Plantas Amazônicas e seu Aproveitamento Tecnológico by Trópico em Movimento

PLANTAS AMAZÔNICAS E SEU APROVEITAMENTO

Organizadores

PFLANZEN AUS AMAZONIEN UND IHRE

Universidade Fedefkl do Pará

TECHNISCHE NUTZUNG

D A IM LERBEN Z

TECNOLÓGICO

Thomas Mitschein João Pinho Cláudio Flores

Thomas Mitschein João Pinho Cláudio Flores Organizadores

PLANTAS AMAZÔNICAS E SEU APROVEITAMENTO TECNOLÓGICO PFLANZEN AUS AMAZONIEN UND IHRE TECHNISCHE NUTZUNG

Universidade Federal do Pará Daim lerBenz

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ Prof. Dr. MARCOS XIMENES PONTE Magnífico Reitor da UFPA Prof? ZÉLIA AMADOR Vice-Reitor da UFPA Prof? JOAQUINA BARATA TEIXEIRA Pró-Reitora de Planejamento Administradora VERA MARIA BANDEIRA ARRUDA Pró-Reitora de Administração Prof. CRISTOVAM WANDERLEY PICANÇO DINIZ Pró-Reitor de Pesquisa e Pós-Graduação Prof? MARLENE RODRIGUES MEDEIROS FREITAS Pró-Reitora de Ensino de Graduação Prof? MARIA DA PAZ ARAÚJO Pró-Reitora de Extensão Prof. NILSON PINTO DE OLIVEIRA Assessoria de Relações Nacionais e Internacionais Prof. JUAN HOYOS Núcleo de Meio-Ambiente Prof. EMANUEL G. MATOS Presidente do Conselho Editorial

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Editora CEJUP, Belém, PA, Brasil) Plantas amazônicas e seu aproveitamento tecnológico: Pflanzen aus Amazonien und ihre technische nutzung. / Thomas Mitschein, João Pinho e Cláudio Flores, organizado res. — Belém, Universidade Federal do Pará: DaimlerBenz, 1993. 232 p. 1. Flora da Amazônia — utilidades industriais. I. Mitschein, Thomas. II. Pinho, João. III. Flores, Cláudio. CDU-581.6811 índice para catálogo sistemático: 1. Amazônia : Flora : utilidades industriais 581.6811

SUMÁRIO Apresentação ...................................................................... 5 Einführung ...........................................................................115 Pobreza e meio ambiente na Amazônia......................... 13 Armut und Umwelt in Amazonien............................. 122 Agricultura Familiar e a Vertical ização do Processo Produtivo na Amazônia Paraense.............................. 21 Kleinbãuerliche Landwirtschaft und Vertikalisierung des Arbeitsprozesses im paraensischen Amazonas-Gebiet. 131 Plantas Amazônicas com potencial agro-industrial ....... 26 Amazonensische Pflanzen mit agroindustriellem Pontential.........................................................................136 Processos para Obtenção de Fibras Naturais................ 38 Verfahren zur Gewinnung von Naturfasern....................148 A secagem de Produtos Tropicais .................................. 47 Die Trocknung tropischer Produkte................................158 Uso Técnico de Fibras Naturais ..................................... 62 Technische Anwendungen von Naturfasern ....................176 Látices e Borrachas da Amazônia.................................. 71 Latizes und Kautschuke aus Amazonien......................... 185 Cores N aturais................................................................... 83 Naturfarben .........................................................................198 Óleos Naturais: Aproveitamento Tecnológico...............101 Naturõle: Technische Nutzung......................................... 219

Apresentação Prof. Dr. Nilson Pinto de Oliveira

Reitor da Universidade Federal do Pará

Em cada época, em cada tempo, a humanidade tem erigido seus deuses. O deste século chama-se tecnologia. Em sua busca e em seu domínio os homens constroem suas "catedrais". Tomando como minhas as palavras de Octavio Paz, o grande mexicano, pensador e Prêmio Nobel, diria que "estamos 'condenados' a ser modernos. Não podemos (nem devemos) prescindir da técnica e da ciência. É impossível e impensável toda 'volta ao passado' como solução ao impasse da sociedade industrial. O problema consiste em adequar a tecnologia às necessidades humanas, e não o contrário, como ocorreu até hoje". Não é a tecnologia pela tecnologia que a humanidade requer e sim aquela que contribua para a melhoria das condições de vida do homem e do planeta, ainda azul. No caso latinoamericano, a busca de uma. tecnologia a serviço do homem implica, porém, perceber a exigência de uma outra busca: a da manutenção das diferenças e das pluralidades de homens e sociedades: "Com cada sociedade que desaparece, destruída ou devorada pela civilização industrial, desaparece uma possibilidade do homem - não só 5

um passado e um presente, mas um futuro. Preservar essa diversidade é preservar a pluralidade de futuros, isto é, a vida mesma" (Octavio Paz). Na Amazônia, essa percepção me parece fundamental; significa entender que não há um, mas distintos mundos amazônicos, caracterizados pela diversidade e pela pluralidade de povos, culturas e ecossistemas. Homens, culturas e ecossistemas que se vêem fragilizados, que se vêem deteriorados e destruídos, em níveis alarmantes. A trajetória da humanidade amazônica, porém, não pode ser a da luta desigual entre homem, cultura e natureza, de um lado, e a tecnologia de outro. Esta, seria uma luta perdida e mortal. A missão que todos aqui nos impomos, ao agendarmos a discussão sobre "Plantas Amazônicas e seu Aproveitamento Tecnológico", é a da Reconciliação, a do Encontro de alternativas viáveis para a preservação da vida. Nosso compromisso, aqui, é o de forjar novas alianças em defesa da vida. Nos elos dessas alianças, a Universidade Federal do Pará dá sua contribuição. \ O maior centro acadêmico da Amazônia não tem medido esforços para colocar seu saber, sua tecnologia e seus homens em defesa da vida nesta Região. Uma Universidade que, reconhecendo a diversidade e a pluralidade, espalha seus campi em todo o Pará, e não apenas em sua capital, Belém. Uma academia aberta e plural que acolhe e aposta em parceiros que compartilhem de seus anseios, é verdade, mas também de suas concretas ações em proveito dos 6

homens que, na Amazônia, são em sua maioria pobres. Essas realidades motivaram a viva cooperação que a Universidade mantém com a Daimler Benz A.G., a maior empresa alemã, cooperação cujos frutos são já bem visíveis em nosso trabalho conjunto na área do beneficiamento de produtos naturais. Nesse setor, desenvolvemos e aplicamos tecnologia, seguramente com um substrato, porém, fundamental: de que esse saber e essa tecnologia sejam apropriados pelos homens desta Região, superando, enfim, os injustos termos Atuais de troca onde a venda de um produto natural não compra, sequer, meio produto industrializado. Mas, acima de tudo, o que visamos é a promoção de um grande "mutirão" contra a pobreza, uma luta conjunta em benefício da vida em sua pluralidade.

Dr. Ing. Jõrg Züm

Abteilungsleiter Produktion und Umwelt Daimler-Benz AG

É para mim muito gratificante poder cumprimentá-los em

nome da Daimler-Benz e da Mercedes-Benz por ocasião deste primeiro seminário científico "Plantas Amazônicas e seu Aproveitamento Tecnológico". Causa-me grande satisfação a concorrida participação a esse evento. Fico especialmente contente pelo fato de que temos aqui presentes tanto representantes da comunidade científica de diversas áreas do conhecimento, como também do setor industrial. Isso comprova-me de maneira muito clara que a interligação em que se apóia nosso projeto, que vai desde os aspectos ligados à agrossilvicultura, passando por outros de órdem técnica e estendendo-se até os sócio-econômicos, encontra grande ressonância. O professor Mitschein certamente ainda fará referência nesse sentido. Meus senhores, minhas senhoras, Daimler-Benz, em sua qualidade de matriz da aqui muito mais conhecida Mercedes-Benz do Brasil, mostra através deste projeto que, de nossa parte, está sendo levada a sério a questão da proteção do meio ambiente, a qual nós relacionamos na forma de 10 diretrizes para a proteção ambiental também 9

dentro de nossa política empresarial. Isto vale para o projeto que queremos discutir no decorrer deste seminário em dois sentidos. O programa de pesquisas, levado a efeito em cooperação pelos laboratórios da Universidade Federal do Pará, Mercedes-Benz do Brasil, em São Paulo, e Daimler-Benz, em Ulm, Alemanha, serve como complemento tecnológico do Programa "Pobreza e Meio Ambiente na Amazônia". Estamos conseguindo, neste contexto, os pré-requisitos tecnológicos para uma base de sobrevivência economicamente viável e ecologicamente prudente para a população amazônica. A base desse Programa é constituída por um conceito de aproveitamento agrossilvicultural da diversidade florística local. Isso representa uma opção para sair do ciclo de destruição que vem ocorrendo na floresta amazônica através das queimadas. Este conceito de aproveitamento agrossilvicultural engloba uma série de plantas que podem ser cultivadas para a obtenção de matérias-primas vegetais renováveis. Matérias-primas renováveis oferecem, desse modo, à Região, uma chance real de maior independência econômica e de solução do ciclo infernal entre pobreza e destruição ambiental que encontramos nos dias de hoje. Por outro lado, matérias-primas renováveis podem contribuir essencialmente para a fabricação de produtos que não ocasionem danos ao meio ambiente. A assim chamada "balança ecológica", cada vez mais reivindicada e que se refere à observância dos efeitos de um produto sobre o meio ambiente durante todas suas fases de existência, apresenta-se aqui de uma maneira bastante diferente se 10

^comparada a materiais convencionais. Fibras naturais, por exemplo, possuem propriedades muito diferentes e que I tornam bem mais simples uma reciclagem dos produtos que «as têm como matérias-primas. ,? Nesta medida, o Programa contribui para atenuar a ■ problemática do meio ambiente na Região e coloca, através N as matérias-primas renováveis, uma base para a fabricação ide produtos industriais que não são prejudiciais para o meio _ ' ambiente. Concretamente pesquisamos, no âmbito do Programa de ■ Pesquisas, os seguintes campos: fibras naturais, óleos naturais, corantes naturais e látex natural. í As fibras naturais deverão encontrar aplicabilidade como ■ fibras de fortalecimento de materiais sintéticos. Fibras naturais apresentam um espectro de propriedades que tomam muito prometedora uma aplicação tecnológica em materiais sintéticos fortalecidos com fibras naturais. Óleos naturais são pesquisados, dentro do Programa, principalmente no tocante a seu potencial para aproveitamento como lubrificantes e óleos hidráulicos. Além disso, estamos estudando formas de utilizar estes ' óleos naturais como ponto de partida para a fabricação de plásticos. Corantes naturais poderíam ser aproveitados inicialmente talvez para áreas nas quais não seja necessário um elevado grau de estabilidade do corante e nem resistência UV. Látex natural junto com fibras de côco constitui a base para o chamado pêlo de borracha. Em todas estas tarefas prioriza-se a escolha das plantas adequadas. Segue-se a fase da técnica de secagem e de preparação, momento em que é dispensado o maior cuidado em desgastar minimamente as partes da planta através do 11

beneficiamento, a fim de conservar um nível de propriedades o mais alto possível para o posterior aproveitamento no produto. Organizamos oseminário de tal forma que os participantes conheçam todos esses aspectos do Programa, de Pesquisa. Nas palestras de hoje de manhã e de tarde discutiremos os processos e possibilidades do aproveitamento tecnológico das matérias-primas naturais. Uma das comunidades-laboratório, nas quais são cultivadas plantas deste tipo, será visitada depois de amanhã. Causa-me enorme satisfação que tenha sido possível construir uma unidade piloto de beneficiamento na comunidade de Praia Grande, que será vista no sábado. Nós beneficiaremos o chamado pêlo de borracha, isto é, fibras de côco umedecidas com látex. Nesse contexto, planejamos também as instalações e os processos de beneficiamento de tal forma que eles sejam condizentes com as características da comunidade-laboratório e possam ser administrados pela própria comunidade. Assim, procuramos uma peça a ser produzida com relativa simplicidade e fabricaremos aqui, em um primeiro momento, a vida interior, ou seja, a almofada de encostos de cabeça de automóveis. Desejo a todos os participantes um seminário interessante e rico em discussões.

Pobreza e Meio Ambiente na Amazônia: Uma Proposta Municipalista de Desenvolvimento Sustentável Thomas A. Mitschein

Sociólogo Professor do Departamento de Hidráulica e Saneamento Universidade Federal do Pará Coordenador do POEMA / UFPa "Se chegarmos ao ponto em que a metade do mundo assiste pela televisão como a outra morre de fome, a civilização, então, terá chegado a seu fim."

Lester R. Brown (1992:239) World-Watch-Institute

I Quanto ao nível já alcançado e às taxas anuais de crescimento de devastação das florestas tropicais da Amazônia Brasileira existem consideráveis divergências entre os peritos preocupados com essa questão1. Entretanto não há dúvida que o próprio processo da destruição recebeu o impacto decisivo da forçada integração da Região na divisão (inter)nacional de trabalho colocada em prática pelas instâncias estatais desde o final dos anos 1 Enquanto o Instituto de Pesquisas Espaciais de São Paulo chegou à conclusão, com base em sensoreamento remoto, que até agora 415.000 Km2 de florestas topicais foram destruídos no Brasil, na opinião do geógrafo Orlando Valverde somente na Região Norte o desmatamento alcançou uma dimensão superior a 1.000.000 Km2 (O Liberal, 11.05.92).

sessenta. Um ponto central dessa integraçlo fòi O objetivo de reduzir as pressões sobre a balança de pagamento quefls tornaram mais acentuados depois da primeira exploslo doa preços do petróleo através da implantaçlo de grandes projetos orientados para o mercado externo, lobretlldo área mineral e nos setores agropecuário e madeireiro (SUDAM 1976). No Pará, este processo de valorizaçlo dOI recursoé naturais da "última fronteira" do Brasil foi praticado de Utni maneira sistemática. No que diz respeito a seiil resultados, deve-se destacar, resumidamente, que: • os projetos minerais, que absorveram a maior parte dos investimentos efetuados na RegiSo, representam enclaves capital intensivos, cujos CÍbitOl de multiplicação para a sociedade amasônioa slo i extremamente reduzidos e cuja contribuiçlo para t. balança de divisas, devido às oscilações de preÇOS no mercado mundial, ficaram aquém das expectativas iniciais; ti • a concentração fundiária incentivada pelo próprio Estado agravou os conflitos pela ocupaçlo da tCITa e<. pela utilização dos recursos naturais entre Oi BtÕTes (especuladores fundiários, empresas agropiMIÉÉW^ madeireiras, pequenos produtores rurais, garimpatoUi,, etc.); . • a destruição sucessiva do status quo ante do ponto de vista ecológico acelerou úm proCCSIO' 40 empobrecimento que faz com que as estratógl|i & \ sobrevivência de crescentes segmentei SOOlijs t contribuam cada vez mais ambiente natural; e • o ônus da administração sociais, econômicos ecológicos, devido i reduzida

capacidade de intervenção do Estado nacional, está sendo transferido para as instituições locais e regionais (municípios e estados), que, por sua vez, não estão preparados para enfrentar este desafio. Em outras palavras, a idéia de poder-se utilizar a Região como uma espécie de reserva de modernização ou como um instrumento para solucionar problemas nacionais pode ser considerada como fracassada. A suposta variável de solução é, hoje, parte integrante da crise do modelo brasileiro de desenvolvimento, um fato que está sendo corroborado pelo recente relatório ambiental do IBGE sobre a Amazônia, o qual faz referência às tendências de urbanização "selvagem", de concentração fundiária, de expansão das atividades garimpeiras, de prostituição, de narcotráfico e à falta de presença das instituições do Estado brasileiro (O Liberal, 03.06.93). Partimos do princípio de que diante de tais consequências da ocupação e da valorização da Amazônia brasileira, iniciativas e medidas que visam à proteção das florestas tropicais e tão reivindicadas por ecologistas, governos e instituições internacionais só poderão ser bem sucedidas na medida em que enfrentarem a satisfação das necessidades básicas daqueles segmentos sociais que devastam suas bases naturais devido à sua própria pobreza. Isto posto, não duvidamos que a destruição ambiental ocasionada pela pobreza contribui menos para o desmatamento do que as atividades da maior parte das empresas agropecuárias e madeireiras. Sua superação, porém, através da elaboração e implementação de estratégia* desenvolvimento sustentável, que partam das especificidades locais, constituise em um pré-requisito imprescindível para que, dentro do 15

contexto da sociedade regional, o problema da proteção das florestas possa ser "trabalhado" politicamente de maneira produtiva. Quem, por outro lado, priorizar simplesmente o fortalecimento da capacidade de intervenção e sanção do Estado na área ambiental, negligencia o fato de que, diante das imperantes condições sociais e econômicas do Brasil, as instâncias governamentais dificilmente encararão uma melhoria substancial das condições de trabalho dos órgãos competentes por mais que seja necessária como um problema a ser tratado de forma emergencial. Ao mesmo tempo, ele "esquece" que a proteção dos ecossistemas amazônicos, deste tesouro genético único do Planeta, não pode ser imposta sem, ou até contra, a maior parte dos homens da Região, que representa de fato a população pobre.

Coordenado pela Universidade Federal dó Pará (UFPa), o Programa "Pobreza e Meio Ambiente na Amazônia" (POEMA) atua em três diferentes microrregiões do Pará. (Campos de Marajó, Baixo-Tocantins e Araguaia Paraense), nas quais vive uma população de 947.953 habitantes (aproximadamente 18% da população total do Pará), cuja extensão territorial alcança 116.941,67 Km2 (cerca de 10% do território do Pará) e que abrigam 40% dos macroecossistemas paraenses e cujos perfis sócioeconômicos apresentam uma série de especificidades. O campo de atuação strictu sensu do POEMA é composto por quatro comunidades, chamadas comunidadeslaboratório, que fazem parte dos municípios de Ponta de Pedras, Abaetetuba e São Geraldo do Araguaia e nas quais estão sendo experimentadas, em cooperação com a 16

população e as instâncias locais, estratégias inovadoras de desenvolvimento: • que priorizam a satisfação das necessidades básicas, • que incentivam a auto-organização da população, • que fomentam formas sustentáveis de aproveitamento dos recursos naturais e que, de acordo com as especificidades locais, podem ser replicadas nas mencionadas microrregiões e • que contribuam para a elaboração de elementos básicos de políticas municipais coerentes, interessadas em efeitos de concatenação, que, por sua vez, pelo fato de serem lançadas na discussão pública pelos parceiros envolvidos (Universidade, municípios, Estado, sindicatos, associações comunitárias, etc.), gerem efeitos de mobilização política que transcendam os limites das comunidades-laboratório. Trabalhando de uma maneira interdisciplinar, o POEMA reúne atividades nos setores de Saneamento, Saúde e Nutrição, Agrossilvicultura, Beneficiamento de Produtos Naturais, Educação e PlanejamentQ Municipal. A alta importância atribuída a medidas de saneamento básico que são de baixo custo, não carecem de eficiência e favorecem o uso de tecnologias apropriadas está diretamente relacionada com o fato de que, segundo as instituições regionais, mais de 60% das doenças tratadas hospitalarmente tem como origem o consumo de água contaminada. Cabe destacar aqui que a proliferação do cólera dois anos atrás, que castigou sobretudo as comunidades rurais, mostrou mais uma vez o precário estado das condições sanitárias do interior paraense. 17

No que diz respeito ao setor agrossilvicultural do Programa, ele inclui: • atividades de melhoria de uso dos quintais para aumentar o acesso a alimentos, como meio de enriquecimento da cesta básica familiar, • a implementação de um sistema agrossilvicultural que, adaptado às condições sócio-econômicas (potencial de trabalho, etc.) dos pequenos produtores rurais, diversifica e dessazonaliza a produção e reduz o sistema de corte e queima ao mínimo • e desenvolve formas sustentáveis de manejo das florestas, visando assim, por exemplo, a uma maior autonomia dos pequenos produtores com relação à obtenção de subsídios de produção como sementes e mudas e a um aumento da renda através de atividades como a apicultura, enfim mostrando desta maneira, em termos práticos, a importância do aproveitamento adequado dos ecossistemas florestais. A interligação de medidas dos setores de Saneamento e Agrossilvicultura, complementadas por cuidados básicos de saúde, representa uma estratégia promissora para combater com custos relativamente baixos o processo de empobrecimento das comunidades rurais, manifestando-se, por exemplo, em altas taxas de mortalidade infantil ou de desnutrição. O interesse expressivo dos atores sociais e políticos dos municípios pelo trabalho do POEMA e o fato de instituições do Estado do Pará como a Companhia de Saneamento do Pará (COSANPA) ou a Empresa de Assistência Técnica e Extensão Rural (EMATER) terem incluído, em seus próprios planos, os elementos programáticos do POEMA, que dizem respeito a seu trabalho específico, indicam que as 18

experiências realizadas nas comunidades-laboratório já se tomaram objeto de uma discussão pública maior e estão sendo, com as necessárias adaptações, parcialmente replicadas. Partindo da diversificação da produção agroflorestal, o POEMA atribui uma importância expressiva à geração de tecnologias adequadas de beneficiamento de produtos naturais, uma vez que esta área abre possibilidades para perspectivas sustentáveis de desenvolvimento nos municípios e nas comunidades. A cooperação entre a UFPa e Daimler Benz, iniciada há um ano atrás, voltada para a pesquisa de fibras, corantes, óleos e látex naturais, como elementos do processo industrial, aponta nesta direção e proporciona uma contribuição essencial para o fortalecimento e aprimoramento do know-how regional. No referente a duas unidades de beneficiamento da casca de côco, implantadas em Ponta dePedras, na Ilha de Marajó, elas devem sinalizar que, em uma época, na qual nos países industrializados a necessidade de aumentar a reciclabilidade dos produtos naturais em função da sobrecarga do lixo produzido, abrem-se para produtos naturais beneficiados perspectivas de mercado que precisam ser consideradas sistematicamente por políticas regionais orientadas para o desenvolvimento sustentável. POEMA constitui um programa piloto realizado pela maior Universidade da Amazônia e que coopera com diversos parceiros. Os resultados alcançados na primeira fase de trabalho mostram perspectivas otimistas para seu futuro. Se as propostas de trabalho vão conseguir se enraizar ou 19

não dentro do bojo da sociedade regional, depende de uma série de variáveis que estão situadas fora do alcance próprio do POEMA. Neste sentido, ele não tem como oferecer certezas além da firme convicção de que a proteção dos * ecossistemas amazônicos e o combate ao empobrecimento da sociedade regional são dois elementos indissociáveis. BIBLIOGRAFIA SUDAM: II Plano de Desenvolvimento da Amazônia, Belém 1976. BROWN,Lester R.; Start der òkologischen Revolution, in: Zur Lage der Welt 1992. Daten fur das Überleben unseres Planeten, Frankfurt am Main, 1992.

Agricultura Familiar e a Verticalização do Processo Produtivo na Amazônia Paraense Pedro Saviniano da Costa Miranda

Agrônomo, EMATER /POEMA / UFPa.

Na Amazônia Brasileira estima-se que vivam 500.000 pequenos agricultores, dos quais, aproximadamente a metade, no Estado do Pará, cultivando roçados anuais de aproximadamente dois hectares/família. O método tradicional de implantação destas áreas de cultivo preconiza o corte e a queima da cobertura vegetal como forma de remover a vegetação original e, simultaneamente, liberar os nutrientes contidos na biomassa. Após dois anos consecutivos de exploração o roçado perde aproximadamente 92% de sua capacidade produtiva tomando imperioso seu remanejamento para outro local; a área abandonada entra em "pousio", ou "descanso", passando por um processo parcial de regeneração até que a pouca disponibilidade de áreas agriculturáveis tome sua reutilização necessária, o que ocorre em um período de 2 a 8 anos, obviamente com uma fertilidade abaixo da existente no ciclo anterior. 21

Os bens produzidos no roçado (arroz, milho, feijão, mandioca, maxixe, entre outros) são destinados parcialmente ao consumo familiar, sendo também comercializados de forma a facultar à família que os produziu a aquisição de produtos não gerados no estabelecimento (açúcar, sal, massas, querosene, roupas, ferramentas, etc.) O processo de comercialização dos produtos do trabalho familiar desenvolve-se sob intensa intermediação entre a zona de produção e o consumidor urbano, admitindo-se que até 80% do preço final sejam formados depois que o produto sai do estabelecimento agrícola. De qualquer maneira os preços obtidos por unidade de produto evoluem, entre uma safra e outra, a taxas menores que os manufaturados, cuja aquisição é necessária à manutenção da família. Esse quadro tende a agravar as condições de pobreza em que vivem os pequenos agricultores familiares impelindo-os contra a floresta remanescente, as capoeiras, e atualmente mesmo contra as macegas mais rasteiras, as quais são transformadas em roçados cada vez maiores, na infrutífera busca de uma produção quantitativamente capaz de reequilibrar o orçamento familiar. Ainda que a área desmatada anualmente na região amazônica tenha sido reduzida de 2,5 milhões de hectares, em 1989, para 1,1 milhão de hectares em 1991, isto não significa que a pequena agricultura tenha encontrado alternativas para o sistema de "corte-e-queima" das florestas e capoeiras. Na realidade tal fato está mais relacionado com a diminuição do montante de incentivos fiscais aplicados na formação de pastagens. 22

Quanto à pequena produção agrícola, esta não dispõe, nas condições atuais, enquanto segmento social, de alternativas tecnológicas ao sistema "corte-e-queima", as quais, quando disponíveis no mercado de idéias, têm como pré-requisito elevadas inversões financeiras com as quais os camponeses, pelo seu baixo grau de monetarização, não podem arcar. O crédito rural é escasso e sujeito a custos proibitivos, além de estar, via de regra, fora da realidade dos pequenos produtores. A partir dessas premissas o POEMA (Programa Pobreza e Meio Ambiente na Amazônia) através do Convênio UFPa/SAGRI/EMATER, desenvolveu em uma ação conjunta com camponeses de três microrregiões homogêneas (MRHs) do Estado do Pará uma proposta agrossilvicultural que prioriza o uso de fatores endógenos à unidade familiar de produção agrícola, integra três espaços de reprodução econômica da agricultura cabocla (roçado, mata e quintal), contribuindo para elevar a sustentabilidade do sistema produtivo. Simultaneamente estimula-se a autoorganização dos pequenos agricultores, o que possibilitará maior participação dos mesmos nos preços finais obtidos pelos produtos de seu trabalho, através da diminuição dos elos da cadeia de intermediação no processo de comercialização, como também pela verticalização do processo de produção. A nível local/familiar e a partir dos bens gerados nos cultivos e criações, pode-se observar que: • nos quintais caboclos são produzidos a cada ano cerca de uma centena de plantas medicinais que poderíam, se devidamente pesquisadas, possibilitar a cada comunidade o preparo de extratos e similares para a indústria farmacêutica, e até mesmo venda direta ao consumidor; 23

• criações de pequenos animais como aves, peixes, caprinos e suínos, desde que conduzidos com maior eficiência, poderíam estar fornecendo leite, queijos, ovos , e carnes; • o manejo sustentado da floresta remanescente e/ou o enriquecimento das capoeiras, além da produção de mudas e sementes, essenciais para os módulos agroflorestais, gerariam madeiras, fibras vegetais, óleos, frutas, etc. Nos sistemas agroflorestais são cultivados atualmente 48 diferentes espécies, das quais 42 podem ser utilizadas em produção de sucos e doces, 17 em óleos, 17 em conservas diversas, 14 em medicamentos, 9 em farináceos, 6 para fibras, 4 para combustíveis e 4 para corantes. Entretanto, como implementar a atividade de beneficiamento de forma a elevar a renda familiar agregando valor ao produto agrícola ? Processos menos onerosos como a fabricação de doces e conservas podem se tornar viáveis a partir da renda extra obtida com os avanços da comercialização conjunta. Entretanto, à medida em que o processo de beneficiamento for se tomando mais complexo, requerendo equipamentos mais caros, toma-se obrigatória a captação de recurso financeiros fora do âmbito da comunidade. Os Programas de Desenvolvimento podem, por exemplo, ser a solução quando se pretende trabalhar em grau baixo de elaboração como produção de óleos ou fibras. Todavia, se o nível de complexidade atinge o estágio de artigos plenamente manufaturados, como por exemplo, a produção de combustíveis, medicamentos, alguns artefatos em fibra vegetal, deve-se admitir, pelo menos como etapa 24

inicial de verticalização, formas de cooperação com outras fontes de financiamento do setor privado que possibilitem o desenvolvimento da atividade. Neste caso é necessário garantir que o campesinato possa apropriar-se do processo tecnológico sem o que a experiência teria sucesso somente enquanto a parceria injetasse recursos financeiros na atividade. Estabelecidas as unidades de produção manufatureira, o produtor rural, ao processar suas matérias-primas "in loco", reteria próximo à área de produção os normalmente volumosos, resíduos oriundos do processo e reincorporando-os, sempre que possível, a sua área de origem. A atividade de processamento reduziría então o volume a ser comercializado rebaixando os custos do transporte. Finalizando deve-se ver a verticalização do processo produtivo, a nível de comunidades rurais, como uma consistente estratégia para o soerguimento econômico da pequena agricultura organizada o que reduziría a pressão sobre a floresta e, também, como forma de garantir aos futuros consumidores produtos a um preço final mais acessível.

Plantas Amazônicas com Potencial AgroIndustrial Jean C.L. Dubois

Engo. Florestal Rede Brasileira Agroflorestal(REBRAF)

1. Encontram-se nos ecossistemas amazônicos uma infinidade de espécies vegetais úteis para o homem. As comunidades nativas e caboclas acumularam conhecimentos sobre especies da flora local para melhor assegurarem sua subsistência, em convivência com a Natureza. Esses conhecimentos podem contribuir muito para definir, hoje, novas alternativas de aproveitamento, visando um desenvolvimento sócio-econômico que viría apoiar-se na agroindustrialização de produtos vegetais da Amazônia. Já na época pré-colombiana, diversos grupos indígenas conseguiram domesticar plantas nativas úteis através de estratégias de "adensamento"como é o caso a formação dos grandes castanhais silvestres (Santos Pereira, H. & Lescure, J.P.; Dubois, J.C.L., 1992), ou por um processo de seleção de indivíduos superiores, plantados nas aldeias e malocas. (Kerr, W.E. & Clement, Ch.R., 1980). Por exemplo, diversos grupos nativos domesticaram a pupunha — Bacíris gasipaes — (Clement, Ch.R., 1980). Entre os cientistas pioneiros que se esforçaram em registrar informações sobre plantas úteis da Amazônia, 26

destaca-se Paul Le Cointe, cujo volume "Árvores e Plantas Úteis (da Amazônia)" foi publicado em Belém, em 1934 (Le Cointe, P., 1934). Muitas informações encontram-se em outras publicações, tais como: a) no que tange às espécies frutíferas ou comestíveis da Amazônia, no livro de Paulo B. Cavalcante, do Museu Paraense Emílio Goeldi e, artigos ou boletins da autoria de B. B. Calzavara, Hans Müller (CPATU), Rubens R. Lima, Sydney A. Ferreira (INPA), Ch. Clement, etc; b) no contexto do valioso Dicionário das Plantas Úteis do Brasil, de M. Pio Corrêa (Pio Corrêa, M., 1984). 2. A seleção de plantas hoje menos conhecidas, para um aproveitamento agroindustrial, é feita, em geral, para enquadrar-se no comércio de uma economia de escala e os agentes do desenvolvimento, no caso, são grandes empresas ou grandes empresários. O interesse se dirige a recursos vegetais que apresentem boas perspectivas de beneficiamento e comercialização. A absorção dessas plantas, como matéria-prima, pelas indústrias, abriría novos horizontes para um desenvolvimento essencialmente econômico. Para favorecer, de forma igual, o desenvolvimento social, é necessário investir também na implantação de pequenas unidades agroindustriais associativas, em beneficio das comunidades rurais (pequenos agricultures, ribeirinhos, comunidades silvestres). Em nível de comunidades rurais, um número muito maior de espécies vegetais pode ser contemplado para fins de aproveitamento, visto que os produtos beneficiados podem atender não aprenas o grande mercado, como também as 27

necessidades de subsistência de famílias e demandas locais de menor vulto. 3. O aproveitamento, em pequena escala, de espécies de * flora local, para fins de subsistência, ou para satisfazer demandas externas de pequeno alcance, de modo geral, não acaba com a base dos recursos. Quando demandas especializadas (para um ou outro determinado recurso) crescem quantitativamente, corre-se o risco de extinção de espécies ou, pelo menos, de erosão genética: basta lembrar que os efeitos negativos da exploração indiscriminada, sem reposição sistematizada de valiosos recursos amazônicos, tais como pau-rosa (Aniba duckei), o cedro (Cedrela odorata ), ucuúba-da-várzea (Virola surinamensis) e, localmente (e.g. Baixo Rio, Maracá, Amapá) do açaí (Euterpe oleraceá). Deu-se no início, há alguns anos, no sul do Pará, a exploração do jaborandi, espécie subarbustiva do gênero Pilocarpus. Encontra-se no sub-bosque de matas nativas de terra firme, principalmente na região de São Félix do Xingu. Quem está controlando e monitorando essa exploração, do ponto de vista de evitar o esgotamento do recurso? Já foram realizados plantios desse jaborandi na mata, em clareiras ou sob sombra seletiva? Ou, perpetrada a degradação desse resurso, teremos como alternativa a pilocarpina sintética? Em toda a faixa tropical, ocorreram casos de drástica erosão de recursos genéticos vegetais, em consequência de modelos imediatistas de exploração e enriquecimento monetário casados a uma total ou quase total despreocupação quanto à necessidade de reposição e do manejo presistente do recurso, muita vezes concomitante com o sacrifício dos valores culturais e direitos de progresso social das populações tradicionais autóctones. 28

Decretar a Amazônia intocável é puro bizantismo, mas seria um puro barbarismo explorar seus recursos renováveis sem cuidar de sua renovação. Devido à exiguidade do tempo, limitar-me-ei a tratar de uns exemplos típicos de recursos não-madeireiros que apresentam um interesse já comprovado, ou potencial, para um desenvolvimento agroindustrial. 4. Parece mais e mais difícil comprar o junco-da-índia — ratan (Galamus spp.) — na Indonésia e nas Filipinas, os dóis principais países exportadores dessa matéria-prima. Os governos desses países proibiram a exportação do ratan não beneficiado e, pelo menos na Indonésia, o ratan silvestre está em via de desaparecimento, em consequência de explorações desordenadas. Direta ou indiretamente, os grupos transnacionais envolvidos estão se interessando pelos cipós da Amazônia, ou seja, as espécies de cipós que possam substituir o ratan. Já existe ponto de compra em Santarém, onde o cipó titica (Heteropsis spp, Araceae) descascado e seco é comprado por aproximadamente eq. US$ 0.60 / kg. Na Amazônia, podem ser considerados de interesse para beneficiamento industrial os seguinte cipós: cipó titica (Heteropsis spp., Araceae) jacitara (Desmoncus spp., Palmaceae) camuã {Desmoncus sp., Palmaceae) ambé = imbé {Philodendron imbe e PH. spp., Araceae) arumã = caeté (espécies dos gêneros Ischnosiphon, Maranthaceaé) arumã-rana {Thalia geniculata, Maranthaceae) timbó-açu = cipó timbó (sp. der Familie Cyclanthaceael)

