items and to evaluate delivery conditions by snack bars in Bela Vista, Gaspar (SC). To carry out the research, it was conducted a microbiological analysis of “X-salada” snacks sold by three fast food restaurants. Six (6) samples were analyzed by means of an adapted procedure determined by Ministry of Agriculture (BRASIL, 2003). At the end of the experiments, a negative result was obtained for Salmonella sp. However, 100% of the samples presented positive results for Burkholderia pseudomallei, with 100% reliability for all the samples. It has been concluded that, besides Salmonella sp, it is necessary to be aware of other potentially harmful bacteria that may occur in food, probably related to poor hygienic-sanitary conditions. Considering that Gaspar region presents climatic conditions favorable to the occurrence of such bacteria, good food handling practices by snack bars must be emphasized to avoid Burkholderia pseudomallei contamination. 1234 Keywords: Mayonnaise; Hamburger; Outbreaks; Salmonella; Burkholderia pseudomallei.

Alunos da 6º fase do Curso Técnico Integrado em Química. E-mails (respectivamente): allanrmoraes@gmail.com; vitorhugomiranda1999@gmail.com; weivenotto@gmail.com 2 Mestra em Fitotecnia, IFSC - câmpus Gaspar. E-mail: abdelwing@gmail.com 3 Professora Doutora, UNIASSELVI-FAMEBLU. E-mail: marcia_pelisser@hotmail.com 4 Professor Doutor, IFSC - câmpus Gaspar. E-mail: santoskrs@gmail.com

Pesquisa de risco de contaminação por Salmonella em maionese e hambúrgueres não industriais do Bairro Bela Vista Gaspar/SC detecta Burkholderia pseudomallei

1 INTRODUÇÃO

2 MATERIAIS E MÉTODOS

A bactéria Salmonella sp., causadora da enfermidade conhecida como salmonelose, é o principal agente de doenças de origem alimentar em várias partes do mundo, inclusive no Brasil [1]. Seu principal transmissor é o ovo cru, ingrediente usado no preparo de maioneses não industriais em lanchonetes, padarias e restaurantes. Estes estabelecimentos comerciais são frequentados por muitas pessoas diariamente e se não houver fiscalização rigorosa por parte das autoridades e/ou dos proprietários do estabelecimento no preparo e armazenamento das maioneses, estes ambientes podem facilitar a contaminação dos alimentos através da bactéria Salmonella sp. Sem um controle rigoroso, os estabelecimentos com maionese contaminada podem favorecer a ocorrência de surtos em nossa região e, consequentemente, levar pessoas a estados diarreicos graves e em alguns casos, pode levar à morte.

As análises microbiológicas foram realizadas em lanches “X-salada”, por meio do procedimento denominado “Métodos Analíticos Oficiais para Análises Microbiológicas para Controle de Produtos de Origem Animal e Água” [6]. Os procedimentos laboratoriais para pesquisa de bactérias Salmonella sp. nas amostras de maionese e hambúrgueres não industriais foram realizados conforme o método ISO 6579:2007 [7] com adaptações (Figura 1).

Outro alimento manipulado nas lanchonetes é a carne utilizada como hambúrguer, que também pode apresentar risco de contaminação por Salmonella sp. e outros agentes patogênicos, se não forem tomados os devidos cuidados de higiene durante o preparo e armazenamento. Sabe-se ainda que tanto os manipuladores como os consumidores não possuem o conhecimento sobre os riscos envolvidos no preparo destes alimentos. Por conta disso, entende-se que caso um único surto venha a acontecer, graves danos à saúde de muitos habitantes da região podem ser gerados, pois estas pessoas estariam consumindo alimentos em um ambiente com condições precárias de higiene [2]. Em Blumenau (cidade vizinha a Gaspar), entre 1994 e 1997 mais de 7000 pessoas ficaram doentes e foram diagnosticadas com o agente epidemiológico Salmonella enteritidis, os sintomas mais comuns eram dores abdominais, febre e em mais de 90% dos casos diarreia. O alimento mais envolvido nos surtos foi a maionese [3]. Como muitas pessoas não consultam especialistas para se tratar e se automedicam, além das falhas no sistema de notificação e de fiscalização, os números apresentados neste período, podem na realidade, ser ainda maiores. Estima-se que somente 10% do total de surtos de origem alimentar são notificados no Brasil [4]. Esta pesquisa se configura como pesquisa aplicada [5], e teve como objetivos verificar se há contaminação de Salmonella sp. em maionese e hambúrguer não industriais e avaliar as condições de entrega (temperatura, pH, armazenamento e tempo de entrega) de lanches, de três estabelecimentos comerciais do bairro Bela Vista em Gaspar/SC.

Figura 1: Método ISO 6579:2007 adaptado. Os pedidos dos lanches dos estabelecimentos comerciais do bairro Bela Vista foram padronizados da seguinte forma: por telefone foram encomendados dois “X-saladas” e dois “sachês de maionese não industrial” por estabelecimento (6 lanches e 6 maioneses no total) e as informações como tempo de entrega, distância do estabelecimento, forma de armazenamento, pH e temperatura das amostras foram coletadas assim que a entrega foi efetuada. O pH foi medido através de pHmetro de bancada da marca MS TECNOPON INSTRUMENTAÇÃO, e a temperatura, medida através de um termômetro de mercúrio com escala de 0 a 50° C. A figura 1 ilustra os procedimentos.

Pesquisa de risco de contaminação por Salmonella em maionese e hambúrgueres não industriais do Bairro Bela Vista Gaspar/SC detecta Burkholderia pseudomallei

2.1 Pré-enriquecimento Amostras de 25 g cada, intituladas Maionese 1, Maionese 2 e Carne, foram incubadas em uma estufa bacteriológica a 37 ± 0,5º C por 16 a 20 horas. Cada amostra foi transferida para um Erlenmeyer contendo 225 ml de água peptonada, a qual favorece a manutenção do pH, evitando que as bactérias acompanhantes acidifiquem o meio, o que prejudicaria a recuperação das células de Salmonella sp. 2.2 Enriquecimento seletivo Nesta etapa foram utilizados os meios Rappaport Vassiliadis e caldo Tetrationato, estes meios contêm substâncias que impedem o crescimento da maioria dos microrganismos interferentes. Para os tubos de ensaio com 9,9 ml de solução de Rappaport foram transferidos 0,1 ml de solução amostra mais água peptonada e, logo depois os tubos de ensaio foram incubados a temperatura de 41 ± 0,5º C por 24 a 30 horas. Nos tubos com 9 ml de solução de Tetrationato foram transferidos 1 ml de solução amostra mais água peptonada, em seguida, estes foram incubados a 37 ± 0,5º C por 18 a 24 horas. 2.3 Isolamento e seleção Para selecionar possíveis colônias de Salmonella sp. foram utilizados os dois meios sólidos, agar verde brilhante (BPLS) e agar Rambach, os quais foram preparados previamente e distribuídos em placas de Petri de maneira homogênea. Foram transferidas para cada placa, com alças de platina, amostras das soluções da etapa anterior e, logo depois, foram incubadas por 18 a 24 horas a 37 ± 0,5º C. Após este período foram feitas estrias de esgotamento das prováveis colônias típicas de Salmonella sp. para outras placas com BPLS e novamente incubadas a 37 ± 0,5º C por 18 a 24 horas.

Tabela 1: Provas bioquímicas para identificação de bactérias Gram negativas oxidase positivas utilizadas pelo Kit Bactray 3. Teste

Descrição

Cetrimide (CET)

Crescimento indica tolerância para cetrimide.

Acetamida (ACE) Malonato (MAL) Citrato (CIT)

A utilização destas substâncias como única fonte metabólica de carbono, produz a alcalinização do meio. Uma elevação do pH muda o indicador de verde para azul.

Maltose (MLT)

A utilização de carboidratos resulta na produção de ácido, mudando o indicador (vermelho de fenol) de vermelho para amarelo, ou amarelo-alaranjado.

Esculina (ESC)

A hidrólise da esculina é detectada pelo citrato férrico amoniacal, formando um precipitado negro.

Controle (CTL)

L-Arginina (ARG)

A arginina de hidrolase transforma a arginina em citrulina e amônia. Isto ocasiona uma elevação pH do sistema, mudando o indicador de amarelo para alaranjado ou vermelho.

Uréia (URE)

A hidrólise enzimática da uréia pela urease resulta na produção de amônia e Co2, mudando o indicador para vermelho.

Indol (IND)

A desagregação (metabolização) do triptofano pela triptofanase resulta na produção de indol, formando um complexo de cor rosa para vermelho com o reagente de Kovac’s.

2.4 Identificação bioquímica Para a Identificação bioquímica foi utilizado o kit Bactray3 (Laborclin) em comparação com o controle positivo (cepa de Salmonella typhi). Neste Kit são utilizadas 10 provas bioquímicas para identificação de bactérias Gram negativas oxidase positivas (Tabela 1), como por exemplo as bactérias dos gêneros: Pseudomonas, Acinetobacter, Complexo Burkholderia, Stenotrophomonas, etc. A combinação dos resultados foi verificada pelo Sistema de Identificação Versão Web [8].

Esta prova serve de branco para leitura da arginina. Observe a coloração deste controle. Caso a cor obtida na arginina seja de maior intensidade (vermelho, laranja ou rosa), esta é considerada positiva.

Fonte: Adaptado de Laborclin 2015.

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES Ao analisar as informações referentes às características dos lanches verificou-se que o tempo de entrega va-

Pesquisa de risco de contaminação por Salmonella em maionese e hambúrgueres não industriais do Bairro Bela Vista Gaspar/SC detecta Burkholderia pseudomallei

riou de 33 a 45 minutos, a temperatura das maioneses foi de 17 a 24,5° C e o pH ficou entre 4,5-5,3 (Tabela 2 e 3). Segundo Cardoso e Carvalho (2006), o pH encontrado, mesmo muito próximo do mínimo de 4,5 a 5, e a temperatura entre 7 e 49,5° C das amostras favorecem a multiplicação das Salmonellas. Estas informações indicam a possibilidade das bactérias se desenvolverem nos lanches. Tabela 2: Informações referentes às características dos lanches, recolhidas no momento da entrega. Data do pedido

Tempo de entrega (minutos)

Distância da lanchonete (metros)

25/08/2015

420,1

31/08/2015

174,7

14/09/2015

1250,0

Lanchonete

Figura 3: Controle positivo (Salmonella typhi) do meio Agar BPLS, Bactray 3 (explicação dos resultados na Tabela 4).