Até o momento, desconheço qualquer estudo técnicocientífico feito que se relacione com os conhecimentos necessários para manejar esses cipós. Parte desses conhecimentos poderíam ser levantados, no campo, entrevistando-se caboclos, índios e rebeirinhos. Entretanto, não será suficiente para assegurar um manejo adequadamente sustentável. Precisamos conhecer, entre outros aspectos, a biologia da reprodução, a capacidade de rebrotaçãò dos cipós cortados, suas características ecológicas, as • modalidades de pré-beneficiamento e beneficiamento, o custo da colheita, as possibilidades de domesticação e/ou manejo. Seria factível o manejo de cipós em capoeiras melhoradas? Se nada for feito nesse sentido e se se deixar crescer o volume anual de explorações comercias de cipós para fins industriais, corremos o risco de repetir erros cometidos no passado recente com outros recursos ditos renováveis. 5. A extração de rotenona dos "úmbós"(Lonchocarpus spp., Tephrosia spp., Derrisspp, + Paullinia spp.) pode ser articulada no quadro de uma economia de mercado, ainda que não — inicialmente — em grande escala. A rotetona tem ação inseticida e está sendo utilizada, por exemplo, para controlar as saúvas e eliminar os carrapatos dos búfalos. Na natureza, não existem grandes estoques concentrados. Haverá de plantá-los. Seria interessante dar continuidade às pesquisas iniciadas a esse respeito (CPATU/Embrapa Belém, PA), para verificar o grau de viabilidade técnica e financeira de plantios e a conveniência ou não de promover a cultura entre pequenos agricultores ou nas reservas extrativistas. 30

6. Nos rios e lagos amazônicos a biomassa dos "mururésde-água", uns deles chamados também de "aguapés" (Eichormia spp.) e outras plantas aquáticas (Azolla spp., Pistia stratiotes, Salvinia spp.), poderíam ser exploradas, tanto em pequena escala — por ribeirinhos capacitados para esse fim — como em escala maior, envolvendo equipamentos e mecanização da colheita e do beneficiamento. Um manual de muito boa qualidade informativa foi publicado pela Academia Nacional de Ciências dos EE.UU. (NAS, 1976): apresenta farta documentação sobre beneficiamento e usos, tais como: adubo orgânico, condicionador de solos, componente de rações para porcos e capivaras, matéria-prima para produção de cestas, etc. 7. Na Ilha do Marajó, grandes extensões de terras baixas pantanosas são ocupadas por uma ciperáceas chamada "piri" (espécie gigante do gênero Cyperus), muito semelhante ao papiro do Egito. Estes densos povoamentos, os pirizais não justificariam um estudo para avaliar formas economicamente interessantes de aproveitamento, por exemplo, para a produção de papel de alta qualidade, à semelhança do que os romenos estão fazendo com os juncos dos pântanos do delta do Danúbio (NAS, 1976:98). Se não for viável em economia de escala, poder-se-ia contemplar a produção artesanal de papéis-especiais? 8. No que tange à castanha-do-Brasil (Bertholettia excelsa, lecythidaceae), as colheitas realizadas nos caastanhais silvestres, geram um produto que, ainda hoje, ocupa um dos primeiros lugares entre as exportações de recursos vegetais da Amazônia brasileira. Ultimamente, grande quantidade de castanheiras foram ilegalmente derrubadas e aproveitadas por serrarias, principalmente no 31

polígono dos castanhais do sul do Pará e, por outro lado, em numerosos recantos do Estado de Rondônia. A origem das extensas manchas de maior concentração de castanheiras seria antrópiea (processo de adensamento conduzido por comunidades indígenas com a ajuda de cotias!). No transcurso dos dez últimos anos, foram implantados, sobre relativamente grandes áreas, castanhais artificiais (e.g. região de Itacoatiara, AM), na forma de monocultivo, utilizando-se, para tal efeito, castanheiras enxertadas (técnicas desenvolvidas no CPATU/Embrapa, Belém-PA). Os pomares constituídos por castanheiras enxertadas -entram em produção mais cedo (em uma idade de cerca de 7-8 anos, em vez de 12-15 anos para castanheiras de pé franco). Por outro lado, a enxertia possibilita a formação de castanheiras de maior produção, ou capazes de produzir castanhas de bom tamanho. Essas vantagens deverão ser ponderadas no transcurso dos próximos anos, considerando os riscos que podem decorrer do monocultivo de Beríholeííia excelsa ,ou sejam: (i) uma maior incidência de doenças e pragas e, (ii) problemas de produção de frutos — ouriços — que poderíam surgir devido às falhas no processo de polinização das flores das castanheiras cultivadas fora do ambiente biodiversificado encontrado nos castanhais silvestres. Na fazenda Santa Inês (perto de Itacoatiara, AM) cerca de 4.000 hectares já foram plantados com castanheira-doBrasil, com manutenção de faixas (renques) espera-se manter níveis adequados de polinização. Os castanhais artificiais mais velhos na fazenda Santa Inês já estão em fase incipiente de produção e, conforme comunicações verbais, 32

havería forte ocorrência de não vingamento de frutos, relacionados seja a problemas de polinização, seja a problemas de nutrientes ou miçronutrientes. Terão os castanhais artificias, implantados por grandes empresas rurais, a capacidade de reduzir substancialmente a comercialização das castanhas silvestres? Eis uma questão que merece estudos urgentes, de cunho biológico, social e econômico. 9. A borracha silvestre gerada pela Hevea brasiliensis, apresenta também um futuro inseguro, em termos de sua comercialização, devido (i) à predominância de preços baixos no mercado internacional; (ii) à concorrência que deverá ser exercida de forma crescente, a curto prazo, por parte da borracha produzida nos seringais artificiais implantados no Brasil, fora da Amazônia, a mais curta distância das fábricas de pneumáticos, em área onde a Hevea brasiliensis não sofre com os efeitos da "queima das folhas". Essa situação deveria induzir o financiamento de estudos de avaliação, conduzido por pessoas íntegras, não envolvidas no problema. Esses estudos, além de definir as perspectivas da borracha silvestre no quadro das condições atuais do extrativismo, deveríam avaliar o impacto de (i) medidas de intensificação da produção da borracha nas "colocações"; (ii) de possíveis processos de prébeneficiamento; (iii) de modelos de comercialização direta, ou seja, do seringueiro ou da associação de seringueiros à usina; (iv) do aproveitamento de parte da produção para produção local de objetos de artesanato de borracha (e possível comercialização, no Brasil e no exterior, como produtos "ecológicos"), e (v) de uma progressiva diversificação das atividades produtivas desenvolvidas pelas 33

comunidades extrativistas (aproveitamento e reposição de recursos madeireiros, plantas medicinais, mel, etc.). 10. As fontes de fibras naturais se concentram, na" Amazônia, mais em determinadas famílias, principalmente: a) as musáceas : pseudo-fiiste das bananeiras (Musa spp.), Hastes de bananeiras do mato (.Heliconia spp.), da pacova sororoca (i.a. Ravenala guianensis), b) as malváceas: a uacima roxa ( Urena lobata, sucedâneo da juta, porém, fornecendo fibras de maior resistência); c) as bromeliáceas: a caraguatá = coroatá (Bromelia sp .: folhas de 2 m de comprimento, de 4 cm de largura; fornece fibras sedosas, compridas e muito resistentes); d) as tiliáceas: carrapichinho ( Triunfetta rhomboides), carrapicho grande (Trium feita althaeoides); e) as palmeiras: der bussu = ubussu (Manicara saccifera), o jauari (Astrocapyum jauary), o tucumã (Astrocaryum vulgare), o murumuru (Astrocaryum murumuru), o buriti (Mauritia flexuosa), etc. 11. As palmeiras, na sua grande maioria, são espécies de uso múltiplo: além de fibras de qualidade, fornecem madeira, sagú (buriti), material para cobertura de casas, óleo (extraído das amêndoas), alimento (exocarpo do fruto, palmito), vitaminas e provitaminas (do fruto), refrescos ("vinho"do açaí, de buriti, de bacaba, etc.). Na Amazônia as seguintes palmeiras apresentam maior potencial para aproveitamentos agroindustriais (óleos vegetais e derivados, palmito, refresco de doces, fibras para cestaria e fabrico de redes, etc.): Euterpe spp. (açai) * Bactris gasipaes (pupunha) 34

Orbignya spp. (babaçu) Maurítia flexuosa (buriti) Astrocaryum spp. (tucumã, maru-maru) Oenocarpus spp. (bacabas) Jessenia pataua (pataua) Maximiliana maripa (inajá)

12. Muitos outros exemplos de recursos vegetais não madeireiros, com potencial agroindustrial poderíam ser aqui comentados, inclusive plantas medicinais, plantas ornamentais, plantas que fornecem óleos essenciais (linalol, etc.), ou outras substâncias utilizadas em perfumaria, por exemplo: a cumarina das sementes do cumaruzeiro (Dypteryx odorata = Cuumarouma odor ata). As sementes do cumaru são compradas por comerciantes de Santarém a eq. US$ 6.00/kg. Existe uma premente necessidade de ampliar as pesquisas, inclusive na forma de resgaste dos conhecimentos tradicionais existentes. Mas urge, também, elaborar planos globais que não apenas permitam o aproveitamento desses recursos, mas também, — e com grau ainda maior de prioridade — possibilitem a renovação contínua dos recursos, o que pressupõe a implementação de manejo permanente das áreas produtoras. E, manejo correto, não se faz sem uma forte base de conhecimentos dos ecossistemas envolvidos, bem como da biologia e da ecologia das espécies exploradas. BIBLIOGRAFIA CAVALCANTE, P.B., 1988. (4a. edição). Frutas comestíveis da Amazônia. CNPq/MPEG. Coleção Adolpho Ducke, 278 pág. 35

CLEMENT, Ch.R. (1992?). Pupunha: uma árvore domesticada. Ciência Hoje, no. especial "Amazônia", pp. 66-73. DUBOIS, J.C.L. 1992. Os castanhais sil;vestres da região de Araras (Pará) como modelo de desenvolvimento sócio-econômico. REBRAF, Rio de Janeiro, Informativo Agroflorestal, Vol. 4, no. 2/3. KERR, W.E. & CLEMENT, Ch.R. 1980. Práticas agrícolas com conseqüências genéticas que permitiram aos índios da Amazônia uma melhor adaptação às condições regionais. Acta Amazônia, INPA, Manaus, 10 (2) 251-261. LE COINTE, P. 1934. A Amazônia Brasileira, Vol. III, Árvores e Plantas Úteis (indígenas e aclimatadas). Belém, Pará, Livraria Clássica, 487 pág. LEE PUSO, N. 1992. The rattan trade in East Kalimatan, Indonésia. In: Nepstadt, D.C. & Schwartzman S. (eds) Non-Timber Products ffom Tropical Forests. Evaluation of a Conservation and Development Strategy. USA, The New York Botanical Garden, Advances in Economic Botany, Vol. 9, pp. 115-127. NAS (National Academy of Sciences) 1976. Making aquatic weeds useful: some perspectives for developing countries. NAS, Washington, D.C., USA, 175 pág. NEPSTADT, D.C, SCHARTZMAN S 1992. Nontimberproducts from tropical forests: evaluation of a conservation and development strategy. USA - The New York Botanical Garden. (Advances in Economic Botany, vol. 9) 164 pág.

PIO CORRÊA, M. (reedicção) 1984. Dicionário das Plantas üteis do Brasil e das exóticas cultivadas, 7 vol. Min. da Agricultura/IBAMA. PLOTKIN, M & FAMOLARE L (eds.) 1992 Sustainable harvest and marketing of rainforest products. Califórnia, Island Press. SANTOS PEREIRA, H & LESCURE, J.P. Extrativisme et agriculture: le choix d"une population riveraine du Rio Solimões (Extrativismo e agricultura: estudo de caso de uma comunidade ribeirinha do Rio Solimões). In: H. Hladick et Allii (eds.). Food and Nutrition in tropical forest, Paris, UNESCO-MAB.

Processos para obtenção de fibras naturais Lênio José Guerreiro de Faria

Engeheiro Químico POEMA-UFPA Departamento de Engenharia Química - UFPA

1. Considerações Gerais:

A produção de fibras naturais ocupa posição de destaque na estrutura da economia mundial, ao mesmo tempo que a sua industrialização constitui um dos principais setores de atividades industriais e de ocupação do homem. As plantas representam uma fonte básica para o fornecimento de fibras naturais. Com exceção da seda, da lã e de outras fibras animais menos importantes, o restante das fibras naturais amplamente utilizadas provém do reino vegetal. As fibras empregadas na indústria têxtil, em seu sentido mais amplo, são de origem natural ou artificial. As fibras naturais podem se dividir em vegetais, animais e minerais. No quadro 1, é mostrada uma classificação geral das fibras naturais. 38

---Ide”mtnt,*l---[k^ot*0™ * falho (CL)

- rarm(à[Ç —|cU caule ou liber |Vegetaú (celulósicas)

Fibrac naturais

Minarás (rochosas)

de amianto (aebestos)

süicato de magnésio (crieotile) sihcato de feno (croeidoiite)

-jut*CCO

- cânhamo (CH) •malva -kenaf - abacã - caxod(CN) sisal (CS) ' henequem

- f*------------í T s ^ . i— r eoco<:CK) 1 T- bucha Ha» lmolir.«l------U(WC9

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mohair (WM) cashetnire (WK) - vicunha -------|da pêlos finos [■ *ngorá(WA) * coelho (WE) - castor ________________ «- cabra (WP) — |de pêlos grossos"]- ■ camelo L Ihama

Quadro 1 - Classificação geral das fibras naturais

O grupo constituído pelas fibras vegetais é o mais importante, devido a sua extensão, diversificação de utilidades e seu emprego mais difundido. A quantidade de plantas capazes de fornecer fibras utilizáveis é muito grande, principalmente a flora tropical, onde existem certamente recursos inesgotáveis em potencial. Contudo, somente são exploradas em quantidade apreciável um número relativamente pequeno da enorme quantidade de plantas fibrosas conhecidas. De acordo com a parte do vegetal de onde se originam, e de acordo com o quadro 1, as fibras vegetais comumente comercializadas podem ser agrupadas da seguinte maneira: 1. Sementes: algodão e kapok 2. Liber: juta, linho,cânhamo, rami, crotalária, guaxima(malva) e papoula de são-ffancisco(kenaf) 39

3. Folha: sisal, abacá, henequem, ráfia, piaçava e curauá 4. Fruto: coco e bucha Destas, as fibras de coco, algodão, juta, linho, sisal, cânhamo e abacá são economicamente mais importantes.

2. Processos de Obtenção de Fibras Vegetais:

De um modo geral a extração ou separação de fibras pode ser realizada por processos mecânicos, químicos e biológicos, ou pór uma combinação entre eles. Tais processos podem ser desenvolvidos de maneira puramente artesanal ou tradicional, ou através de utilização de tecnologia apropriada nos processos industriais. De qualquer forma, geralmente o processo será função das características da fibra a ser obtida e de sua localização na planta fibrosa.

2.1. Extração Mecânica de Fibras:

O processo mecânico se aplica com êxito no descorticamento de certas fibras como sisal, coco, rami, abacá, linho e kenaf. Máquinas especialmente construídas para essa finalidade estão descritas na literatura. Em comparação com os processos de extração químico e biológico de fibras, o processo de desfibramento mecânico é o método mais direto para obtenção de fibras próprias para serem fiadas. O desfibramento mecânico consiste em se fazer passar o vegetal fibroso maduro ou verde por uma máquina que separe as fibras do material não fibroso e que produza fibras limpas, separadas e prontas para a fiação, em uma ou duas operações contínuas. Em alguns casos, há necessidade de se empregar 40

posteriormente o processo químico ou biológico (maceração), onde o rendimento em fibra seca aumenta consideravelmente. Esta combinação é especialmente interessante no caso da maceração realizada em tanques, onde o desfibramento mecânico prévio implicará numa efetiva diminuição no volume a ser ocupado, devido a grande redução da quantidade do material a ser tratado, pela eliminação da parte lenhosa da planta. As fibras obtidas por processos puramente mecânicos geralmente se apresentam mais fortes e uniformes, porém sem o aspecto sedoso das maceradas química ou biologicamente. A figura 1 mostra um processo de obtenção de fibras de coco, utilizando maceração, desfibradores mecânicos e classificadores de fibras.

Figura 1 - Planta de produção de fibras de coco

2.2. Processos de Maceração - Biológico e Químico:

As fibras são libertadas dos tecidos que as envolvem, submetendo-se o material fibroso, geralmente separado previamente do material não fibroso pór máquinas especiais, ao processo de maceração em água corrente ou parada, com 41

utilização ou não de cultura-inóculo, enzimas ou substâncias químicas. A maceração consiste na libertação dos feixes fibrosos, após a destruição dos tecidos exteriores ao lenho, e na dissolução do cimento péctico que une os feixes entre si. A primeira fase do processo biológico é caracterizada pelo início da multiplicação dos germes próprios da planta. No processo espontâneo predominam inicialmente os microorganismos aeróbicos, pois a água de maceração contém oxigênio dissolvido e nutrientes. Leveduras oxidativas e bolores poderão então se desenvolver na superfície. Com o consumo de oxigênio pelos germes aeróbios, forma-se então a condição favorável para os anaeróbios, que iniciam seu crescimento. O ponto final dessa fase é indicado quando as fibras se apresentam soltas, mas ainda resistentes à ruptura. A fase final corresponde geralmente à batição do material e à lavagem das fibras, seguida do processo de secagem, desfibramento e armazenagem. A detecção do ponto final da maceração é de vital importância, pois uma interrupção do processo após o ponto ótimo, resulta numa libertação mais fácil das fibras, porém sem resistência e impróprias para a fiação e tecelagem. No processo de maceração não espontâneo são introduzidas nos tanques cultura-inóculo ou enzimas que atuam como catalisadores das reações de decomposição das substâncias pécticas, liberando as fibras, obtendo-se normalmente' resultados satisfatórios. Quanto aos micro-organismos da maceração, têm sido registrados cõmo presentes e capazes de liberar as fibras os aeróbios, representados principalmente por fungos, e os anaeróbios, pelas bactérias. Tanto nos processos aeróbios 42

quanto nos anaeróbios, ocorrem sequencialmente as seguintes fases: inicialmente o material vegetal absorve água por capilaridade, ocasionando a extração de substâncias próprias da planta, que tomam a água da maceração rica em compostos químicos, muitos dos quais servirão à nutrição de microorganismos que participarão das fases seguintes do processo, que consiste na adição de cultura-inóculo baseada nos ciclos de crescimento dos micro-organismos, com o objetivo de reduzir a duração do processo. A faixa de temperatura ótima recomendada é de 25 a 37 °C. Além da maceração biológica espontânea ou induzida, a extração de fibras pode ser obtida por processos químicos em que ocorre a hidrólise química do material envolvente das fibras, tomando-as livres. Na maceração química é importante a escolha do produto químico e de suas concentrações, para que não exerça ação drástica sobre a fibra. Existem registros na literatura sobre experiências com o emprego de algumas substâncias químicas, como hidróxido de sódio, cloreto de cálcio, sulfito de sódio, álcool etílico, oxalato de amônio e carbonato de sódio, com concentrações de até 5% em tratamento com temperaturas até 100 °C. Tais substâncias, quando utilizadas adequadamente, não causam efeito de redução da resistência mecânica das fibras obtidas. Os esquemas a seguir mostram os processos de obtenção de fibras vegetais e os processos gerais para obtenção de fibras de folhas (fibras duras ou estruturais) e de fibras liberianas (fibras macias).

PROCESSOS DE OBTENÇÃO DE FIBRAS VEGETAIS

MÁQUINAS APROPRIADAS

PROCESSO GERAL PARA OBTENÇÃO DE FIBRAS DE FOLHAS LAVAGEM

ÁGUA

PENTEAMENTO

LOCAL

PROCESSO GERAL PARA OBTENÇÃO DE FIBRAS LIBERIANAS

•xtraçlo d tt llbrat

3. BIBLIOGRAFIA:

KAISER, K. M. Kenaf Fiber - Production Machinerv - A Progren Report, International Coopertion Administration, Washington D.C., 1961. KIRBY, R. H. Vegetable Fibres - Botanv. Cultivation and Utilization. Leonard Hill, London, 1963 FILIPI,, M. Extracción de la fibra, in: Actas de la Conferência Mundial sobre Kenaf. International Cooperation Administration, Habana, 1958. JARMAN, C. G. La preparación de pelo de coco 45

por métodos tradicionales. Tropical Products Institute, Pub. G52, London, 1970. IPT - CETEX, Estudo do Processo de Macerayão de Juta e Malva. Relatório Técnico, IFIBRAN, s.d. MENEZES, O. J. A. Cultura e Beneficiamento do Sisal em Angola. Instituto de Investigação Científica de Angola, 1963. BERNARDES, B. L. Análise e Identificação Qualitativa de Fibras Têxteis. SENAI, s.d. IFIBRAN, Seminário sobre Fibras Vegetais na Amazônia - documento final. Manaus, 1975. LEDO, I. A. M. O cultivo do curauá no laeo grande da Franca. BASA, s.d. MEDINA, J. C. Plantas Fibrosas da Flora mundial. JAC, Campinas, 1959. BENATTI Jr, R. Rami: planta têxtil e forrageira. Fundação Cargill, Campinas, s.d. JARMAN, C. G. Modem Methods of Coconut Fibre Extraction. Tropical Products Institute, Pub. G 29, London, 1967.

A Secagem de Produtos Tropicais

Prof Dr. Wemer Mühlbauer Engenheiro e Tilman Pass Eng. -agrícola Instituto para Técnica Agrícola nos Trópicos e Subtrópicos Universidade de Hohenheim

1. Introdução O desmatamento das florestas tropicais com o subseqüente uso para a agricultura causou em muitas regiões dos trópicos úmidos a destruição deste sensível sistema ecológico. As mo noculturas extensivas, a diminuição ou até o abandono da prá tica do pousio, assim como danos de erosão causados pelo uso inadequado do solo provocaram uma redução de sua fer tilidade. Com a desertificação de extensas regiões vieram a fome e pobreza. Para, também no futuro, alimentar a popu lação, que exatamente nessas regiões apresenta um crescimen to constante, faz-se urgentemente necessária uma exploração duradoura das áreas desmatadas. Neste sentido, sistemas in tegrados de lavouras e florestas ou lavouras mistas prome tem sucesso. A produção de alimentos para uso próprio, não é sufi ciente para, a longo prazo garantir a subsistência dos lavra dores. Para que a população tenha condições de adquirir bens essenciais, é necessário criar outras fontes de rendimentos. Uma contribuição importante pode ser o cultivo de produtos agrícolas para comercialização nos mercados internacionais, 47

como por exemplo, café, cacau, borracha, copra, especiarias, plantas medicinais ou tabaco. Tendo em vista os baixos pre ços de mercado para estes produtos, determinados sobretudo pela superprodução, apresentam-se como alternativas prometedoras, o aproveitamento de refúgios como de palhas de ar roz, fibras de coco e de banana e o cultivo de plantas utilizáveis para a produção de cosméticos, graxas, tintas, inseticidas etc. A condição para a colocação destes produtos no mercado, no entanto, é que tenham a qualidade exigida para o seu proces samento industrial. Isto significa grandes problemas, sobre tudo para os pequenos lavradores, pois eles não dispõem da tecnologia necessária para tratamento e secagem. A seguir, serão descritos, primeiro, os problemas surgi dos nos trópicos durante a secagem de produtos agrícolas. Métodos alternativos também serão apresentados e avaliados. Para a instalação e o funcionamento de equipamentos de se cagem, é necessário conhecer, de um lado, as relações entre os parâmetros de secagem e as propriedades do produto e, por outro lado, a alteração das características determinadoras de qualidade. Isto será mostrado tomando a copra como exemplo. Finalmente, será apresentado o projeto para um cen tro de processamento de produtos tropicais, desenvolvido no Instituto de Técnica Agrícola nos Trópicos e Subtrópicos da Universidade de Hohenheim. Neste projeto, a nível de co munidade, ou cooperativa, os produtos tropicais são prepa rados, fermentados, secados, limpos, selecionados e armazenados. 2. Métodos de Secagem Tradicionais Nos trópicos, a secagem ao sol continua sendo o método mais usado. Os produtos são espalhados no chão, em estei ras, forros, superfícies calçadas, ou grades e postos a secar ao sol e ao vento. Durante a secagem, todos os dias, é preci 48

so virar e misturar o produto, para que seque bem. Quando chove, ou à noite, para evitar que fique úmido de novo, ele é recolhido para uma área coberta. Durante a secagem, como os produtos estão expostos às influências do tempo e à ação de insetos, roedores e pássa ros, há perdas consideráveis, que, dependendo do produto ou da região, chegam a 10 ou 50%. Além disso, reações enzimáticas, processos de oxidação, crescimento de microorga nismos e, dependendo da situação, formação de micotoxina, tudo isso, durante os 5 - 15 dias de secagem ao sol, reduz a qualidade do produto. Como exemplo do efeito negativo da secagem ao sol sobre a qualidade dos produtos tropicais, pode-se mencionar aqui a formação de aflotoxina na copra, no amendoim e milho, a redução de antioxidantes e a forma ção de mofo na borracha natural, a contaminação com ger mes patogênicos nas especiarias, assim como a alteração de aroma através de fermentação falha no café e cacau. Na fase de processamento para produtos finais, essas alterações de qualidade podem ser em parte anuladas, através de esterelização, tratamento com raios X, torrefação, refino etc. No en tanto, a técnica necessária para isso é dispendiosa e dificilmente encontrarão colocação no mercado, e se encon trarem, só terão preços muito baixos. Nos trópicos úmidos, a secagem ao sol é especialmente problemática durante as chuvas. Como conseqüência da re duzida irradiação solar e do alto grau de umidade do ar, o potencial de secagem do ar não é suficiente para secar o pro duto antes que se deteriore. Isto acontece especialmente com a copra, o cacau e a borracha natural, que precisam secar com um grau de umidade bem baixo, de 0,5 - 7 %. Para secar es tes produtos de modo que possam ser armazenados, durante o período de chuvas, eles são colocados em grades e secados a gás. Queimando-se resíduos orgânicos, pode-se acelerar a secagem, mas por causa da combustão incompleta, há uma 49

sedimentação de fuligem e de hidrocarbonetos policíclicos, que são cancerígenos. A colheita fora da época ideal assim como uma fermentação não apropriada também têm efeitos negativos sobre a qualidade do produto. Para atingir o objetivo de possibilitar à população do cam po um rendimento, ainda que mínimo, é urgentemente ne cessário melhorar a tecnologia de pós-colheita, em especial a de secagem. Isto engloba não só o desenvolvimento de equi pamentos, condizentes com as condições sócio-econômicas, como também a preparação dos lavradores e a organização de estruturas de mercado, que possibilitem preços justos pa ra o produtor.

3. Secagem a Ar Quente Nos países industrializados com agricultura altamente me canizada, para a secagem de produtos agrícolas, são usados diversos tipos de secadores que variam segundo a potência. Para secar cereais, leguminosas e sementes oleaginosas, nas pequenas empresas agrícolas, são empregados Ruheschichttrockner*, nas grandes empresas secadores de ro tação ou secadores contínuos, totalmente mecanizados e par cialmente automatizados. Para secar cereais e feno, são usados secadores por circulação de ar, que funcionam com ar leve mente pré-esquentado e que se destacam pelos baixos custos de investimentos e de energia. Frutas, legumes e também plan tas medicinais são secados em secadores de cinta. Para conseguir a desejada alta capacidade de secagem, os secadores funcionam a ar quente, produzido em aquece dores de ar, indiretamente aquecidos pela queima de óleo

* Tipo mais simples ele secador, onde o produto a ser secado não 6 movimentado.

combustível ou gás. A corrente de ar, necessária para a adução de calor e a retirada de umidade, é gerada por ventilado res axiais e radiais, que são movidos por motores elétricos. Para reduzir os custos de energia, foram desenvolvidos, co letores solares, bombas térmicas e equipamentos de combus tão de biomassa. Por causa dos altos custos de investimento, estes secadores não se impuseram. O mesmo aconteceu com os secadores a microondas e a vácuo. Neles os produtos po dem ser secados de maneira cuidadosa, mas os altos custos de investimento e de energia não permitem um uso ecônomico. Equipamentos para secagem por congelamento só se im puseram para produtos de primeira qualidade como frutas, legumes e especiarias. Independente das intempéries, a secagem a ar quente é um processo no qual o secador funciona com temperatura al ta para atingir a capacidade desejada. No entanto, para man ter a qualidade do produto a ser secado, certos limites de temperatura não devem ser ultrapassados. A temperatura má xima permitida depende de uma série de parâmetros, como o tipo do produto, teor inicial de umidade, estado de matura ção, espessura da camada, carga de ar, e também do tipo de secador e do procedimento operacional. As exigências de qua lidade orientam-se de acordo com o uso a que se destina o produto e são estabelecidas por padrões nacionais ou inter nacionais. As instalações para secar produtos agrícolas, usa das nos países industriais, permitem atingir o almejado teor de umidade, poupando o produto de tal maneira que as per das causadas pelo processo de secagem ficam abaixo de 1%.

4. Escolha do Processo de Secagem Em relação à maioria dos produtos tropicais, as infor mações sobre o comportamento de secagem e sobre a influên cia da secagem sobre a qualidade do produto são insuficientes. 51

Por isso, antes que os planos para uma instalação de seca gem sejam concebidos, é preciso primeiro fazer ensaios. O procedimento será apresentado a seguir, tomando como exem plo a secagem do endosperma carnoso (carne de coco) do coco. A influência dos parâmetros de secagem assim como do tipo e das propriedades do produto sobre o comportamento durante a secagem, assim como sobre a qualidade do produ to é averiguada comumente em um secador de laboratório. Uma camada do produto é secada, mantendo-se constantes as condições do ar, sendo a redução de peso registrada conti nuamente. O produto deve ser secado até atingir o teor de umidade adequado para armazenagem. O estado de armaze nagem é dado pela linha isotérmica de absorção. Esta apre senta a relação de equilíbrio entre a umidade relativa do ar, a temperatura, assim como o teor de umidade do produto. Com uma temperatura média de 30°C e uma umidade relati va do ar de 80%, o teor de umidade de 7% é o adequado para a copra ser armazenada por um período mais longo e nas condições locais existentes nos trópicos. Figura 1. Com maiores teores de umidade dá-se o crescimento de microor ganismos e a oxidação dos ácidos graxos.

40 60 80 relative Feuchte h>l

FIGURA 1 52

100

Encerrada a secagem, analisam-se as características de terminantes de qualidade da copra, como extração do óleo, quantidade de penicilos, teor de aflotoxina, cor, quantidade de ácido graxo assim como a cor do óleo. As pesquisas mostram que o comportamento de secagem é essencialmente determinado pela temperatura do ar secante, Figura 2. Por exemplo, a uma temperatura de 30°C são necessários 9 dias para que os cocos, cortados ao meio e com teor de umidade inicial de 50%, sequem até atingir o teor de umidade final de 7 %, enquanto a uma temperatura de 80 °C, somente 30 horas são necessárias.

Trocknunqsdauer t

90 *C100

Temperatur 9

FIGURAS 2 e 3

As pesquisas de qualidade mostraram que a uma tempe ratura de 30°C já depois de 48 horas há um crescimento de penicilos e formação de micotoxina. Com temperaturas aci ma de 80°C verifica-se uma mudança de cor, Quadro 3, e também uma deterioração de cheiro e de sabor. Para conse guir a desejada alta capacidade de secagem, recomenda-se uma secagem a 80 °C, pois nesta temperatura não se verificam ainda efeitos negativos sobre a qualidade do produto.

60 C" 48 36

D OI

24 12

60 Tenroeratur 8

100

HGURA 4

Em comparação com a temperatura do ar secante a ve locidade do ar tem uma influência reduzida sobre o tempo de duração da secagem, Figura 4. Por exemplo, uma eleva ção da velocidade do ar de 0,1 a 1,0 m/s a uma temperatura de 80 °C provoca uma redução da duração de secagem de 32 para 23 horas. Considerando-se o fato de que a potência ne cessária do ventilador eleva-se à potência 3 da velocidade do ar, nos trópicos as instalações de secagem devem funcionar com um mínimo de descarga de ar, isto é, o suficiente para retirar a umidade evaporada da vizinhança do produto em

L uftgeschw indigkeit vL FIGURA 5

Conclusões importantes referentes ao uso ideal da ener gia térmica empregada podem ser retiradas da relação entre a umidade relativa do ar e o tempo de duração da secagem. A uma temperatura do ar de 80°C, um aumento da umidade relativa do ar de 15 a 60% resulta em uma elevação do tem po de secagem de 23 a 31 horas, Figura 5. Se a instalação de secagem funcionar com um sistema de ar circulante par cial, pode-se reduzir em 30% o calor necessário sem que ha ja um aumento relevante do tempo de duração da secagem.