Tabela 3: Outras informações referentes às características dos lanches, recolhidas no momento da entrega. Forma de Temp. pH das Lanchonete armazenamento (°C) das maioneses e transporte maioneses A

Caixa de papel / motocicleta

4,5/4,7

17,0/18,0

Caixa de isopor / a pé

5,1/5,2

24,5/24,5

Caixa de isopor / carro

5,3/5,3

17,5/17,5

As amostras de maionese e hambúrguer analisadas no bairro Bela Vista apresentaram resultados negativos para a presença de Salmonella sp. Este resultado está de acordo com a comparação dos aspectos da colônia (meio Rambach e BPLS) e dos dez testes bioquímicos do kit Bactray 3 entre as amostras e o controle positivo (Salmonella typhy- Cepas Cefar) (Figuras 2, 3,4 e 5).

Figura 4: Controle positivo - Colônias de Salmonella typhi em meio Agar Rambach (com o controle positivo foi possível identificar as colônias com a maior possibilidade de ser de salmonella sp. na terceira etapa da metodologia).

Figura 5: Controle positivo - Colônias de Salmonella typhi em meio BPLS (com o controle positivo foi possível identificar as colônias com a maior possibilidade de ser de salmonella sp. na terceira etapa da metodologia). Para todas as amostras analisadas que chegaram a etapa final (Bactray 3) de maionese e hambúrgueres não industriais (respectivamente 3 de cada, totalizando 6 amostras na etapa final), a combinação das provas bioquímicas do Bactray 3 indicou 100% de confirmação de uma bactéria considerada rara no Brasil, Burkholderia pseudomallei (Tabela 4).

Figura 2: Controle positivo (Salmonella typhi) do meio Agar Rambach, Bactray 3 (explicação dos resultados na Tabela 4).

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Tabela 4: Resultados das 6 amostras (3 de maionese e 3 de hambúrguer não industrial) e dos controles positivos de salmonella typhi no kit bactray 3. Controle positivo: Salmonella typhi Testes

Estabelecimentos A (01/09/2015)

B (04/09/2015)

C (18/09/2015)

Meio Rambach

Meio BPLS

Maionese

Hambúrguer

Maionese

Hambúrguer

Maionese

Hambúrguer

CET

ACE

MAL

CIT

MLT

ESC

CTL

ARG

URE

IND

Resultados

Burkholderia pseudomallei

No Brasil, a preocupação com a Burkholderia pseudomallei se deu após algumas ocorrências no Nordeste do país, mais especificamente no Ceará, que levou a óbito alguns pacientes diagnosticados com a doença melioidose [9]. A melioidose é causada pela bactéria Burkholderia pseudomallei, e é adquirida por meio do solo ou da água contaminada, através da ingestão, inoculação cutânea ou inalação. Geralmente ataca os pulmões, vias respiratórias, fígado e baço. Além de ser fatal, o paciente pode ficar acometido por semanas, meses ou até anos com a doença. Pessoas com diabetes, doença renal crônica, doença pulmonar crônica, doença hepática crônica ou pessoas que fazem uso de terapia com corticoide, drogas imunossupressoras ou, ainda, aquelas que são alcoólatras têm mais facilidade de contrair a melioidose. Os sintomas da doença são: infecção assintomática, infecção da pele e tecidos moles, infecção pulmonar e septicemia (infecção da corrente sanguínea). O diagnóstico da doença é laboratorial, isolando a bactéria por meio de cultura em amostras de sangue, fezes, urina, e secreções de feridas. O tratamento é feito por meio de antibióticos e deve ser realizado o mais rápido possível para reduzir as chances de levar o paciente a óbito [10]. Apesar de ser uma doença rara no Brasil, é considerada comum em regiões como a Ásia e Oceania. Nossa maior preocupação é que a bactéria Burkholderia pseudomallei se prolifere na região de Gaspar/SC, considerando que temos um ambiente propício para a sua reprodução,

ou seja, ambiente úmido com grandes quantidades de chuvas durante o ano, plantações de arroz e temperatura apropriada [11].

4 CONCLUSÃO Não obtivemos resultado positivo para presença de Salmonella sp. das amostras dos lanches produzidos em lanchonetes do bairro Bela Vista, Gaspar, utilizando o kit Bactray 3. Apesar de o referido kit não ser específico para esse grupo de bactérias, a comparação com o controle positivo, tanto nos meios de cultura quanto no próprio kit, permite-nos inferir que provavelmente não houve Salmonella sp. nas amostras analisadas. No entanto, os resultados foram positivos para Burkholderia pseudomallei com confiabilidade de 100% na eficácia das provas bioquímicas do kit para todas as amostras. Assim, destacamos a importância das lanchonetes adotarem boas práticas de higiene no manuseio de alimentos, como manter o local de trabalho higienizado e em boas condições, manter-se atento a qualidade da água e ter o devido cuidado com o lixo produzido no estabelecimento. Também destaca-se a importância da higienização correta das mãos dos manipuladores do alimento, dos utensílios manuseados e dos próprios ingredientes utilizados no preparo das refeições, diminuindo os riscos de contaminação por Burkholderia pseudomallei, considerando que a região de Gaspar apresenta condições climáticas favoráveis para a ocorrência desta bactéria.

Pesquisa de risco de contaminação por Salmonella em maionese e hambúrgueres não industriais do Bairro Bela Vista Gaspar/SC detecta Burkholderia pseudomallei

REFERÊNCIAS [1] SILVA, N. da et al. Manual de métodos de análise microbiológica de alimentos e água. 4. ed. São Paulo: Varela, 2010. [2] CARDOSO, T.; CARVALHO, V. Toxinfecção alimentar por Salmonella spp. Revista do Instituto Ciência Saúde, v. 24, n. 2, p. 95–101, 2006.

(Mestrado) – Pós-graduação em Saúde Pública, Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2004. [12] SIMÃO, N. F. Bacteriófagos no biocontrole de salmonella enteritidis em ovos in natura de galinha (gallus gallus). 2011. 82 p. Dissertação (Mestrado) – Pós-graduação em Medicina Veterinária, Universidade Federal Fluminense, Niterói, RJ, 2011.

[3] SANTOS, S. Surtos de toxinfecção alimentar por Salmonella enteritidis em Blumenau, no período de fevereiro de 1994 a junho de 1997. 2000. 70 p. Dissertação (Mestrado) – Pós-graduação em Saúde Pública, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2000. [4] SHINOHARA, N. et al. Salmonella spp., importante agente patogênico veiculado em alimentos. Ciência & Saúde Coletiva, v. 5, n. 13, p. 1675-1683, 2008. [5] GERHARDT, T.; SILVEIRA, D. (Org.). Métodos de pesquisa. Porto Alegre: Ed. UFRGS, 2009. (Educação a distância). [6] BRASIL. Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento. Instrução normativa nº 62, de 26 de agosto de 2003. Métodos Analíticos Oficiais para Análises Microbiológicas para Controle de Produtos de Origem Animal e Água. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 18 setembro de 2003. [7] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ISO 6579: microbiologia de alimentos para consumo humano e animal: método horizontal para a detecção de Salmonella spp. Rio de Janeiro, 2014. [8] LABORCLIN PRODUTOS PARA LABORATÓRIOS LTDA. [Resultados do kit biométrico Bactray 3]. 2015. Disponível em: <http://www.laborclin.com.br>. Acesso em: 10 jul. 2015. [9] DAVIS, M. et al. Case report first description of an autopsied case of Melioidosis in Ceará State. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical, v. 38, n. 1, p. 58–60, 2005. [10] MELIOIDOSE UMA DOENÇA EMERGENTE. [A melioidose]. [2015]. Disponível em: <http://www.melioidose. com.br/s_pages.asp?id=2>. Acesso em: 10 jul. 2015. [11] ROLIM, D. Estudo epidemiológico do primeiro surto de melioidose no Brasil. 2004. 82 p. Dissertação

VOL. 05, N° 05 - AGOSTO, 2017

ARTIGO CIENTÍFICO

http://dx.doi.org/10.18010/sp.v5i5.4

PRODUÇÃO DE ETANOL E BIOFERTILIZANTES UTILIZANDO RESTOS DE ALIMENTOS Lucas Cândido Marques1, Matheus Henrique Reule¹, Rafael Benincá Berno¹, Fernando Furlan2 Colégio Cecília Meireles. Palotina – PR, Brasil. Resumo: No Brasil, cerca de 26,3 milhões de toneladas de alimentos são desperdiçados anualmente, sendo destinadas ao lixo, sem nenhum reaproveitamento. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi utilizar alimentos desperdiçados para a produção de etanol e também de biofertilizante. A produção do etanol consiste na destilação de uma mistura que contenha sacarídeos (Frutose, Sacarose e Glicose), como, por exemplo, um “suco” feito a partir de cascas de frutas, verduras e legumes. Este suco foi submetido a um processo, onde se adicionou fermento biológico (Saccharomyces cerevisiae) para a fermentação durante aproximadamente 3 dias. Após esse período, a mistura foi coada utilizando uma peneira, onde separou-se o resíduo (utilizado como adubo no crescimento de plantas de milho) e o líquido foi fervido, passando por uma torre de fracionamento onde a água e outras substâncias são separadas do álcool que é condensado e fica pronto para o uso. Como resultado, obtivemos um etanol com teor alcoólico de 80%, além de possuir presença do cheiro característico de etanol. O biofertilizante mostrou-se eficiente para o crescimento das plantas de milho, onde diferiu estatisticamente para o comprimento da parte aérea e massa fresca das raízes. Concluímos que o uso das frutas de descartes podem ser utilizadas como alternativa para a produção de etanol e que os resíduos utilizados como biofertilizante são eficientes para o crescimento e desenvolvimento das plantas. Palavras-chaves: Desperdício; Fermentação; Biocombustíveis. Abstract: In Brazil, about 26.3 million tons of food are wasted annually, being sent to the garbage, without any reuse. Therefore, the objective of this work was to use wasted food for the production of ethanol and also for biofertilizer. The production of ethanol consists of the distillation of a mixture containing saccharides (Fructose, Sucrose and Glucose), for example, a “juice” made from fruit peels, vegetables and vegetables This juice was subjected to a process, where biological yeast (Saccharomyces cerevisiae) was added for fermentation for approximately 3 days. After this time the mixture was poured using a sieve, where the residue (which was used as fertilizer in the growth of maize plants) was separated and the liquid was boiled through a fractionation tower where the water and other substances were separated Of the alcohol that is condensed and is ready for use. As a result, we obtained an ethanol with an alcohol content of 80%, in addition to having the presence of the characteristic smell of ethanol. The biofertilizer was efficient for the growth of corn plants, where it differed statistically for shoot length and fresh root mass. We conclude that the use of discard fruits can be used as an alternative for the production of ethanol and that the residues used as biofertilizer are efficient for the growth and development of the plants. Keywords: Waste; Fermentation; Biofuels.