40 60 00 X 100 r e la tiv e Feuchte tpL FIGURA 6

Outros resultados, importantes para o funcionamento das instalações de secagem, são apresentados na Tabela 1. A dis posição das metades cortadas dos frutos não tem, contrarian do as espectativas, nenhuma influência sobre o tempo de duração da secagem. Pode-se concluir que a maior parte da umidade é difundida através do endosperma, enquanto que a casca é impermeável. Esta conclusão é confirmada pelo fa to de que os meios frutos, dos quais não se retirou a casca dura, secaram tão rapidamente quanto a carne do coco. So mente cortando a carne do coco em pedaços, é que pode ha ver um leve aumento de rapidez na secagem, mas o trabalho não se justifica. 55

A u fb e re itu n g b z w . A n o ro n u n g

T ro c k n u n g s d a u e r in h

E n d o s p e rm m it S c h a le

3 0 ,5

E n d o s p e rm m it S c h a le

3 0 ,7

E n d o s p e rm o h n e S c h a le E n d o s p e rm z e rk le in e rt

2 4 ,3 1 7 ,8

Das relações aqui apresentadas, podem ser feitas as se guintes recomendações para a secagem da copra: • colheita dos cocos de 12 e 14 meses, retirada do invó lucro fibroso e corte ao meio. • 12 horas de pré-secagem das metades a 100°C em um Ruheschichttrockner a uma velocidade do ar mínima de 0,1 m/s. • retirada da casca pétrea, redisposição em um segundo recipiente, disposto paralelamente e enxugamento da umida de restante a 80°C em mais 12 horas. • para reduzir o calor necessário, é recomendável em pregar o ar usado do 2? secador como ar novo para o 1? se cador, o que exige, por seu lado, um ventilador axial. • Através da redisposição em um segundo recipiente, consegue-se, por um lado, uma secagem uniforme, por ou tro, garante-se com isso um andamento quase contínuo do processo. De modo análogo, para a secagem de outros produtos tropicais deve-se averiguar os dados necessários, referentes a comportamento de secagem e alteração de qualidade. O co nhecimento dessas relações é um pressuposto elementar para a instalação e otimização de equipamentos de secagem. 56

5. Centro de Processamento para Produtos Tropicais Por causa das condições econômicas diferentes, os seca dores a ar quente, usados nos países industrializados para se car produtos agrícolas, não podem, sem modificação, ser usados nos trópicos. Estudos mostraram que nas pequenas pro priedades de 0,5 e 1,0 ha, predominantes nos trópicos, o uso de secadores a ar quente não é economicamente viável. Mes mo sendo fabricado localmente, os custos de investimentos para o mais simples Ruheschichttrockner são elevados para o pequeno agricultor. Além disso, na maioria das proprieda des não há energia elétrica necessária para fazer funcionar o ventilador. Secadores a àr quente para produtos tropicais são empregados somente em lavouras do governo ou fazen das particulares. Nesses casos, no entanto, para aquecer o ar do secador no lugar de óleo combustível ou de gás, é usada a lenha, ou outros materiais orgânicos. Uma alternativa econômica para as instalações conven cionais de secadores a ar quente são os secadores solares, de senvolvidos dentro de um projeto teuto-indonésio, para secar cacau, café, peixes e borracha. Tendo por base os resultados obtidos no desenvolvimento e funcionamento de instalações para secagem solar na Indonésia, foi desenvolvido pelo Ins tituto para Técnica Agrícola nos Trópicos e Subtrópicos, em cooperação com o Institute for Estate Crops in Bogor (Indo nésia), um centro de processamento de produtos tropicais, sen do o emprego analisado, na prática, na Indonésia. Por causa de seus rendimentos marginais, os pequenos lavradores não têm condições de adquirir e usar de maneira economicamente viável, os equipamentos e instalações neces sários para as diferentes operações pós-colheitas. Por isso foi concebido um centro de processamento, onde todas as ope rações pós-colheita como preparo, fermentação, secagem, ar57

mazenagem, limpeza, seleção, empacotamento e armazena gem podem ser feitas sob um teto, a salvo das intempéries, Figura 7.

FIGURA 7

Para reduzir os custos de investimento, o prédio e as ins talações para a secagem e fermentação foram construídos ex clusivamente com materiais disponíveis no local. Para que o centro de processamento possa ser usado o ano inteiro, as secadeiras foram concebidas para secar uma variedade de di ferentes produtos tropicais, como café, cacau, copra e tam bém arroz, soja, amendoim e lascas de mandioca. Só para a borracha natural e tabaco foi necessário construir dispositi vos especiais para pendurar. Para a secagem foram escolhi dos Ruheschichttrockner a ar quente, pois estes são os modelos mais econômicos. No caso, no entanto, teve-se que levar em conta que a secagem não é uniforme e o calor específico ne cessário, em comparação com o secador de rotação e o seca dor contínuo, é bem maior. Estas desvantagens puderam ser compensadas, misturando e virando o produto manualmente durante o processo de secagem. Para poder prescindir-se de instalações de transporte mecânicas, as caixas de fermenta ção e os recipientes secadores foram dispostos em degraus, de modo que, sem grande dispêndio de energia, ao mudar de depósito, misturar ou esvaziar, o produto possa ser movi 58

mentado com pás ou ancinhos, Figura 8. Para aquecer o ar secante, integrou-se um coletor solar no teto do centro de processamento, constituído de placas de poliéster tansparentes, chapa preta de alumínio como absorvedor e fibras de coco para isolação do calor, Figura 9. Co mo a energia solar, principalmente no período das chuvas, não é suficiente para suprir a energia necessária para a seca gem, foi desenvolvido um forno de combustão de biomassa, com alta eficiência de combustão e contínua emissão de ca lor. Para a geração da corrente de ar foi escolhido um venti lador axial usado normalmente nos caminhões para refrigeração e que apresenta uma eficiência relativamente al ta, considerando-se os baixos custos. A instalação foi cons truída em sistema de módulos e pequenas unidades, de modo a permitir que, em caso de necessidade, pequenos lavradores possam fermentar ou secar seus próprios produtos. Com isso aumenta-se consideravelmente a aceitação da instalação.

e d c b ______/L______ /L_____ /L_______ // ___ 1 / / / m Z A T V V X T tA T X T V m T m T T T 1000

FIGURA 9

O centro de processamento aqui descrito foi construído no Institute for Estate Crops in Bogor (Indonesiea), exclusi vamente com materiais disponíveis no local e foi usado até agora com sucesso para secar cacau. Uma avaliação dos cus tos de produção indica que, com o centro de processamento, tornou-se disponível uma tecnologia, que é economicamente viável e que significa uma contribuição não só para reduzir as perdas pós-colheitas como também para melhorar a quali dade do produto. Depois de encerradas as experiências com outros produtos tropicais, prevê-se a construção de instala ções para demonstração em diferentes lugares e que podem ser usadas na base de cooperativas. Resumo A introdução de instalações para secagem é um pressu posto importante para suprir as necessidades de alimentos e para melhorar as fontes de rendimentos da população dos tró picos. Nas condições econômicas existentes nos trópicos, os secadores a ar quente usadas nos países industrializados para a secagem de produtos agrícolas não são apropriados, por cau sa dos altos custos de investimentos e também pelo consumo de combustíveis fósseis. Uma alternativa promissora para a tradicional secagem ao sol, que causa muitas perdas e diminui a qualidade do pro duto, é a secagem feita em instalações movidas a energia so lar. Como essas instalações não são economicamente viáveis para as pequenas propriedades, foi concebido um centro de processamento para funcionar na base de cooperativa. A possibilidade de secar, armazenar, e tratar uma varie dade de produtos tropicais sob um só teto, o uso exclusivo de proâutos disponíveis no local, o suprimento de quase toda a energia necessária através da energia solar são importantes pressupostos para a expansão de tais instalações. Para garan 60

tir um desempenho econômico dos centros de processamen to, é necessário, no entanto, que o governo introduza padrões de qualidade com suficiente diferenciação de preços para os produtos previstos para comercialização e que conceda cré ditos a longo prazo em condições favoráveis. BIBLIOGRAFIA MÚHLBAUER, W.: Verbesserte Nachemtetechnologie - ein Beitrag zur Ernáhrungssicherung. Entwicklung + lan di icherRaum (1991) Nr. 6, S. 10/13. MÜHLBAUER, W.: Food quality in drying. Proceedings of the ISES Solar World Congress, Hamburg, 1987. MÜHLBAUER, W.: The present status of grgin drying in the Federal Republic of Germany. ASAE Paper No. 87-6016. American Society of Agricultural Engineers, St. Joseph, Michigan USA. 1987. KRÕLL, K.: Trocknungstechnik. Bd. 3 Trocknen und Trockner in der Produktion. Springer Verlag Berlin, 1989. EDDY. J. AMIR, K. GRANDEGGER, A. ESPER, M. SUMARSONO, C.DJAYA UND W. MÜHLBAUER: Development of a multi-purpose solar tunnel dryer for use in the humid tropics. Solar & Wind Technology (im Druck). BREYMAYER, M., T. PASS, W. MUHLBAUER, EDDY, J. AMIR UND SRI MULATO: Solar assisted smokehouse for drying of natural rubber on small scale Indonesian farms. Solar & Wind Technology (im Druck).

Uso Técnico de Fibras Naturais

Dr. Thomas Fõlster Daimler Benz

1. Introdução Nos últimos anos tem-se notado um crescente interesse por matérias-primas regeneráveis. As causas para tal interesse são: • • • • •

a limitação dos recursos naturais; os esforços para diminuir a carga de dióxido de car bono lançada na atmosfera ao desfazer-se da maté ria plástica de base petroquímica, matéria ainda mais comumente usada; os progressos da engenharia genética, aperfeiçoando cada vez mais as plantas; a exploração de novas fontes de rendimentos para a população do campo além da produção de alimen tos e os valores parcialmente bons obtidos na relação pro priedades mecânicas — peso específico.

Um exemplo de emprego técnico de produtos naturais é a sua utilização no reforço da matéria plástica, substituindo as fibras de vidro ou outras fibras sintéticas. No Departamento de “ Produção e Meio-Ambiente” do Instituto de Pesquisa da Daimler-Benz em Ulm, estão sendo desenvolvidos novos mé 62

todos para o processamento de produtos naturais, utilizandose, entre outros, produtos cultivados na Amazônia. Dentre as fibras naturais, estão sendo empregadas as fibras vegetais, principalmente as fibras de ráfia e as fibras duras, por causa de suas boas propriedades mecânicas e de seu alto grau de disponibilidade. (Figura 1) fibras naturais vegetais (celulose) pêlos fibras vegetais de ráfia 1 1 1 algodão linho samaúma cânhamo juta rami Sunn*1 Kenaf*J

animais (proteína) fibras duras 1 1 sisal henequém coco banana iúca

minerais

lãs e seda pêlos 1 1 lã de carneiro stüda pura pêlo de cabra seda s e l lã de angorá vagem lã de camelo pêlo de cavalo outros pêlos de animais

asbesto

Figura 1: Classificação das fibras naturais

Destes dois grupos de fibras foram escolhidas aquelas com as propriedades tecnológicas mais adequadas para cada caso em questão. Por exemplo, para o reforço de matérias plásti cas, a pesquisa tem-se concentrado no rami e no linho, por causa do alto grau de firmeza e rigidez de suas fibras. Para a produção de assentos e outros estofamentos estão sendo feitos estudos com as fibras relativamente duras e grossas do coco e com a bucha (Luffa cylindrica) por causa da textura tridi mensional de suas fibras. A seguir serão apresentados alguns exemplos do progra63

ma pesquisa sobre o processamento de fibras naturais. Ob jetivos essenciais deste programa de pesquisa são conseguir uma composição ideal de fibra-matriz e desenvolver uma téc nica de trabalho que, durante o processo de produção, dani fique as fibras o menos possível, maximizando assim o seu uso como reforço.

2. Desenvolvimento e Modificação de Processos ução para o Emprego de Fibras Naturais em Matérias Plásticas. Um processo muito prometedor para o emprego de fi bras naturais é a tecnologia da espuma. Redes de fibras são colocadas numa ferramenta e embebidas em poliol e isocianato. Fecha-se então a ferramenta. Os dois elementos rea gem dentro da ferramenta compondo o poliuretano (PU) e formando uma espuma dura (espuma de poliuretano). (Figu ra 2)

D isp o sitiv o Ittisturador Dosagem manual rede de fibras naturais

Figura 2: Equipamentos para a produção de espuma de poliuretano com reforço de fibras.

Por este método podem ser fabricados os revestimentos internos para carros de passeio. Num projeto em andamento, estão sendo feitas experiências para substituir as fibras de vi dro, usadas atualmente como reforço de revestimento da coluna-C da Mercedes-Benz, por redes de fibras naturais. Sur giram problemas com a impregnação desigual das fibras e com a aderência muito intensa entre fibra e matriz. Como resulta do, os valores relativos à estabilidade mecânica e rigidez cor respondem aos exigidos para o revestimento interno, a resistência a impacto, no entanto, foi ínfima. Através de mo dificações na construção da rede e das fibras, vem-se tentan do melhorar o composto fibra-poliuretano (PU). As fibras são só levemente costuradas, empregando-se fibras mais grossas, para que a espuma possa penetrar melhor. A superfície das fibras é tratada de modo a diminuir a ade'rência à matriz. Uma vantagem do material composto de fibra/espuma PU é a possibilidade de reciclagem através de alcoólise. Neste processo a matriz de poliuretano é decomposta em polyols reusáveis e as fibras são removidas. Num outro importante projeto de pesquisa, está sendo desenvolvido um novo processo de prensa para produzir pe ças de montagem de grande superfície, combinando termoplástico com fibras naturais. Até hoje, o emprego de fibras naturais deu-se, exclusivamente, tendo por base sistemas de matrizes de duroplástico (duromere) o que, no entanto, im pede uma reutilização de material. Em comparação com as fibras de vidro, as fibras naturais possuem uma maior ductilidade, tornando-se por isso mais vantajosas do ponto de vis ta de reciclagem de material. Em casos de múltiplos reprocessamentos, as fibras natu rais sofrem uma degradação de comprimento menor do que as fibras de vidro. A condição, no entanto, é que seja utiliza do um termoplástio para matriz. Com o auxílio de um extrusor móvel, alimenta-se uma 65

ferramenta de prensa com massa plástica. Em seguida colocase uma rede de fibras, a ferramenta é fechada; comprimindose, o composto consolida-se. (Figura 3)

Figura 3: Processo de prensa para a produção de peças compostas de grande superfície.

Uma vantagem deste processo é que o granulado sintéti co e a rede de fibras naturais são materiais básicos relativa mente baratos. A outra vantagem é que o composto resultante é altamente reciclável. Assim, por exemplo, através do pro cesso de fundição por injeção, peças fundidas complexas (par tes de carcaças, revestimentos para carros de passeio, etc) podem ser fabricadas com as peças fundidas usadas. Para o desenvolvimento deste processo de produção, pre cisam ser realizadas pesquisas de base para melhorar a ade rência entre as fibras naturais e a matriz termoplástica, especialmente polipropileno. Aplicando silano e anidrido maléico, tenta-se estabelecer uma ligação covalente entre os grupos-OH das fibras de celulose e o polipropileno. Com is so, a estabilidade mecânica do composto deve elevar-se a va lores de cerca 80 até 100 MPa. Um outro efeito da otimização da aderência entre fibra e matriz é a diminuição da capacida de de absorção de água do composto. Para avaliar a aderên 66

cia entre fibra e matriz, são realizados testes d tfilm-stacking: um produto semi-acabado de camadas sobrepostas de fibras e lâminas de plástico é esquentado até atingir a temperatura de fundição da lâmina e em seguida, prensado em uma ferra menta esfriada. O grau de resistência das chapas indica a me dida da aderência entre fibra e matriz.

3. Pesquisas e Atividades Desenvolvidas Dentro do Projeto-Pará Uma meta do Projeto-Pará é o desenvolvimento de cam pos de aplicação técnica para os produtos regeneráveis da Amazônia. Neste sentido, tecnologias já conhecidas são apro veitadas e modificadas, sendo também desenvolvidos novos produtos e processos. Uma tecnologia deixada de lado por causa da técnica de espuma PU é a fabricação de materiais de estofamento a par tir de um composto de fibras naturais (fibras de coco) e lá tex. As fibras de coco são trançadas em cordas da espessura de um braço, cortadas em fatias e transformadas em velos. Estes são impregnados com látex, cortados, colocados numa ferramenta de metal e levemente prensados. Depois de desenformada, a peça é levada a um forno onde o látex é vulcanizado. Como essas duas matérias-primas, as fibras de coco e látex, podem ser extraídas na região amazônica brasileira, o projeto prevê uma unidade de produção no Estado do Pa rá. Em cooperação com as comunidades que cuidam do cul tivo das fibras, prevê-se a fabricação de encostos para cabeça feitos de fibras de coco e látex. Num primeiro estágio será montada uma fábrica relativamente simples para a produção de estofos para os encostos, que serão enviados à MB em São Paulo. Neste contexto, examina-se ainda a possibilidade de ampliar a fábrica para confeccionar estofos para assentos de carros de passeio. (Ver Figura 4). 67

Figura 4: ProjeçSo para a manufatura de produtos naturais no Estado do Pará

Para tomar a produção de encostos com produtos natu rais ainda mais eficiente, pesquisa-se a possibilidade de os estofos serem fabricados, utilizando látex e a bucha seca, que por natureza é dotada de fibras esponjosas de textura tridi mensional. A vantagem é que as buchas seriam diretamente impregnadas com látex e colocadas nas ferramentas, evitandose a confecção da rede, técnica usual no processamento das fibras de coco e que é relativamente complicada. Outra pesquisa importante dentro do Projeto-Pará está ligada à plantação do rami. Através de um novo método de processamento espera-se de maneira simples e barata, con seguir fibras para reforço de materias-plasticas. As fibras do rami destacam-se pela estabilidade mecânica e rigidez, não sendo superadas neste aspecto por nenhuma outra fibra natu 68

ral. Com o rami podem ser produzidos materiais plásticos compostos de propriedades mecânicas muito boas. Outra van tagem do rami é que nos trópicos ele pode ser colhido várias vezes por ano, o que eleva o rendimento. Para desenvolver um material composto totalmente à base de produtos naturais, o chamado composto ecológico, pesquisa-se o uso de óleos naturais, em especial óleo de ríci no, cmo matéria básica para a síntese de matérias plásticas. Para isto estão sendo feitos esforços para uma cooperação com institutos de pesquisas de escolas superiores e firmas da in dústria química.

4. Projeção Os primeiros resultados das pesquisas permitem a con clusão de que o emprego de produtos naturais para usos téc nicos tem-se revelado muito promissor, oferecendo não só vantagens do ponto de vista técnico, como também do ponto de vista ecológico e social. Assim, os produtos naturais po dem contribuir para a redução da emissão de dióxido de car bono na atmosfera e para a resolução do problema dos rejeitos. Além disso, para a agricultura, especialmente se forem usa dos métodos adequados de cultivo, isto significa abertura de novas fontes de recursos e possibilidade de promover a alter nância de cultura. Encontrar novas áreas para a aplicação técnica de pro dutos naturais, especialmente na produção de automóveis e desenvolver novos processos de produção serão as metas de outras pesquisas do Instituto de Pesquisas da Daimler-Benz em Ulm. Além disso, esforços serão feitos para o desenvol vimento de um material composto, que além de fibras natu rais, possua uma matriz à base de matérias-primas regeneráveis. 69

Revestimento: Composto de linho-PP (PU), revestido com tecidos de fib ras naturais P ára-sol: Bucha com espuma de 6leo de rícino Encosto para cabeça: Composto de bucha-latex

Estofamento: Composto de coco-látex

Painel de instrumentos Suporte: composto de linho/rami-PP Cobertura: espuma de 6leo de rícino

Figura 5: Idéias para o emprego de produtos naturais em interiores de carros de passeio.

Látices e Borrachas da Am azônia

Eurico Pinheiro Eng.° Agronomo Pesquisador da EMBRAPA/CPATU

No mundo vegetal muitas plantas são relacionadas como produtoras de látex, entretanto, nem todas as espécies que apresentam a função laticífera são capazes de biosintetizar a borracha. Em outras plantas, embora seja produzido um isopreno polimerizado, o encadeamento das unidades polímeras apresenta arranjos espaciais diferentes dos da borracha, com características tecnológicas específicas; cita-se como exem plo plantas da família Sapotaceae que produzem a balata e a Guta Percha (Polhamas, 1962). As plantas produtoras de borracha se distribuem em um número elevado de famílias e gêneros sem que haja aparen tes afinidades botânicas ou filogênicas. Compagnon (1986) destacou que dentre 12.000 espécies de plantas laticíferas so mente 7.000 produziam borracha. Entretanto não são muitas as espécies produtoras de borracha de boa qualidade, sem a presença de elevada quantidade de resinas, depreciando a qua lidade de borracha e condicionando seu uso a dispendiosos processos de separação. A Tabela I resume as principais espécies de plantas pro dutoras de borracha, nas Américas.

Tabela I — Plantas produtoras de borracha no Continente Americano FAMÍLIA

GÊNERO

Euphorbiaceae Hevea Manihot

Sapium

Moraceae

Castilloa

Apocynaceae

Hancornia Couma Parthenium

Compositae

ESPÉCIE Hevea spp M. glaziovii Mull. Arg. M. piauiensis Ule. M. dichotoma Ule. S. taburu Ule. S. hippomane G. T. W. Meyer S. aubletianum (Mull. Arg.) Huber S. marmieri Huber C. elastica Cerv. C. ulei Warb. H. speciosa Gomes C. utilis (Mart.) Muell e Arg. P. argentatum Gray.

As plantas produtoras de borracha e de interesse econô mico, na Amazônia, estão distribuídas nos gêneros: Hevea, Sapium, Castilloa e Hancornia.

O Látex e os Sistemas Laticíferos A partir dos estudos citológicos desenvolvidos por Dickenson (1969) e Gomez (1983) passou-se a considerar o lá tex como um verdadeiro citoplasma celular, donde facilmente podem ser isolados os elementos constituintes. A função do látex nas plantas não está bem definida. Admite-se, no en tanto, que ele desempenha papéis diferentes, variando de acor do com sua composição. Ao contrário do que antes se imaginava, o látex é uma 72

produção local. Ele é segregado, a partir da sacarose, por um epitélio especial que reveste o interior das células laticíferas. As células laticíferas podem apresentar-se dispersas por todo o parênquima da planta, guardando sempre a sua indi vidualidade, a exemplo da Compositae Parthenium argentatum (guaiule), ou ainda constituindo sistemas laticíferos. Neste caso, as células latifíceras alongam-se, formam divertículos, porém não se anastomosam. Esse é o sistema prevalente na quase totalidade das plantas laticíferas produtoras de borra cha, a exemplo das Apocinaceas, Moraceas, Asclepiadaceas e Emphorbiaceas. Nessa família fazem exceção os gêneros Manihot e Hevea, nos quais os vasos laticíferos são do tipo articulados, onde as células alongam-se e anastomosam-se umas às outras formando verdadeiros retículos distribuídos em mantos concêntricos no córtex da planta. Moraes & Pai va (1981) ressaltaram a importância da articulação dos vasos laticíferos na exploração das plantas arbóreas produtoras de látex. A estrutura do sistema laticífero em vasos articulados, e a capacidade de rapidamente regenerar o látex dentro dos vasos articulados, é que permitiram a criação do sistema de “ corte contínuo” , idealizado por Ridley em fins do século passado, na Malásia, e que viabilizou economicamente a ex ploração dos seringais de cultivo no Sudeste Asiático, Ridley (1897). Até o presente, a extração do látex nas plantas portado ras de vasos laticíferos inarticulados se procede de forma exaustiva e mutiladora, provocando, quase sempre, a morte das plantas.

As Plantas Produtoras de Borracha na Amazônia No início do presente século, o desempenho técnico e econômico dos seringais de plantação no Oriente condicio naram o fim do extrativismo da borracha na Amazônia e o 73

abandono dos seringais nativos. Outras plantas produtoras de látex como o caucho (Castilloa ulei), a mangabeira (Hancornia speciosa) e a murupita (Sapium spp.), que também parti cipavam da produção de borracha, deixaram de ser exploradas. Os eventos decorrentes da II Grande Guerra Mundial, com os exércitos japoneses dominando as áreas produtoras de bor racha, cortando o suprimento de tão importante matéria-prima para o Ocidente, reabilitaram os seringais nativos da Ama zônia e as outras espécies não convencionais na produção de borracha voltaram também a ser sangradas. Cessada a con flagração mundial, o extrativismo da borracha voltou à nova fase de declínio. Presentemente, plantas como o caucho e a murupita es tão sendo sangradas somente em algumas áreas onde ocor rem juntamente com as seringueiras, e seus látices são misturados no processamento da borracha. Vale realçar que o látex dessas espécies apresenta inte ressantes características próprias e, dependendo da intensifi cação da pesquisa, podem tornar-se fonte alternativa na ♦ produção de borracha vegetal. Alfonso Wisniewski e Celio Melo publicaram, na déca da de 80, uma série de monografias intituladas “ Borrachas Naturais Brasileiras” e que apresentam detalhados estudos tec nológicos sobre essas borrachas. Infelizmente, os reduzidos informes atinentes aos aspectos culturais dessas plantas da tam do início do século e os resultados são inconclusivos.

Borracha de Caucho Pertencente à família Moraceae, o gênero Castilloa com porta mais de uma dezena dè espécies distribuídas desde o México até o Sul da Hiléia Amazônica. O látex e a borracha utilizados pelas civilizações pré-colombianas, nas Américas, 74

eram extraídos do caucho. A longa estabilidade desse látex permitia sua utilização nas cerimônias religiosas (Serrier 1991). Hoje, inclusive, sabe-se que a borracha usada pelos nativos que viviam no Vale das Esmeraldas, situado na ver tente Oeste da Cordilheira dos Andes, reportado por La Condamine, tratava-se, conforme Serrier (1991), de borracha de caucho e não de Hevea. O látex, formando um colóide polidisperso e polifásico, apresenta alta estabilidade química (Wisniewski & Melo 1982). A espécie de caucho que ocorre no Brasil é o Castilloa ulei Warb, distribuindo-se nas terras altas da margem direita do Amazonas, desde o rio Tocantins até o rio Javari. O caucho possui vasos laticíferos inarticulados distribuí dos no córtex da planta e sua casca é muito dura, difícil de sangrar (Polhamus 1962). Na Amazônia, normalmente abatese a árvore para coletar o látex. Abrindo sulcos no tronco, o látex escorre sobre o solo que serve como filtro separando a borracha do soro. Dias depois coletam a lâmina de borra cha. Esta borracha, embora apresente um desempenho técni co inferioi; às borrachas de Hevea, por possuir extrato acetônico elevado, denota propriedades e características su ficientes para colocá-la ao nível das boas borrachas naturais.

Borracha de Mangabeira A mangabeira, descrita com o nome de Hancornia speciosa Gomes, pertence à família Apocynaceae e é mais co nhecida pelos frutos que produz, a mangaba, que pela sua borracha. Ela ocorre em extensa área na América do Sul. No Brasil a mangabeira forma populações algumas vezes densas nas regiões secas do Nordeste e cerrados do Brasil Central. Na Amazônia é encontrada nos campos naturais da Ilha do Marajó e rio Tocantins (Le Cointe 1922). - Durante o “ Ciclo da Borracha” , a borracha de manga75

beira foi explorada com o nome de “ Pernambuco Rubber” . Com a produção de borracha do Oriente desapareceu do mer cado, falindo a iniciativa para racionalizar seu cultivo no Es tado de São Paulo. Possuindo também vasos inarticulados, a extração do látex é mutiladora. Bekkedahl & Saffioti (1948) informaram que a mangabeira pode produzir até um litro de látex por san gria, e ser sangrada duas a três vezes no ano. O látex de mangabeira apresenta elevada estabilidade quí mica e permanece fluido por mais de um ano, porém sua es tabilidade mecânica é muito baixa. Quanto à borracha, apresentando extrato acetônico mui to alto, deve ser considerada borracha muito resinosa (Wisniewski & Melo 1982). São ainda os mesmos autores que ressaltam o elevado índice de Retenção de Plasticidade (PRI) apresentado pela borracha de mangabeira, conferindo-lhe des tacada resistência à degradação térmica.

Borracha de Murupita O gênero Sapium da família Euphorbiaceae enfeixa um grande número de èspécies produtoras de borracha, as quais estão agrupadas no subgênero Eusapium. Na Amazônia as espécies mais conhecidas como produtoras de borracha são o S. taburu, ocorrendo na região do Baixo Amazonas; S. hipomane, distribuído na região dos Carajás e Vale do Xingu; S. marmierí, ao longo dos rios Solimões e Tapajós. Mais re centemente foram desenvolvidos interessantes estudos sobre as características tecnológicas de borracha do S. aubletianum, ocorrendo no rio Negro. Normalmente a extração do látex é realizada cóm facão, abrindo-se inúmeros sulcos no tronco da árvore, provocando grande mortandade nas plantas. Apesar de Polhamus (1962) assegurar ser impossível san76

grar a murupita com a faca “ Jebong” , Wisniewski & Melo submeteram cinco plantas da espécie S. aubletlanum a um ano de sangria no “ sistema oriental’’, obtendo animadores resul tados. Estes estudos estão continuando, podendo-se aventar a hipótese da murupita vir a ser agronomicamente domes ticada. Ressalta-se que essa falta de conhecimento é geral sobre todas as plantas não convencionais produtoras de borracha. Segundo A. Wisniewski as borrachas de Sapium, dadas as propriedades físicas e físico-mecânicas que apresentam, po dem ser enquadradas nas melhores classes, guardando estreito paralelismo com as borrachas de Hevea.

Borracha do Gênero Hevea O gênero Hevea, nativo da Amazônia, ocupa vasta área que se estende do Atlântico aos contrafortes dos Andes; da Venezuela ao Planalto Central brasileiro. Segundo Ducke (1946) a delimitação do gênero confunde-se com os contor nos da Hiléia Amazônica. As onze espécies de Hevea tidas hoje como válidas, distribuem-se de forma irregular, restrita, sendo que várias espécies podem ocorrer na mesma área, hibridando natural mente entre si, dando formas intermediárias que, apesar de dificultarem muitas vezes a caracterização botânica das es pécies, conferem à seringueira ampla diversidade genética, permitindo que ela se ajuste às diferentes condições ambientais. Dentre as várias espécies de Hevea é a H. brasiliensis, que se distingue pela alta capacidade de produzir borracha. Entretanto, o caráter produção apresenta ampla variabilida de dentro da própria espécie, tanto que, nos seringais silves tres, 75% da produção são conferidas por 25% das plantas. Prospecções realizadas por pesquisadores da EMBRAPA e do Instituto Francês de Borracha, em seringais nativos 77

do Acre e Rondônia, encontraram plantas produzindo, por dia de corte, cerca de 10 litros de látex distribuídos em cinco painéis de sangria (Viegas & Gonçalves 1974) e (Halle & Combe 1974). Infelizmente, todas essas plantas que apresentam níveis elevados de produção se têm mostrado altamente suscetíveis ao pior de todos os inimigos naturais da seringueira na Ama zônia, o fungo Mycrocyclus ulei, causador da enfermidade “ Mal-das-folhas” . Wisniewski & Melo (1986) estudaram as características físicas, físico-mecânicas em borrachas de oito das principais espécies de Hevea; H. brasiliensis, H. benthamiana, H. guianensis, H. pauciflora, H. nítida, H. rígidifolia, H. microphylla e H. spruceana, chegando à conclusão de que a única dife

rença tecnológica existente entre essas borrachas registra-se no índice de plasticidade. Nesse aspecto, a H. nitida foi a que apresentou os mais baixos níveis de plasticidade. Todas as outras características enquadraram-se dentro dos padrões de qualidade universalmente aceitos. A diferença marcante entre as espécies é a produção de borracha. A H. brasiliensis é a única verdadeiramente pro dutiva, porém nem tódas as plantas de H. brasiliensis são pro dutivas, razão, em parte, da baixa produtividade dos seringais silvestres. Pesquisas desenvolvidas pela EMBRAPA têm evidencia do relativo sucesso na utilização, nos seringais nativos, de substâncias estimulantes da produção de látex, a exemplo do Ethrel ou Ethefon (Ácido-cloro-ethil-fosfônico) (Moraes 1978). A rudimentar estrutura de produção prevalente nos se ringais nativos, a diluída densidade registrada nesses serin gais — girando em torno de 2,5 seringueiras por hectare, associados ao reduzido preço pago ao seringueiro pela bor racha bruta, praticamente inviabilizaram o extrativismo da bor-

racha, na Amazônia.

Pequenas Plantações de Seringueira As tentativas de adensar os seringais nativos, com o plan tio de mudinhas de seringueira na mata, redundaram em com pleto fracasso. Técnicos americanos das plantações Ford, no rio Tapajós, abriram veredas na mata e plantaram os “ seedlings” de seringueira. Dezoito anos depois, dentre as plan tas remanescentes, as mais desenvolvidas não ultrapassavam 10 cm de diâmetro. Vale ainda ressaltar o fato de ser a serin gueira uma planta eminentemente alógama, não sendo válido esperar que as plantas oriundas de sementes, colhidas de uma seringueira boa produtora de borracha, repetirão as caracte rísticas da planta mãe. Esta é a razão pela qual a seringueira normalmente é propagada por enxertia. O coletor episódico da borracha nos seringais nativos di ficilmente poderá transformar-se num plantador de seringueira. Entretanto, em determinadas condições, o pequeno agricul tor poderá transformar-se num pequeno heveicultor. Nas cha madas “ colônias” , onde ocorre um maior adensamento de agricultores, eles poderão ser orientados a plantar, nos seus roçados, mudas de seringueiras numa disposição espacial de linhas duplas, afastadas pelo menos 18 m. Esse intervalo se rá utilizado para o plantio de culturas alimentares ou outras plantas de valor econômico a exemplo do cacau, pimenta-doreino, acerola, açaí, pupunha ou ainda espécies arbóreas de valor econômico, compondo o que hoje convencionou-se cha mar de “ reflorestamento social” . A seringueira seria explorada como atividade familiar e os cultivos intercalares forneceríam renda subsidiária até a entrada da seringueira em produção. 79

Conclusões Várias são as plantas produtoras de borracha. A partir do advento do processo de vulcanização da bor racha aumentaram consideravelménte as modalidades de apli cação, crescendo o interesse por tão importante matéria-prima. A partir daí as plantas produtoras de borracha foram grande mente exploradas nas áreas tropicais do globo. A Amazônia, que detinha a hegemonia de produção, ali cerçava sua exportação na borracha da Hevea, principalmente na H. brasiliensis e na borracha de caucho. Na II Grande Guerra, a interrupção do fornecimento de borracha para o Ocidente reabilitou os seringais nativos que haviam sido abandonados em decorrência da produção a bai xo preço, dos seringais racionais do Sudeste Asiático. Nessa oportunidade borrachas como o caucho, a mangabeira e a murupita, voltaram a ser produzidas. Dentre essas borrachas a murupita é a única que pode parear com a de Hevea. As borrachas de caucho e manga beira, apesar de algumas importantes características tecnoló gicas, apresentam elevado nível de extrato acetônico, sendo consideradas borrachas resinosas. À exceção do gênero Hevea, todas essas plantas com portam sistema laticífero do tipo “ vasos inarticulados” , prin cipal razão de ser a extração do látex praticado de forma exaurível e mutiladora. As invulgares características da borracha de Hevea, por excelência a de H. brasiliensis, somadas aos níveis de produ ção e à intensidade de ocorrência, têm permitido sua explo ração em bases mais econômicas. O destaque conferido à H. brasiliensis tem estimulado a intensificação da pesquisa tecnológica com a seringueira, tanto no Brasil como no resto do mundo heveicultor, sem que outras espécies produtoras de borracha merecessem quaisquer 80

atenções. As tentativas de pesquisa, principalmente as de cu nho fitotéenico, realizadas no início do século, quase sempre tentaram aplicar, sobre as outras plantas exóticas produtoras de borracha, a tecnologia praticada na seringueira. É provável que a concentração da pesquisa nas promis soras espécies do gênero Sapium (murupita) seja capaz de transformar as espécies desse gênero em fonte alternativa na produção de borracha, principalmente nas áreas sempre úmi das da Amazônia onde a H. brasiliensis é seriamente atacada por enfermidades criptogâmicas.

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CôtedTvoire 1974 LE COINTE, P. — L’Amazônia Brasilienne. Paris, Challom el.J922. 3v

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Cores Naturais

Dr. Hans-Joachim Weintz Pesquisa e Desenvolvimento Glasurit do Brasil Ltda. Grupo BASF

Introdução Vivemos num mundo repleto de cores. Mas nem para todos os seres terrenos ele é colorido. Devemos isto à fantástica capacidade do olho humano de discernir os tamanhos das ondas de luz. Como seria a história do desenvolvimento do homem sem a capacidade da percepção da dimensão da cor? Isso perma nece no campo da especulação. Da percepção consciente da cor, até a sua utilização real, existe apenas um pequeno passo, mesmo assim, muito signi ficativo na história do desenvolvimento. Certamente o homem seguiu o anseio de imitar os magníficos matizes da natureza, apoderou-se das cores do seu ambiente e aprendeu a utilizálas como meio de expressão de sua personalidade e cultura. Desenhos de cavernas milenares da Dordogna ou Altamira, no Norte da Espanha, de 40.000 a 10.000 a.C., peças de vestuário tingidas, ou utensílios de escavações da história antiga da humanidade, são os primeiros indícios da percep ção da “ COR” por parte do homem. As cores têm o poder de expressar ou de despertar as emoções. Objetos coloridos atraem olhares e a cor se trans forma em agente de criação — pensemos assim na moda, na pintura, na propaganda, ou genericamente na comunicação. 83

Sem as tintas de impressão, não existiríam jornais, nem re vistas. As cores servem parâ a diferenciação (e identificação) de grupos étnicos, sejam nações, partidos e comunidades; pen semos nos times de futebol, ou até em pessoas isoladamente. Nós nos criamos e criamos o nosso ambiente: Cor como Percepção: Como a Cor é Criada? A cor, como nós a percebemos, é assim, em primeiro lugar uma impressão do sentido, que se forma através da so breposição de sinais de estímulo de três receptores seletivos para as cores vermelho, verde e azul e do receptor de clari dade dos nossos olhos no cérebro. Por exemplo: a cor azul turquesa escuro. A cor, assim como a vemos é a nossa ava liação individual de uma soma de informações óticas. A mes ma informação de cor captada de um objeto pode provocar diferentes percepções em diferentes pessoas — totalmente in dependente dos sentimentos por ele gerados. A informação da cor que chega aos nossos olhos, que são as antenas para esse tipo de raios eletromagnéticos, é o resultado de diversos fatores de influência: absorção e refle xão como efeito de troca da luz penetrada com a cor própria do objeto e a distribuição na sua superfície. A estrutura da superfície não é só responsável pelo brilho, mas também po de influenciar fundamentalmente a sensação de cor. Pense mos exatamente sobre os variados e coloridos tipos de borboletas existentes no Brasil. Todos devem conhecer o rèluzir de uma asa de borbole ta vista de ângulos diferentes (efeito furta-cor). Maravilhosas estruturas de lâminas escamosas formam, dependendo do ângulo, diferentes movimentos nos raios de luz paralelamente direcionados e evidenciam, através de in terferências, os mais variados efeitos de cor. 84

A natureza patrocinou este efeito quando os pigmentos de efeitos foram introduzidos pela primeira vez, há alguns anos, no mercado. Adicionados à tinta permite um efeito me tálico furta-cor que varia entre o dourado-azulado até o dourado-avermelhado. Tão importante quanto à fabricação do pigmento propria mente dito, é a arte de uma aplicação uniforme da tinta e da disposição correta da estrutura de lâminas. Não gostaria de ingressar na ligação temática entre o fe nômeno cor e meu setor de trabalho, que é a tinta, sem antes me ater à cor como matéria.

A Matéria de Onde se Origina a Cor Cores têm (pelo menos no que diz respeito ao idioma ale mão FARBEN) o mesmo significado que tintas para pintura, seja para janelas, portas, prédios ou carros. Para outros, são corantes, com os quais são tingidos tecidos e, ainda, para ou tros, são tintas de impressão. As cores pertencem em geral a diferentes grupos, cujas características e história eu gostaria de comentar a seguir. Eu já me utilizei das expressões corantes, pigmentos que, basicamente, devido ao seu caráter de solubilidade, se dife renciam em suas aplicações. Os pigmentos, não permitem so lubilidade devido à sua alta capacidade de cobertura, resistência à migração, e ainda mais, pela sua estabilidade tér mica, ideal para a coloração de lacas e tintas. Utilizamo-nos, por exemplo, para o tingimento de tecido usualmente de so luções corantes, que garantem uma distribuição homogênea sobre tecido a ser tingido.

Corantes No caso dos corantes, devido sua solubilidade e ao pro cesso de tingimento, existem algumas variedades interessantes: Mesmo sendo aplicáveis, os corantes solúveis deveríam acusar ou mostrar uma boa aderência ao substrato e, possi velmente, não mais permitir o seu descoramento, tão logo es teja homogeneamente distribuído sobre as fibras; ou seja, de preferência insolúvel. Já há cerca de 3.000 anos tem-se, por exemplo, com o índigo uma classe de corantes, que na sua forma solúvel (leucofórmica) enxarca completamente o tecido e, então, através de um processo químico de inversão, adquire sua forma co lorida definitiva e insolúvel.

Índigo

Indigweift"

Fig. 1 índigo e “ IndigweiB”

O índigo, na sua leucoforma reduzida, é o assim deno minado “ índigo branco” hidrossolúvel, e só se torna o co rante azul de tecido, universalmente não só conhecido, bem como adorado pelos usuários de jeans, através da oxidação. Esse truque, que se chama de “ tinagem” é característi co para aqueles posteriormente denominados de corantes de cuba. 86

Há milênios, antes da descoberta do jeans, o índigo já fazia parte dos corantes naturais mais conhecidos. Com ex ceção da Austrália, ele era utilizado em toda parte para tingimento de tecidos, e foi o escolhido entre os mais de 30 tipos de plantas. As fontes mais importante, além da planta de índigo (Indigofera anil), são um tipo de cipó tropical (Lanchocarpus cyaneseus) ou uma espécie de salgueiro europeu. Em todos os casos, a extração é semelhante. As fibras das plantas são amassadas até se tomarem pastosas e, em for ma de grumos, são colocados ao sol para secagem. Assim eles são colocados à venda. Para fazer a tinagem, os grumos são colocados em água, com a adição de uréia, como agente redutor natural, e numa decocção para fermentar, até tornar-se um caldo marrom de odor não muito agradável. Os panos mergulhados nesse cal do são secados ao sol. Ainda hoje dá a impressão de magia, quando os tecidos de um marrom sujo se tingem gradualmente de um magnífico azul, através da oxidação, em contato com o oxigênio do ar. De parentesco químico muito próximo do índigo, mas muito mais difícil de conseguir, pois é extraído das ventosas de alguns tipos de caramujos do mar Mediterrâneo, a ptírpura, devido à sua raridade, é considerado um dos corantes mais caros da história, exclusividade dos monarcas na antiguidade. 6 , 6 '-Dibromindigo ( Purpurfarbstorfe)

Fig. 2 — 6,6’-Dibromindigo (Purpurfarbstoffe)

Assim como o índigo, a púrpura existe em sua leucoforma como um líquido verde-amarelado e que, quando oxida do em contato com ar, adquire sua cor definitiva e magnífica de vermelho-violeta. O desenvolvimento de um corante sobre fibras, como mé todo de tingimento, encontra-se em restos de tecido do final da Idade da Pedra. Os corantes naturais amarelo, vermelho, marrom e preto adquiriam o seu poder corante e a sua dura bilidade através da corrosão com sais de alumínio e ferro. Provavelmente, o material a ser tingido era embebido com os sais e depois tratado com os caldos das plantas. Provavelmente, o mais antigo corante da história da hu manidade é o preto tanado do ferro, extraído de sais de ferro e partes de plantas ricas em tanino (usado para curtir o cou ro), como as cascas e a noz-de-galha. A partir de 3.000 a.C. iniciou-se no Egito o tingimento com os corantes vermelho e amarelo, o Krapp e o Saflor (plan ta espinhosa, de cujas flores são extraídas as cores amarelo e vermelho). Juntamente com o também utilizado índigo, os egípcios, com a três cores básicas, tinham criativamente to do o espectro de cores à sua disposição. A China pode lembrar, como seu ponto de partida uma das mais antigas tradições de tinturaria, que era a fabricação de sedas. Já por volta do ano 2000 a.C. a planta do índigo, o carmim (uma espécie cochonila parasita do carvalho escar late, cuja secreção semelhante ao derivado da antraquinona, contém o ácido carmesino) e o verde chinês já era conhecido por eles. H 3c

Á c id o c a rm e s in o

Ácido carmesino

Na área do mar Mediterrâneo, a arte da tintura dos egíp cios alcançou os gregos e os romanos através dos fenícios (púrpura). A tintura com açafrão, originária da Grécia, ainda é hoje conhecida por nós. Comunidades de tintureiros de Ro ma, criaram entre o período de 500 a.C. até 80 d.C., uma grande variedade de corantes, processos de pintura e onde os utilizar. A extração do tornassol de organismos marinhos, formados da simbiose de algas e fungos, por exemplo, originase desta época. Com a queda dos Hunos em 375 d.C. e conseqüente dis solução da imigração do povo, toda a cultura sobre o solo europeu foi destroçada e, com a pilhagem de Roma, em 476 d.C., perdeu-se também o conhecimento diferenciado da ar te de tingir na Europa. Somente em Bizâncio e no Oriente, permaneceu alguma coisa para os descendentes; nominalmente os turcos salva ram a tintura de Krapp (vermelho-turquesa). Através dos ára bes, na Espanha^ os cruzados e comerciantes, houve a retomada de conhecimento somente a partir do século VIII no Ocidente. Nos continentes americanos, ao lado da planta do índi go, eram conhecidos corantes, com alto grau de pureza. No México, criou-se tons de vermelho com cochonila, que, as sim como o carmim, é extraído de uma fêmea seca de cocho nila, parasita do carvalho escarlate, cultivada em cactos. Componente de efeito mais colorido é o ácido carmesino, um complicado derivado de antraquinona. O cerne de madeira de alguns tipos de árvores america nas foram grosados e usados como corante. É importante men cionar o corante da família da flavona, a brasileína, que se obtém através da oxidação da brasilina transparente (madei ra pau-brasil).

B ras ilin a

B ras ile ín a

Fig. 4 — Brasilina e Brasileína

As cores amarelas obtêm-se da madeira da amoreiratintureira (amarelo-madeira, morus tictoriá) ou da raiz da curcuma. A curcuma ainda é utilizada hoje para a coloração da mostarda e do curry. Um dos corantes utilizados ainda hoje na culinária é o açafrão. Ele é extraído da flor seca de um tipo de planta crócea (krokus satirus). Para 1 kg de açafrão são necessárias 80.000 flores. Uma substância eficaz é a crocina, um derivado do caroteno. C02 C12H21°10 *

C12H2 1 °1 0 _02C

Fig. 5 — Crocina

Além do índigo, obtém-se o azul através da “ madeira azul” sul-americana. O conteúdo da matéria, a hemateína, fornece uma tinta azul-escura, quase preta, com a corrosão de metal.

Corantes Sintéticos Embora o homem já tivesse o domínio das cores natu 90

rais em suas fases mais desenvolvidas, o número de corantes significativos ficou abaixo de 50 no século XIX. Um impulso turbulento ocorreu após ter sido finalmen te, também, permitido à química, construir e sintetizar co rantes em quantidades variadas através do aprendizado com a natureza. Como ponto de partida temos o ano de 1856, com a fa bricação do primeiro corante artificial, a malveína (anilina), pelo jovem assistente de químico William Henry Perkin, na Inglaterra.

Fig. 6 — Componente principal da “ Malveina” (W .H.Perkin, 1856) e; Azul indantemo RS (R.Bohn, 1901)

À malveína violeta se associaram logo outros corantes com alto poder de luminosidade e pureza de cor, que quase suplantaram os corantes naturais, até então utilizados. Um outro progresso ficou marcado com a primeira sín tese de um corante de cuba da série das antraquinosas, o azul indantreno, de René Bohn, em 1901, um grande cientista da

BASF.

Foi o início dos corantes de indantrena, que ainda hoje São insuperáveis em sua pureza de cor. Não é à toa que os anos de fundação das grandes empre sas químicas alemãs ocorreram por essa época: 1863 a Bayer, a Hoechst e a AGFA e, em 1965, a BASF. Da explosão da síntese do corante surgiram ainda os nomes: Allgemiene 91

Fabrik fuer Anilinfarbe (AGFA) e Badische Anilin und So da Fabrik (BASF). Os costumes dessa época, a concorrência da pesquisa, os insucessos e as manifestações, a situação empresarial e eco nômica e o aumento de estímulo dos antigos laboratórios de tintas, estão distintamente descritos no romance Anilina por Schenzinger. Um livro muitíssimo interessante e extraordi nário, cuja leitura posso recomendar. Após uma pesquisa mais empírica no setor de tintas, a elucidação química da estrutura abriu a visão e a compreen são com relação ao efeito da estrutura e funcionamento dos corantes, permitindo, com isso, alcançar o desenvolvimento pretendido e a adequação às necessidades. Fibras sintéticas foram acrescentadas às fibras naturais. As tinturarias indus trializadas exigiam cores de processos estáveis e de rápida fabricação, e a autenticidade dos tecidos tingidos teria que ser garantida, também, quando da utilização de processo quí mico de limpeza. Os assim denominados corantes reativos foram desenvol vidos. São corantes, que formam ou criam uma ligação quí mica com o substrato como, por exemplo, com os grupos OH, da celulose, ou os grupo livres de amino e carboxil, no algodão. Os corantes reativos permitem uma aplicação simples com economia de tempo e energia e fornecem uma excepcional resistência. Os grupos reagentes induzidos podem ser liga dos a múltiplos sistemas de cor e possibilitam um solução gra dual de problemas. O reconhecimento sobre os grupos doadores de cor ou grupos cromóforos de um corante não só permitiram a in fluência pretendida sobre sua estrutura de cor, como também •nos possibilitaram ter uma visão dos planos de configuração da natureza. Muitos corantes da natureza não estão de acordo com o 92

gosto do homem, ou de acordo com a sua utilização, porém são, resultado do desenvolvimento e adequação às suas fina lidades. Mesmo que, para muitos, isso seja decepcionante — isto é otimização funcional, ao invés de estética. Seja o estímulo para assegurar a polinização ou conti nuidade de cultivo da flora ou reino animal (homem?) ou — como no caso da clorofila — a escolha do tamanho de ondas de luz do espectro solar necessárias para a realização da fotossíntese.

C lo ro fila

ooom.

Fig. 7 — Clorofila

Pigmentos Embora já tenhamos uma resposta à pergunta “ por que as árvores são verdes?” e podemos reconhecer a sua finali dade, já não é possível assimilar da mesma forma, por exem plo, o caso do Lapisazuli (carbonato de cobre básico) ou o cinobre (sulfeto de mercúrio). Nestes casos a cor nos surge quase que acidentalmente. O homem não ficou menos satis feito com isso e as incluiu no seu uso. Com esses exemplos não nos encontramos apenas na área da inorgânica, como também em uma outra classe de coran tes, os pigmentos. Ao contrário dos corantes, eles não são 93

solúveis no seu meio de aplicação. A agregação dos corantes ou pigmentos não é sempre tão simples; existem vários exemplo^ para corantes de difícil solubilidade ou pigmentos parcialmente solúveis. Enquanto os corantes, devido à sua solubilidade, permi tem uma distribuição homogênea sobre as fibras e por isso são utilizados para o tingimento, a área de aplicação dos pig mentos fica restrita às lacas e tintaspara pintura, mais plásti cos e outros. Neste caso tiramos proveito da característica inicial da estrutura de partícula da distribuição de luz e da cobertura do substrato. Com alteração da forma, do tamanho (0,5 - 5 um) e da estrutura da partícula, essas características podem ser amplamente controladas. Requisitos: Como a laca deve preencher além da sua fun ção estética também a função de proteção, os pigmentos uti lizados precisam mostrar, de acordo com cada área de aplicação, a resistência correspondente às intempéries e in fluências químicas ou ainda com relação a atritos mecânicos. Por isso, estes não devem migrar na laca líquida, formar gru mos ou descascar, quer na sua camada definitiva ou na sua forma de aplicação e sim ter uma distribuição homogênea e permanente. Que já se conhecia e se produzia, na antiguidade e na Idade Média, pigmentos estáveis e autênticos, podemos tes temunhar, através dos já mencionados desenhos em cavernas e muitas obras de arte magníficas da pintura. Servimo-nos em primeiro lugar dos pigmentos minerais (inorgânicos) como o Lapisazuli (azul), o caro cinábrio (sulfeto de mercúrio) e o mínio (oxido de chumbo) para o ver melho e ocre e, o umbra (silicato de alumínio) como pigmento amarelo. O umbra foi encontrado, por exemplo, nas pinturas de parede de Pompéia. Para os tons de verde adequavam-se a malaquita (carbo nato de cobre) e o azinhavre. 94

Antigamente para obtermos o branco utilizava-se o car bonato de chumbo; o dióxido de titânio era ainda desco nhecido. Naquela época, como agora, a escolha para se fazer o preto era o negro-de-fumo. Era obtido em uma forma espe cialmente fina através da queima de madeira resinosa e óleo, com baixa oxigenação. O negro de fumo, ou carbono é com isso um dos poucos pigmentos orgânicos de origem natural, do qual nos utilizavamos antes da síntese industrial de pig mentos. A fabricação de pigmentos orgânicos à base de corantes naturais já tem uma tradição secular. Utilizava-se de efeitos precipitados de diversas soluções de corantes com sais me tálicos. Enquanto na tintura o tecido era embebido com solução de sais metálicos e o corante, homogeneamente distribuído sobre a fibra (corantes corrosivos) era separado da solução, precipitava-se os corantes da solução através da adição de sais para a fabricação e isolação dos pigmentos. ... um bom exemplo para o ambivalente caráter das duas classes de cromóforos. Desenvolvimentos modernos: Nos desenvolvimentos mo dernos de pigmentos busca-se criar os mais refinados efeitos óticos através da influência dos parâmetros cor, forma e ta manho de partículas, e estrutura. Nos anos 70 surgiram os primeiros automóveis com pin tura metálica no mercado. O efeito metálico é obtido através da adição de partículas de alumínio na laca. Elas refletem e espalham a luz projetada de acordo com a situação, criando todo tipo de efeito. As pinturas perolizadas (pigmentos mica), de “efeito gea da” , assim denominada pela sua semelhança com um objeto tirado de uma câmara fria com um leve aspecto de geada (Threecoat), — ou o já mencionado “ efeito de asa de borbo95

leta” são os outros desenvolvimentos dos últimos anos. Pig mentos a preços de farmácia para o embelezamento dos nos sos queridos e caros carros. Um requisito e característica do produto que se toma cada vez mais importante é a sua resistência em relação ao meio ambiente. Entre o tempo de crescimento quase inibido e o entusiasmo pelas possibilidades sempre novas, o produto e a sua respectiva utilização ficavam mais em primeiro plano do que seu efeito com relação ao meio ambiente. Eu não gostaria de tomar a palavra dos opositores da quí mica — muito pelo contrário, pois sou um químico convicto e entusiasta. A química é uma ciência natural. E para mim também não existe alternativa (aparente): natureza ou quími ca. Natureza é química! Nós e tudo aquilo que cresce e flo resce não existiría se a natureza não tivesse apanhado as moléculas de sua caixa de construção e as permanecesse renovadamente apanhando — pois a natureza não parou de ex perimentar e de evoluir. Além disso nada acontece na denominada química “ ar tificial” que a natureza não tenha permitido através de suas leis. Com os nossos experimentos determinamos apenas as condições básicas. Ainda sou da opinião de que devemos negociar de for ma responsável com o desenvolvimento e a fabricação; não somente até que o produto ultrapasse os portões da empresa, mas também muito mais além, até um possível e completo reaproveitamento ou tratamento neutro. A Natureza é para nós uma grande mestra. Não somente aprendemos o funcionamento e os princípios de construção, como também o ajuste de todos os seus produtos ao “ siste ma coeso da terra” . A Natureza teve tempo para desenvol ver sistemas perfeitos. Por que não aprender isso dela? Os pigmentos caíram no foco da crítica devido ao seu variado conteúdo de metais. Os metais transitórios como o 96

chumbo, o cromo, o cadmio, o cobalto, o mercúrio e outros formam sumamente ligações de cores e são devido à sua ex celente reatividade com o ferro, como pigmento de proteção à corrosão, adequados como fundos, tendo também uma alta atividade biológica, sendo portanto tóxicos. A tendência para pigmentos sem metais é muito grande e já evoluiu muito; eles estão em regra sendo substituídos por pigmentos orgânicos puros de alto poder de tingimento. Neste caso não existem somente o preto e o branco, respectivamente bom ou mau: nem todos os pigmentos que contêm metais são tóxicos — e nem todos os orgânicos são não-tóxicos. A hemoglobina, que é responsável pela cor vermelha do nosso sangue, é, por exemplo, um complexo de ferro, a clo rofila contém o metal magnésio. Assim, o ferro e o magné sio não contam exatamente como metais tóxicos, existem no entanto, também pigmentos de complexo metálico, nos quais os metais como cromo e cobre são tão complexos, que estes acabam por perder qualquer atividade biológica e com isso a sua periculosidade. Por outro lado, existem pigmentos orgânicos, em cuja fabricação surgiram tantas dificuldades devido à sua falta de degradabil idade biológica e consequentemente devido ao sa neamento de esgotos, que a sua produção foi suspensa. Aprender através da natureza — e aprender como utilizála. Esse é o lema do nosso projeto. Independente dos resulta dos acho esse “ Approach” / o método e a forma de trabalho conjunto notável e já desde o início um sucesso. Pois aprender da Natureza significa, entendê-la. Isso se torna pesado para aqueles — principalmente nós, que temos a Natureza como estranha, cujos olhos estão fechados para muitas particularidades e relacionamentos. Quem poderia entendê-la melhor, senão aqueles que aqui estão domiciliados e têm como a base de sua experiência a população natural, que evoluíram com a Natureza e dela vi97

vem. Unir tudo isso aos modernos métodos da ciência natu ral acadêmica e orientar-se para a utilização de matérias-primas naturais dessa região é o papel principal que aqui compete à Universidade do Pará. Trata-se de Ciência Natural no sen tido real da palavra e da relação sinóptica da teoria com a prática. Qual é o nosso papel neste Concerto? A população nativa da Amazônia utiliza muitas cores para a pintura de seu corpo e para o tingimento de seus utensílios, como por exemplo o urucum. A idéia é fazer uma avaliação desses corantes com a tinta (resina), testar suas propriedades e verificar o que se pode obter. A BASF — aqui no Brasil representada pela Glasurit — fabricante internacional de resinas e tintas, tem um amplo es pectro de produtos a oferecer. Já há muito tempo ela se em penhou com a continuidade no desenvolvimento de tintas também no que se refere à sua inocuidade em relação ao meio ambiente. Embora a tinta dê apoio ao meio-ambiente, devido à sua utilização como proteção a interpéries e corrosão para a eco nomia de matéria-prima e energia, acabou por cair no centro das críticas, no que se refere à sua obtenção química e às suas características de aplicação (emissão). Por quê? A tinta é obtida em regra de três componentes principais: da resina, que determina as propriedades físicas, do pigmento — enquanto não se tratar de um verniz — e do solvente. A crítica se concentra principalmente nos pigmentos com alta toxicidade e nos solventes orgânicos como causadores de emissões de vapores. Já falei sobre os pigmentos; gostaria de entrar a seguir um pouco no sistema de solvência da resina. Gostaria de lhes 98

mostrar um esquema geral de desenvolvimento de tecnologia de tintas, que vale para quase todos os setores de aplicação e independente do tipo de tinta, sua realização já está bem adiantada. Partindo das tintas convencionais com alto conteúdo de solvente (Ex.: laca nitrocelulose), estende-se até os sistemas de pinturas sem solventes e sem emissão de vapores. O primeiro passo para minimizar as emissões é o aumento do teor de sólidos (High Solids). Basicamente mais difícil de se realizar é o próximo pas so: a troca para o mais natural dos solventes, a água. Isso exige um total novo desenvolvimento da resina, pois os sis temas convencionais não são, em regra solúveis em água ou dispersíveis. Justamente no caso dos sitemas à base de água, em que nos encontramos em fase maciça de revolução no mer cado, já está bastante adiantado na Europa e aqui no Brasil se iniciando aos poucos. O objetivo é no entanto evitar totalmente o uso de sol vente, pois a água é totalmente biodegradável, necessitando apenas de muita energia para evaporação na secagem da tinta. Um caso especial são as tintas de eletrodeposição, nas quais, do seu ambiente aquoso, a tinta é depositada como corpo sólido em metais através de energia elétrica. Totalmente sem solvente são os assim denominados “ Sis temas de tinta 100%” , como por exemplo, tinta em pó, fil me ou as tintas líquidas de endurecimento por radiação. Por último, a grande parte dos prepolímeros de cadeia curta e de reticulação fraca age como solvente interno. Após a aplica ção no substrato, estes são polimerizados e reticulados em questão de segundos através da radiação de energia em for ma de luz ultra-violeta, radiação eletrônica ou de alta freqüência, sem qualquer emissão. 99

A tinta em pó, os filmes ou sistemas de endurecimento por radiação estão vivendo um grande desenvolvimento ha Europa e USA e já se encontram em plena utilização na in dústria de móveis, aparelhos eletro-domésticos, bem como em grandes indústrias e nas montadoras de veículos. Contribuímos em larga escala no desenvolvimento dos novos sistemas de tintas e dispomos de todas as tecnologias. Com isso temos uma variedade de possibilidades para encon trar meios de testes e aplicações para os corantes naturais. De preferência utilizaríamos tinta à base de água de se cagem ao ar, a fim de por um lado evitar a pressão de calor do pigmento através do processo de secagem em estufa e por outro escolher uma resina sem efeito nocivo sobre o ambien te. Matéria-prima básica para a resina poderíam ser por exem plo os óleos naturais (óleo de soja, óleo de linhaça, etc.), que hoje já consumimos mais de 5.000 t/ano como matéria-prima de tintas. Infelizmente, conforme o nosso parceiro de desenvolvi mento da Universidade Federal do Pará, o isolamento e pre paração de amostras adequadas é mais difícil e vagaroso do que se supunha, tanto que até o momento não dispomos de material de teste. Nós queremos iniciar esse projeto sem preconceitos, de preferência fazendo uso da máxima: “deixem-nos tentar uma vez ’ ao invés de dizer: ‘‘não vai dar certo porque . P a r a a coletânea de experiências gostaríamos de já experimentar com produtos piloto e “brincar” sem ter que esperar por uma amostra preparada. Pois o “ brincar” do cientista natural é uma rica fonte de idéias e inovações. Faz parte disso um pouco do descobri dor — e justamente as novas descobertas dos corantes anti gos da Amazônia para a indústria de tintas, é um projeto muito interessante, no qual os meus colaboradores (e também eu) estamos trabalhando com grande entusiasmo. Estamos curiosos pelas descobertas iminentes! 100

Oleos Naturais: Aproveitamento Tecnológico w

Prof. Joaquín Anel Morón-Villarreyes M.Sc. Universidade de São Paulo

1. Introdução

Os óleos e gorduras vegetais, animais ou de outra procedência natural, constituem uma alternativa altamente promissora à substituição parcial ou total, em muitas indústrias, dos materiais derivados do petróleo e dos recursos fósseis não renováveis. As oleaginosas amazônicas apresentam vantagens sobre outras’ fontes naturais de substâncias gordurosas, por serem abundantes, renováveis, e práticamente inesgotáveis desde que processadas racionalmente, além de terem cultivo e produção não poluente, não esgotando o solo. As matérias primas gordurosas, em geral, oferecem grande versatilidade na sua transformação industrial devido à ausência de enxofre e de metais pesados na sua composição os quais estão presentes nos óleos de origem mineral; apresentam características combustíveis similares às dos hidrocarbonetos fósseis e não têm risco de radiações como os combustíveis nucleares [17]. O uso de matérias primas derivadas de oleoculturas é 101

evidentemente vantajoso, inclusive sob o ponto de vista ecológico e ambiental, porque forçaria a um planejamento agronômico no qual, consequentemente, a fotossíntese indispensável no desenvolvimento vegetal impediría a concentração contínua de dióxido de carbono na atmosfera

2. Fontes de Óleos e Gorduras Naturais

Quando se fala em óleos e gorduras de procedência natural, podem-se mencionar as origens seguintes como as mais importantes : ANIMAL

ALGAS

"Sebos e gorduras ‘G raxas de leite

Biomassa de fungos Biomassa de bactérias Espécies agronômicas Especies silvestres Gorduras de algas

Figura 1. Procedência dos óleos e gorduras naturais.

Ressalte-se que as fontes vegetais superam em abundância às outras fontes naturais de materiais graxos, fornecendo anualmente em média o 75% dos óleos e gorduras do consumo mundial alimentício e industrial.

8 11] .

[ ,

Na Amazônia, na década dos 40, Pesce [72] classificou mais de 120 oleaginosas silvestres de 23 famílias botânicas 102

muitas das quais mostraram promissoras aplicações industriais não comestíveis. Uma revisão bibliográfica, de 1980 até a atualidade, mostrou grande atividade científica e tecnológica efetuada em pelo menos 60 oleaginosas, em sua maioria palmaceas [15,16] dos gêneros Astrocaryum, Orbignia, Atíaleas, Cocos, Oenocarpus e Bactrix. Outras famílias botânicas são as seguintes: Leguminosas,

Caryocareceas, Vochysiaceas, Myristicaceas, Meliaceas, Laureaceas, Euphorbiaceas, Guttiferas, Olaceas, Apocinaceas, Sterculiaceas, Icacinaceas, Anacardiaceas, Humiriaceas, Lecythideaceas, Bombaceas, Hippocrataceas, Sapindaceas, Tiliaceas, Rosaceas, Cucurbitaceas, e Thymelaceas.

3. Potencial Oleífero das Gorduras Naturais

Em função da origem, os recursos oleíferos naturais, apresentam diferentes rendimentos como se vê na tabela 1 [*]■ Origem Animal Insetos Leite Marinho Micro Organismos

Vegetal

Espécie Bovino Abelhas Bovino Sardinha

A.terreus S.cerevisae

Açai Amendoim Andiroba Babaçu Bacaba Bacuri Cast. Pará Colza Cupuaçu

Óleo (% peso) 14% no corpo 40% na cera 5% no leite 8% no peixe 51% na biomassa 85% na biomassa 4% na polpa 50% na semente 43% na semente 66% na semente 26% na polpa 72% na semente 71% na semente 40% na semente 60% na semente

Rend. em óleo 140 kg/ton 400 g/kg 50 kg/ton 82 kg/ton 500 g/kg 850 g/kg 600 kg/hec/ano

1050 kg/hec/ano

103

Tabela 1. Continuação Origem

Vegetal

Espécie Dendê Gergelim Girassol Marajá Oliva Patauá Soja Tucumã

C .pyrenoidosa

Óleo (% peso) 25% no fruto • 58% na semente 40% na semente 28% na semente 15% no fruto 31% na polpa 20% na semente 39% na polpa 79% d'alga seca

Rend. em óleo 3000 kg/hec/ano 349 kg/hec/safra 431 kg/hec/safra 800 kg/hec/ano 500 kg/hec/ano 700 g/kg

O aproveitamento racional deste potencial dependerá de esforços tecnológicos adequados.

4. Química dos Óleos e Gorduras Naturais

Quimicamente os óleos e gorduras naturais são ésteres completos de ácidos graxos com o glicerol, ou triglicérides, cuja estrutura média pode ser considerada como se segue:

/\/\=AAn

rAA£N\<-\ -AAnAA^J n

n é o número de átomos de carbono nos ácidos graxos e 1 o número de ligações duplas cuja presença ou ausência caracteriza aos óleos como insaturados e saturados respectivamente. Na Amazônia, devido ao clima tropical, as oleaginosas apresentam uma tendência à formação de triglicérides do tipo saturado. Valores típicos de n e 1 para 104

alguns óleos naturais, incluindo espécies amazônicas e o homen, são apresentados na tabela 2 [9], Esses valores determinam as aplicações industriais das substâncias graxas (ver tabela 4). Tabela 2. Valores de n e 1 para alguns óleos naturais. Procedência

Animal

Óleo Frango Jacaré Porco Rã HOMEM

Insetos

Musca domestica Anuraphis bakeri

LEITE

L. Cabra L. Vaca Bacalhau Baleia

Marinho Micro Organismo

Aspergillus flavus Penicillium oxalicum

Vegetal

Açai (polpa) Algodão Amendoim Andiroba Babaçu Bacaba (polpa) Bacuri Cast. Pará Colza Cupuaçu Dendê Girassol Patauá (polpa) Soja Tucumã (polpa)

n 17.041 17.147 17.326 17.262 17.292 13.793 14.345 11.664 13.024 19.952 18.056 18.002 17.103 17.596 17.575 17.872 16.806 12.997 17.420 16.591 17.768 20.004 18.239 13.139 17.988 16.953 17.668 15.061

1 0.764 0.797 0.675 0.953 0.731 0.557 0.235 0.165 0.335 1.819 1.578 0.590 0.486 0.799 1.210 1.062 0.523 0.150 0.823 0.560 1.093 1.270 0.512 0.126 1.487 0.851 1.521 0.466

5. Produção Mundial de Óleos e Gorduras

O consumo mundial de óleo per cápita tende a crescer a uma taxa aproximada de 1 kg/pessoa a cada 5 anos devido, 105

em grande parte, às novas aplicações industriais deste recurso natural não fóssil, como se vê no quadro seguinte [*]• Tabela 3. Consumo mundial de óleo per cápita. kg/ano/pessoa ANO 10.2 1963 13.7 1979 16.1* 1990 18.3 * 2000

* Valor estimado considerando a mesma taxa média de crescimento observada entre 1963 e 1979

A produção mundial de óleos de algumas espécies agronômicas com previsão até 2000 é mostrada na figura 2.destacando-se as oleaginosas comestíveis como as maiores fontes de gorduras da atualidade [14] 1 1' 111' ' ' 11' ' - - SOJA - • PALHA GIRASSOL ~ C0L2A - AL60DA0 - AMENDOIM

’- n — ■— 1 ................... ■ ■ ■ i i ' ' ' ' ' ' ' ' ' i ' ' • T~ 4 i -■ ■ CO CO - • OLIVA DENDE • - 11NHACA - mm 3 X TUI3UE__i_ ___ / X

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Figura 2. Evolução da produção mundial de óleos (milhões Ton).