1 2

Alunos do Ensino Médio. Professor de Biologia.

Produção de etanol e biofertilizantes utilizando restos de alimentos

1 INTRODUÇÃO Um dos grandes problemas mundiais é o desperdício de alimentos e o Brasil está entre os dez países que mais desperdiçam alimentos no mundo. Anualmente, calcula-se que a produção mundial de alimentos seja de quatro bilhões de toneladas, sendo que cerca de 30% destes sejam jogados fora, sendo que, da produção até a mesa, cerca de 40% de verduras, hortaliças folhosas e frutas sejam desperdiçados [22]. O desperdício de alimentos é uma dificuldade que abrange as principais etapas da cadeia de movimentação: transporte, produção, comercialização, sistema de embalagens, armazenamento e consumo. As perdas começam na produção, devido aos fatores climáticos como o calor, microrganismos, transporte inadequado, falta de treinamento das pessoas que manipulam o alimento, entre outros fatores. Em relação às perdas de frutas e hortaliças, segundo dados publicados pela Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura - FAO [5], cerca de 10% ocorrem no campo, 50% durante o manuseio e transporte, 30% nas centrais de abastecimento e comercialização, e 10% em supermercados e consumidor final. Conceitualmente, toda perda ou desperdício é uma determinada mudança na viabilidade, comestibilidade, salubridade ou ainda, a qualidade do alimento que o impeça de ser consumido por pessoas, podendo ser igual ao produto colhido menos o produto consumido [10]. De acordo com pesquisas, 30% dos alimentos como cascas, talos, folhas e sementes de verduras, legumes e frutas, por falta de informação sobre o valor nutricional e forma correta de preparo, são desperdiçados no Brasil [3]. Os resíduos de frutas e hortaliças são, geralmente, desprezados pela indústria e poderiam ser utilizados como fontes para diminuir os impactos ambientais [14]. O Brasil está entre os dez países que mais desperdiçam alimentos no mundo, sendo que 51 milhões de brasileiros vivem abaixo da linha da pobreza. O país produz 140 milhões de toneladas de alimentos por ano e é um dos maiores exportadores de alternativas de nutrientes, com o objetivo de aumentar o valor nutritivo da dieta bem como solucionar deficiências dietéticas do excesso alimentar [4]. Uma das alternativas encontrada é a utilização das frutas que seriam destinadas ao lixo para a produção de etanol, sendo esta uma forma rentável de produzir álcool, utilizando a reciclagem destes alimentos. De forma geral, a fermentação utiliza microrganismos na transformação da matéria orgânica catalisada por enzimas, sendo esta uma técnica utilizada desde 5000 a.C na utilização para a

produção do vinho, queijos e outros derivados do leite. A fermentação da cevada já era utilizada pelos Egípcios em 4000 a.C e, desde então, é utilizada no processo de produção da cerveja e de pães [23]. Atualmente, diferentes produtos utilizados nas indústrias químicas, farmacêuticas e de alimentos são alcançados por processos fermentativos [23]. Diante disso, este trabalho teve por objetivo utilizar restos de frutas e verduras destinadas ao descarte para a obtenção de etanol, e utilizar estes restos vegetais (resíduos) como biofertilizante agrícola.

2 MATERIAIS E MÉTODOS O experimento foi realizado no Laboratório de Ciências e Biologia do Colégio Cecília Meireles, Palotina – PR, no período de junho de 2015 a fevereiro de 2016. Frutas de supermercados e distribuidoras que seriam destinadas ao lixo, ou seja, consideradas descartes e impróprias para a comercialização em nossa cidade, foram coletadas e utilizadas para a realização do experimento. Utilizou-se apenas a polpa e a casca, descartando as sementes de laranja, pêssego, manga, melância e mamão para a produção da biomassa. Primeiramente, 1 kg de frutas foram cortadas e adicionadas ao liquidificador, com capacidade de 2 L, com 250 mL de água para fazer a trituração das mesmas, obtendo-se um total de 35 kg de frutas e 8000 mL de água, adquirindo-se aproximadamente 45 kg de biomassa total. Após o preparo da biomassa, esta foi condicionada em um recipiente, com capacidade de 60 L, juntamente com 375 g de fermento biológico comercial Fleischmann (Saccharomyces cerevisiae e Monoestearato de sorbitana) e feito uma homogeneização durante 5 minutos. Após, o recipiente foi vedado e deixado apenas um orifício na qual um cano foi acoplado, e este foi deixado em recipiente com água para ocorrer à liberação de CO2 e não permitir a entrada de O2, para que não ocorra oxidação da mistura (Figura 1).

Figura 1: Recipiente contendo a mistura de frutas, água e Saccharomyces cerevisae para fermentação durante o período de 72 horas. Fonte: Os autores, (2016).

Produção de etanol e biofertilizantes utilizando restos de alimentos

Após 72 horas de fermentação, a biomassa foi peneirada com auxílio de uma peneira de nylon, separando a parte líquida (mosto fermentado) e a parte sólida (biofertilizante). O mosto fermentado, então, foi adicionado ao destilador caseiro, onde foi fervido a aproximadamente 80° C, e através da destilação fracionada do mosto fermentado, foi separado o etanol de outros líquidos presentes na mistura. Foram realizadas duas destilações, na primeira, obtêm-se um etanol com menor teor alcoólico (7%), e a partir deste etanol, outra destilação foi realizada para, assim, obter o etanol com maior teor alcoólico, atingindo-se como produto final o etanol, com odor e pureza característica.

Foram analisados o teor alcóolico % (v/v) com auxílio de Alcoolômetro Gay-Lussac, e com o resíduo das frutas (biofertilizante) foi realizado um segundo experimento, para verificar se as sobras poderiam melhorar a fertilidade do solo. O segundo experimento foi preparado em recipientes com capacidade de 2 L de solo, sendo adicionado solo na proporção quatro partes de solo para o T1 (Sem fertilizantes) e três partes de solo para uma parte de biofertilizante para o T2 (Com fertilizante). Desta forma o experimento foi dividido em apenas dois tratamentos T1- sem biofertilizante e T2 - com biofertilizante, com 5 repetições por tratamento e semeado 5 sementes por vaso, totalizando 50 sementes. Após a semeadura, os recipientes foram dispostos ao acaso em estufa telada 50%. Para testar a viabilidade do biofertilizante, utilizaram-se sementes de milho cultivar DRB 330 fornecidas pela Cooperativa Agroindustrial – C.VALE, pois esta cultura é a mais cultivada em nossa região. Após 10 dias da semeadura, foi realizado o desbaste nos vasos, deixando apenas quatro plantas por vaso, para que ocorresse um melhor desenvolvimento da cultura. 20 dias da semeadura, avaliou-se: comprimento da parte aérea (cm), massa fresca da raiz (g) e massa fresca da parte aérea (g). O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com dois tratamentos, 5 repetições com 4 plantas por repetição. Os dados foram submetidos á analise de variância – ANOVA e as médias comparadas pelo teste Tukey com 5% de significância utilizando o programa estatístico SISVAR 5.3 [6].

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES A partir do processo de fermentação, obtivemos um etanol com teor alcoólico inferior (7%), devido ao processo de destilação ter sido realizado em um destilador caseiro, não obtendo-se um resultado tão satisfatório em

comparação àquele obtido com um destilador encontrado em laboratórios específicos. Os açúcares presentes na mistura são de extrema importância para a produtividade na fermentação alcoólica, conforme evidenciado por diversos autores na literatura [18]. A utilização das frutas supracitadas são consideras excelentes por conter grande quantidade de glicose, e tendo em vista que as mesmas seriam destinadas ao lixo, e além de utilizar o etanol, obtivemos resultados satisfatórios com o biofertilizante. Após a segunda destilação, podemos verificar que o etanol destilado foi de 80%. De acordo com Joner (2012) [7] as frutas influenciaram na produção do etanol, pois trabalhando com maçã, laranja e banana isoladas e combinadas, obtiveram melhores resultados utilizando 60% de banana, 20% de maça e 20% de laranja, obtendo um teor alcoólico de 56,5%. Para o mesmo autor, o resultado menos satisfatório foi usando apenas a laranja, não produzindo etanol, isso devido ao alto teor de acidez deste fruto. O álcool presente no mosto é recuperado pela destilação, processo de separação de componentes de uma mistura baseado nas suas capacidades de evaporação (volatilidades) em uma dada temperatura e pressão. Na destilação, a mistura é aquecida até a ebulição, e os vapores são resfriados até sua condensação. Esse processo baseia-se no fato de que, numa solução de líquidos voláteis, o fracionamento dos mesmos se dá de tal forma que os que apresentam pontos de ebulição mais baixos se separam primeiro, seguidos pelos outros componentes em uma sequência correspondente às suas respectivas volatilidades. Assim, o efeito final é o aumento da concentração do componente mais volátil no vapor e do componente menos volátil no líquido [9]. Os dados referentes à massa fresca da parte aérea, massa fresca da raiz e comprimento da parte aérea, estão apresentados na Tabela 1. Tabela 1: Massa fresca da parte aérea – m.f.p.a. (g), massa fresca da raiz – m.f.r. (g) e comprimento da parte aérea – c.p.a. (cm) nos dois tratamentos aplicados. Tratamento M.F.P.A. (g) M.F.R. (g) C.P.A. (cm) T1

0,900 a

0,440 b

34,4 b

0,950 a

0,685 a

48,1 a

18,9

34,0

7,54

C.V. (%)

T1 – sem biofertilizante; T2 – com biofertilizante. Cada valor representa à média (n = 4), seguidas da mesma letra na coluna, não diferem estatisticamente pelo teste Tukey (p ≤ 0,05). Fonte: Os autores, (2016).

Produção de etanol e biofertilizantes utilizando restos de alimentos

Como resultado do segundo experimento (Tabela 1) observou-se que as plantas de milho tratadas com o biofertilizante, apresentaram diferenças significativas para o comprimento da parte aérea em relação às plantas sem biofertilizante, 48,1 cm e 34,4 cm, respectivamente. O biofertilizante apresentou um incremento no tamanho da planta. Para a massa fresca da parte aérea, não houve diferenças significativas entre ambos os tratamentos, apresentando em média 0,900 g e 0,950 g, respectivamente (T1 e T2). Mesmo o T2 apresentando plantas mais altas, a massa não foi alterada. Nossos resultados diferem do encontrado por Rodrigues (2014) [17], que utilizando biofertilizante composto por uma mistura de água, mel, algas, esterco e pó de rocha, observando que houve um acréscimo na massa fresca da parte aérea após 25 dias da semeadura. Em relação à massa fresca da raiz, nossos resultados apresentaram diferenças significativas, mostrando que o uso de biofertilizante aumentou a área radicular, proporcionando assim maior massa, apresentando 0,685 g para o tratamento com biofertilizantes e 0,440 g para a testemunha (T2 e T1). Nossos resultados concordaram com Rodrigues (2014) [17], que trabalhou com milho, no qual constatou-se que a produção de biomassa fresca e seca das raízes apresentou significância no período de avaliação ao 25° dia da semeadura, com uma diferença no percentual de 9,92% para a massa fresca da parte aérea e 13,01% para a massa seca da parte aérea. Resultados semelhantes foram encontrado por Medeiros et al (2011) [12], que testou biofertilizante a base de esterco bovino em mudas de tomate cereja, observando um incremento na massa radicular decorrente do efeito do biofertilizante, melhorando as propriedades do solo, maximalizando a absorção de nutrientes pelas raízes. Segundo Soares (2014) [20] as substâncias húmicas contidas no biofertilizante promovem maior absorção de nutrientes o que proporciona melhor crescimento de plântulas tanto em função da altura como no diâmetro. Outro resultado observado foi à coloração das folhas, pois plantas do T2 apresentaram coloração verde escuro, já o T1, as folhas apresentaram-se com coloração verde claro (Figura 2). Isso mostra um efeito positivo do biofertilizante para a cultura do milho.

Figura 2: Plantas após 20 dias da semeadura. T1 – Testemunha e T2 – Com fertilizante. Fonte: Os autores, (2016). De acordo com Pinheiro e Barreto (2011) [15], os biofertilizantes em função da ação de microrganismos presentes no seu complexo fluido, de certa forma fornecem além dos nutrientes, enzimas, hormônios de crescimento e vitaminas, favorecendo assim a disponibilidade de nutrientes à planta podendo alterar a coloração das folhas. Estudos recentes indicam que o biofertilizante apresenta grande importância no crescimento de plantas, conforme relatos evidenciados em trabalhos com a cultura do milho [2][21][8].

A cultura do milho apresenta boa resposta na adubação quando o solo é manejado de forma correta com compostos orgânicos e biofertilizantes, havendo acréscimos na sua produtividade [2]. Segundo Primavesi (1990) [16] o uso de componentes orgânicos contribui com efeitos significativos na melhoria das propriedades físicas do solo, e Melo et al (2007) [11] afirmam que além das melhorias físicas, também repercuti em qualidades químicas e biológicas que auxiliam o equilíbrio nutricional das plantas. São escassos na literatura trabalhos que utilizaram biofertilizantes e sua influência no crescimento inicial do milho. Em contrapartida, em outras espécies tem-se constatado que a aplicação de produtos desta natureza não alteram o desenvolvimento de plantas de forma positiva ou negativa [12][20].

4 CONCLUSÃO É possível obter etanol de boa qualidade utilizando frutas de descarte. Os restos (resíduos) podem ser utilizados como biofertilizantes para o cultivo do milho.

REFÊRENCIAS [1] Brasil Escola. Biomassa. Disponível em: <http:// www.brasilescola.com/geografia/biomassa.htm>. Acesso

Produção de etanol e biofertilizantes utilizando restos de alimentos

em: 06 out. 2015. [2] BEZERRA, L.; L.; SILVA FILHO, J.; H.; DA; ANDRADE, R.; MADALENA, J.; A. DA S. Avaliação da aplicação de biofertilizante na cultura do milho: crescimento e produção. Revista verde (Mossoró-RN-Brasil) v.3, n.3, p.131-139, 2008. [3] DAVID, D.; C.; Z.; P. Comparação da qualidade bioquímica de vegetais, cultivados de modo convencional e não convencional. 2007. 62p. Tese (Doutorado em Ciências Biológicas, Fisiologia Vegetal) – Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, 2007. [4] ESPÍNDOLA, F.; S. Fracionamento dos vegetais verdes e obtenção de concentrados protéicos de folhas (CPF) para suplementação de alimentos e ração animal, com aproveitamento dos subprodutos. 1987. 140 f. Monografia (Graduação em Agronomia) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia. [5] FAO – Disponível em: < http://agenciabrasil.ebc. com.br/economia/noticia/2015-04/domingo-editada-fao-quer-reduzir-perdas-de-alimentos-no-brasil> Acessado em: 08 out 15. [6] FERREIRA, D.; F. SISVAR - Sistema de análise de variância. Versão 5.3. Lavras-MG: UFLA, 2010. [7] JONER, G.; C.; BATTISTI, J.; F.; RICCI, M.; R.; STEINMACHER, N.;C Obtenção de etanol a partir da biomassa de frutas. XXXII Encontro Nacional de Engenharia de Produção. Bento Gonçalves, RS – Brasil. 2012. [8] LIMA, J.; G.; A.; VIANA, T.; V. DE A.; SOUSA, G.; G. DE.; WANDERLEY, J.; A.; C.; NETO, L.; G.; P.; AZEVEDO, B.; M. de. Crescimento inicial do milho fertirrigado com biofertilizante. Revista Agropecuária Científica do Semiárido, v.8, n.1, p.39-44, 2012. [9] MACHADO, C.; M.; M.; ABREU, F.; R. Produção de álcool combustível a partir de carboitrados. Ano XV – Nº 3 – Jul./Ago./Set. 2006. [10] MARTINS, R.; C.; FARIAS, R.; M., Produção de alimentos x desperdício: tipos, causas e como reduzir perdas na produção agrícola. Revista da Faculdade de Zootecnia, Veterinária e Agronomia, Uruguaiana, v.9, ed.1, p.20-32, 2002. [11] MELO, G.; M.; P.; MELO, V.; P.; MELO, W.; J. Compostagem. Jaboticabal, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, 2007. 10p. Disponível em: http://www.am-

bientenet.eng.br/TEXTOS/COMPOSTAGEM.pdf. em: 03 de fev. 2016.

Acesso

[12] MEDEIROS, D.; C.; LIMA, A.; B.; BARBOSA, M.; R.; ANJOS, R.; S.; B.; BORGES, R.; D.; CAVALCANTE NETO, J.; G.; MARQUES, L.; F. Produção de mudas de alface com biofertilizantes e substratos. Horticultura Brasileira, Brasília, v.25, n.3, p.433-436, 2007. [13] MEDEIROS, R.; F.; CAVALCANTE, L.; F.; MESQUITA, F.; O.; RODRIGUES, R.; M.; SOUSA, G. G.; DINIZ. A. A. Crescimento inicial do tomateiro-cereja sob irrigação com águas salinas em solo com biofertilizantes bovino. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.15, n.5, p.505–511, 2011. [14] OLIVEIRA, L.; F., NASCIMENTO, M.; R.; F.; BORGES, S.; V.; RIBEIRO, P.; C.; N.; RUBACK, V.; R. Aproveitamento alternativo da casca do maracujá-amarelo (Passiflora edulis f. flavicarpa) para produção de doce em calda. Rev. Ciência e Tecnologia de Alimentos, Campinas, v.33, n.3, p.259262, 2002. [15] PINHEIRO, S.; BARRETO, S. B. MB-4 Agricultura sustentável, trofobiose e 384 biofertilizantes. Blumenau. Cooperativa Ecológica Colmeia, 2011. [16] PRIMAVESI A. Manejo ecológico do solo: a agricultura em regiões tropicais. 9° edição, São Paulo: Ed. Nobel, 1990. 549 p. [17] RODRIGUES, J.; S. Frequências e doses de biofertilizante na fertirrigação da cultura do milho (Zea mays L.) no Vale do São Francisco. 2014, 72p. Dissertação Mestrado em Engenharia Agrícola, Juazeiro – Bahia. [18] SALMON, J. M.; MAURICIO, J. C. Relationship between sugar uptake kinetics and total sugar consumption in different industrial Saccharomyces cerevisiae strains during alcoholic fermentation. BIOTECHNOL. LETTERS, V. 16, P. 89-94, 1994. [19] SOARES, A, G. Desperdícios de alimentos no Brasil – um desafio político e social a ser vencido. Disponível em: <http://atividaderural.com.br/artigos/508fc56454d19.pdf> . Acesso em 18 out 15. [20] SOARES, E.; R.; BASEGGIO, E.; A.; SENA, S.; P. de; PEREIRA, M.; D. Emergência e desenvolvimento inicial de plântulas de cupuaçu em substrato enriquecido com biofertilizante. Rev. Bras. de Agroecologia. V.9, 1ed, p.176184, 2014.

Produção de etanol e biofertilizantes utilizando restos de alimentos

[21] SOUSA G.; G.; MARINHO, A.; B.; ALBUQUERQUE, A.; H. P.; VIANA, T.; V.; A.; AZEVEDO, B.; M. Crescimento inicial do milho sob diferentes concentrações de biofertilizante bovino irrigado com águas salinas. Revista Ciência Agronômica, v. 43, n. 2, p.237-245, 2012. [22] UGALDE, F.; Z.; NESPOLO, C.; R. Desperdícios de alimentos no Brasil. SB Rural, ed. 154, v.7, maio de 2015. [23] WARD, O.; P. Biotecnologia de la fermentacion. Zaragoza – Espanha: Editorial ACRIBIA, S. A., 1991.