6. Aplicações Industriais dos Óleos Naturais

Os usos industriais dos óleos vegetais são amplos e incluem aplicações específicas: alimentos; saboaria; aditivos 106

de fluidos de corte de metais, de lubrificantes, de tintas; e como combustíveis alternativos ao diesel. A aplicação industrial dos óleos em função do tamanho médio, n, dos seus ácidos graxos, classifica-se segundo a tabela 4 [14\. Tabela 4. Principais aplicações das substâncias graxas.

Cadeias C urtas _______ n < C « Plastificantes Alquídicos Lubrificantes

Cadeias M édias C« < n < C lfi Tensoativos Cosméticos Detergentes Emulsiflcantes Sabões

Cadeias Longas n > Cl A Adit. p/ tintas Adit. p/ plastificantes Adit. p/ lubrificantes Plastif. / Estabilizantes Combustíveis diesel Adesivos Sabões Amaciantes têxteis

Este quadro de aplicação, dos recursos oleíferos, se diversifica gradativamente passando do setor alimentício e de consumo humano direto, que em média é 80% da produção mundial, para setores químico-industriais e de desenvolvimento segundo mostrado a seguir [I4\.

Produção

Consumo

ANIMAL 37%

in d u s t r ia l

V«OT(A) M%

13%

AL1MENTAÇ.

< 1%

VEGT(A): Comestível; VEGT(B): Nlo Comestível

Figura 3. Produção e consumo mundial de óleos e gorduras.

No começo dos anos 70, 13% da produção mundial, aproximadamente 7 milhões de toneladas, foi de óleos ricos 107

em ácidos graxos insaturados, 36% dos quais tiveram uso industrial não comestível, em processos que incluíam sulfonação, nitrogenação, dimerização, ozonólise oxidativa, e produção de ésteres mono e bi-funcionais [13]. Na Amazônia são muitas as oleaginosas que apresentam um potencial industrial promissor: • A andiroba, em testes preliminares recentes, mostrou características comparáveis às dos óleos animais atualmente utilizados em aditivos de lubrificação e de fluidos de corte de metais [6]. • A copaíba cujo óleo é usado artesanalmente na proteção de ferramentas metálicas está sendo pesquisado atualmente como um inibidor de corrosão. • O babaçú, dendê, tucumã, copaíba, pupunha, caioé seringa, maracujá, louro aritu, patauá, piquiá, bacaba, castanha do Pará entre outras já mostraram eficiência como combustíveis alternativos ao diesel [10]. • A ucuúba contém uma gordura com 30% de trimiristina o qual é um éster utilizado em cosméticos. • O murumuru possui uma gordura semi-sólida que dispensa a operação industrial de hidrogenação, na confecção de margarinas. • O patauá fornece um óleo com as características do óleo de oliva, a pupunha e castanha do Pará, excelentes qualidades nutricionais [2], Uma coleta adequada dos frutos do patauá dispensa operações industriais, no óleo, como 108

neutralização, branqueamento e desodorização e uma simples filtração seria o suficiente para torna-lo apto ao consumo. • O buriti apresentando uma alta estabilidade térmica é um óleo adequado para fritura comercial em fast foods. • O cupuaçú apresentando as mesmas características botânicas e de aplicações industriais que o cacau, é uma alternativa na indústria do chocolate [7], • O tucumã, pupunha, buriti, uxi, mari, e outras, mostraram-se como excelentes fornecedores de beta caroteno [/].

7. A Indústria e o Mercado Oleoquímico Brasileiro No Brasil o consumo anual per capita é de 8 kg. Mais do 75% do óleo produzido, como é de se esperar, é de origem vegetal e o restante animal. 75% é para consumo alimentício e quase 20% para fabricação de sabão, como se mostra no quadro seguinte [4]. Tabela 5. Aplicação dos óleos no Brasil em 1989 (1000 ton). SETOR Alimentício Cosmético Farmacêutico Saboarias Saboneterias Siderúrgico Químico TOTAL

Óleo de Palma 25 -

20 5 5 2 57

Óleo de Babaçu 8 2 -

30 25 -

7 72

Óleo de Soja 1800 5 2 10 20 -

80 1917

Sebo Bovino -

100 250 5 16 376

109

8. Processos Usados na Transformação dos Óleos Naturais

Diversos são os processos de transformação aos que são submetidos os óleos e gorduras naturais para seu aproveitamento tecnológico. Alguns dos mais usados são mostrados no esquema seguinte [9]. MATÉRIA-PRIMA

PROCESSO

PRODUTO

APLICAÇÃO

Figura 4. Transformação de óleos na indústria e na pesquisa.

Muitos destes processos apresentam, apenas, mais importância científica do que vantagens econômicoindustriais.

9. Conclusões

1. Desde começos da presente década apenas 5% dos óleos usados na indústria brasileira são de origem vegetal amazônica procedentes de culturas agronômicas de dendê, côco, e em escala piloto, do bacabi usados principalmente 110

em saboaria e alimentos. 2. Várias espécies silvestres como as andirobeiras e ucuubeiras sofreram desbaste criminoso por parte das indústrias madeireiras da região visando unicamente o lucro imediato, não se importando com a idade da árvore e seu replantio sendo que o aproveitamento racional da madeira deveria ser realizado com o declínio dos frutos oleaginosos. 3. Determinados gêneros de oleaginosas amazônicas têm persistido, e mesmo aumentado, graças à impraticabilidade do beneficiamento de sua madeira, como é o caso de palmeiras como o murumurú, buriti, inajá e urucurí. 4. Há 25 atrás, existiam várias fábricas abarrotadas de sementes para mercado interno e exportação. Hoje tais indústrias se beneficiam, de um modo geral, tão somente do babaçú, dendê, sebo animal e borra proveniente da neutralização do óleo para fins comestíveis. 5. Formulando um sistema de comercialização adaptado à região, por intermédio de pequenas fábricas insataladas em centros produtores como a Ilha do Marajó e municípios como os de Cachoeira do Ararí, Afuá, Chaves, Ponta de Pedras, etc, teriam-se razoáveis quantidades de oleaginosas de boa qualidade por preços negociáveis. Uma plantação racional do Patauá assim como de castanha do Pará se faz necessário devido a possuírem excelentes qualidades nutritivas. Sob aspectos econômicos e sociais, seriam gerados empregos, direta e indiretamente, para centenas de trabalhadores. 6. Na comercialização madeireira foram destruídas muitas árvores oleaginosas mas a vocação oleífera amazônica persiste ainda à espera de um tratamento racional por parte de técnicos, empresários e governantes que acreditem nela. 111

Agradecimentos

Aos Prof. Fernando Leite e Harry Serruya pela revisão e sugestões recebidas na elaboração deste trabalho.

BIBLIOGRAFIA

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Einführung Prof. Dr. Nilson Pinto de Oliveira

R ekto r der B undesu niversitãt von P ará

In jedem Jahrhundert hat sich die Menschheit ihre eigenen "Gòtter" geschaffen. Der "Gott" unserer Zeit heisst Technologie. Auf der Suche nach ihm konstruieren die Menschen ihre "Kathedralen". Mit den Worten von Octavio Paz, dem rossen mexikanischen Denker und Nobelpreistráger, ptiõchte ich sagen, dass wir zur Modernitãt "verurteilt" sind. Wir kõnnen und wir sollen nicht auf Technik und Wissenschaft verzichten. Eine "Rückkehr" in die yergangenheit" zur Lõsung der Engpàsse der índustriegesellschaft ist unmóglich und undenkbar. Die wirkliche Herausforderung besteht darin, die Technologie den menschlichen Bedürfnissen anzupassen. Den bis heute praktizierten umgekehrten Weg gilt es zu yermeiden. Es ist nicht die Technologie um der der Technologie willen, die die Menschheit sucht; erforderlich jíind vielmehr Technologien, die die Überlebensbedingungen der Menschen und des Erdballs verbessern. In Lateinamerika ist es notwendig, die Suche nach Technologien, die den Menschen dienen, zu verbinden mit der Suche nach Formen des Erhalts der Unterschiede und 115

der Vielfalt der Menschen und der Gesellschaften. "Mit jeder Gesellschaft, die von der Bildflâche verschwindet, zerstõrt von der Industriegesellschaft, verlieren wir eine Lebensmõglichkeit - und zwar nicht allein bezogen auf die Vergangenheit und Gegenwart, sondem auch im Hinblick auf die Zukunft. Diese Vielfalt zu erhalten heisst, sich die Zukunft des Lebens offen zuhalten" (Octavio Paz). Für Amazonien ist diese Sichtweise von zentraler Bedeutung; liegt ihr doch die Wahmehmung zu Grunde, dass es nicht eine, sondem viele amazonensische Welten gibt, die sich durch die Vielfalt ihrer Bewohner, Kulturen und Ôkosysteme auszeichnen. Menschen, Kulturen und Õkosysteme, die in einem alarmierenden Ausmass geschwácht, geschãdigt und zerstõrt werden. Eine ungleiche Entwicklung zwischen Mensch, Kultur, Natur und Technologie wãre fur die Menschen Amazoniens ein verlorener, ja ein tõdlicher Kampf. Die Mission, der wir im Rahmen unserer Diskussion über "Pflanzen aus Amazonien und ihre technmische Nutzung" folgen, zielt ab auf die Herausbildung angemessener Alternativen zum Schutze des Lebens. Wir sehen es ais unsere Pflicht an, Bündnisse zur Verteidigung des Lebens zu schmieden. In den Verbindungsgliedem dieser Bündnisse leistet die Bundesuniversitát von Pará ihren Beitrag. Das grõsste akademische Zentrum Amazoniens hat es nicht an Anstrengungen fehlen lassen, um sein Wissen, seine Technologien und seine Mitarbeiter fur die Verteidigung des Lebens in dieser Region zu mobilisieren. Eine Universitát, die, ausgehend vom Grundsatz der Vielfalt, ihre Campi in 116

ganz Pará - und nicht nur in der Hauptstadt Belém - aufund ausbaut. Eine offene und pluralistische Hochschule, die sich mit Partnern zusammentut, die ihre Besorgnisse teilen und konkrete Aktionen zum Nutzen der Menschen Amazoniens, die in ihrer Mehrheit arm sind, unterstützen. Diese Realitãt begründet die vitale Zusammenarbeit, welche die Universitát mit der Daimler-Benz AG, dem grõssten deutschen Industrieuntemehmen, eingegangen ist, eine Kooperation, deren Ergebnisse im Bereich der Verarbeitung von Naturprodukten bereits deutlich sichtbar sind. Unsere Entwicklungsanstrengungen lassen sich dabei von dem Prinzip leiten, dass die zum Einsatz kommenden Technologien den Bedürfnissen der Menschen angepasst sein müssen und sich eignen, Austauschverhàltnisse zu überwinden, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Erlõs aus dem Verkauf eines Naturstoffes nicht einmal ausreicht, um ein halbes Industrieprodukt zu erwerben. Was wir anstreben, ist die Fõrderung des Kampfes gegen die Armut zur Erhaltung des Lebens und seiner Vielfalt.

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Dr. Ing. Jõrg Zílm

A bteilungsleiter P roduktion u nd U m welt D aim ler-B enz A G

Es ist mir eine besondere Freude, dass ich Sie heute zum ersten wissenschaftlichen Seminar "Pflanzen aus Amazonien und ihre technische Nutzung" im Namen des Hauses Daimler-Benz und Mercedes-Benz begrüssen darf. Ich freue mich ganz besonders über ihre zahlreiche Teilnahme. Ich freue mich auch ganz besonders darüber, dass wir heir sowohl Teilnehmer aus der wissenschaftlichen scientific community unterschiedlicher Fachrichtungen wie auch der Industrie haben. Dies zeigt mir sehr deutlich, dass der in unserem Vorhaben gespannte Bogen von der agroforswirtschaftlichen über die technischen bis zu den sozio-õkonomischen Aspekten Anklang findet. Herr Prof. Mitschein wird hierauf im Anschluss noch sicher eingehen. Meine Damen und Herren, Daimler-Benz ais Muttergesellschaft der hier im Lande viel besser bekannten Mercedes-Benz do Brasil zeigt mit diesem Vorhaben, dass wir es mit dem Thema Umweltschutz,das wir in Form von 10 Leitsàtzen fur den Umweltschutz auch im Konzernleitbild verankert haben, emst meinen. 118

Dies gilt fur das Vorhaben, das wir im Laufe dieses Seminars diskutieren wollen, in zweifacher Weise. Das Forschungsprogramm, das wir in Zusammenarbeit des Labors der Universitàt Pará, Mercedes-Benz do Brasil in São Paulo und Daimler/Benz in Ulm in Deutschland bearbeiten, dient ais technologische Ergànzung des Unicef Projektes Armut und Umwelt" in Amazonien. Wir schaffen hiermit die technologischen Voraussetzungen fur eine wirtschaftliche und õkologisch vertràgliche Existenzbasis ftir die amazonensische Bevõlkerung. Die Grundlage fur dieses Programm bildet ein agroforstwirtschaftliches Nutzungskonzept der hier heimischen Pflanzenvielfalt. Dies flihrt weg von der bisherigen Zerstõrung des amazonensischen Regenwaldes durch Brandrodung. Dieses agroforstwirtschaftliche Nutzungskonzept umfasst dabei auch einen Pflanzenfácher, der zur Gewinnung planzlicher und damit nachwachsender Rohstoffe herangezogen werden kann. Nachwachsende rohstoffe bieten damit dieser Region eine echte Chance zu grõsserer wirtschaftlicher Unabhàngigkeit und zur Lõsung des Teufelkreises zwischen Armut und Umweltzerstõrung, den wir heute hier vorfinden. Auf der anderen Seite kõnnen nachwachsende Rohstoffe ganz wesentlich zur Gestaítung umweltfreundlicher Produkte beitragen. Die immer mehr geforderte sogenannte Òkobilanz, d.h. die Betrachtung der Auswirkungen eines Produktes auf die Umwelt wàhrend aller seiner Lebensphasen, stellt sich hier im Vergleich zu konventionellen Werkstoffen ganz anders dar. Naturfasern z.B. bringen ganz andere Eigenschaften mit sich, die ein 119

Recycling der hieraus gefertigten Produkte wesentlich einfacher machen. Insofern trâgt das Programm zur Linderung der Umweltproblematik in der Region bei und stellt mit den nachwachsenden Rohstoffen eine Basis fur die Gestaltung von umweltvertràglichen Industrieprodukten. Konkret untersuchen wir innerhalb des Forschungsprogrammes folgende Teilumfánge: Naturfasem, Naturóle, Naturfarben und Naturlatex. Naturfasern sollen dabei hauptsáchlich ais Verstárkungsfasem in Kunststoffen Anwendungen finden. Naturfasem bringén ein Eigenschaftsspektrum mit sich, das eine technische Anwendung in naturfaserverstãrkten Kunststoffen durchhaus erfolgversprechend macht. Naturõle werden innerhalb des Vorhabens vor aliem hinsichtlich ihres Potentials zur Nutzung ais Schmier- und Hydraulikõle untersucht. Darüberhinaus untersuchen wir Ansàtze, diese Naturõle ais Ausgangsbasis für die Herstellung von Kunststoffen selbst zu verwenden. Naturfarbstoffe kõnnten zunàchst móglicherweise fur Bereiche genutzt werden, an die keine so hohen Ansprüche an Farbstabilitát und UVBestàndigkeit gestellt wird. Naturlatex in Verbindung mit Kokosfasern bildet die Grundlage fur sogenanntes Gummihaar. Bei allen diesen Teilaufgaben steht zunàchst die Auswahl der geeigneten Pflanzen im Vordergrund. Hieran schliesst sich auf dem Weg zum nachwachsenden Rohstoff die Aufgabe der Trockungs- und Aufbereitungstechnik an, wobei hier grõsste Sorgfalt auf eine sehr geringe Beanspruchung der Pflanzenteile durch die Verarbeitung selbst gelegt werden muss, um ein mõglichst hohes 120

Eigenschaftsniveau ílir die spãtere Nutzung im Produkt zu erhalten. Wir haben das Seminar so aufgebaut, dass Sie alie diese Aspekte des Forschungsprogrammes kennenlernen. In den Vortrágen heute vormittag und heute nachmittag werden wir die Verfahren und Mõglichkeiten der technischen Nutzbarmachung von Naturrohstoffen erõrtern. Eine der Laborgemeinden, in denen solche Pflanzen angebaut werden, werden wir übermorgen besuchen. Ganz besonders freue ich mich darürber, dass es gelungen ist, eine Pilotverarbeitung in der Laborgemeinde Prais Grande aufzubauen, die wir anlásslich dieses Seminars am Samstag in Betrieb nehmen werden. Wir werden in dieser Pilotverarbeitung sogenanntes Gummihaar, d.h. Kokosfasern mit Latex getránkt verarbeiten. Dabei haben wir auch die Anlagen- und Verarbeitungstechnik so ausgelegt, dass sie den Verhàltnissen der Laborgemeinde gerecht wird und von dieser in Eigenregie betrieben werden kann. Wir haben dementsprechend auch ein relativ einfaches Bauteil ausgesucht und werden hier zunàchst das Innenleben, d.h. das Kissen von Kopfstützen herstellen. Ich wünsche Ihnen allen einen interessanten und diskussionsreichen Seminarverlauf.

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Armut und Umwelt in Amazonien: Ein kommunalpolitisches Konzept für dauerhafte Entwicklung Thomas A. Mitschein

Soziologe P rofessor am F achbereich Ju rH y d ra u lik u nd Sanierung B undesuniversitãt von P ará K oordinator PO E M A /U F Pa "Wenn w ir sow eit kommen, dass die eine H ü lfte d er W elt im F em sehen zuschaut, wie die andere verhungert, w ird die Z ivilisation am E nde sein ."

Lester R. Brown (1992:239) World-Watch-Institut

I Über das bereits erreichte Ausmass und die jáhrlichen Zuwachsraten der Vemichtung der Regenwálder des brasilianischen Amazonasgebietes gehen die Experteneinschàtzungen zum Teil1 erheblich auseinander, unbestritten ist dagegen, dass der Zerstõrungsprozess selbst seinen entscheidenden Anstoss von der seit dem Ende der 60er Jahre von den staatlichen Instanzen forciert betriebenen Eingliederung der Region in die (inter)nationale ^ Wàhrend beispielsweisc das Institut für Weltraumforschung (INPE) in São Paulo auf der Grundlage der Auswertung von Satcllitenbildem zu dem Ergebnis kommt, dass bislang 415.000 Km2 Regenwald zerstõrt worden sind, hat dem Geographen Orlando Valverde zufolge allein in der brasilianischen Nordregion die Waldvemichtung bereits eine Grõssenordnung von über einer Mio. Km2 erreicht. (O Liberal 11.05.92)

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Arbeitsteilung erhalten hat. Ein wesentlicher Orientierungspunkt dieser Integration war das Ziel, durch die Fõrderung exportorientierter Grossprojekte vor aliem im Mineralsektor, im agropekuarischen Bereich und in der Holzgewinnung den seit der ersten Erdõlpreisexplosion spürbarer werdenden Druck auf die Aussenhandelsbilanz zu reduzieren und auf diese Weise den nachholenden Industrialisierungsprozess abzustützen (SUDAM 1976). In Para ist diese sogenannte Inwertsetzung der natürlichen Ressourcen der "last frontier" Brasiliens in systematischer Weise praktiziert worden. Was ihre Ergebnisse anbelangt, so ist zusammenfassend festzuhalten, dass • die mineralischen Grossprojekte , die den Lõwenanteil der in der Region getátigten Investionen absorbiert haben, kapitalintensive Enklaven darstellen, deren Beschàftigungs- und Einkommenseffekte fiir die amazonensische Gesellschaft extrem gering sind und deren Beitrag zur Devisenbilanz u.a. aufgrund der Preisoszillationen auf den Weltmárkten weit hinter den ursprünglichen Erwartungen zurückgeblieben ist, • der staatlich gefõrderte Prozess der Bodenkonzentration die Konflikte um die Landnahme sowie die Nutzung der natürlichen Ressourcen zwischen den an der Èxpansion der "frontier" beteiligten Akteuren (Bodenspekulanten, agropekuarische und holzwirtschaftliche Unternehmen, Kleinbauern, indigene Bevõlkerung, Goldsucher, etc.) erheblich verschãrft hat, • die sukzessive Zerstòrung des sozialen und òkologischen status quo ante einen 123

Verarmungsprozess ausgelõst hat, der dazu fuhrt, dass die Überlebensstrategien wachsender Bevólkerungsgruppen in zunehmendem Masse zur Degradation der natürlichen Umwelt beitragen und • infolge der u.a. von der Verschuldungskrise unterminierten Handlungskapazitát der bundesstaatlichen Instanzen den lokalen und regionalen Behõrden (Kommunen und Lànder) die "Verwaltung" der sich kumulierenden sozialen, wirtschaftlichen und õkologischen Probleme überantwortet wird, eine Herausforderung, auf die sie in keiner Weise vorbereitet sind. Mit anderen Worten: Das Ansinnen, die Region ais eine Art Modemisierungsreserve bzw. ais ein Instrument zur Lõsung nationaler Probleme zu nutzen, kann mit Fug und Recht ais gescheitert angesehen werden. Die vermeintliche Lõsungsvariable ist heute selbst integraler Bestandteil der Krise des brasilianischen Entwicklungsmodells, ein Sachverhalt, der von dem erst kürzlich erstellten Bericht des statistischen Bundesamtes Brasiliens über das wildwuchemde Wachstum der urbanen Agglomerationen, die Tendenzen der Bodenkonzentration, die Ausdehnung von Drogenhandel , Prostitution und Goldgrãberaktivitàten sowie die unzureichende Prásens der õffentlichen Hãnde in Amazonien in eindrucksvoller Form bestàtigt wird. (O Liberal 3. 6. 1993) Angesichts dieser hier nur kurz skizzierten Konsequenzen der Besetzung und Inwertsetzung Amazoniens haben u. E. Initiativen und Massnahmen, die auf die von Umweltschützem, Regierungen und intemationalen Institutionen gleichermassen geforderte Bewahrung der Tropenwálder dieser Region abzielen, nur dann Ausssicht 124

auf Erfolg , wenn sie sich der Problematik der Befriedigung der grundlegenden Bedürfnisse derjenigen Bevõlkerungsgruppen stellen, die ihre natürlichen Lebensgrundlagen aus Not und Armut zerstõren. Armutsbedingte Formen der Umweltzerstòrung wie die jàhrlichen Brandrodungen der kleinbáuerlichen Familien tragen zwar in geringerem Masse zur Tropenwaldvemichtung bei ais beispielsweise die Aktivitàten der überwiegenden Zahl der der agropekuarischen oder holzwirtschaftlichen Unternehmen. Ihre Überwindung durch die Erarbeitung und Implemetation von nachhaltigen den jeweiligen lokalen Besonderheiten angepassten Entwicklungsstrategien, ist jedoch eine unerlássliche Voraussetzung dafíir, dass das Problem des Regenwaldschutzes im Kontext der regionalen Gesellschaft in produktiver Weise aufgegriffen und politisch "verarbeitet" werden kann. Wer alternativ dazu in erster Linie auf eine Stárkung der staatlichen Sanktionsgewalt in Umweltschutzbelangen setzt , übersieht nicht allein, dass unter den derzeitigen sozialen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen Brasiliens die zweifellos notwendige - Verbesserung der materiellen und personellen Ausstattung der für diesen Bereich zustàndigen Organe für die Regierungsinstanzen kein prioritãr zu behandelndes Problem ist. Er vernachlàssigt gleichzeitig, dass die Bewahrung der amazonensischen Ókosysteme , dieser einzigartigen genetischen Schatzkammer dieses Planeten, nicht ohne und oder gar gegen die Mehrheit - und dies ist in der Tat die arme Bevõlkerung - der in der Region lebenden Menschen durchzusetzen ist. II

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Das von der Bundesuniversitãt von Para (UFPa) koordinierte Programm "Armut und Umwelt in Amazonien" (POEMA) agiert in drei verschiedenen Mikro-Regionen (Campos de Marajó, Baixo Tocantins und Araguaia Paraense) Paras, in denen 947.953 Menschen ( etwa 18% der Gesamtbevõlkerung Paras) leben, deren Fláchenausdehnung insgesamt 116.941.67 km2 ( nahezu 10% der Gesamtflãche Paras) betrágt, die 40% der paraensischen Makro-Õkosysteme beherbergen und deren sozio-òkonomische Profile grundlegende Besonderheiten aufweisen. Sein Interventionsfeld im engeren Sinne sind vier sogenannnte Laborgemeinden, die zu den Kommunen Ponta de Pedras, Abaetetuba und São Geraldo do Araguaia gehõren und in denen in Zusammenarbeit mit der Bevõlkerung und den staatlichen Instanzen innovative Entwicklungsstrategien erprobt werden, die • der Befriedigung der Grundbedürfnisse Prioritãt beimessen, • auf die Selbstorganisation der Bevõlkerung abgestellt sind, • nachhaltige Formen der Nutzung der natürlichen Ressourcen fôrdem, die sich unter Berücksichtigung der jeweiligen lokalen Spezifika in dem jeweiligen mikro-regionalen Kontext reproduzieren lassen und • zur Erarbeitung von Bausteinen ftir die Ausformulierung einer kohãrenten, an Kopplungseffekten interessierten Kommunalpolitik beitragen, die dadurch, dass sie von den beteiligten Partnern (Universitát, Instanzen der Kommunen und Lànder, Landarbeitergewerkschaften, Gemeindeverbánde etc.) in die õffentliche Diskussion eingebracht werden, politische Mobilisierungseffekte erzeugen, die über 126

die Grenzen der "Laborgemeinden" hinausweisen. POEMA ist interdisziplinár ausgerichtet und verbindet Aktivitãten in den Bereichen der Trinkwasser- und Abwasserversorgung, der medizinischen Grundversorgung, der Agroforstwirtschaft, der Verarbeitung von Naturprodukten, der Ausbildung und der kommunalen Planung. Der hohe Stellenwert, der der Implementation effizienter und kostengünstiger sowie den Einsatz angepasster Technologien favorisierender Massnahmen zur Verbesserung der Trinkwasserwasserversorgung und der Abwasser- und Abfallentsorgung beizumessen ist, leuchtet ein , wenn wir in Rechnung stellen, dass den regionalen Gesundheitsbehõrden zufolge über 60% der in Amazonien hospitalar behandelten Krankheiten auf den Konsum von kontaminiertem Wasser zurückzufiihren sind. Im übrigen hat die vor zwei Jahren, vor aliem in den làndlichen Gemeinden grassierende Choleraepidemie den katastrophalen Zustand der sanitáren Verháltnisse einmal mehr deutlich gemacht. Was die agroforstwirtschaftliche Programmkomponente betrifft, so umfasst sie • Aktivitãten zur systematischen Nutzung der Hofgàrten , die den Nahrungsmittelkorb der Familien erweitem und anreichern, • agroforstwirtschaftliche Anbaumethoden, die sich durch eine maximale Anpassung an die sozioõkonomischen Lebensbedingungen (Arbeitspotential etc.) der kleinbàuerlichen Familien auszeichen, die das Produktionsangebot diversifizieren, asynchrone Erntezeiten ermõglichen und die Brandrodungen auf ein Minimum reduzieren sowie • die Entwicklung nachhaltiger Formen der 127

Bewirtschaftung der Sekundãrwaldflàchen, die geeignet sind, beispielsweise durch die Bereitstellung von Samen und Setzlingen, die kleinbàuerlichen Familien von extemen Inputs unabhángiger zu machen oder aber durch die Einfuhrung von Aktivitãten wie der Bienenzucht Einkommensverbesserungen ermòglichen und so die Relevanz einer adáquaten Nutzung sekundàren der Waldõkosysteme in überaus praktischer Weise verdeutlichen. Die durch Initiativen in der medizinischen Grundversorgung ergànzte Verknüpfung der Massnahmen in den Bereichen Trinkwasser- und Abwasserversorgung und Agroforstwirtschaft erweist sich ais eine erfolgversprechende Strategie, um in den làndlichen Gemeinden mit einem relativ geringen Kostenaufwand der sich in Phánomenen wie hohen Kindersterblichkeitsraten, Unterernãhrung etc. manifestierenden Verarmung entgegenzusteuem. Das ausgeprágte Interesse der sozialen und politischen Akteure der Kommunen an der Programmarbeit sowie die Tatsache, dass Instanzen des Staates Para wie die fiir die Wasserversorgung verantwortliche COSANPA und die ftir landwirtschaftliche Beratung zustãndige EMATER die auf ihre jeweiligen Tàtigkeitsfelder bezogenen Programmkomponenten von POEMA zu einem integralen Bestandteil ihrer eigenen Aktivitãten gemacht haben, verdeutlichen, dass die in den "Laborgemeinden" gesammelten Erfahrungen Gegenstand einer relativ breiten õfFentlichen Diskussion geworden sind und - mit den entsprechenden Adaptationen an die jeweils konkreten lokalen Bedingungen - zumindestens teilweise reproduziert werden.. 128

Im Rahmen der Programmaktivitàten wird, ausgehend von der Diversifizierung der agroforstwirtschaftlichen Produktion, der Erarbeitung angemessener technischer Verfahren zur Verarbeitung von Naturstoffen besondere Bedeutung beigemessen, da dieser Bereich Môglichkeiten fur die Herausbildung nachhaltiger wirtschaftlicher Entwicklungsperspektiven in den Kommunen erõffhet. Die vor einem Jahr zwischen der UFPa und Daimler Benz initiierte Kooperation zur Erforschung des Einsatzes von Naturfasem, -farben -òlen und Kautschuk im industriellen Produktionsprozess zielt in diese Richtung und liefert einen wesentlichen Beitrag zur Stãrkung des dazu erforderlichen Fachwissens und Verarbeitungspotentials im Kontext der regionalen Gesellschaft.. Was schliesslich die in Ponta de Pedras auf der Insel Marajó implantierten Verarbeitungseinheiten von Kokosnusschalen angeht, so sollen sie ein Zeichen dafiir setzen, dass in einer Zeit, in der angesichts der Grenzen der Abfallaufnahme vor aliem in den Industrielãndem der Zwang zur Steigerung der Wiederverwertungsquote industrieller Produkte zusehends an Gewicht gewinnt, sich fur verarbeitete Naturstoffe Marktchancen auftun, die von einer an nachhaltigen Entwicklungsperspektiven orientierten Regionalpolitik in systematischer Weise aufgegriffen werden müssen. POEMA ist ein von der grõssten Universitát Amazoniens in Kooperation mit verschiedenen Partnem entwickeltes Pilotprogramm. Die in der ersten Arbeitsphase erzielten Ergebnisse geben Anlass zu Optimismus im Hinblick auf seine Zukunft. Ob es langffistig Erfolg haben wird, hángt jedoch ohne 129

Zweifel von einer Vielzahl von Variablen ab, die sich seinem unmittelbaren Einfluss entziehen. An Sicherheiten kann es deshalb nicht mehr bieten ais die fesíe Überzeugung, dass die Bewahrung der amazonensischen Òkosysteme untrennbar verbunden ist mit dem Kampf gegen den Verarmungsprozess der regionalen Gesellschaft. LITERATURAN GABEN SUDAM: II Plano de Desenvolvimento da Amazônia, Belém 1976. BROWN, Lester R.; Síarí der õkologischen Revolution, in: Zur Lage der Welt 1992. Daten fur das Überleben unseres Planeten, Frankfurt am Main 1992.

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Kleinbãuerliche Landwirtschaft und Vertikalisierung des Arbeitsprozesses im paraensischen Amazonas-Gebiet Pedro Saviniano da Costa Miranda

A gronom , P O E M A -U FP a-E M A TER -P ará

Von den ca. 500.000 kleinbàuerlichen Produzenten des brasilianischen Amazonas-Gebietes, die jàhrlich Nutzflàchen in einer Grõssenordnung von etwa 2 Hektar pro Familie bearbeiten, lebt ungefáhr die Hálfte im Bundesland Pará. Sie praktizieren die traditionelle Methode der Brandrodung, die dazu ftihrt, dass nach zwei Jahren die Anbauparzellen etwa 92 % ihrer Produktivitát verlieren und die Familien zwingt, das genutzte Areai zu verlassen. Die danach einsetzende Brache schwankt unter den gegenwârtigen Bedingungen angesichts der Tatsache, dass die kleinbàuerlichen Familien über reduzierte Anbaufláchen verfiigen, zwischen zwei und acht Jahren. Die Konsequenz ist eine stándige Verringerung der Bodenfruchtbarkeit. Die landwirtschaflliche Produktion, vor aliem Reis, Mais, Bohnen, Maniok und Maxixe (Cucumis anguria), dient zu einem Teil der familiàren Subsistenz. Das Mehrprodukt wird veráussert; mit dem so erzielten Einkommen werden diejenigen Güter angeschaffi, die nicht selber produziert werden kõnnen (Leuchtpetroleum, Werkzeuge, 131

Kleidungsstücke, Zucker, Salz etc.). Der Vermarktungsprozess der von den kleinbáuerlichen Familien produzierten Güter unterliegt einem ausgeprãgten Zwischenhandel. Es kann davon ausgegangen werden, dass bis zu 80 % des Endpreises ausserhalb der familiàren Produktionseinheit gebildet werden. Die Marktpreise der einzelnen landwirtschaflichen Güter steigen in jedem Falle weitaus langsamer ais die Preise der verarbeiteten Produkte, die die Kleinproduzenten nicht selber produzieren. Diese Rahmenbedingungen beschleunigen den Verarmungsprozess der kleinbáuerlichen Familien. Dieser wiederum verstárkt den Druck auf die verbleibenden Sekundàrwãlder sowie Capoeiras und fuhrt zu dem in der Regei erfolglosen Versuch, über die quantitative Ausweitung der Anbauflàchen die erlittenen Einkommenseinbussen auszugleichen. In diesem Zusammenhang ist hervorzuheben, dass die Reduktion der jãhrlich abgeholzten Fláche von 2,5 Millionen Hektar im Jahr 1989 auf 1,1 Millionen Hektar im Jahr 1991 nicht beinhaltet, dass die kleinbáuerliche Landwirtschaft fur ihr Brandrodungssystem der Sekundàrwãlder und Capoeiras Altemativen gefunden hat. Diese Tatsache ist vielmehr auf die Verringerung der Steuervergünstigungen fur die Schaffung von Weideland zurückzufuhren. Was den kleinbáuerlichen Sektor betrifft, so verfügt er unter den gegenwãrtigen vorherrschenden Bedingungen nicht über technologische Altemativen zur Produktionsweise des "slash and bum", die sofem sie auf dem Markt der Ideen verfugbar sind, ais Voraussetzung fur ihre Realisierung Investionsmittel erfordem, über die die 132

Kleinbauern nicht verfiigen. Der Zugang zu Bankkrediten gehõrt nicht zur Realitàt der kleinbáuerlichen Familien. Ausgehend von diesen Pràmissen hat das Programm "Armut und Umwelt in Amazonien" (POEMA) in Kooperation mit dem Landesministerium fur Landwirtschaft und der EMATER in Pará ein agroforstwirtschaftliches Modell entwickelt, das die Nutzung der den kleinbáuerlichen Familien zur Verfiigung stehenden natürlichen Ressourcen priorisiert und die drei verschiedenen Ebenen der õkonomischen Reproduktion der Caboclos (Anbaueinheit bzw. Roçado, Wald und Hofgàrten) integriert, um auf diese Weise die Nachhaltigkeit des Produktionssystems zu steigem. Integrales Element der in drei Mikro-Regionen realisierten Arbeit ist die Fõrderung der Selbstorganisation der Kleinbauern. Dabei wird das Ziel verfolgt, ihren Anteil an der Endpreisbildung zu erhõhen, und zwar sowohl durch die Verringerung des Zwischenhandels ais auch durch die Vertikalisierung des Produktionsprozesses. Was diese Vertikalisierung im lokalen Kontext auf Familienebene betrifffso sind die folgenden Aspekte herauszustellen: • In den Hofgàrten der Caboclos werden pro Jahr ca. 100 Heilpflanzen kultiviert, die nach entsprechender Erforschung in den Gemeinden verarbeitet werden kõnnen, und zwar fur die. pharmazeutische Industrie oder fur die lokalen Konsumgütermàrkte. • Effizientere Formen der Kleintierhaltung (Geflügel, Fische, Schafe und Schweine) sind ein Mittel zur Produktion von Milch, Káse, Eiem und Fleisch. • Eine nachhaltige Bewirtschaftung des Waldes und/oder der Capoeiras würde neben Samen und Setzlingen fur 133

die agroforstwirtschaftlichen Modulareinheiten auch Holz, Naturfasem, Früchte etc. liefern. Auf den agroforstwirtschaftlichen Anbaueinheiten werden gegenwártig 48 verschiedene Arten angepflanzt, von denen 42 fur die Herstellung von Fruchtsàften und Süssigkeiten, 17 fur die von Òlen, weitere 17 fiir die von verschiedenen Konserven, 14 fur die von Medikamenten, 9 fiir die von Mehlen, 6 fiir die von Fasern, 4 fiir die von Treibstoffen und schliesslich 4 fiir die Herstellung von FarbstofFen genutzt werden kõnnen. Was ist jedoch zu tun, um Verarbeitungsaktivitáten zu implementieren, die geeignet sind, das Familieneinkommen durch die Wertsteigerung des landwirtschaftlichen Produkts zu erhõhen ? Weniger aufwendige Prozesse wie die Produktion von Süssigkeiten und Konserven kõnnen durch über gemeinsame Vermarktungsstrategien erzielte Zusatzeinkommen realisierbar werden. In dem Masse aber, wie der Verarbeitungsprozess komplexer wird und die Anschaffung der Ausrüstungen hòhere Kosten beinhaltet, ist es notwendig, externe finanzielle Ressourcen zu mobilisieren. Entwicklungsprogramme kõnnen eine Lõsung sein, sofern ein niedriges Verarbeitungsniveau wie bei der Produktion von Naturõlen und -fasern angestrebt ist. Wenn jedoch der Verarbeitungsgrad auf die Herstellung von fertigen Produkten abgestellt ist wie bei der Produktion von Treibstoffen, Heilmitteln oder einigen Artefakten aus Naturfasem, sind, zumindestens in der Anfangsphase, Kooperationen mit der privaten Wirtschaft angebracht. In diesem Fali ist jedoch sicherzustellen, dass die kleinbàuerlichen Produzenten sich den technologischen 134

Prozess in integraler Form aneignen kònnen. Andernfalls besteht die Gefahr, dass mit dem Auslaufen der Partnerschaft das in Gang gesetzte Projekt sich nicht aufrechterhàlt. Nach der Implantation der Verarbeitungseinheiten verfugt der làndliche Produzent, der seine Rohstoffe "in loco" bearbeitet, über organische Abfálle, die er ais Düngemittel einsetzen kann. Die Verarbeitung reduziert in jedem Fali das zu kommerzialisierende Produktionsvolumen und verringert so die anfallenden Transportkosten. Festzuhalten ist, dass die Vertikalisierung der Produktion in den lãndlichen Gemeinden ais eine konsistente Strategie zur wirtschaftlichen Besserstellung der organisierten lãndlichen Kleinproduzenten angesehen werden kann, die in der Lage ist, den Druck auf die Wálder zu reduzieren und den Konsumenten preisgünstigere Produkte anzubieten.

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Amazonensische Pílanzen mit agroindustriellem Potential Jean C.L. Dubois

F orstw irt P rãsident d e s brasilianischen A groforstnetzw erkes (REBRAF)

1. In den amazonensischen Ókosystemen befindet sich eine unendliche Zahl von pflanzlichen Spezies, die dem Menschen nützlich sind. Die einheimischen Bevõlkerungen (Indianer und Caboclos) haben durch ihren Kontakt zu ihrer natürlichen Umgebung Kenntnisse über verschiedene Arten von Pílanzen erworben, um ihr Überleben besser sichem zu kõnnen. Ihre Kenntnisse kõnnen heutzutage sehr zu der Diskussion über Altemativen fiir die Nutzung von Pílanzen beitragen, die auf eine sozio-õkonomische Entwicklung abzielt, welche die Agroindustrialisierung von amazonensischen pflanzlichen Produkten ais Stützpunkt hãtte. Verschiedene indianische Gruppen haben schon vor der Entdeckung Amerikas durch "Verdichtungsmethoden" wie die Bildung von grossen wilden Kastanienpflanzungen (Santos Pereira, H. & Lescure, J.P.; Dubois, J.C.L., 1992) oder auch noch durch Auswahlprozesse von grõsseren Arten, die in den Dõrfem und Malokas angebaut wurden (Kerr, W.E. & Clement, Ch.R., 1980) nützliche 136

einheimische Pílanzen domestiziert. Mehrere einheimische Gruppen haben z. B. die Pupunha -Bactris gasipaesgezàhmt (Clement, Ch.R., 1992). Unter den ersten Wissenschaftlern, die sich bemüht haben, Informationen über nützliche Pílanzen in Amazonien zu registrieren, zeichnet sich Paul Le Cointe aus, dessen VeròfFentliçhung "Árvores è Plantas Úteis (da Amazônia)" 1934 in Belém herausgegeben worden ist (Le Cointe P 1934). ’ Viele Informationen stehen in anderen Verõffentlichungen zur Verfligung wie über fruchttragende und essbare Spezies in Amazonien (im Buch von Paulo B. Cavalcante, vom Museu Paraense Emílio Goeldi, und in Artikeln von B B Calzavara, Hans Muller (CPATU), Rubens R. Lima Sydney A. Ferreira (INPA), Ch. Clement, etc.); im wertvollen Dicionário das Plantas Úteis do Brasil, de M. Pio Corrêa (Pio Corrêa M., 1984). 2. Die Auswahl von weniger bekannten Pílanzen fur agroindustrielle Nutzungsprozesse zielt meistens auf "scaleeconomies" ab. Die Tràger der Entwicklung sind in diesem Fali im allgemeinen grosse Unternehmen. Das Interesse ist auf pflanzliche Ressourcen gerichtet, die in grossem Masse verfugbar sind und vielversprechende Marktchancen aufweisen. Die Nutzung dieser Pílanzen ais Rohstoff seitens der Agroindustrie würde neue wirtschaftliche Perspektiven ermõglichen. Unter sozialen Gesichtspunkten ist es aber notwendig, kleine agroindustrielle Produktionseinheiten einzurichten, die von Kleinproduzenten betrieben werden kõnnen und die Entwicklung der làndlichen Siedlungen fõrdern. 137

Auf Gemeindeebene kann eine Vielfalt von Spezies noch genutzt werden, da die Kleinproduzenten ihre Produktion nicht in erster Linie auf den grõsseren Márkten anbieten, sondern für ihre familiàren Subsistenzerfordernisse nutzen. 3. Die Nutzung von Pflanzen auf Gemeindeebene fur Subsistenzzwecke und fur den Handel in kleinen Mengen fiihrt nicht zur Erschópfiing der natürlichen Ressourcen. Wenn die Nachfrage nach bestimmten Pflanzenarten quantitativ wáchst, geht man das Risiko ein, dass sie aussterben oder es wenigstens zu einer genetischen Erodierung kommt: In dieser Hinsicht muss man auf die negativen Effekte der unterschiedslosen Ausbeutung von wertvollen amazonensischen Ressourcen, die nicht systematisch wiederangepflanzt werden, aufmerksam machen. In diesem Zusammenhang sei erinnert an pau rosa (Aniba duckei), cedro (Cedrela odoratá), ucuúba-da-várzea (Virola surinamensis) und auf lokaler Ebene (e.g. Baixo Rio, Maracá, Amapá) an açai (Euterpe oleracea). Vor einigen Jahren hat im Süden Parás die Nutzung vom Jaborandi (einer unterstrauchartigen Pflanze, die zur Art Policarpus gehõrt) begonnen. Diese Art befindet sich im Unterholz von Terra Firme-Wáldem, besonders in São Félix do Xingu. Von wem wird diese Extraktion kontrolliert, und zwar im Sinne einer Verhinderung der Erschópfiing dieser Art ? Hat schon die Wiederaufforstung vom Jaborandi angefangen und wie wird sie betrieben ? Was geschieht, wenn diese Spezies ausgestorben ist ? Wird man ais Altemative die synthetische Policarpina erfinden ? In den Tropen gibt es bekanntlich drastische Fálle der Erodierung genetischen Materials ais Folge kurzfristiger Ausbeutungsinteressen, die die Wiederaufforstung und die nachhaltige Bewirtschaftung der natürlichen Ressourcen 138

vóllig vernachlàssigen und kulturelle Werte und Rechte der einheimischen Bevõlkerungen im Namen des sozialen Fortschritts opfern. Amazonien unberührt erhalten zu wollen ist reine Dummheit, die Nutzung seiner unerschõplichen Ressourcen ohne Beachtung der Prãservationserfordernisse wãre aber reine Barbarei. Da wir nicht viel Zeit haben, werde ich mich darauf konzentrieren, einige typische Beispiele von nichtholzartigen Ressourcen darzustellen, die für eine agroindustrielle Entwicklung von Interesse sein kõnnen. 4. In Indonesien oder auf den Philippinen (den zwei wichtigsten Exporteuren dieses Rohstoffes) wird es immer schwieriger Junco da índia (= ratan; Calamus spp. Palmaceae) zu kaufen. Die Regierungen dieser Lãnder haben die Ausfuhr des nicht verarbeiteten Ratan verboten und in Indonesien ist der Wildratan wegen nicht systematisierter Ausnutzung vom Aussterben bedroht. Die davon betroffenen transnationalen Konzerne fangen an, sich fiir die amazonensischen Cipós zu interessieren, das heisst, fur Cipós, die Ratan ersetzen kõnnen. Inzwischen gibt es in Santarém auf dem Markt eine Stelle, an der der trockene und geschãlte Cipó titica fiir etwa US$ 0,60/Kg. verkauft wird. In Amazonien kõnnen fiir die industrielle Verarbeitung folgende Cipós von Interesse sein: cipó titica (Heteropsis spp., Araceae ) jacitara {Desmoncus spp., Palmaceae) camuã (Desmoncus sp., Palmaceae) ambé = imbé {Philodendron imbe e PH. spp., Araceae) 139

arumã = caeté (espécies dos gêneros Ischnosiphon, Maranthaceaè)

arumã-rana ( Thalia geniculata, Maranthaceaè) timbó-açu = cipó timbó (sp. der Familie Cyclanthaceael) Bis heute sind mir technisch-wissenschaftliche Untersuchungen, die sich mit den notwendigen Kenntnissen zur nachhaltigen Bewirtschaftung dieser Cipós befassen, nicht bekannt. Ein Teil dieser Kenntnisse kõnnte durch Interviews mit Caboclos, Indianem und Ribeirinhos erhoben werden. Das wird jedoch fiir eine adáquate nachhaltige Bewirtschaftung nicht ausreichend sein. Wir benõtigen Kenntnisse über die Biologie der Reproduktion, die Wiederknospungsfáhigkeit der abgeschnittenen Cipós, ihre õkologischen Eigenschaften, die Formen der Vorverarbeitung und der Verarbeitung, die Emtekosten und die Mõglichkeiten ihrer Domestizierung und/oder Bewirtschaftung. Ist eine nachhaltige Bewirtschaftung von Cipós in Sekundárwãldem mõglich ? Wenn in diesem Sinne nichts untemommen wird und das jáhrliche Nutzungsvolumen von Cipó fiir die Industrie weiter wãchst, sind wir der festen Überzeugung, dass Fehler, die in der Vergangenheit begangen worden sind, sich wiederholen werden. 5. Die Extraktion der rotenona dos "timbós" (Lonchocarpus spp., Tephrosia spp., Derris spp., + Paullinia sp.) kann in eine Marktwirtschaft eingefiigt

werden. Die rotenona hat eine insektengiftige Wirkung und wird z.Z. ais Kontrollmittel gegen Ameisen gebraucht und ais Zeckentõter angewendet. In der Natur gibt es keine grossen konzentrierten Mengen von rotenona. Es muss angepflanzt werden. 140

Es ist sehr wichtig, die in diesem Bereich von CPATU/EMBRAPA (Belém/Pa) initiierten Forschungen weiter zu unterstützen, um die technische und finanzielle Viabilitat von Anpflanzungen dieser Art einzuschátzen und um über die Zweckmàssigkeit ihrer Nutzung durch Kleinproduzenten oder ihres Einsatzes in den Extraktionsreserven besser entscheiden zu kónnen. 6. In den amazonensischen Flüssen und Seen kònnte auch í noch die Biomasse der mururés de água - einige von ihnen \. sind auch bekannt ais aguapés {Eichormia spp.) - und \ andere Wasserpflanzen (Azolla spp., Pistia stratioíes, Salvinia spp.) ausgenutzt werden. Hierzu kónnten entsprechend auszubildende Kleinproduzenten miteingesetzt werden. Auf einem gròsseren Produktionsniveau wàre der Einsatz von Maschinen fiir die Ernte und die Verarbeitung nõtig. In dieser Hinsicht wurde von der nordamerikanischen National Academy Sciencies (NAS, 1976) ein sehr gutes Handbuch verõffentlicht. Dabei werden Informationen über Nutzung und Verarbeitung (Düngemittel, Boden, Rationskomponente fiir Tiere (Schweine und Capivaras), Rohstoff fiir Kõrbeanfertigung usw. vorgestellt. 7. Auf der Insel Marajó wàchst auf grossen sumpfigen Flãchen eine Ciperácea ("piri", eine gigantische Spezie der Art Cyperus), die dem ãgyptischen Papirus sehr áhnlich ist. Die Pirizais (Gebiete, auf denen diese Art sehr hãufig vorkommt) würden eine Untersuchung der wirtschaftlichen Nutzung z. B. fiir die Produktion von Papier hõher Qualitât (siehe Juncos in den Sumpfgebieten des Donaudeltas) (NAS, 1976, S. 98), nicht rechtfertigen. Eine handwerkliche Produktion von Sonderpapier wáre allerdings zu erwàgen. 8. Die Castanha-do-Brasil (Bertholetia excelsa, Lecythidaceae) in den wilden Kastanienpflanzungen záhlt 141

bis heute noch zu den wichtigsten Exportprodukten pflanzlicher Ressourcen im brasilianischen AmazonasGebiet. Neulich sind viele Kastanienbáume ungesetzlich abgeholzt und besonders im Süden Parás und in Rondônia von der Holzwirtschaft ausgebeutet worden. Der Ursprung der grossen Kastanienkonzentrationen wird ais anthropogen angesehen (der Anbau erfolgte durch die eingeborene Bevõlkerungen - mit Hilfe von kleinen Tieren wie Cotias !). Im Laufe der letzten zehn Jahre wurden auf relativ grossen Flãchen Kastanienbáume (z. B. in Itacoatiara, Amazonas) ais Monokulturen angepflanzt, wobei man daftir okulierte Kastanienbáume (durch Techniken, die vom CPATU/EMBRAPA - Belém-Pa entwickelt worden sind) gebraucht hat. Diese okulierten Kastanienbáume erreichen ihre Produktionphase früher ais die normalen (6 bis 7 Jahre statt 12 bis 15 Jahre). Ausserdem wird dadurch ein hõheres Produktivitátsniveau erzielt. Die Früchte werden auch grõsser. Die Konsequenzen des monokulturellen Anbaus der Bertholetia excelsa müssen trotz der o. a. Vorteile im Laufe der nàchsten Jahre sicherlich neubewertet werden und zwar aufgund von Faktoren wie (i) hãufigem Krankheits- und Schàdlingsbefall (ii) gelegentlich auftauchenden Problemen bei der Früchtebildung, die dadurch verursacht werden, dass der Bestàubungsprozess der Kastanienblumen ausserhalb ihrer natürlichen biodiversifízierten Umwelt stattfindet. In der Fazenda Santa Inês (Itacoatiara, Amazonas) sind schon etwa 4.000 Hektar Castanheira-do-Brasil zwischen Korridoren aus Primárwãldem angebaut worden. Dadurch versucht man adáquate Bestáubungsniveaus zu schaffen. 142

ie àlteren Kastanienanpflanzungen der Fazenda Santa Inês sfinden sich schon in ihrer Produktionsphase und fiündlich übervermittelten Informationen zufolge - gibt es ífetzt grosse Probleme bei der Fruchtbildung wegen der genannten Bestàubungsschwierigkeiten und aufgrund von Nàhrstoffmangel. Ob die von grossen Agroindustrien angebauten Kastanienbáume die Kommerzialisierung der wilden Kastanien wesentlich reduziert ? Das ist eine Frage, die jláhere biologische, soziale und õkonomische Untersuchungen erforderlich macht. 9. Der wilde Kautschuk, gewonnen aus der Hevea brasiliensis, leidet unter grosssen Kommerzialisierungsschwierigkeiten, und zwar wegen (i) der niedrigen Preise auf dem internationalen Markt, (ii) der wachsenden Konkurrenz der Kautschukproduktion der brasilianischen Gummiplantagen ausserhalb Amazoniens, die den Reifenfabriken geographisch nàher sind und die nicht den negativen Wirkungen der Blattkrankheit ("queima-dasfolhas") ausgesetzt sind. Diese Situation sollte dazu fiihren, dass Begutachtungen von unabhángigen Sachverstàndigen finanziell unterstützt werden. Ausser der Definition von Perspektiven fur die Produktion von wildem Kautschuk auf der Grundlage der jetzigen Bedingungen der traditionellen Sammelwirtschaft sollten diese Untersuchungen sich konzentrieren auf die "impaçts" von (i) Massnahmen zur Intensivierung der Kautschukextraktion (ii) der Entwicklung mòglicher Vorverarbeitungsprozesse, auf (iii) direkte Kommerzialisierungsmodelle (d. h. vom Kautschukzapfer oder Kooperativen direkt zur Verarbeitungseinheit ohne die Einschaltung von Zwischenhándlem), auf (iv) die Nutzung von einem Teil der Produktion flir das lokale 143

Gummihandwerk mit anschliessender Kommerzialisierung in Brasilien und im Ausland (Stichwort "õkologische" Produkte) und auf (v) die fortschreitende Diversifizierung produktiver Aktivitàten, die von der einheimischen Bevòlkerung durchgefuhrt werden wie z. B. die Nutzung und WiederaufForstung von holzartigen Ressourcen, Heilpflanzen, Honig usw. 10. Die Quellen der natürlichen Fasem in Amazonien sind in bestimmten Familien zu finden: a) as musáceas : pseudo-fuste das bananeiras (Musa spp.), Hastes de bananeiras do mato (Heliconia spp.), da pacova sororoca (i.a. Ravenala guianensis), b) as malváceas: die uacima roxa ( Urena lobata, Nachfolger der Jute, die ais Faser belastbarer ist); c) as bromeliáceas: die caraguatá = coroatá (Bromelia sp. : Blátter, die eine Lánge von 2 m und eine Breite von 4 cm aufweisen und lange und belastbare seidige Fasem liefern); d) as tiliáceas: carrapichinho (Triunfetta rhomboides), carrapicho grande ( Trium feita althaeoides), e) as palmeiras: der bussu = ubussu (Manicara saccifera), o jauari (Astrocapyum jauary), o tucumã („Astrocaryum vulgare), o murumuru (Astrocaryum murumuru), o buriti (Mauritiaflexuosa), etc. 11. Bei der Mehrheit der Palmen handelt es sich um Arten, die eine Vieífalt von Nutzungen ermõglichen. Ausser Fasern guter Qualitát liefern sie Holz- (sagu -buriti) und Baumaterial (Dàcher), Òle (gewonnen aus Mandeln), Nahrungsmittel (Fruchtfleisch, Palmenherzen), Vitamine und Provitamine (der Frucht), Sãfte (Açai-Saft, Buriti-Saft, 144

Bacaba-Saft usw.). In Amazonien kõnnen folgende Palmen industriell genutzt werden: Euterpe spp. (açai) Bactris gasipaes (pupunha) Orbignya spp. (babaçu) Mauritia flexuosa (buriti) Astrocaryum spp. (tucumã, maru-maru) Oenocarpus spp. (bacabas) Jessenia pataua (pataua) Maximiliana maripa (inajá) Viele andere Beispiele von nichtholzartigen Ressourcen, die agroindustrielles Potential aufweisen, kõnnten hier erwàhnt werden wie Heilpflanzen, Schmuckpflanzen, Pflanzen, aus denen Essenzõle (Linalol usw.) gewonnen werden, oder andere Substanzen, die von der Parfumindustrie gebraucht werden (wie die cumarina, der Cumaruzeiro-Samen ( Dypteryx odorata = Cuumarouna odorata). Die Cumaru-Samen werden von Hándlem in Santarém fur US$ 6,00/Kg gekauft. Es ist notwendig, die Forschung zu fõrdem. Auch in dem Sinne, dass traditionelle Kenntnisse wiedererlangt werden. Nicht vemachlãssgt werden sollte darüberhinaus die Erarbeitung von globalen Plãnen, die nicht nur die Nutzung dieser Ressourcen mõglich machen, sondem auch ihre kontinuierliche Erneuerung sichern. Dies setzt die Implementierung von Massnahmen zur nachhaltigen Bewirtschaftung der Anbauflàchen voraus. Und eine adáquate nachhaltige Bewirtschaftung ist nicht realisierbar ohne vertiefte Grundkenntnisse der miteinzubeziehenden õkosysteme, der Biologie und der Õkologie der zu nutzenden Ressourcen. 145

LITERATURVERZEICHNIS CAVALCANTE, P.B., 1988. (4a. edição). Frutas comestíveis da Amazônia. CNPq/MPEG. Coleção Adolpho Ducke, 278 pág. CLEMENT, Ch.R. (1992?). Pupunha: uma árvore domesticada. Ciência Hoje, no. especial "Amazônia", pp. 66-73. DUBOIS, J.C.L. 1992. Os castanhais sil;vestres da região de Araras (Pará) como modelo de desenvolvimento sócio-econômico. REBRAF, Rio de Janeiro, Informativo Agroflorestal, Vol. 4, no. 2/3. KERR, W.E. & CLEMENT, Ch.R. 1980. Práticas agrícolas com conseqüências genéticas que permitiram aos índios da Amazônia uma melhor adaptação às condições regionais. Acta Amazônia, INPA, Manaus, 10 (2) 251-261. LE COINTE, P. 1934. A Amazônia Brasileira, Vol. III, Árvores e Plantas Úteis (indígenas e aclimatadas). Belém, Pará, Livraria Clássica, 487 pág. LEE PUSO, N. 1992. The rattan trade in East Kalimatan, Indonésia. In: Nepstadt, D.C. & Schwartzman S. (eds) Non-Timber Products ffom Tropical Forests: Evaluation of a Conservation and Development Strategy. USA, The New York Botanical Garden, Advances in Economic Botany, Vol. 9, pp. 115-127. NAS (National Academy of Sciences) 1976. Making aquatic weeds useful: some perspectives for developing countries. NAS, Washington, D.C., USA, 175 pág. NEPSTADT, D.C, SCHARTZMAN S 1992 Nontimberproducts ffom tropical forests: evaluation of a conservation and development strategy. USA - The New 146

York Botanical Garden. (Advances in Economic Botany, vol. 9) 164 pág. PIO CORRÊA, M. (reedicção) 1984. Dicionário das Plantas üteis do Brasil e das exóticas cultivadas, 7 vol. Min. da Agricultura/IBAMA. PLOTKIN, M & FAMOLARE L (eds.) 1992 Sustainable harvest and marketing of rainforest products. Califórnia, Island Press. SANTOS PEREIRA, H & LESCURE, J.P. Extrativisme et agriculture: le choix d"une population riveraine du Rio Solimões (Extrativismo e agricultura: estudo de caso de uma comunidade ribeirinha do Rio Solimões). In: H. Hladick et Allii (eds.). Food and Nutrition in tropical forest, Paris, UNESCO-MAB.

147

Verfahren zur Gewinnung von Naturfasern Lênio José Guerreiro de Faria

Chemieingenieur POEMA-UFPA Fachbereich fiir Ckemie - UFPA

1. Allgemeine Aspekte

Die Produktion von Naturfasern spielt eine wichtige Rolle in der Weltwirtschaft und im Rahmen der industriellen Aktivitãten der Menschen. Die Pflanzen stellen eine Grundquelle fiir die Lieferung von Naturfasern dar. Mit Ausnahme der Seide, der Wolle und anderen weniger wichtigen Fasem tierischen Ursprungs stammt der Rest der weltweit genutzten Naturfasern aus dem pflanzlichen Bereich. Die in der Textilindustrie angewendeten Fasem sind im weitesten Sinne natürlichen oder künstlichen Urspmngs. Die Naturfasern kõnnen in pflanzlich, tierisch und mineralisch unterteilt werden. In Bild 1 wird eine allgemeine Klassifiziemng der natürlichen Fasem vorgenommen. 148

BAUMWOLLE (CO)

Bild 1 - Allgemeine Klassifizierung der natĂźrlichen Fasem

Die aus den pflanzlichen Fasem bestehende Gruppe ist die wichtigste wegen ihres Umfangs, ihrer Diversifizierung der Nutzung und ihrer weitverbreiteten Anwendung. Die 149

Anzahl der Pflanzen, die geeignet sind, anwendbare Fasem zu liefern, ist sehr groB, besonders in der tropischen Flora, wo es sicherlich unerschõpfbare Quellen gibt. Allerdings wird nur eine relativ kleine Anzahl der bekannten Faserpflanzen in bedeutenden Mengen genutzt. Die háufig kommerzialisierten pflanzlichen Fasern kõnnen wie folgt angeordnet werden: 1. Kerne: Baumwolle und Kapok 2. Stamm: Jute, Flachs, Hanf, Ramie, Crotalária, Guaxima (Malve) und Papoula-de-Sao-Francisco (Kenaf) 3 . Blatt: Sisal, Abacá, Henequem, Ráfia, Piaçava und Curauá 4. Frucht: Kokos und Luffa Darunter sind die Fasem von Kokos, Baumwolle, Jute, Flachs, Sisal, Hanf und Abacá die wirtschaftlich wichtigsten.

2. Verfahren zur Gewinnung von Pflanzlichen Fasern

Im Allgemeinen kann die Extraktion oder Trennung der Fasem durch mechanische, chemische und biologische Verfahren bzw. eine Kombination von diesen realisiert werden. Solche Verfahren kõnnen durch reine Handarbeit auf traditionelle Weise oder durch die Anwendung von angepaBter Technologie in industriellen Verfahren entwickelt werden. In der Regei ist das Verfahren eine Funktion der gewünschten Eigenschaften der Fasern und ihre Lokalisation in der Faserpflanze.

2.1. Mechanische Extraktion von Fasern

Das mechanische Verfahren wird erfolgreich in der Dekortikation bestimmter Fasem wie Sisal, Kokos, Ramie, Abacá, Flachs und Kenaf eingesetzt. Verschiedene, speziell 150

fur dieses Ziel gebaute Maschinen werden in der Literatur beschrieben. Im Vergleich zu den chemischen und biologischen Extraktionsverfahren der Fasern ist das mechanische Entfaserungsverfahren die direkteste Methode fur die Gewinnung von fur das Spinnen geeigneten Fasern. Die mechanische Entfaserung besteht aus der Durchfiihr der reifen oder grünen Faserpflanze durch eine Maschine, die die Fasern von den nicht faserartigen Stoffen trennt und die gereinigten Fasern in einer oder zwei kontinuierlichen Operationen produziert. In einigen Fállen besteht die Notwendigkeit, das chemische oder das biologische Verfahren (Mazeration) nachtràglich anzuwenden, dadurch steigt der Ertrag der getrockneten Fasern bedeutend an. Diese Kombination ist besonders interessant im Falle der Mazeration in Tanks, da die vorherige mechanische Entfaserung zu einer effektiven Reduktion des benõtigten Volumens fuhrt, und zwar durch die Eliminierung des holzigen Teils der Pflanze. Die durch rein mechanische Verfahren gewonnenen Fasern sind in der Regei widerstandfáhiger und gleichmàBiger, aber sie weisen nicht das seidenartige Aussehen wie die chemisch oder biologisch mazerierten Fasern auf. Bild 2 zeigt ein Verfahren zur Gewinnung von Kokosfasern mit mechanischer Entfaserung und Trennung.

151

Bild 2 - Anlage zur Produktion von Kokosfasem

2.2. Mazerationsverfahren - biologisch und chemisch. Die Fasem werden von den sie umhüllenden Geweben getrennt, indem das faserartige Material, das meistens durch spezielle Maschinen vom nichtfaserartigen Material vorher gelõst wurde, dem Mazerationsverfahren im laufenden oder ruhenden Wasser ausgesetzt wird, mit oder ohne Anwendung von unschádlichen Kulturen, Enzymen oder chemischen Substanzen. Die Mazeration besteht aus der Trennung der Faserbündel nach der Zerstõrung der Gewebe auBerhalb des Holzteils und aus der Auflõsung des Pektins, das die Bündel verknüpft. Die erste Phase des biologischen Verfahrens ist durch den Anfang der Vervielfaltigung der Pflanzengerme charakterisiert. In dem Spontanverfahren wirken zunàchst die aerobischen Mikroorganismen, da das Mazerationswasser aufgelõsten Sauerstoff und Nãhrstoffe enthãlt. Oxydative Hefe und Schimmel kõnnen sich dann an der Oberflàche entwickeln. Mit dem Verbrauch vom Sauerstoff 152

durch die aerobischen Germe bildet sich die geeignete Bedingung fur die anaerobischen, die mit ihrem Wachstum anfangen. Der Endpunkt dieser Phase ist gegeben, wenn sich die Fasern lõsen lassen, aber weiterhin bruchfest sind. Die Endphase entspricht meistens dem Schlagen und dem Waschen der Fasern, gefolgt von dem Trocknungsverfahren, der Entfaserung und der Lagerung. Die Bestimmung des Endpunkts der Mazeration ist von hoher Wichtigkeit, da eine Unterbrechung des Verfahrens nach dem optimalen Punkt zwar in einer einfacheren Trennung der Fasern, aber auch in einer Reduktion der Widerstandsfáhigkeit resultiert, was sie ftir die Spinnerei ungeeignet macht. Bei diesen Mazerationsverfahren werden Kulturen (Cultura-inóculo) oder Enzyme in die Tanks eingefiihrt, die ais Katalysatoren der Verrotungsreaktionen des Pektins dienen. Die Fasern werden aufgelõst. Die Ergebnisse der so erzielten Faserauflõsung sind in der Regei beffiedigend. Was die Mikroorganismen der Mazeration betriffi, so müssen die aerobischen, vertreten vor aliem durch Schwàmme, und die anaerobischen, reprãsentiert durch Bakterien, ais auflõsungsfáhig herausgestellt werden. Sowohl in den aerobischen ais auch in den anaerobischen Verfahren kommen folgende Phasen vor: zuerst absorbiert das pflanzliche Material das Wasser durch Kapillaritãt, was die Extraktion von Substanzen der Pflanze verursacht und das Mazerationswasser reich an chemischen Mischungen macht. Einige davon dienen der Nahrung der Mikroorganismen, die in der folgenden Phase des Verfahrens mitarbeiten. Diese Phase besteht aus der Addition von unschãdlichen Kulturen, die das Wachstum der Mikroorganismen beschleunigen. Ihr Ziel ist es, die 153

Dauer des Verfahrens zu reduzieren. Die optimale Temperatur liegt zwischen 25 und 37°C. AuBer der spontanen oder induzierten biologischen Mazeration kann die Extraktion der Faser durch chemische Verfahren realisiert werden, wobei die chemische Hydrolyse des faserumhüllenden Materials zur konsequenten Auflõsung der Fasern fuhrt. Um eine drastische bzw. schàdliche Wirkung auf die Faser zu verhindern, ist es bei der chemischen Mazeration wichtig, auf die Auswahl und die Konzentration der einzusetzenden Produkte zu achten. In diesem Zusammenhang werden in der Literatur verschiedene Versuche beschrieben, die die Anwendung von einigen chemischen Substanzen wie Natriumhydroxyd, Kalkchlorid, Natriumsulfit, Àthylalkohol, Ammoniumoxalat und Kalkkarbonat, mit Konzentrationen bis zu 5% unter Temperatur bis zu 100°C aufzeigen. Solche Substanzen, passend angewendet, verursachen keine Verringerung des mechanischen Widerstandes der gewonnenen Fasern. Die folgenden Bilder zeigen die Verfahren zur Gewinnung der pflanzlichen Fasern und die allgemeinen Verfahren fur die Gewinnung von Fasern aus Bláttem (harte oder strukturelle Fasern) und Fasern aus Stãmmen (weiche Fasern).