VOL. 05, N° 05 - AGOSTO, 2017

ARTIGO CIENTÍFICO

http://dx.doi.org/10.18010/sp.v5i5.5

PRODUÇÃO DE IOGURTE NO ESTUDO DE CONCEITOS DE BIOLOGIA COM ALUNOS DA EDUCAÇÃO DE JOVENS E ADULTOS - EJA Wellington Calixto dos Santos1, Kátia Florêncio2 Escola Estadual Dona Florisbella de Campos Werneck. Mauá – SP, Brasil. Resumo: Realizar aulas práticas de Biologia na Educação de Jovens e Adultos tem por finalidade incentivar o protagonismo juvenil e adulto, estimular a criatividade às aulas e fazer com que o aluno perceba o vínculo entre saber acadêmico, mundo do trabalho e seu dia-a-dia. A produção de iogurte natural com Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus thermophilus liofilizados, com alunos do Ensino Médio da Educação de Jovens e Adultos na EE Dona Florisbella de Campos Werneck (Mauá), da Rede Oficial de Ensino do Estado de São Paulo, foi a maneira de abordar conteúdos didáticos na prática educativa. Participaram deste projeto alunos com idade entre 18 e 60 anos, moradores de Mauá e Ribeirão Pires. A escola é o espaço ideal para promover as Políticas Públicas Educacionais que tem, por objetivo, uma Educação democrática para as classes populares, menos favorecidas financeiramente. É conhecido que aulas práticas podem melhorar o desempenho acadêmico dos nossos alunos por proporcionar desenvolvimento de habilidades e competências para o mundo do trabalho e viver em sociedade. Palavras-chaves: Microorganismos; Ensino de Biologia; Educação de jovens e adultos; Aulas práticas; Habilidades e competências; Ensino Médio. Abstract: Performing practical classes of Biology for youth and adult education to encourage the youth and adult roles, stimulate the creativity in the classroom and make the student realize the link between academic knowledge, work and his day by day. The Natural Yogurt production with lyophilized Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus, with High School young and adult students at EE Dona Florisbella de Campos Werneck in Mauá city, from the Official School network of the state of São Paulo, it was the way to approach didactic contents in the educational practice. Students of age between 18 and 60 years old took part in this Project, living in Mauá and Ribeirão Pires. The school is an ideal space to promote the Educational Public Politics with the objective of a Democratic Education for the low income people. It is known that practical classes can improve our student’s academic performance by providing development of skills and competencies to the world of work and living in society. Keywords: Microorganisms; Biology teaching; Youth and adults education; Practical classes; Skills and competencies; High school.

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Aluno do 3º ano do Ensino Médio (EJA). E-mail: wellington@hotmail.com Professora de Biologia pela Uninove e Biomédica pela UMC. E-mail: katiabemvinda@gmail.com

Produção de iogurte no estudo de conceitos de biologia com alunos da educação de jovens e adultos - EJA

1 INTRODUÇÃO O iogurte resulta da fermentação do leite por uma flora bacteriana composta de Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus thermophilus. Os estreptococos removem o oxigênio e os lactobacilos transformam o açúcar da lactose em ácido láctico. Quando o pH se encontra entre 5 e 6, o leite coagula (MALAJOVICH, 2016) [1]. O iogurte é um alimento comum presente na dieta das famílias, porém nossos alunos não conseguem identificar a ligação entre os lactobacilos e a produção do iogurte. Assim, para contextualização no processo de ensino e aprendizagem dos alunos da Educação de Jovens e Adultos, foram realizadas aulas práticas sobre a produção do iogurte natural, com uso de lactobacilos liofilizados. Por isso, é importante estimular a realização de aulas práticas no ensino da Biologia, possibilitando assim uma aprendizagem significativa para alunos do Ensino Médio (LIMA; GARCIA, 2011) [2]. Os lactobacilos (Lactobacillus) são bactérias (bacilos Gram-positivos anaeróbios) que se alimentam de matérias orgânicas inertes. São microorganismos inofensivos e que podem viver no trato intestinal constituindo a flora bacteriana digestiva benéfica dos mamíferos, inclusive a do homem. Conhecer o processo de fermentação anaeróbica, para contextualização da aprendizagem de microorganismos, foi uma estratégia pedagógica utilizada com alunos da Educação de Jovens e Adultos. A produção do iogurte natural na EE Dona Florisbella de Campos Werneck, foi o objetivo principal deste trabalho, assim como vivenciar os ganhos pedagógicos que aulas práticas de biologia podem oportunizar. O estudo das bactérias nos faz compreender que são organismos visíveis somente ao microscópio, considerados parasitas obrigatórios. (TRABULSI, et al, 2000) [3]. Segundo Krasilchik, (2005) [4] “As aulas de laboratório têm um lugar insubstituível no ensino da Biologia, pois desempenham funções únicas: permitem que os alunos tenham contato direto com os fenômenos físicos e químicos, manipulando vidraria de laboratório e equipamentos como termômetros, estufas além de observar organismos em colônias macroscópicas”.

2 MATERIAIS E MÉTODOS Após toda fundamentação teórica necessária, o projeto referente à Produção do Iogurte Natural foi executado e supervisionado pela coordenação pedagógica.

As aulas práticas de Biologia foram realizadas com três turmas de 30 alunos cada. Para a produção do Iogurte Natural, foram necessários os seguintes materiais e reagentes: - Leite Longa Vida integral; - Leite em pó; - Açúcar refinado; - Lactobacilos liofilizados (Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus thermophilus); - Termômetro; - Recipiente para aquecer o leite; - Caixa de isopor para simular uma estufa; - Copos descartáveis de 300 ml, com tampa; - Geladeira; - Roteiro elaborado sobre a Aula Prática; - Touca e luvas descartáveis; - Avental de cozinha; 2.1 Preparação do Iogurte Natural Primeiramente foi separado todo o material necessário e, em seguida, os participantes da prática vestiram touca, luvas descartáveis e avental de cozinha. Depois, foi distribuído o roteiro da aula prática que está descrito abaixo: Coloque o leite Longa Vida num recipiente que comporte 6 litros de leite, adicione 3 colheres (de sopa) de leite em pó, para cada litro de leite adicionado, homogenize e aqueça até alcançar a temperatura de 50º Celsius, aproximadamente. Para saber a temperatura, faça a medida com um termômetro. Adicione os lactobacilos liofilizados – 400 mg por litro de leite, portanto, para 2400 mg são necessários para 6 litros de leite. Novamente, homogenize bem a mistura. Distribua o leite aquecido em 40 copos descartáveis de 300 ml e coloque na caixa de isopor, que funcionará como se fosse uma estufa. Tampe a caixa de isopor e aguarde por aproximadamente 3 horas. Abra a caixa de isopor, verifique se houve a coagulação do leite, ou seja, se adquirir consistência firme típica de iogurte. Tampe os copos descartáveis e leve para a geladeira. Após gelar está pronto para consumo. Importante saber que durante a fermentação deve-se manter o iogurte numa estufa ou em recipiente similar, como a caixa de isopor, assim como o controle da temperatura do leite entre 40 e 50º C, é vital para a sobrevivência dos lactobacilos.

Produção de iogurte no estudo de conceitos de biologia com alunos da educação de jovens e adultos - EJA

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES

com o mesmo semestre, em turmas anteriores.

Nas aulas práticas sobre uso de microrganismos foram produzidos em torno de 90 amostras do iogurte natural com as 3 turmas do Segundo Ano do Ensino Médio da EJA. O tempo de 3 horas de fermentação foi o tempo necessário para sua coagulação, e foi necessário em torno de 1 hora para resfriar o produto elaborado que apresentou consistência firme. Adição de açúcar durante o consumo agradou 98% dos educandos. Para Fortuna, (2003) [5], a introdução de temas em sala de aula deve ser aquela em que as características do brincar estão presentes influindo no modo de ensinar do professor, na seleção dos conteúdos, no papel do aluno.

Segundo Zabala e Laia (2010) [7], o ensino das competências e habilidades necessárias, tem como fundamento central a preparação do aluno para agir, sentir e pensar nos problemas e resoluções práticas da vida. O preparo do iogurte ensinou-lhes a montar um roteiro de trabalho, substituírem equipamentos profissionais por outros mais simples, pensar de forma lógica de acordo com conceitos já aprendidos em Matemática, a trabalhar em equipe e a elaborar um relatório prático. A escola deve fornecer-lhes estas oportunidades de crescimento intelectual durante a sua permanência nela.

No artigo: “Democratização do ensino: vicissitudes da ideia no ensino paulista”; Azanha (2004) [6] defende que é necessária uma ação democratizadora da Escola Pública. Somente uma gestão democrática construída com a participação de toda comunidade escolar será capaz de implementar as reformas necessárias no currículo da Educação Básica. Entre as reformas que a comunidade escolar cobra na Educação Básica estão a implantação de aulas práticas dos conteúdos de Ciências, Biologia, Física e Química. A escola é um ambiente de aprendizagem bastante complexo e diversos fatores interferem no processo de mediação do conhecimento exercido pelo professor. Garantir que o aluno da Educação de Jovens e Adultos tenha uma aprendizagem significativa contribui para sua formação integral e faz da escola um espaço que garante Políticas Públicas de qualidade para a população mais carente financeiramente.