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ALLGEMEINES VERFAHREN ZUR GEWINNUNG VON FASERN AUS PFLANZEN

chemische Substanzen

ALLGEMEINES VERFAHREN ZUR GEWINNUNG VON FASERN AUS STÃ&#x192;MMEN

EMtisMtfii <ltr F w w

155

ALLGEMEINES VERFAHREN ZUR GEWINNUNG VON FASERN AUS BLÃTTERN WASCHE

WMSER

KAMMEN

LOCAL

3. LITERATURVERZEICHNIS KAISER, K.M. Kenaf Fiber - Production Machinerv - A Progren Report, International Cooperation Administration, Washington D. C., 1961. KIRBY, R.H. Vegetable Fibres - Botanv. Cultivation and Utilization. Leonard Hill, London, 1963. FILIPI, M. Extracción de la fibra, in: Actas de la Conferência Mundial sobre Kenaf. International Cooperation Administration, Habana, 1958. JARMAN, C.G. La preparación de pelo de coco por métodos tradicionales. Tropical Products Institute, Pub. G52, London, 1970. IPT - CETEX, Estudo do Processo de Maceracão de Juta e Malva. Relatório Técnico, IFIBRAN, s.d. 156

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157

Die Trocknung tropischer Produkte Prof. Dr.-Ing. Wemer Mtlhlbauer und Dipl.-agr. Tilman Pass

Institu í Jiir A grartechn ik in den Tropen u n d Subtropen U niversitât H ohenheim

1. Einleitung

Die Abholzung der Regenwàlder in Verbindung mit anschliessender landwirtschaftlicher Nutzung fiihrte in vielen Regionen der humiden Tropen zu einer Zerstõrung dieses empfíndlichen Õkossystems. Der grossfláchige Anbau von Monokulturen, die Verkürzung bzw. der Verzicht auf Brachezeiten sowie Erosionsscháden durch nicht standortgerechte Anbausysteme fuhrten zu einem Rückgang der Bodenfruchtbarkeit. Die Versteppung weiter Regionen hatte Hunger und Armut zur Folge. Um die gerade an diesen Standorten stàndig wachsende Bevõlkerung auch zukünftig mit Nahrungsmitteln versorgen zu kõnnen, ist eine nachhaltige Bewirtschaftung der abgeholzten Flàchen zwingend notwendig. Agroforestsysteme oder der Anbau von Mischkulturen sind hierfur erfolgversprechende Ansatzpunkte. Die Produktion von Nahrungsmitteln fiir den Eigenbedarf reicht aber nicht aus, den Lebensunterhalt der Bauern langfristig sicherzustellen. Um die Bevõlkerung in die Lage zu versetzen, lebensnotwendige Güter zu beschaffen, sind zusãtzliche einkommensschaffende Massnahmen 158

erforderlich. Einen wichtigen Beitrag hierzu kann die Produktion von landwirtschaftlichen Produkten wie beispielsweise KafFee, Kakao, Kautschuk, Kopra, Gewürze, Heilpflanzen oder Tabak leisten, die auf intemationalen Márkten abgesetzt werden kõnnen [1], In Anbetracht des derzeit niedrigen Preisniveaus dieser Produkte, in erster Linie bedingt durch Überproduktion, stellt die Verwertung von Abfallprodukten wie Reisspelzen, Kokos- und Bananenfasem sowie die Produktion von Pflanzen, die zur Herstellung von Kosmetika, SchmierstofFen, Farben, Insektiziden usw. verwertet werden kõnnen, eine erfolgsversprechende Alternative dar. Voraussetzung fur die Vermarktung dieser Produkte ist jedoch die Erfullung der flir die industrielle Weiterverarbeitung erforderlichen Qualitãtsanforderungen. Dies bereitet insbesondere in kleinbáuerlichen Betrieben erhebliche Probleme, da dort die flir die Aufbereitung und Trocknung notwendige Technologie nicht verfíigbar ist. Im folgenden werden zunàchst die bei der Trocknung landwirtschaftlicher Produkte an tropischen Standorten auftretenden Probleme beschrieben sowie alternative Methoden vorgestellt und bewertet. Die fíir die Auslegung und den Betrieb einer Trocknungsanlage notwendige Kenntnis der funktionalen Zusammenhãnge zwischen den Trocknungsparametem und den Guteigenschaften einerseits und der Veránderung der qualitàtsbestimmenden Merkmale andererseits wird beispielhaft fíir die Trocknung von Kopra dargestellt. Abschliessend wird das am Institut fíir Agrartechnik in den Tropen und Subtropen der Universitàt Hohenheim entwickelte Konzept eines Verarbeitungszentrums fíir tropische Produkte vorgestellt, in dem auf Dorfebene bzw. auf genossenschaftlicher Basis 159

tropische Produkte aufbereitet, fermentiert, getrocknet, gereinigt, sortiert und gelagert werden kõnnen.

2. Traditionelle Trocknungsverfahren

An tropischen Standorten ist die Sonnentrocknung nach wie vor das gebràuchlichste Verfahren. Dabei werden die zu trocknenden Produkte auf dem Boden, Matten, Folien, befestigten Flàchen oder Horden ausgebreitet und durch Sonne und Wind getrocknet. Um das Gut gleichmássig zu trocknen, muss es wàhrend der Trocknung tàglich mehrmals gewendet bzw. gemischt werden. Zur Verhinderung einer Wiederbefeuchtung wird das Trocknungsgut bei Regen und bei Nacht eingesammelt und unter Dach gelagert. Da die Produkte wáhrend der Sonnentrocknung weder vor den Witterungseinflüssen noch vor Insekten, Nagetieren oder Võgeln geschützt sind, kommt es zu erhebliçhen Verlusten, die je nach Produkt und Region zwischen 10 und 50% liegen. Enzymatische Reaktionen, Oxidationsvorgànge, Mikrooganismenwachstum und die daraus unter Umstànden resultierende Mykotoxinbildung flihren wãhrend der 5 - 15 Tage dauemden Sonnentrocknung zudem zu einer Verminderung der Produktqualitát. Beispielhaft fur die negative Auswirkung der Sonnentrocknung auf die Qualitát tropischer Produkte sei hier nur die Aflatoxinbildung bei Kopra, Erdnüssen und Mais, der Abbau der Antioxidentien und die Schimmelbildung bei Naturkautschuk, die Kontamination mit pathogenen Keimen bei Gewürzen sowie die Aromaverànderung durch Fehlfermentation bei Kaffee und Kakao erwàhnt [2], Diese negativen Qualitãtsverãnderungen lassen sich zwar bei der Verarbeitung zu Fertigprodukten durch Sterilisieren, Bestrahlen mit Rõntgenstrahlen, Rõsten, Raffmieren usw. teilweise wieder rückgãngig machen. Der hierfur 160

erforderliche technische Aufwand und die daraus resultierenden Kosten haben allerdings zur Folge, dass qualitativ minderwertige Produkte zukünftig, falis überhaupt, nur zu sehr niedrigen Preisen auf dem Weltmarkt abgesetzt werden kõnnen. Besondere Probleme bereitet die Sonnentrocknung in den humiden Tropen wáhrend der Regenzeit. Ais Folge der geringen Einstrahlung und der hohen relativen Luftfeuchte reicht das Trocknungspotential der Luft nicht aus, um die Produkte zu trocknen bevor der Verderb einsetzt. Dies ist insbesondere bei Kopra, Kakao und Naturkautschuk der Fali, die auf extrem niedrige Feuchtegehalte von 0,5 - 7% getrocknet werden müssen. Um diese Produkte überhaupt auf lagerfáhigen Zustand trocknen zu kõnnen, werden sie wãhrend der Regenzeit auf Horden ausgebreitet und mit Rauchgasen getrocknet. Durch die Verbrennung von organischen Abfallstoffen kann zwar die Trocknung beschleunigt werden, aufgrund der unvollkommenen Verbrennung kommt es aber zu Ablagerungen von Russ und krebserregenden polyzyklischen KohlenwasserstofFen. Weitere negative Auswirkungen auf die Produktqualitãt hat die Ernte ausserhalb des optimalen Zeitraums sowie eine nicht sachgerechte Fermentation. Um die angestrebte Sicherstellung, eines auch nur bescheidenen Einkommens der lãndlichen Bevõlkerung an tropischen Standorten zu ermõglichen, ist eine Verbesserung der Nacherntetechnologie und insbesondere der Trocknung, zwingend notwendig. Hierzu gehõrt neben der Entwicklung von Geráten, die an die sozioôkonomischen Rahmenbedingungen angepasst sind, auch die Ausbildung der Bauem und der Aufbau von 161

Vermarktungsstrukturen, die erzeugergerechte Preise ermõglichen.

3. Warmlufttrocknung

In Industrielãndern mit hochmechanisierter Landwirtschafl werden zur Trocknung landwirtschaftlicher Produkte eine Vielzahl von Trocknerbauarten eingesetzt, die in unterschiedlichen Leistungsklassen angeboten werden. Für die Trocknung von Getreide, Leguminosen und Òlsaaten werden in kleinen landwirtschaftlichen Betrieben Ruheschichttrockner, in Grossbetrieben voll mechanisierte, teilweise automatisierte Umlauf- oder Durchlauftrockner eingesetzt [3], Zur Trocknung von Getreide und Heu werden Belüftungstrockner verwendet, die mit geringfiigig vorgewàrmter Luft betrieben werden und sich durch niedrige Investitions- und Energiekosten auszeichnen. Obst und Gemüse sowie Heilpflanzen werden mit Bandtrocknern getrocknet. Um die angestrebte hohe Trocknungsleistung zu erzielen werden die Trockner mit Warmluft betrieben, die in indirekt beheizten Lufterhitzern durch Verbrennen von Heizòl oder Gas erzeugt wird. Der fiir die Wàrmezufuhr und den Abtransport der Feuchte benõtigte Luftstrom wird von Axial- oder Radialventilatoren erzeugt, die mit Elektromotoren angetrieben werden. Zur Reduzierung der Energiekosten wurden Wãrmepumpen, Solarkollektoren und Biomasseverbrennungsanlagen entwickelt. Bedingt durch die hõheren Investitionskosten konnten sich derartige Trockner aber nicht durchsetzen. Gleiches gilt fiir Mikrowellen- und Vakuumtrockner,mit denen die Produkte zwar schonend getrocknet werden kõnnen, bei denen die hohen Investitions- und Energiekosten einen wirtschaftlichen Einsatz aber nicht erlauben [3], 162

Gefriertrocknungsanlagen konnten sich bislang nur bei der Trocknung hochwertiger Produkte wie Obst, Gemüse und einigen Gewürzpflanzen durchsetzen. Die Warmlufttrocknung ist ein witterungsunabhàngiges Verfahren, bei dem die Trockner mit mõglichst hoher Temperatur betrieben werden, um die angestrebte Leistung zu erreichen. Um die Qualitát des Trocknungsgutes zu erhalten dürfen allerdings bestimmte Grenztemperaturen nicht überschritten werden. Die maximal zulàssige Lufltemperatur ist von einer Vielzahl von Parametem wie Gutart, Anfangsfeuchtegehalt, Reifestadium, Schichtdicke, Luftdurchsatz sowie der Trocknerbauart und der Verfahrensfiihrung abhángig. Die Qualitãtsanforderungen richten sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck des Gutes und werden durch nationale oder intemationale Standards festgelegt. Die in den Industrielãndem zur Trocknung landwirtschaftlicher Produkte eingesetzten Trocknungsanlagen ermõglichen eine schonende Trochnung auf den angestrebten Feuchtegehalt, so dass die trocknungsbedingten Verluste unter 1% liegen. 4. Auswahl des Trocknungsverfahrens Da fiir die überwiegende Zahl der tropischen Produkte nur unzulãngliche Informationen über das Trocknungsverhalten dieser Produkte und den Einfluss der Trocknung auf die Produktqualitàt vorliegen, sind vor der Konzipierung einer Trocknungsanlage zunàchst Trocknungsversuche notwendig. Die Vorgehensweise wird im folgenden am Beispiel der Trocknung des Fruchtfleisches der Kokosnuss dargestellt. Der Einfluss der Trocknungsparameter sowie der Gutart und der Guteigenschaften auf das Trocknungsverhalten

sowie die Produktqualitàt wird üblicherweise auf einem Labortrockner ermittelt. Dabei wird eine einlagige Schicht des jeweiligen Produktes bei konstantem Luftzustand getrocknet und die Gewichtsabnahme kontinuierlich bestimmt. Die Trocknung erfolgt auf einen Feuchtegehalt bei dem das Gut lagerfáhig ist. Der lagerfáhige Zustand ergibt sich aus der Sorptionsisotherme. Diese stellt den Zusammenhang zwischen der relativen Feuchte der Luft, der Temperatur sowie dem Feuchtegehalt des Gutes im Gleichgewicht dar. Geht man von einer durchschnittlichen Temperatur von 30oC und einer relativen Feuchte der Luft von 80% aus, so muss Kopra zumindest auf einen Feuchtegehalt von 7% getrocknet werden, um über einen lângeren Zeitraum unter den an tropischen Standorten herrschenden Bedingungen gelagert werden zu kõnnen, Bild 1. Bei hõheren Feuchtegehalten kommt es bei der Lagerung zu Mikroorganismenwachstum und einer Oxidation der Fettsàuren.

Bild 1. Sorptionsisotherme von Kopra bei einer Temperatur von 250C.

Nach Abschluss der Trocknung werden die qualitatsbestimmenden Merkmale von Kopra wie 164

Òlausbeute, Schimmelpilzzahl, Aflatoxingehalt, Farbe Fettsâurezahl sowie die Farbe des Õles ermittelt. Die Untersuchungen zeigten, dass das Trocknungsverhalten im wesentlichen durch die Temperatur der Trocknungsluft bestimmt wird, Bild 2 und 3. Beispielweise sind bei einer Temperatur von 30oC 9 Tage erforderlich, um die halbierten Kokosnüsse von einem Anfangsfeuchtegehalt von 50% auf den angestrebten Endfeuchtegehalt von 7% zu trocken, wáhrend bei 80oC lediglich 30 Stunden erforderlich sind. \ \ s 10(T>0 60 0 1 2 3 4

3* o*c 5

Trocknungsúauer t

Temperatur 3

90 ‘C100

Bild 2 u. 3 Einfluss der Temperatur der Trocknungsluft auf den Trocknungsverlauf von Kopra bei der Trocknung auf einen Feuchtegehalt von 7%

Die Qualitàtsuntersuchungen zeigten, dass es bei einer Lufttemperatur von 30oC bereits nach 48 Stunden zu einem Wachstum der Schimmelpilze und zur Mykotoxinbildung kommt, bei Temperaturen oberhalb 80oC ist eine Farbverãnderung, Bild 4, sowie eine Beeintráchtigung des Geruchs und Geschmacks zu beobachten. Im Hinblick auf die angestrebte hohe Trocknungsleistung empfiehlt sich eine Trocknung bei 80oC, da bei dieser Temperatur noch keine negativen Auswirkungen auf die Produktqualitát zu beobachten sind. 165

Bild 4. Einfluss der Temperatur der Trocknungsluft auf die Farbe von Kopra nach Trocknung auf einen Feuchtegehalt von 7%.

Im Vergleich zur Temperatur der Trocknungsluft hat die Luftgeschwindigkeit nur einen geringen Einfluss auf die Trocknungsdauer, Bild 5. Beilpielsweise fiihrt eine ErhĂľhung der Luftgeschwindigkeit von 0,1 auf 1,0 m/s bei einer Lufttemperatur von 80oC lediglich zu einer VerkĂźrzung der Trocknungsdauer von 32 auf 23 Stunden. In Anbetracht der Tatsache, dass der Leistungsbedarf des Ventilators mit der 3. Potenz der Luftgeschwindigkeit ansteigt, sollten an tropischen Standorten Trocknungsanlagen nur mit dem Mindestluftdurchsatz betrieben werden, der gerade ausreicht, um die verdunstete Feuchte aus der Umgebung des Trocknungsgutes abzufiihren. 166

--------------------- ------------------------------------------- ----------------------

°. 00

0, 25

0. 50

0, 75 m/s 1, 00

Luftgeschwindigkeit vL

Bild 5. Einfluss der Luftgeschwindigkeit auf die Trocknungsdauer von Kopra. Temperatur der Trocknungsluft 80OC, Endfeuchtegehalt 7%.

Wichtige Erkenntnisse einer optimalen Ausnutzung der zugefuhrten Wármeenergie kõnnen aus dem Zusammenhang zwischen der relativen Feuchte der Luft und der Trocknungsdauer gezogen werden. Eine Vergrõsserung der relativen Feuchte der Luft von 15 auf 60% resultiert bei einer Lufttemperatur von 8 O0 C nur in einem Anstieg der Trocknungsdauer von 23 auf 31 Stunden, Bild 6 . Durch den Betrieb der Trocknungsanlagen im Teilumluftbetrieb kann der Wàrmebedarf der Trocknungsanlage um ca. 30% reduziert werden, ohne dass es dadurch zu einem wesentlichen Anstieg der Trocknungsdauer kommt.

167

% 100

r e l a t i v e Feuchte ipL Bild 6. Einfluss der relativen Feuchte der Trocknungsluft auf die Trocknungsdauer von Kopra. Temperatur der Trocknungsluft 80OC.

Endfeuchtegehalt 7%.

Weitere, fiir den Betrieb der Trocknungsanlage wichtige Erkenntnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Anordnung der Halbschalen hat entgegen den Erwartungen keinen nennenswerten Einfluss auf die Trocknungsdauer. Daraus lásst sich schliessen, dass der überwiegende Teil der Feuchte durch das Endosperm diffundiert, wáhrend die Samenschale weitgehend wasserundurchlássig ist. Bestátigt wird diese Erkenntnis dadurch, dass Halbschalen bei denen die Hartschalen nicht entfemt wurden, gleich schnell trocknen wie das Fruchtfleisch. Lediglich durch die Zerkleinerung des Fruchtfleisches làsst sich eine geringfiigige Steigerung der Trocknungsgeschwindigkeit erzielen, die aber den zusàtzlichen Arbeitsaufwand nicht rechtfertigt. 168

Tabelle 1. Einfluss von Aufbereitung und Anordnung auf die Trocknungsdauer von Kopra. Temperatur der Trocknungsluft 8QQÇ, Endfeuchtegehalt 7%.______ _____________________ __________

Aufbereitung bzw. Anordnung

Trocknungsdauer in h

30,5 Endosperm mit Schale u 30,7 Endosperm mit Schale n 24,3 Endosperm ohne Schale 'u Endosperm zerkleinert 17,8 Aus den hier dargestellten Zusammenhángen lassen sich folgende Empfehlungen fiir die Trocknung von Kopra geben: • Ernte der 12-14 Monate alten Kokosnüsse, Entfernen der Faserhülle und Halbieren der Nüsse. • 12 Stunden Vortrocknen der Halbschalen bei 100OC in einem Ruheschichttrockner bei der Mindestluftgeschwindigkeit von 0,lm/s. • Entfernen der Steinschalen, Umschichten in einen parallel angeordneten zweiten Trocknungsbehálter und Entzug der Restfeuchte bei 80oC in weiteren 12 Stunden. • Zur Verminderung des Wãrmebedarfs ist es empfehlenswert, die Abluft des 2. Trocknungsbehálters ais Frischluft flir den 1. Trocknungsbehálter zu verwenden, wobei dann allerdings ein Axialventilator erforderlich wird. • Durch die Umschichtung in einen zweiten Trocknungsbehálter wird einerseits eine gleichmàssige Trocknung erreicht, andererseits kann damit ein quasi-kontinuierlicher Prozessverlauf ermõglicht werden. 169

In analoger Weise sind die ftir die Trocknung anderer tropischer Produkte notwendigen Daten bezüglich Trocknungsverhalten und Qualitátsverànderung zu ermitteln. Die Kenntnis dieser Zusammenhànge ist eine elementare Vorasussetzung ftir die Auslegung und Optimierung von Trocknungsanlagen.

5. Verarbeitungszentrum für Tropische Produkte

Aufgrund unterschiedlicher õkonomischer Rahmenbedingungen lassen sich die in Industrielàndem zur Trocknung landwirtschaftlicher Produkte eingesetzten Warmlufttrockner nicht ohne Modifikation auf tropische Standorte übertragen. Untersuchungen haben gezeigt, dass in den dort vorherrschenden Kleinbetrieben mit Anbauflàchen zwischen 0,5 und 1,0 ha Warmlufttrockner wirtschaftlich nicht eingesetzt werden kõnnen. Selbst bei lokaler Fertigung sind die Investitionskosten ftir den einfachsten Ruheschichttrockner ftir einen Kleinbauem unerschwinglich hoch. Ganz abgesehen davon, dass die ftir den Antrieb des Ventilators notwendige elektrische Energie in den meisten Betrieben nicht zur Verfíigung steht. Warmlufttrockner werden deshalb derzeit lediglich in staatlichen oder privaten Plantagen zur Trocknung tropischer Produkte eingesetzt. Dabei wird allerdings anstelle von Heizõl bzw. Gas, Brennholz oder andere organische Materialien zur Erwãrmung der Trocknungsluft verwendet. Eine kostengünstige Altemative zu den konventionellen Warmlufttrocknungsanlagen stellen Solartrockner dar, wie sie im Rahmen eines deutsch-indonesischen Projektes fur die Trocknung von Kakao, Kaffee, Fische und Kautschuk entwickelt wurden [5,6], Aufbauend auf den bei der Entwicklung und dem Betrieb der solaren Trocknung170

sanlagen in Indonesien gewonnenen Erkenntnissen wurde vom Institut ftir Agrartechnik in den Tropen und Subtropen in Zusammenarbeit mit dem Institute for Estate Crops in Bogor (Indonesien) ein Verarbeitungszentrum ftir Produkte entwickelt und im praktischen Einsatz in Indonesien untersucht. Da die Kleinbauern aufgrund ihres Einkommens nicht in der Lage sind, die ftir die verschiedenen Nachemteoperationen notwendigen Geràte und Einrichtungen selbst zu beschaffen und wirtschaftlich zu betreiben, wurde ein Verarbeitungszentrum konzipiert, bei dem sámtliche Nachernteoperationen wie Aufbereitung, Fermentation, Trocknung, Reinigung, Sortierung, Verpackung und Lagerung vor den Witterungseinflüssen unter einem Dach durchgefíihrt werden kõnnen, Bild 7.

Bild 7. Verarbeitungszentrum ftir tropische Produkte.

Zur Reduzierung der Investitionskosten wurden das Gebàude und die Einrichtungen zur Trocknung und Fermentation ausschliesslich aus lokal verfiigbaren Materialien von õrtlichen Handwerkern aufgebaut. Um das Verarbeitungszentrum mõglichst ganzjàhrig auslasten zu kõnnen, wurden die Trocknungsanlagen so konzipiert, dass darin eine Vielzahl unterschiedlicher tropischer Produkte 171 j.

wie Kaffee, Kakao, Kopra aber auch Reis, Soja, Erdnüsse und Maniokschnitzel getrocknet werden kõnnen. Lediglich fiir Naturkautschuk und Tabak müssen zusátzlich Vorrichtungen zum Aufhángen dieser Produkte eingebaut werden. Für die Trocknung wurden mit Warmluft betriebene Ruheschichttrockner ausgewáhlt, da diese die kostengünstigste Trocknerbauart darstellen. Dabei musste allerdings in kauf genommen werden, dass die Trocknung ungleichmàssig erfolgt und der spezifísche Wármebedarf im Vergleich zu Umlauf- und Durchlauftrockner wesentlich hõher ist. Diese Nachteile lassen sich aber dadurch kompensieren, dass wàhrend des Trocknungsvorgangs das Trocknungsgut manuell gemischt bzw. umgeschichtet wird. Um auf mechanische Fõrdereinrichtungen verzichten zu kõnnen, wurden Fermentationskisten und Trockungsbehãlter stufenfôrmig angeordnet, so dass das Gut ohne grossen Kraftaufwand mit Schiebern oder Rechen beim Umlagem, Mischen oder Entleeren transportiert werden kann, Bild 8. Zur Erwàrmung der Trocknungsluft wurde in das Dach des Verarbeitungszentrums ein Solarkollektor integriert, der aus lichtdurchlãssigen Polyesterplatten, einem schwarzen Aluminiumblech ais Absorber sowie Kokosfasem zur Wãrmedàmmung besteht, Bild 9. Da die Solarenergie insbesondere wàhrend der Regenzeit nicht ausreicht um den Energiebedarf fiir die Trocknung abzudecken, wurde eine Biomasseverbrennungsanlage mit hohem feuerungstechnischen Wirkungsgrad und kontinuierlicher Wàrmeabgabe entwickelt. Für die Erzeugung des Luftstromes wurde ein Axialventilator ausgewáhlt, der normalerweise in Lastkraftwagen zur Kühlung verwendet wird und einen relativ hohen Wirkungsgrad bezogen auf die geringen Kosten aufweist. Die Anlage wurde im 172

Baukastensystem aus kleinen Einheiten aufgebaut, so dass die Bauern bei Bedarf die eigenen Produkte fermentieren und trocknen kõnnen. Dadurch wird die Akzeptanz der Anlage wesentlich gesteigert.

Bild 8. Integration der Einrichtungen zur Fermentation und Trocknung von Kakao in das Verarbeitungszentrum a Sollarkollektor

d Ruheschichttrockner

b Luftkanal c Vcntilator

e Fermentationsbehãlter

e d c b --------/ L ______/ /L_____/ /L_______// ___ a 1000 1

Bild 9. Aufbau des Solarkollektors a. Balken

c. schwarzes Stahlblech

b. Polyester

d. Wârmedanunüng

Das hier beschriebene Verarbeitungszentrum wurde am Institut for Estate Crops in Bogor (Indonesien) ausschliesslich aus lokal verfugbaren Materialien aufgebaut und bislang erfolgreich zur Trocknung von Kakao eingesetzt. Eine Abschàtzung der Produktionskosten zeigte, dass mit dem Verarbeitungszentrum eine Technologie zur 173

Verfíigung steht, die wirtschaftlich einsetzbar ist und einen Beitrag zur Reduzierung der Nachernteverluste sowie zur Verbesserung der Produktqualitát leisten kann. Nach Abschluss der Trocknungsversuche mit anderen tropischen Produkten ist vorgesehen, Demonstrationsanlagen an verschiedenen Standorten aufzubauen, die auf genossenschaftlicher Basis betrieben werden sollen. 6. Zusammenfassung Die Einfíihrung von Trocknungsanlagen ist eine wichtige Voraussetzung zur Deckung des Nahrungsmittelbedarfs und Verbesserung der Einkommensverhàltnisse der Bevõlkerung in tropischen Regionen. Die in Industrielãndem zur Trocknung landwirtschaftlicher Produkte eingesetzten Warmlufttrockner sind aufgrund der hohen Investitionskosten sowie des Bedarfs an fossilen Bennstoffen unter den an tropischen Standorten herrschenden õkonomischen Rahmenbedingungen nur bedingt geeignet. Eine erfolgsversprechende Altemative zur traditionellen Sonnentrocknung, die zu hohen Verlusten und unzulànglicher Produktqualitát fiihrt, ist die solare Trocknung. Da ein wirtschaftlicher Einsatz in kleinbáuerlichen Betrieben nicht mõglich ist, wurde ein Verarbeitungszentrum konzipiert, das auf genossen schaftlicher Basis betrieben werden soll. Die Mõglichkeit, eine Vielzahl tropischer Produkte unter einem Dach zu trocken, zu lagem und aufzubereiten, die ausschliessliche Verwendung lokal verfíigbarer Materialien sowie die weitestgehende Deckung des Wármebedarfs mittels Solarenergie sind wichtige Voraussetzungen fur die Verbreitung derartiger Anlagen gegeben. Um einen wirtschaftlichen Betrieb der Verarbeitungszentren sicherzustellen, ist es allerdings notwendig, von staatlicher 174

Seite Qualitàtsstandards mit ausreichender Preisdifferenzierung ftir die zur Vermarktung vorgesehenen Produkte einzufiihren und langfristige Kredite zu günstigen Konditionen zu gewàhren. 7. LITERATUR [1] MÜHLBAUER,W.: Verbesserte Nacherntetechnologie ein Beitrag zur Emãhrungssicherung. Entwicklung + làndlicher Raum (1991) Nr. 6, S. 10/13. [2] MÜHLBAUER,W.: Food quality in drying. Proceedings of the ISES Solar World Congress, Hamburg, 1987. [3] MÜHLBAUER, W.: The present status of grain drying in the Federal Republic of Germany. ASAE Paper No. 87-6016. American Society of Agricultural Engineers, St. Joseph, Michigan USA. 1987. [4] KRÕLL, K.. Trocknungstechnik. Bd. 3 Trocknen und Trockner in der Produktion. Springer Verlag Berlin, 1989. [5] EDDY. J. AMIR, K. GRANDEGGER, A. ESPER, M. SUMARSONO, C. DJAYA UND W. MÜHLBAUER: Development of a multi-purpose solar tunnel dryer for use in the humid tropics. Solar & Wind Technology (im Druck). [6] BREYMAYER, M., T. PASS, W. MÜHLBAUER, EDDY, J. AMIR UND SRI MULATO Solar assisted smokehouse for drying of natural rubber on small scale Indonesian farms. Solar & Wind Technology (im Druck). 175

Technische Anwendungen von Naturfasern Dr. Thomas Fõlster

D a im lerB en z

1. Einleitung

In den letzten Jahren ist ein verstàrktes Interesse an nachwachsenden Rohstoffen zu verzeichnen. Die Gründe dafür liegen in • den begenzten Rohstoffressourcen, • den Bestrebungen, die Kohlendioxidbelastung der Atmosphàre, bei der Entsorgung ansonsten üblicherweise petrochemischer Kunststoffe, zu verringern, • den Fortschritten in der Gentechnik, die zur Züchtung immer leistungsfãhigerer Pflanzen fuhren, • der Erschliessung von neuen Erwerbsquellen ftir die làndliche Bevólkerung ausserhalb der Nahrungsmittelproduktion und • den teiweise guten gewichtsspezifischen mechanischen Kennwerten. Ein Beispiel fur den Einsatz von Naturstoffen in technischen Anwendungen ist die Verstàrkung von Kunststoffen an Stelle von Glasfasern oder anderen synthetischen Fasem. In der Abteilung "Produktion und 176

Umwelt" am Daimler-Benz-Forschungs-Institut in Ulm werden neue Produktionsverfahren zur Verarbeitung von Naturstoffen entwickelt, wobei u.a. Produkte eingesetzt werden, die im Amazonasgbiet angebaut werden. Beim Einsatz der Naturfasem werden aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften und ihrer sehr hohen Verfiigbarkeit pflanzliche Fasem, d.h. hauptsãchlich Bastund Hartfasem, verwendet (Bild 1). Naturfasem

pflanzliche

tierische

(Zellulose)

Pflanzenhaare

Bast-

BaumwoBe Kapok

Flachs Hanf Jute Ramie Sunn Kenaf

fasem

Hartfasem

mineralische

(EiweiB)

Wollen und Haare

Sisal Henequen Kokos Banane Yucca

Se (den

Schafwolie echte Seide Zlegenhaare wilde Seide Angorawolle Schafkamahvollen RoBhaar sonstige Tiertiaare

Asbest

Bild 1: Einteilung der Naturfasem

Aus diesen beiden Fasergruppen wurden jeweils die Fasem mit den fur den vorgesehenen Anwendungsfall besten technologischen Eigenschaften ausgewáhlt. Für die Verstàrkung von KunststofFen werden z.B. aufgrund ihrer hohen Festigkteit die Ramie- und Flachsfaser schwerpunktmàssig untersucht. Bei den Entwicklungsarbeiten zur Herstellung von Sitzoder anderen Polstem werden die relativ harten und sehr groben Kokosfasem und die dreidimensionalen 177

Fasergeflechte der Luffagurke (oder auch Schwammgurke) verwendet. Im folgenden werden einige Beispiele aus dem Forschungsprogramm zur Verarbeitung von Naturfasern aufgezeigt. Wesentliche Ziele dieses Forschungsprogrammes sind dabei, einen mõglichst optimalen Faser-Matrix-Verbund zu erreichen und die Verarbeitungstechnik so zu gestalten, dass Fasern durch den Produktionsprozess selbst mõglichst wenig vorgeschádigt werden, um so eine maximale Faserverstãrkung im Bauteil zu erreichen.

2. Entwicklung und Modiflkation von Produktionsverfahren zum Einsatz von Naturfasern in Kunststoffen.

Ein sehr vielversprechendes Verfahren zum Einsatz von Naturfasern ist die Schãumtechnik. Dabei werden in einem Werkzeug Faservliese eingelegt, die vor dem Schliessen des Werkzeugs mit Polyol und Isocyanata getrànkt werden. Die beiden Komponenten reagieren im Werkzeug miteinander zu Polyurethan (PU) und bilden einen Hartschaum (Bild 1).

Bild 2: Anlage zur Herstellung von faserverstârkten Hartschaumteilen

178

Nach diesem Verfahren kõnnen z.B. Innenverkleidungen fur PKWs hergestellt weden. In einem laufenden Projekt wird versucht, die zur Zeit verwendete Glasfaserverstárkung einer C-Sãulenverkleidung von Mercedes-Benz durch Naturfaservliese zu ersetzen. Dabei traten Probleme mit der ungleichmàssigen Trãnkung der Fasem und der zu intensiven Faser-Matrix-Haftung auf. Dies fuhrte dazu, dass die fiir Innenverkleidungen erforderlichen Festigkeits- und Steifigkeitskennwerte zwar erreicht werden konnten, die Schlagzãhigkeit jedoch zu gering war. Durch entsprechende Modifikation des Vliesaufbaus und der Fasem wird versucht, den Naturfaser/PU-Schaum-Verbund zu verbessem. Die Vliese werden nur schwach vernadelt, und es kommen grõbere Fasern zum Einsatz, so dass der Schaum besser eindringen kann. Die Oberflâche der Fasern wird so behandelt, dass die Haftung zur Matrix verringert wird. Ein Vorteil des Naturfaser/PU-SchaumVerbundwerkstoffes ist seine Recyclingfáhigkeit mittels der Alkoholyse. Dabei wird die Polyurenthanmatrix in wiederverwendbare Polyole zerlegt, und die Naturfasern zur Entsorgung herausgelõst. In einem weiteren Forschungsschwerpunkt wird ein neues Pressverfahren entwickelt, um grossflãchige Bauteile aus thermoplastischen KunststofiFen und Naturfasern herzustellen. Die bisherige Anwendung von Naturfasern geschah ausschliesslich auf Basis duromerer MatrixSysteme. Auf diese Weise ist eine stoffliche Wiederverwertung jedoch nicht môglich. Da im Vergleich zu Glasfasem Naturfasern eine hõhere Duktilitát aufweisen, besitzt die Naturfaser ein grõsseres Potential hinsichtlich des stofflichen Recyclings. Naturfasern unterliegen bei 179

Mehrfachverarbeitung einem geringeren Faserlãngenabbau ais Glasfasem. Dies erfordert jedoch, dass ais Matrixwerkstoff ein Thermoplast zur Anwendung kommt. Mittels eines verfahrbaren Extruders wird ein Pressenwerkzeug mit Kunststoffschmelze beschickt. Anschliessend wird ein Faservlies eingelegt, das Werkzeug, zugefahren und der Verbund konsolidiert und verdichtet (Bild 3).