4 CONCLUSÕES O uso de aulas práticas, além de ser fundamental para motivar os educandos, propiciou uma aprendizagem mais significativa, já que outras turmas também reivindicaram o direito de participar deste projeto. Diversos alunos, por entenderem que o experimento, poderia ser reproduzido em suas casas, sem exigir equipamentos profissionais específicos e o mesmo traria benefícios para a saúde de seus familiares, se interessaram em adquirir uma amostra dos lactobacilos liofilizados. Implantar aulas práticas relacionadas ao cotidiano destes alunos, trata-se de uma ótima estratégia para aumentar o rendimento escolar na Educação de Jovens e Adultos. Nos dias das aulas práticas, a frequência dos educandos foi 99% na Unidade Escolar, assim como o rendimento escolar foi bem acima da média, comparado

Após a realização da prática descrita, os alunos passaram a entender melhor a importância do consumo do iogurte natural na alimentação saudável e o poder restaurador da flora intestinal. A rotina diária de trabalho, estudo e vida familiar, sobrecarrega o aluno da Educação de Jovens e Adultos e não permite que este contextualize no seu dia-a-dia a ligação entre aquilo que aprende na escola e aquilo que está a sua volta, portanto, participar de aulas práticas faz toda a diferença para a sua formação como aluno. Quando os alunos participam de uma aula prática na escola, eles aprendem a trabalhar em equipe, interagem entre si, ensinam uns aos outros e tornam-se libertos. Conforme Freire (1996) [8], e Cortella (2001) [9] descrevem que, ensinar exige pesquisa e rigor, não há ensino sem pesquisa e nem pesquisa sem ensino. Mesmo sem a presença de um Laboratório de Ciências equipado na Unidade Escolar, isto não afeta de forma significativa o desempenho acadêmico dos alunos, conforme descrito por Gomes (2005) [10]. Este projeto só foi viável graças a substituição de equipamentos profissionais por acessórios similares. Nesta ação realizada, os alunos aprenderam a prática do uso de conceitos da matemática, como uso de proporção e medidas de volume, assim como aprenderam a utilizar o termômetro analógico e digital de forma correta. Este experimento prático serviu também para contextualizar Noções de Higiene e de Segurança Alimentar e Nutricional. Além disto, quando questionados sobre a prática, os alunos se mostraram plenamente satisfeitos com esta aula prática, solicitando da escola mais aulas práticas semelhantes.

Produção de iogurte no estudo de conceitos de biologia com alunos da educação de jovens e adultos - EJA

REFERÊNCIAS [1] MALAJOVICH, Maria Antônia. – Biotecnologia - Segunda Edição (2016).

[2] LIMA, Daniela Bonzanini de.; GARCIA, Rozane Nunes.; (2011, Janeiro/ Junho). Uma investigação sobre a importância das aulas práticas de Biologia no Ensino Médio. Cadernos do Aplicação, Porto Alegre, 24 (1). [3] TRABULSI, Luis Rachid; ALTERTHUM, Flávio.; Gompertz, Olga. Fischman.; CANDEIAS, José Alberto Neves., Microbiologia, 3º edição, Atheneu, São Paulo, 2000. [4] KRASILCHIK, Myriam. Prática de Ensino de Biologia. 4ª São Paulo: Universidade de São Paulo, 2005. 85-87 p. [5] FORTUNA, Tânia Ramos. Sala de aula é lugar de brincar? In: Xavier, Maria Luisa M. & Zen, Maria Isabel H. Dalla (Orgs.). 3. ed. Porto Alegre: Mediação. pp. 127142.2003. [6] AZANHA, José Mário Pires. Democratização do ensino: vicissitudes da ideia no ensino paulista. Educação e Pesquisa, São Paulo, v.30, n° 2, p. 335-344, mai/ago 2004. [7] ZABALA, Antoni.; ARNAU, Laia. Como aprender e ensinar competências. Porto Alegre: Artmed, 2010. [8] FREIRE, Paulo. Pedagogia da Autonomia. Saberes necessários à prática educativa. São Paulo: Paz e terra, 1996. [9] CORTELLA. Mário Sérgio.; Paulo FREIRE, um clássico. In FREIRE, Ana Maria Araújo (Org.). A Pedagogia da libertação em Paulo Freire. São Paulo: Editora UNESP, 2001. PP.155-156. [10] GOMES, Candido Alberto. A escola de qualidade para todos: abrindo as camadas da cebola. Ensaio: Avaliação e Políticas Públicas na Educação, Rio de Janeiro, v.13, n° 48, jun/set. 2005.

AGRADECIMENTOS Núcleo de Ciências da Natureza da DRE de Mauá – S.P; Gestão Pedagógica e QAE da EE Dona Florisbella de Campos Werneck – Mauá – S.P; Corpo Docente da EE Dona Florisbella de Campos Werneck.

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ARTIGO CIENTÍFICO

http://dx.doi.org/10.18010/sp.v5i5.6

SÍNTESE DE TELHAS DE CONCRETO A PARTIR DE DETRITOS DE CONSTRUÇÃO CIVIL COMO AGREGADO André Luiz Koch Liston1, Luiz Antonio de Siqueira Neto1, Cornélio Schwambach2 Colégio Bom Jesus Centro. Curitiba – PR, Brasil. Resumo: Na construção civil, sempre são gerados detritos, um material descartado ainda com potencial de ser reciclado. Este projeto visa a síntese de uma telha utilizando detritos de construção, um item versátil que dá aplicabilidade ao entulho da construção civil. Na primeira fase, foram montados três protótipos de telhas, com a substituição integral do agregado graúdo pelos detritos. Concreto, tijolo e cerâmica moídos foram utilizados no lugar da brita. O molde foi feito reutilizando telhas de concreto e uma cobertura em plástico. A partir dos testes nota-se a necessidade de se melhor quantificar as propriedades do concreto reciclado. Baseando-se nisso, e no estudo bibliográfico subsequente, decidiu-se reavaliar as proporções e as misturas de concreto. Foram preparados noventa corpos de prova, três para cada uma das trinta misturas. Para agregado fino, foram utilizadas diferentes proporções de emboço, tijolo moído e areia. Como agregado graúdo foi usado concreto e cerâmica, além da brita, também em variadas proporções. Ao término da cura, os corpos foram movidos até uma prensa hidráulica, onde foram submetidos a testes de força na compressão e na tração de flexão. Das trinta misturas feitas, cinco apresentaram resultados comparáveis ao grupo controle. Para futuros testes, recomendam-se as duas misturas de melhor resultado, com uso parcial do emboço, cerâmica e concreto reciclado. Se utilizadas as devidas proporções, a reciclagem do concreto não só é viável, como é ecológica. Palavras-chaves: Telha; Concreto; Cerâmica; Reciclagem; Agregado fino e graúdo. Abstract: In civil construction, there will always be debris, a waste product with plenty potential to be reused. This project aims the development of a concrete roof tile, using construction debris, a versatile item which gives a destination to civil construction rubble. In the first phase, three prototypes were assembled, with complete coarse aggregate substitution by the debris. Crushed concrete, brick and ceramic were used to replace stone. The mold was made reusing concrete roof tiles and a plastic cover. Based on results, it was stated the need for a better quantification of the recycled concrete properties. That considered, and the additional bibliographic research, the concrete proportions and mixtures were reevaluated. As fine aggregate, different mortar, brick and sand proportions were used. As coarse aggregate, besides stone, concrete and ceramic were used, also in different proportions. By the end of the cure, the test bodies were moved to a hydraulic press, where they were tested for compression and flexural strength. Five of the original thirty mixtures had a reasonable result when compared to the control group. For future tests, the best two mixtures, with partial use of mortar, ceramic and concrete recycled are recomended. If made with the right proportions, concrete recycling is not just viable, but ecologic. Keywords: Roof tile; Concrete; Ceramic; Recycle; Fine and Coarse Aggregate.

Alunos do 2º ano do Ensino Médio. E-mails (respectivamente): andre_liston@outlook.com (+55 041 41 99683-1583); lasiqueiraneto@hotmail.com (+55 041 41 98700-8484) 2 Professor no Colégio Bom Jesus Centro. E-mail: cornelio.schwambach@fae.edu (+55 041 41 99903-2513) 1

Síntese de telhas de concreto a partir de detritos de construção civil como agregado

1 INTRODUÇÃO Na construção civil, independente da obra - seja de construção, demolição ou reforma - sempre são gerados detritos, ou a popular “caliça”, que representa entre 50 e 70% dos resíduos sólidos urbanos, segundo o Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada [1]. Só na cidade de Curitiba são coletadas 1600 toneladas desses resíduos por dia [2], efetivando a necessidade de abordar o assunto. Esses detritos, de difícil decomposição, se convertem para a sociedade em aterros irregulares, que geram um problema estético, sanitário e ambiental à cidade. Somado a isso, há um custo adicional, advindo do transporte, separação, deposição e preparação dos resíduos, que se repassa, inevitavelmente, à sociedade.

agregado graúdo, pelos detritos. Concreto, tijolo e cerâmica moídos foram utilizados no lugar da brita. Cada telha possui uma mistura diferente. Para simplicidade, o molde foi feito parcialmente apenas a parte superior da telha - reutilizando telhas de concreto industrializadas, uma cobertura em plástico para evitar aderência e delimitação do formato por meio de barrotes de madeira. Após três dias de cura, as telhas foram retiradas do molde e armazenadas, como demonstra a figura:

Contudo, nota-se que o material descartado ainda possui o potencial de ser reciclado ou reutilizado, seja em pequena ou grande escala. 1.1 Hipótese e objetivos Nesse trabalho visa-se inibir o acúmulo de detritos da construção civil e corroborar com a neutralização dos problemas por eles gerados. A síntese de uma telha, utilizando detritos de construção, resultaria em um item de consumo caseiro versátil, utilizado em larga escala em zonas residenciais, que poderia gerar uma economia nos materiais e transportes envolvidos no processo para o fabricante e, principalmente, dar aplicabilidade ao entulho. O projeto tem, em um primeiro momento, um impacto direto na área sanitária e ambiental da cidade, pois o volume de detritos gerado seria reduzido, diminuindo os impactos naturais e a proliferação de doenças causadas pelos lixões, que teriam sua área limitada. Já sob uma segunda análise, percebe-se a possibilidade de uma aplicação social da ideia, que permite a obtenção de um subproduto de larga aplicação na construção civil e com baixo custo de produção, aumentando sua acessibilidade. Soma-se a isso, também, um caráter empreendedor que se manifesta na opção comércio-industrial da telha, além do fácil desenvolvimento do sistema proposto que não exige estudo prévio.

2 MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Primeira fase Para um teste inicial, foram montados três protótipos de telhas utilizando o concreto, com a substituição do

Figura 1: As três telhas, feitas com misturas diferentes e sem uso de brita, já fora do molde. Fonte: Os autores. A resistência à compressão e a impermeabilidade foram testadas superficialmente e, a partir dos resultados macroscópicos, notou-se a inviabilidade do tijolo como agregado graúdo, a necessidade de se melhor quantificar as propriedades do concreto reciclado e a importância de se reduzir o número de variáveis dentre as misturas. Com base nisso decidiu-se, primeiramente, definir as melhores proporções para cada material e agregado, reavaliando, por meio de pesquisa bibliográfica, a viabilidade individual de cada um dos principais componentes dos detritos de construção. O primeiro material a ser analisado foi o revestimento de argamassa - localizado entre o tijolo e a tinta -, que é composto por chapisco, emboço e reboco, sendo o segundo constituinte responsável por aproximadamente 90% da espessura da mistura. O emboço é geralmente feito de cimento, cal e areia, seguindo as proporções de 1:2:9, respectivamente. Portanto, seu uso como agregado fino pode ser considerado, dada sua composição. Não obstante, não foram encontrados indícios na literatura de que os outros materiais do emboço comprometam sua atuação como agregado fino. Outro material analisado foi o tijolo - componente essencial para confecção de muros e paredes. Sua composição é variável, dado que é composto primariamente de argila e, portanto, está sob influência do terreno onde

Síntese de telhas de concreto a partir de detritos de construção civil como agregado

é coletado [3]. Apesar da adição de argila e similares ao concreto não ser consensual, há embasamento técnico que justifique a tentativa. A substituição de até 25% do agregado fino por tijolo em pó não causaria perda tão relevante na resistência à compressão do concreto, como observado por Aliabdo, Abd-Elmoaty e Hassan [4], diferentemente do que ocorre com a substituição do agregado graúdo [5]. Além disso, há diminuição de 8 a 17% em sua densidade, conforme Kesegić, Netinger e Bjegović [6], fator crucial para uma telha de concreto, as quais são associadas ao alto peso. Para substituição do agregado graúdo, cogitou-se a cerâmica triturada, composta primariamente de caulim e argila plástica - como testado por Motta, Zanardo e Junior [7] -, materiais mais tenazes do que a argila. Notou-se que o uso da cerâmica como agregado é algo muito bem embasado academicamente. A substituição de 30% do agregado graúdo resultaria em incremento na resistência de tração e compressão, segundo Subramani e Suresh [8], - características essenciais a qualquer pasta cimentícia. Diversas outras proporções foram testadas pela comunidade científica [9], todas com resultados satisfatórios [10] e maior absorção de água durante a cura do que concreto padrão [11]. Por fim, o principal componente dos detritos de construção, o concreto estrutural, se mostrou confiável na substituição do agregado graúdo, com tal prática sendo testada desde o fim do século XIX [12]. Misturas com apenas concreto como agregado apresentariam uma redução de apenas 10% nas resistências à tração e à compressão, como testado por Ravindrarajah, Loo e Tam [13], apesar de haver redução de seu volume, como observado por Malešev, Radonjanin e Marinković [14], e maior absorção de água [13] durante a cura. Com isso em mente, foram definidas as proporções de cada material. O tijolo, quando presente, apresentará composição fixa de 25% do volume final do agregado fino, dado que valores superiores deturpariam demasiadamente as características do concreto. A cerâmica, quando presente, também se mostrará com fixos 30%, mas do volume final do agregado graúdo, pois seu uso como agregado fino, ou em valores superiores, não se mostra tão efetivo. O emboço, devido a pouca bibliografia na área, apresentará valores variáveis, substituindo 50% ou 100% do volume de areia - agregado fino. O concreto, devido a seu uso em diferentes proporções na literatura, jamais comprometendo exacerbadamente a mistura, apresentará também valores de 50% ou 100% do volume de brita - agregado graúdo.

Para controlar as variáveis, foram feitas e testadas cada uma das possíveis misturas, abaixo representadas. Usou-se a seguinte nomenclatura para a identificação das misturas: E = Substituição, por emboço, de 100% da areia restante. E´= Substituição, por emboço, de 50% da areia restante. T = Substituição, por tijolo, de 25% do total de agregado fino. Ce = Substituição, por cerâmica, de 30% do total de agregado graúdo. Cr = Substituição, por concreto, de 100% do total de brita restante. Cr´= Substituição, por cerâmica, de 50% do total de brita restante. N = Agregado padrão - brita ou areia. 2.2 Exemplo e listagem das misturas E´TN/CeCr´N Implica que o agregado fino da mistura é composto por 25% de tijolo “T”, restando 75% de agregado, que, devido a presença do “E´”, será repartido pela metade entre emboço e areia, tornando a mistura de agregado fino final em: 37,5% Emboço; 25% Tijolo; 37,5% Areia. A mesma lógica se aplica ao agregado graúdo, nesse caso composto por 30% de cerâmica “C” e tendo o restante do agregado dividido em brita e concreto (35% cada). Tabela 1: A combinação de misturas, de modo que não fossem analisados detritos de forma individual - evitando redundância com relação a estudos prévios. ET/ Cr´N

E´TN/ N

N/ CeCr

E´N/ CeN

E´N/ Cr

E/ Cr

E/ CeCr’N

E´N/ Cr´N

TN/ CeN

E/ CeN

TN/ Cr´N

TN/ Cr

N/ CeCr´N

ET/ CeN

E´TN/ CeN

E/ CeCr

E´TN/ Cr

ET/ N

E’TN/ Cr’N

TN/ CeCr

E´N/ CeCr

E/ Cr´N

E´N/ CeCr´N

ET/ Cr

TN/ CeCr´N

ET/ CeCr

E´TN/ CeCr

ET/ E´TN/ CeCr´N CeCr´N

N/ N

2.3 Confecção Em seguida, coletou-se os detritos em um depósito de entulho da região. Após separação, os detritos foram moídos manualmente, por meio de uma marreta. Aqueles destinados a agregado fino foram moídos de modo que, quando submetidos a uma peneira de abertura 3,6 mm [15] - espessura 1,4 mm abaixo do máximo permitido

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para agregados finos [12] - todo material passasse sem resistência, como exemplificado na figura 2. O agregado graúdo também foi peneirado, de modo que tudo fosse retido, como apresentado na figura 3. O tamanho máximo para o agregado graúdo foi limitado a 1,25 cm, por meio de separação manual.

Figura 2: Detritos sendo preparados; o tijolo está sendo convertido em pó e peneirado. Fonte: Os autores.

Figura 3: Detritos sendo preparados; o concreto está tendo seu tamanho reduzido e delimitado pela peneira. Fonte: Os autores. Para fazer os moldes dos corpos de prova, utilizou-se copos de plástico de 500 mL, os quais foram marcados em 10 cm de altura, conforme exigido para corpos de prova cilíndricos com 5 cm diâmetro, como preconizado pela NBR 5738 [16], a qual também limita o tamanho máximo do agregado graúdo: um quarto do diâmetro do corpo de prova, ou nesse caso 1,25 cm. Lembramos que há divergência no formato entre o molde utilizado e o recomendado pela a ABNT. Contudo, para os fins dessa pesquisa, que visa a comparação entre o concreto experimental a ser testado e o concreto padrão, podem-se extrair resultados conclusivos. Para uma análise estatística relevante, foram feitos três corpos de prova para cada uma das trinta misturas, totalizando noventa corpos de prova. A confecção das misturas foi feita objetivando reduzir-se ao máximos as variáveis. Todos os corpos foram feitos sob a proporção clássica de 1:2:3 [17] para cimento, agregado graúdo e agregado fino, respectivamente. Como cada molde possui capacidade para meio litro, objetivou-se 1,5 litros para cada mistura. Os volumes dos componentes do concreto foram mensurados por meio

de recipientes milimetrados de um litro. Para atingir a quantia desejada, foram utilizados 750 mL de agregado graúdo, 500 mL de agregado fino e 250 mL de cimento Portland padrão, com massa de 322,1 gramas, determinada a partir de uma balança de precisão. A fim de atingir uma razão de água-cimento de 30% [12], foi utilizado o volume de água de 130 mL. Cada componente das misturas teve seu volume separado. Em seguida, agregados de mesmo tipo eram pré misturados em um terceiro recipiente: tijolo, emboço e/ ou areia; cerâmica, concreto e/ou brita. A mistura de todos os materiais foi feita sobre uma superfície de papelão. Primeiramente eram adicionados e misturados os agregados fino e graúdo até se tornarem homogêneos. Após, o cimento era adicionado aos poucos, até homogenia. Por fim, a água era adicionada. Todo processo de mistura foi manual, com uso de luvas. Após atingida a uniformidade no concreto, preenchia-se cada um dos moldes que eram, em seguida, dispostos ordenadamente, a fim de identificar-se cada mistura. O horário de adição de água para cada mistura foi registrado, para que fosse respeitado o período de 24 horas no molde. Ao fim de um dia, os corpos foram movidos à cura. Pela ausência de equipamento adequado [18] utilizou-se o sistema de tanques de cura, que consiste na submersão dos corpos de prova em recipientes cobertos por água. A cura submersa compõe uma solução prática para o controle das variáveis do concreto, como demonstrou Varela da Rocha Silva [19], dado que várias misturas estarão sob a mesma solução. Além disso, a cura submersa apresenta incrementos nas propriedades do concreto a longo prazo, como demonstrado por Araújo Silva [20], Raheem e Emenike [21]. Primeiramente, foram usadas cinco caixas cheias de água, enumeradas. A água para cura exige pH elevado, o que é geralmente feito pela adição de cal virgem - CaO -, como exige a NBR 9479 [22] e a NBR 5738 [16]. Contudo, ao ser medido o pH das soluções de cada uma das caixas, por meio de papel tornassol, observou-se uma média de 11 a 12. Não houve, portanto, adição da cal virgem. Todos os corpos de prova foram retirados do molde e levados as suas respectivas caixas, sempre esperando vinte e quatro horas completas desde a adição de água, com variação máxima de 5 minutos. Ao fim de sete dias de cura, a água foi removida das caixas, por meio de um sifão. A fim de realizar os testes dentro do prazo estipulado - diretrizes da NBR 5739 [23] as caixas foram movidas para o local dos testes na manhã do sétimo dia, após a interrupção da cura. Utilizou-se uma

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prensa hidráulica de uma oficina mecânica para realizar os testes de resistência à compressão e à tração na flexão. Devido à ausência de maquinário específico para realização dos testes [24], adaptou-se a prensa para aproximá-la ao máximo das normas estipuladas.

Tabela 2: À esquerda, as misturas de melhor resultado; ao centro, a resistência, em toneladas, à compressão (média entre os dois testes); e, à direita, a resistência à tração na flexão, conforme registradas pelo equipamento. Misturas

Resistência à compressão

Resistência à tração na flexão

E’N/CeN

0,25t

0,1t

E’N/Cr’N

0,05t

Ruptura ao contato

TN/CeN

0,05t

Ruptura ao contato

TN/Cr’N

0,1t

Ruptura ao contato

N/CeCr

0,15t

0,1t

N/CeCr’N

0,15t

0,1t

N/N

0,5t

0,75t

2.4 Testes No teste de resistência à compressão, para pressionar o topo e a base dos corpos de prova, usou-se uma chapa de metal plana - como apresentado na figura 4 a) - a fim de homogeneizar a pressão aplicada, conforme a NBR 6156 [24]. Já no teste de tração na flexão, a fim de simular as condições exigidas pela ABNT, o corpo de prova, ao ser deitado sobre a chapa metálica, foi suspenso por dois pregos, que dividiam o corpo em um terço de sua altura - conforme figura 4 b). A parte superior da prensa foi separada do contato direto por uma placa de madeira, que dissipou a pressão sobre o meio do corpo de prova. O diâmetro desta placa possuía um terço da altura do corpo de prova.

Para determinar as resistências da mistura ao fim de vinte e oito dias - período no qual o concreto atinge sua relativa força máxima [12] - foi utilizada a seguinte fórmula, testada por Kabir, Hasan e Miah [25]1: F28 = C1/C2 C1 = F70,8.84 C2 = (F70,8.21)/ F7 + 21 Sendo:

Figura 4: a) Teste de resistência à compressão; b) Teste de tração na flexão. Fonte: Os autores. Todas as misturas foram submetidas à pressão até ruptura, marcada pelo aparecimento de rachaduras macroscópicas. Dos três corpos confeccionados para cada mistura, dois foram utilizados no teste de resistência à compressão e o terceiro na tração na flexão. Ressalta-se que devido ao fato dessa não ser a finalidade primária da prensa, os valores obtidos tiveram de ser aproximados, dado a limitada precisão do equipamento: toneladas.

F28 = Força de resistência do concreto no vigésimo sétimo dia, em megapascal. F7 = Força de resistência do concreto no sétimo dia, em megapascal. Baseando-se nas dimensões dos corpos de prova cilíndricos - 5x5x10 cm - calcula-se uma superfície de contato com a prensa de 0,0019634954085 m², o que se converte nas seguintes resistências à compressão, em megapascal, para o concreto: Gráfico 1: Resistências à compressão, em megapascal, para o concreto.

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES A grande maioria das misturas sofreu ruptura antes que o equipamento pudesse apresentar alteração em seu medidor - registradas como “Ruptura ao contato”. Dentre essas, destaca-se as que possuíam tijolo como agregado fino. A seguir, estão listadas as misturas de melhor resultado, a resistência, em toneladas, à compressão (média entre os dois testes) e a resistência à tração na flexão, conforme registradas pelo equipamento: 1

A fórmula aqui representada foi simplificada para a previsão da força no vigésimo oitavo dia, a partir de sete dias de cura, visto que a original [25] se apresenta na forma genérica. 1

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Devido à baixa precisão do equipamento utilizado, as resistências à tração na flexão não podem ser mensuradas a partir do mesmo cálculo, limitando a interpretação dos dados à comparação entre as misturas, o que serve aos objetivos dessa fase da pesquisa.

4 CONCLUSÃO A partir dos resultados, nota-se a importância da areia como agregado fino, para manter a coesão e consistência do material formado. Atribuiu-se a funcionalidade não tão efetiva do emboço como agregado fino ao fato deste já ter passado anteriormente pelo processo de cura do concreto, assim afetando sua capacidade de formar novos conglomerados com o cimento fresco. A ineficiência do tijolo foi associada à falta de coesão entre as argilas e as estruturas formadas a partir da hidratação do cimento [26]. Isso são, contudo, hipóteses e, portanto, requer-se investigação futura. Já em relação ao agregado graúdo, baseando-se em análises macroscópicas, atribui-se o sucesso da cerâmica à sua natural resistência à compressão e ao fato de, ao ser partida, manter sua tenacidade de quando ainda coesa. O concreto, porém, não apresenta tal propriedade. Contudo, isso é contrabalanceado por sua porosidade, que permite a formação de estruturas de grande coesão com cimento, o que também acaba por aumentar a absorção de água durante a cura. Uma análise mais precisa também se faz necessária. Julgam-se como mais efetivas as misturas E´N/CeN - 50% de emboço com 50% de areia para agregado fino com 30% de cerâmica e 70% de brita para agregado graúdo - e N/CeCr - 100% de areia para agregado fino com 30% de cerâmica e 70% de concreto estrutural para agregado graúdo. Isso se dá, pois, além de apresentarem maiores resistências, são as proporções que melhor se enquadram no objetivo primário do projeto: escoar detritos de construção, ao mesmo tempo em que se produz um material versátil.

[3] Bauer, L.A.F. Materiais de Construção. S.A. Rio de Janeiro, 1979. 529 páginas. [4] Alibado, A. A.; Abd-Elmoaty, A. M.; Hassan, H. H. Utilization of crushed clay birck in concrete industry. Alexandria University. El-Agamy, 2013. 18 páginas. [5] Kamarudin, H. The Potential Of Recycled Ceramic Waste As Coarse Aggregates For Concrete. Universiti Malaysia Perlis. Perlis, 2008. 4 páginas. [6] Kesegić, I.; Netinger, I.; Bjegović, D. Recycled as an aggregate for concrete: overview. Technical Gazette, 2008. 6 páginas. [7] Motta, J. F. C.; Zanardo, A.; Junior, M. C. As Matérias-Cerâmicas. Parte I: o Perfil das Principais Indústrias Cerâmicas e Seus Produtos. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. São Paulo, 2001. 12 páginas. [8] Subramani, T.; Suresh, B. Experimental Investigation Of Using Ceramic Waste As A Coarse Aggregate Making A Light Weight Concrete. Vinayaka Missions University. Salem, 2015. 10 páginas. [9] Bakri, A. M. M. A.; Norazin, M. N.; Kmarudin, H.; Salleh, M. A. A. M.; Alida, A. Strenght of Concrete Base Cement Using Recycle Ceramic Waste As Aggregate. Univeriti Malaysia Perlis. Perlis, 2013. 4 páginas. [10] Cristiano, M. The use of ceramic waste aggregates in concrete: a literary review. Universitá degli Studi di Napoli Federico II. Nápoles, 2014. 11 páginas. [11] Brito, J.; Pereira, A. S.; Correia, J. R. Mechanical behaviour of non-structural concrete made with recycled ceramic aggregates. Instituto Superior Técnico. Lisboa, 2004. 5 páginas.

REFERÊNCIAS

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[1] Bória Fernandez, J.A. Diagnóstico dos Resíduos Sólidos da Construção Civil. 1ª Edição. Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada, Ipea. Brasília, 2012. 42 páginas.

[13] Ravindrarajah, R. S.; Loo, Y. H.; Tam, C. T. Recycled concrete as fine and coarse aggregate in concrete. Magazine of Concrete Research. Singapura, 1987. 8 páginas.

[2] Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais, Albrepe. Panorama dos resíduos sólidos no Brasil. Edição de 10 anos. Albrepe. São Paulo, 2012. 36 páginas.

[14] Malešev, M.; Radonjanin, V.; Marinković, S. Recycled Concrete as Aggregate for Structural Concrete Production Sustainability. Novi Sad, 2010. 22 páginas.

[15] Peneira de borda plástica, 2016. Comep. Tabela

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de uso padrão Peneira Comep areia 50. Disponível em: www.comeptelas.com.br/wp-content/uploads/2015/08/ catalogo-peneiraalambrado.pdf. Acesso em 26ago.2016. [16] ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR5738; Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova. ABNT. Rio de Janeiro, 2003. 6 páginas. [17] Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná. APOSTILA DE TECNOLOGIA DO CONCRETO. CEFET - Departamento acadêmico de construção civil. Curitiba, 2004. 102 páginas. [18] ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 9479; Câmaras úmidas e tanques para cura de corpo-de-prova de argamassa e concreto. ABNT. Rio de Janeiro, 1994. 2 páginas. [19] Silva, A. V. R.; Diniz, H. A. A.; Ribeiro, J. A. E.; Oliveira, S. S.; Gomes, V. L. L. Influência do processo de cura em concreto convencional em seis idades. Instituto Federal do Rio Grande do Norte. Mossoró, 2012. 8 páginas. [20] Silva, B. A. Análise da influência do tipo de cura na resistência à compressão de corpos-de-prova de concreto. Instituto Tecnológico de Aeronáutica. São José dos Campo, 2009. 48 páginas. [21] Raheem, A. A.; Soyingbe, A. A.; Emenike, A. J. Effect of Curing Methods on Density and Compressive Strenght of Concrete. International Journal of Applied Science and Technology. University of Lagos. Lagos, 2013. [22] ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5739; Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. ABNT. Rio de Janeiro, 1994. 4 páginas. [23] ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6156; Máquina de ensaio de tração e compressão - Verificação. ABNT. Rio de Janeiro, 1983. 5 páginas. [24] ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12142; Concreto - Determinação de resistência à tração na flexão de corpos de prova prismáticos.ABNT. Rio de Janeiro, 2010. 8 páginas. [25] Kabir, A.; Hasan, M. M.; Miah, M. K. Predicting 28 Days Compressive Strength of Concrete from 7 Days Test Result. Bangladesh University of Engeneering and Technology. Daca, 2012. 6 páginas.

[26] Lima, J. A. R. Proposição de diretrizes para produção e normalização de resíduos de construção reciclado e de suas aplicações em argamassa e concretos. Universidade de São Paulo. São Paulo, 1999. 240 páginas.

REALIZAÇÃO