Bild 3: Pressverfahren zur Herstellung von grossflaclugen Veroundteilen.

Vorteile dieses Verfahrens sind die relativ preiswerten Ausgangsmaterialien Kunststoffgranulat und Naturfaservlies und die bereits erwáhnte, gute Recyclingfãhigkeit des Verbundwerkstoffes. Somit lassen sich aus den gebrauchten Pressteilen z.B. über das Spritzgiessverfahren komplexe Giessteile (z.B. Gehàuseteile, Pkw-Innenverkleidungen, etc.) herstellen. Zur Entwicklung dieses Produktionsverfahrens müssen Grundlagenuntersuchungen zur Verbesserung der Haftung zwischen Naturfaser und thermoplastischer Matrix, insbesondere Polypropylen, durchgefvihrt werden. Durch das Aufbringen von Silanund Maleinsáureanhydridschlichten wird versucht, eine kovalente Bindung zwischen den OH-Gruppen der 180

Cellulosefasem und dem Polypropylen herzustellen. Dadurch soll die Festigkeit des Verbundwerkstoffes auf Werte von ca. 80 bis 100 MPa gesteigert werden. Ein weiterer Effekt der Optimierung der Faser-Matriz-Haflung ist die Verringerung der Wasseraufnahmefáhigkeit des Verbundwerkstoffes.Zur Beurteilung der Faser-MatrixHaftung werden sogenannte Film-Stacking-Versuche durchgefiihrt. Bei diesen Versuchen wird ein Halbzeug aus übereinandergeschichteten Fasem und Kunststoffolien auf Schmelztemperatur der Folie erwàrmt und anschliessend in einem gekühlten Werkzeug verpresst. Die Hõhe der Zugfestigkeit der Platten ist dann ein Mass fur die FaserMatrix-Haflung.

3.Forschungs- und Entwicklungsaktivitãten im Rahmen des Para-Projektes

Ein Ziel des Pará-Projektes ist die Entwicklung von Einsatzgebieten fur nachwachsende Rohstoffe aus dem Amazonasgebiet in technischen Anwendungen. Dabei werden bereits bekannte Technologien aufgegriffen und modifiziert, sowie neue Produkte und Verfahren entwickelt. Eine Technologie, die weitestgehend von der PUWeichschaumtechnik verdràngt wurde, ist die Herstellung von Polstermaterialien aus einem Verbund von Naturfasem (Kokosfasem) und Latex. Die aus der Kokosfrucht gewonnenen Fasem werden zu armdicken Seilen verdrillt, die in Scheiben geschnitten zu Vliesen verarbeitet werden. Die Vliese werden mit Latex besprüht, zugeschnitten, in ein Blechwerkzeug gelegt und leicht verpresst. Nach der Entformung kommt der Rohling in einen Ofen, in dem das Latex ausvulkanisiert. Da die beiden Rohstoffe Kokosfasem und Latex im brasilianischen Amazonasgebiet gewonnen werden kõnnen, wird innerhalb des Projektes, in 181

Zusammenarbeit mit den Gemeinden, die die Fasern ernten, eine Produktionsstãtte im Bundesstaat Pará zur Herstellung von Kopfstützen aus Kokosfasern und Latex konzipiert. In einem ersten Schritt wird eine relativ einfache Fertigungsstátte errichtet, in der die Kopfstützenpolster hergestellt und zu Mercedes-Benz in Sao Paulo geschickt werden. In diesem Zusammenhang wird weiterhin untersucht, ob diese Fertigungsanlage eventuell auch fiir die Herstellung von PKW-Sitzkissen ausgebaut werden kann (siehe Bild 4).

K o ko sfasers e ile au s d en G e m e in d en d e r P ará-R eg io n

y~.

___ s ^ M B A G D eutschland

M BAG S ü dam erika

Bild 4: Geplantes Fertigungskonzept für Naturprodukte in Pará

Um die Fertigung der Kopfstützen aus Naturprodukten noch effizienter zu gestalten, wird untersucht, ob sich die Polster nicht aus der getrockneten Frucht der Luffapflanze, einem bereits von Natur aus dreidimensionalen, 182

schwammáhnlichen Fasergebilde und Latex hergestellen lassen. Ein Vorteil wàre, dass die relativ aufwendige Herstellung eines Vlieses, wie bei der Verarbeitung von Kokosfasem üblich, umgangen werden kann, indem die Schwámme direkt mit Latex besprüht ins Werkzeug gelegt werden. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt im Rahmen des Pará-Projektes ist der Anbau von Ramie, um aus dieser Pflanze mit einem neuen Aufschlussverfahren einfach und preiswert Fasem zur Verstárkung von KunststofFen zu gewinnen. Die Ramiefaser zeichnet sich durch eine sehr hohe Festigkeit und Steifigkeit aus, die von keiner anderen Naturfaser übertroffen wird. Somit lassen sich KunststofíverbundwerkstofFe mit sehr guten mechanischen Eigenschaften herstellen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Ramie in tropischen Anbaugebieten mehrmals geerntet werden kann, so dass die Ertràge sehr hoch sind. Um einen vollstândig aus Naturprodukten gewonnenen Verbundwerkstoff, ein sog. Òko-Composite, zu entwickeln, wird untersucht, ob aus Naturõlen, insbesondere aus Rizinusõl, Ausgangsstoffe fur die Synthese von KunststofFen gewonnen werden kõnnen. Hier wird eine Zusammenarbeit mit Hochschulinstituten und Firmen aus der Chemieindustrie angestrebt.

4. Ausblick

Die ersten gewonnenen Forschungsergebnisse lassen den Schluss zu, dass der Einsatz von NaturstofFen in technischen Anwendungen sehr vielversprechend ist und nicht nur technische Vorteile bietet, sondem auch õkologische und soziale. So kõnnen NaturstofFe einen Beitrag zur Verringerung der Kohlendioxidbelastung in der Atmosphàre 183

und zur Lõsung der Abfallproblematik leisten. Ausserdem erõfíhen sie der Landwirtschaft,insbesondere unter Verwendung entsprechend angepasster Anbaumethoden, eine neue Erwerbsquelle und die Môglichkeit die Fruchtfolge zu erweitem. Ziel der weiteren Forschungsaktivitáten im Daimler-Benz Forschungsinstitut in Ulm wird es sein, weitere Einsatzgebiete von Naturstoffen in technischen Anwendungen, insbesodnere im Automobilbau zun finden (Bild 5) und neue Produktionsverfahren zu entwickeln. Ausserdem wird die Entwickluflg eines VerbundwerkstofFes angestrebt, der neben Naturfasem eine aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnene Matrix besitzt. Verkleidungen:

FUcht-PP (PU)-V«rbund, ka«cN«rt m lt NaturtaM ratoffèn

Kokot-Latax-Vtrbund

Bild 5: Ideen zum Einsatz von Naturstoffen im Pkw-Innenbereich

184

Latizes und Kautschuke aus Amazonien EuricoPinheiro

Agronom EMBRAPA/CPATU

In der pflanzlichen Welt sind viele Pflanzen ais Latexproduzenten aufgelistet, allerdings nicht alie Arten sind fáhig, den Kautschuk zu biosynthetisieren. In anderen Pflanzen, obwohl ein polymerisiertes Isopren produziert wird, stellt die Verkettung der polymerischen Einheiten andere ráumliche Anordnungen ais die des Kautschuks dar, mit spezifischen technologischen Eigenschaften; ais Beispiel nennt man Pflanzen der Familie Sapotaceae, die die Balata und die Guta Percha produzieren (Polhamas,1962). Die kautschukproduzierenden Pflanzen sind in eine groBe Anzahl von Familien und Gattungen aufgeteilt, ohne dass scheinbare botanische oder phytogenische Àhnlichkeiten vorkommen. Compagnon (1986) hat hervorgehoben, daB unter den 12.000 Spezies von Latexpflanzen nur 7.000 Kautschuk produzieren. Allerdings gibt es nur wenige Spezies, die Kautschuk guter Qualitát liefern. Bei vielen Arten ist ein hoher Harzanteil zu konstatieren, der die Qualitát des Kautschuks vermindert und aufwendige Separationsverfahren erforderlich macht. Tabelle I faBt die wichtigen Spezies von kautschuk produzierenden Pflanzen in Amerika zusammen. 185

Tabelle I - Kautschukproduzierende Pflanzen auf dem amerikanischen Kontinent FAMILEE GATTUNG Euphorbiaceae Hevea Manihot Sapium

Moraceae

Castilloa

Apocynaceae

Hancomia Couma Parthenium

Compositae

SPEZIES H evea spp M . g la z io v ü M u lL A rg . M . p ia n ie n s is Ule. M . d ic h o to n Ule. S. ta b u m Ule. S. h ip p o m a n e G. W. M e y e r S. a u b le tia n u m (M u ll.A r g .)H u b e r S. m a rm ie r i H u b e r C. e la stic a C erv. C. u le i W arb. H . s p e c io sa G o m e s C. u tilis(M a rt.) M u e ll e A rg . P. a rg e n ta tu m G ray.

Die kautschukproduzierenden Pflanzen von òkonomischem Interesse in Amazonien sind den folgenden Gattungen zuzuordnen: Hevea, Sapium, Castilloa und Hancomia.

Der Latex und die Latexsysteme

Ausgehend von den von Dickenson (1969) und Gomez (1983) durchgefiihrten zytologischen Studien wurde damit begonnen, den Latex ais ein wahres zellularisches Zytoplasma zu betrachten, bei dem die bestehenden Elemente leicht isoliert werden kónnen. Die Funktion des Latex in den Pflanzen ist nicht genau definiert. Es wird allerdings angenommen, dafi er, entsprechend seiner Zusammensetzung, verschiedene Rollen spielt. Im Gegensatz zu früheren Annahmen ist der Latex eine lokale Produktion. Er ist mittels eines besonderen 186

Epitheliums, die das Innere der Latexzellen überzieht, aus der Saccharase segregiert. Die Latexzellen kõnnen innerhalb des ganzen Parenchym der Pflanze zerstreut vorkommen, dabei behalten sie ihre Individualitát wie die Compositae Parthenium argentatum (guaiule) oder formen eben Latexsysteme. In diesem Fali dehnen sich die Latexzellen aus, bilden Divertikel, aber verbinden sich nicht. Dies ist das dominante Pflanzensystem von fast allen latexproduzierenden Pflanzen wie z.B. den Apocinaceas, Moraceas, Asclepiadaceas und Emphorbiaceas. In dieser Familie sind Ausnahmen die Gattungen Manihot und Hevea, in denen die Latexgefásse sich artikulieren, die Zellen sich ausdehnen und miteinander verbinden und richtige Retiküle bilden, die sich in konzentrischen Hüllen im Kortex der Pflanze verteilen. Moraes und Paiva (1981) hoben die Wichtigkeit der Beweglichkeit der Latexgefásse in der Ausnutzung der baumartigen latexproduzierenden Pflanzen hervor. Die Struktur des Latexsystems in artikularischen Gefássen und die Kapazitãt, den Latex in diesen Gefássen schnell zu regenerieren, erlaubten die Entwicklung des Systems "kontinuierlicher Schnitt", idealisiert von Ridley Ende des letzten Jahrhunderts in Malasia, das die wirtschaftliche Nutzung der Kautschukplantagen in Südostasien ermõglichte (Ridley 1897). Die Gewinnung des Latex aus Pflanzen, die über unbewegliche Latexgefásse verfiigen, fuhrt fast immer zum Tod der Pflanzen.

Die Kautschukproduzierenden Amazonien Zu

Beginn

dieses

Jahrhunderts

Pflanzen

aus

wurde

die 187

Kautschuksammelwirtschaft in Amazonien von den eine hohe Produktivitát erzielenden Kautschukplantagen in Südostasien niederkonkurriert. Die Nutzung anderer latexproduzierender Pflanzen wie Caucho (Castilloa ulei), Mangabeira (Hancornia speciosa) und Murupita (Sapium spp.), die ebenfalls zur Kautschukproduktion beigetragen hatten, wurde eingestellt. Die Besetzung der kautschukproduzierenden Gebiete durch die japanische Armee im II Weltkrieg und der damit verbundene Abbruch der Versorgung des Westens mit diesem so wichtigen RohstofF fuhrten dazu, dass die nativen Kautschukplantagen in Amazonien wieder in Betrieb genommen und andere nicht konventionelle Spezies fur die Kautschukproduktion weitergeschnitten wurden. Ais der Weltkrieg zu Ende war, war die Sammelwirtschaft des Kautschuks wieder rücklãufig. Heutzutage werden Pflanzen wie Caucho und Murupita nur in einigen Gebieten geschnitten, wo sie zusammen mit Kautschukbàumen wachsen und ihre Latizes werden wãhrend des Verfahrens zur Gewinnung des Kautschuks gemischt. Es lohnt sich anzumerken, daB der Latex derartiger Spezies interessante individuelle Eigenschaften aufweisst und diese Arten eine altemative Quelle in der Gewinnung von Naturkautschuk werden kõnnen. Dazu ist jedoch eine Intensivierung der Forschung erforderlich. Alfonso Wisniewski und Celio Melo verôffentlichten in den 80er Jahren eine Reihe von Monographien unter dem Titel "Borrachas Naturais Brasileiras", die detaillierte technologische Studien über diese Kautschuke pràsentieren. Leider sind die beschrânkten Auskünfte über die Anbauaspekte dieser Pflanzen auf den Anfang des 188

Jahrhunderts bezogen und die Ergebnisse sind nicht schlüBig.

Caucho

Zur Familie der Moraceae gehõrend, schlieBt die Gattung Castilloa mehr ais zehn Spezies ein, die sich von Mexiko bis zum Süden Amazoniens ausbreiten. Die von den vorkolombianischen Zivilisationen in Amerika benutzten Latex und Kautschuk wurden aus dem Caucho gewonnen. Die lange Stabilitàt dieses Latex erlaubte seine Anwendung in religiõsen Zeremonien (Serrier 1991). Heute weiB man, daB der Kautschuk, der von den Einheimischen des Vale das Esmeraldas (Smaragttal), westlich der Anden, benutzt wurde, wie von La Condamine berichtet, nicht von Hevea, sondem von Caucho stammte (Serrier 1991). Der Latex, aus einem polydispersen und polyphasigen Kolloid, zeigt hohe chemische Stabilitàt (Wisniewski & Melo 1982). Die in Brasilien vorhandenen Cauchospezies ist die Castilloa ulei Warb, die in den hohen Gebieten des rechten Ufers des Amazonas, vom FluB Tocantins bis zum FluB Javari, zu finden ist. Der Caucho besitzt unbewegliche im Kortex der Pflanze verteilte Latexgefãsse und seine Rinde ist sehr hart und schwer zu schneiden (Polhamus 1962). In Amazonien wird der Baum meistens gefãllt, um den Latex zu sammeln. Durch die Schnitte im Stamm fliesst der Latex auf den Boden, was ais Filter fur die Trennung des Kautschuks vom Serum dient. Tage spáter werden die Kautschukscheiben gesammelt. Dieser Kautschuk zeigt trotz seiner niedrigen, auf einen hohen Gehalt an Azeton zurückzufuhrenden technischen Leistung im Vergleich zum Kautschuk der Hevea Eigenschaften, die es rechtfertigen, ihn auf der Ebene 189

der guten Naturkautschuke anzusiedeln.

Mangabeira

Mangabeira, beschrieben ais Hancornia speciosa Gomes, gehõrt zur Familie Apocinaceae und wurde eher durch ihre Früchte (Mangaba) ais durch ihren Kautschuk bekannt. Sie ist in einem groflen Teil Südamerikas zu finden. In Brasilien bildet Mangabeira verschiedentlich dichte Populationen in den trockenen Regionen des Nordostens und in den Savanen Zentralbrasiliens. In Amazonien ist sie in der Region der "Campos Naturais" der Insel Marajó und am Tocantins zu finden (Le Cointe 1922). Wàhrend des Kautschukzyklus wurde Mangabeira unter dem Namen "Pernambuco Rubber" exportiert. Mit dem Beginn der Kautschukproduktion im Orient verlor er seinen Markt. Die Initiative, seinen Anbau in Sao Paulo zu rationalisieren, hatte keinen Erfolg. Da die Pflanze auch unbewegliche GefáBe besitzt, fiihrt die Latexextraktion zu schwerwiegenden Verletzungen der Pflanze. Bekkedahl & Saffioti (1948) schreiben, dafl Mangabeira bis zu einem Liter Latex produzieren kann und die Anzapfung zwei- oder dreimal im Jahre zu erfolgen hat. Der Latex Mangabeira zeigt eine hohe chemische Stabilitàt und bleibt über ein Jahr flüssig, seine mechanische Stabilitàt ist jedoch sehr niedrig. Ais Kautschuk mit einem hohen Azetonextrakt ist er sehr resinhaltig (Wisniewski & Melo 1982). Die genannten Autoren betonen seinen hohen PRI-Index und seinen ausgepràgten Widerstand gegen thermischen Abbau.

Murupita

Die Gattung Sapium aus der Familie Euphorbiaceae

190

umfasst eine grosse Anzahl produzierender Kautschukarten, die zu der Untergattung Eusapium gehõren. In Amazonien sind die bekanntesten Arten, die Kautschuk produzieren, der S. taburu in der Region des Unteren Amazonas, ÍL hipomane in Carajás und im Tal des Xingu, S. marmieri an den Ufem des Solimões und des Tapajós. In jüngster Zeit sind interessante Studien über die technologischen Eigenschaften des Kautschuks S. aubletianum. der am Rio Negro zu finden ist, verõfFentlicht worden. In der Regei geschieht die Extraktion des Latex unter Einsatz eines Buschmessers, mit dem verschiedene Einschnitte am Stamm gemacht werden, was den Tod vieler Pflanzen bewirkt. Obwohl Polhamus (1962) versichert, dass es unmõglich sei, Murupita mit dem Jebongmesser anzuzapfen, haben Wisniewski und Melo fiinf Pflanzen der Spezies SL aubletianum dieser "orientalischen" Methode unterworfen und interessante Resultate erzielt. Diese Studien werden fortgefuhrt und man kann die Hypothese aufstellen, dass Murupita agronomisch domestizierbar ist. Hervorzuheben ist, dass unzureichende Kenntnisse über nichtkonventionelle Pflanzen, die Kautschuk produzieren, ein generelles Phánomen sind. A. Wisniewski zufolge zàhlen die Kautschukarten der Gattung Sapium aufgrund ihrer physikalischen und physikalisch-mechanischen Eigenschaften zu den besten Kautschukproduzenten und weisen Àhnlichkeiten zum Kautschuk der Hevea auf.

Kautschuk der Gattung Hevea

Die Gattung Hevea aus Amazonien wãchst in einem riesigen Gebiet, das sich vom Atlantik bis zu den Anden und von Venezuela bis zum brasilianischen Planalto erstreckt. 191

Ducke (1946) zufolge ist die Gattung im gesamten Amazonasbecken zu finden. Die heute anerkannten elf Arten der Hevea verteilen sich unregelmássig. Verschiedene Arten vermischen sich innerhalb eines Gebietes. Dadurch kommt es zur Herausbildung von Zwischenformen, die, obwohl sie vielfach die botanische Klassifizierung erschweren, die ausgepràgte genetische Diversitát des Kautschukbaums demonstrieren, welche Anpassungen an unterschiedliche Umweltbedingungen erlaubt. Unter den verschiedenen Arten der Hevea zeichnet sich die H._Brasiliensis durch eine hohe Produktionskapazitãt aus. Allerdings ist innerhalb derselben Art die Produktivitàt unterschiedlich. In den wilden Kautschukbestánden stammen 75% der Produktion aus 25% der Pflanzen. Untersuchungen zufolge, die von Wissenschaftlern der EMBRAPA und des franzõsischen Kautschukinstituts in Acre und in Rondonia durchgefuhrt worden sind, wurden Pflanzen gefunden, die pro Tag ca. 10 Liter Latex, auf 5 Schnittflãchen verteilt, produziert haben (Viegas & Gonçalves 1974) und (Halle & Combe 1974). Unglücklicherweise sind diese Pflanzen, die hohe Produktionsniveaus aufweisen, extrem anfállig gegenüber einem der schlimmsten Feinde des Kautschukbaumes in Amazonien, dem Pilz Mvcrocvclus ulei. der die Krankheit "Mal-das-Folhas" verursacht. Wisniewski & Melo (1986) untersuchten die physikalischen und physikalisch-mechanischen Eigenschaften des Kautschuks von acht der wichtigsten Spezies der Hevea: H._Brasiliensis, H. benthamiana. H. guianensis. H. pauciflora, H. nitida. H. rigidifolia, H. 192

microphylla und H. spruceana. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass der einzige Unterschied zwischen diesen Kautschukarten im Plastizitãtsindex besteht. Unter diesem Aspekt zeigt die H. nitida die niedrigsten Plastizitátsniveaus. Alie anderen Eigenschaflen entsprechen allgemein akzeptierten Qualitàtsstandards. Ein wichtiger Unterschied zwischen den Arten ist die Produktion des Kautschuks. Die H._ Brasiliensis ist die einzige produktive Art. Allerdings sind nicht alie Pflanzen der H. Brasiliensis produktiv, was zum Teil auf die niedrige Produktivitàt der wilden Kautschukbestànde zurückzufuhren ist. Untersuchungen der EMBRAPA haben relative Erfolge bei dem Einsatz von die Latexproduktion stimulierenden Substanzen wie Ethrel oder Ethefon (Chloráthylphosphoniksàure) erzielt (Moraes 1978). Die unzulãnglichen Produktionstrukturen in den nativen Kautschukgebieten, die niedrige Individuenanzahl, die bei etwa 2,5 Kautschukbáumen pro Hektar liegt, sowie die niedrigen Preise fur den Rohkautschuk haben die Kautschuksammelwirtschaft in Amazonien praktisch unmõglich gemacht.

Kleine Kautschukanpflanzungen

Alie Versuche, die nativen Kautschukbestànde durch Kautschuksetzlinge anzureichem, sind gescheitert. Amerikanische Wissenschaftler der Ford-Plantage am Tapajós haben Gassen im Wald geõffnet und Kautschuksetzlinge gepflanzt. Achtzehn Jahre spáter war der Stammdurchmesser der verbliebenden Pflanzen nicht grõsser ais 12 cm. Hervorzuheben ist noch die Tatsache, dass der Kautschukbaum eine àusserst allogame Pflanze ist 193

und deshalb nicht erwartet werden kann, dass diejenigen Pflanzen, die von produktiven Kautschukproduzenten abstammen, die Eigenschaften der Mutterpflanze wiederholen werden. Aus diesem Grund wird der Kautschukbaum normalerweise okuliert. Der Kautschukzapfer der nativen Kautschukgebiete wird sich schwerlich in einen Kautschukpflanzer verwandeln. Unter bestimmten Bedingungen ist es aber mòglich, dass kleinbàuerliche Produzenten Kautschuk in kleinerem Umfang anbauen. In kleinbãuerlichen Siedlungen kõnnen die Kleinproduzenten auf ihren Anbaufláchen Kautschuksetzlinge in einer ràumlichen Anordnung doppelter Reihen mit Mindestabstànden von 18 m anpflanzen. In diesem Zwischenraum lassen sich andere Nutzpflanzen wie Kakao, Schwarzpfeffer, Acerola, Açai, Pupunha oder Baumarten von ókonomischem Wert anbauen, was heute üblicherweise "soziale Wiederaufforstung" genannt wird. Der Kautschukbaum wàre Bestandteil kleinbàuerlicher Aktivitàten im Rahmen von Mischkulturen, die den Familien das Einkommen bis zum Beginn der Kautschukproduktion sichern.

Schlussfolgerungen

Es gibt viele Pflanzen, die Kautschuk produzieren. Seit dem Beginn des Vulkanisierungsprozesses des Kautschuks haben sich die Modalitàten seiner Nutzung betráchtlich ausgeweitet und hat sich das Interesse fíir diesen wichtigen Rohstoff erhóht. Seitdem wurden die kautschukproduzierenden Pflanzen in den tropischen Regionen ausgebeutet. Amazonien, das einst den ersten Platz bei der Produktion einnahm, exportierte vor aliem Kautschuk der Hevea 194

Brasiliensis und des Caucho.

Im II. Weltkrieg wurden durch die Unterbrechung der Kautschuklieferungen in den Westen die nativen Kautschukbestànde, die aufgrund der niedrigen Preise der Konkurrenz der südostasiatischen Kautschukplantagen aufgegeben worden waren, wieder rentabel. Zu diesem Zeitpunkt wurden Kautschukarten wie Caucho, Mangabeira und Murupita wieder genutzt. Unter diesen Kautschukarten ist Murupita die einzige, die mit der Hevea einen Vergleich aushàlt. Caucho und Mangabeira weisen, ungeachtet ihrer positiven technologischen Eigenschaften, einen hohen Gehalt an Azetonextrakt auf und werden deshalb ais resinhaltiger Kautschuk betrachtet. Mit Ausnahme der Gattung Hevea enthalten alie anderen Pflanzen Latexsysteme mit unbeweglichen Gefássen, wodurch die Latexextraktion schwerwiegende Verletzungen der Pflanze bewirkt. Die seltenen Eigenschaften der Hevea, vor aliem die der H. ^Brasiliensis, zusammen mit dem Produktionsniveau und der Populationsdichte, haben ihre relativ rentable Ausbeutung erlaubt. Die herausragende Bedeutung der H._ Brasiliensis hat vielfáltige technologische Forschungen mit dieser Spezies stimuliert, und zwar sowohl in Brasilien ais auch in anderen Teilen der kautschukproduzierenden Welt. Andere Arten, die Kautschuk liefem, haben diese Aufmerksamkeit nicht auf sich ziehen kõnnen. Vor aliem phytotechnische Forschungen, die zu Beginn dieses Jahrhunderts durchgeführt wurden, haben nahezu immer versucht, an anderen kautschukproduzierenden exotischen Pflanzen die 195

gleiche Technologie wie beim Kautschukbaum anzuwenden. Es ist wahrscheinlich, dass eine Konzentration der Forschung auf vielversprechende Arten der Gattung Sapium (Murupita) in der Lage wàre, diese in eine altemative Quelle der Kautschukproduktion zu verwandeln, und zwar insbesondere in den immerfeuchten Gebieten Amazoniens, in denen die //._ Brasiliensis von kriptogamischen Krankheiten befallen wird. LITERATURVERZEICHNIS BEKKEDAHL, N & SAFIOTTI, W. Latex e borracha de mangabeira. Belém, Jan. 1948. 42 p. (IAN. Boletim Técnico, 13). COMPAGNON, P. Le caoutchouc Natural - Biologia, Culture Production. Editions G.P. Maisonnweve & Larose. Paris. 1986. DICKENSON, P.B. - Electron Microscpical Studies of Latex Vessel System of Hevea brasiliensis. Journal. RRIM 21, 543-559 - 1969. DUCKE, A. Novas contribuições para o conhecimento das seringueiras na Amazônia Brasileira II. Belém, IAN, 1946, p. 1-46. (IAN. Boletim Técnico no. 10). GOMEZ, J.B. Physiology of Latex (Rubber) Production, Malaysian Rubber Research and Development Boord, Rubber Research Institute of Malaysia, 1983. HALLE, F. & Combre, J.C1. - Mission en Amazônia Brasilienne pour la recolte de material genetique mouveau destine a 1'amelioration de 1'Hevea. I.R.C.A. Bimpressa. Côte d'Ivoire 1974. LE COINTE, P. - L'Amazonia Brasilienne. Paris, 196

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Naturfarben Dr. Hans-Joachim Weintz

F orschung u nd E ntw icklung G la surit d o B ra sil Ltda.

1. Einleitung Wir leben in einer Welt voller Farben. Doch sie ist nicht fur alie Erdenbewohner farbig. Der wunderbaren Fàhigkeit des menschlichen Auges, Lichtwellenlángen eines bestimmten Bereiches unterscheiden zu kónnen, haben wir diesen Anblick zu verdanken. Wie die Entwicklungsgeschichte des Menschen ohne die Fàhigkeit der Farbwahrnehmung verlaufen wáre, liegt im Bereich der Spekulation. Von der bewussten Wahmehmung der Farbe zu deren gestalterischem Einsatz ist nur ein kleiner, wenn auch entwicklungsgeschichtlich sehr bedeutsamer Schritt: Sicher ist der Mensch dem Wunsch gefolgt, das pràchtige Farbenspiel der Natur nachzuahmen, hat sich den Farbtràgern seiner Umgebung bemáchtigt und sie ais Ausdrucksmittel seiner Persònlichkeit und Kultur zu gebrauchen gelemt. Jahrtausende alte Hõhlenzeichnungen aus der Dordogne 198

oder Altamira in Nordspanien aus der Zeit von 40000 bis 10000 vor Christus oder gefárbte Kleidungsstücke und Gebrauchsgegenstánde aus Grabfunden der frühen Menschheitsgeschichte sind die ersten Zeugen der Verwendung von "Farbe" durch den Menschen. Farben vemõgen Emotionen auszudrücken oder sie zu wecken. Bunte Gegenstánde ziehen Blicke an, Farbe wird zum Gestaltungsmittel - denken wir nur an die Mode, an die Malerei, an die Werbung, oder generell die Komunikation. Ohne Druck - Farben gabe es weder Zeitungen noch Zeitschriften. Farben dienen der Differenzierung (und Identifizierung) von Volksgruppen, ob Nationen, Parteien und Vereinigungen, denken wir an Fussballmannschaften, oder auch Einzelpersonen. Wir gestalten uns und unsere Umwelt. Hier mõchte ich die nur kurz angerissene und beliebig erweiterbare Vielfalt des Einsatzes von "Farbe" in unserem tàglichen Leben beenden und mich der Farbe selbst zuwenden. "Farbe" ist dabei ein sehr weit gefasster Begriff, der nicht nur Farbe ais Stoff, sondem auch Farbe ais Wirkung umschliesst. Farbe ais Wahrnehmung - Wie kommt Farbe zustande ? Farbe, wie wir sie wahmehmen, ist dabei zunàchst ein Sinneseindruck, der durch Überlagerung der Reizsignale der selektiven Rezeptoren unseres Auges fiir Helligkeit und die drei Farben rot, grün und blau im Gehirn entsteht. Zum Beispiel die Farbe "dunkeltürkis". 199

Farbe, so wie wir sie sehen, ist damit unsere individuelle Auswertung einer Summe von optischen Informationen. Die von einem Objekt ausgehende gleiche Farbinformation kann daher bei verschiedenen Personen durchaus unterschiedliche Wahmehmungen hervorrufen - von den dabei mitschwingenden oder ausgelõsten Emotionen einmal ganz abgesehen. Doch auch eine Farbinformation die an unseren Augen, den "Antennen" fur diese Art von elektromagnetischer Strahlung, ist das Resultat mehrerer Einflussfaktoren: Absorption und Reflexion ais Wechselwirkung des eingestrahlten Lichtes mit der Eigenfarbe des Gegenstandes und Streuung an dessen Oberflàche. Die Oberflàchenstruktur ist dabei nicht nur fur den Glanz verantwortlich, sondem kann auch die Farbempfindung wesentlich beeinflussen. Denken wir nur an die gerade hier in Brasilien besonders artenreichen und bunten Schmetterlinge. Sie alie kennen das Schillem eines Schmetterlingsflügels beim Betrachten aus unterschiedlichen Winkeln. Ausgeprãgte schuppenartige Blàttchenstrukturen erzeugen winkelabhàngige Gangunterschiede in den parallel ausgerichteten Lichtstrahlen und mfen durch Interferenz die vielfáltigsten Farbeffekte hervor. Die Natur stand mit diesem Effekt Pate fur die erst vor wenigen Jahren in den Markt eingefuhrten Effektpigmente die, in Lack eingebettet, ein Auto in blau- bis rotgold metallic schimmem lãsst. Neben der Herstellung der Pigmente selbst liegt die Kunst in der gleichmàssigen Applizierung des Lackes und dem Aufbau der ausgerichteten Blãttchenstruktur. 200

Die thematische Brücke zwischen dem Phãnomen Farbe und meinem Arbeitsgebiet, dem Lack, mõchte ich aber nicht betreten, ohne mich vorher der Farbe ais StofF zuzuwenden.

Der StofT, aus dem die Farbe kommt.

Farben sind (zumindest im deutschen Sprachgebrauch) gleichbedeutend mit Anstrichmitteln, sei es fur Fenster, Türen, Gebáude oder Fahrzeuge. Für andere sind es Fárbestoffe, mit denen Textilien gefãrbt werden, fiir wieder andere sind es Druckfarben. Die Farbtráger gehõren dabei durchhaus unterschiedlichen Gruppen an, auf deren Charakteristika und Geschichte ich im folgenden eingehen mõchte. Ich gebrauchte bereits die Begriffe Farbstoffe und Pigmente, die sich im wesentlichen durch ihr Lõslichkeitsverhalten im Anwendungsmedium unterscheiden. Wãhrend die unlõslichen Pigmente aufgrund ihrer hohen Deckfàhigkeit, Migrationsfestigkeit und meist auch thermischen Stabilitát ideal fiir das Colorieren von Lacken und Anstrichmitteln sind, bedient man sich beim Farben beispielsweise von Textilien üblicherweise Lõsungen von Farbstoffen, die eine homogene Verteilung in oder auf dem zu fãrbenden StofF gewàhrleisten.

FãrbstofTe

Gerade bei den Farbstoffen gibt es hinsichtlich der Lõslichkeit und des Fárbeverhaltens einige interessante Spielarten: So anwendungsffeundlich lõsliche Farbstoffe auch sein mõgen, sobald sie auf der Faser homogen verteilt sind, sollten sie zur Erzielung einer hohen Echtheit eine feste Haftung auf dem Untergrund aufweisen und sich mõglichst 201

nicht mehr ablõsen lassen, also am besten unlóslich sein. Bereits vor etwa 3.000 Jahren hat man beispielsweise mit dem índigo eine Klasse von Farbstoffen entdeckt, die in ihrer lõslichen Form (leukoform) das Gewebe vollstãndig benetzen, dann aber durch einen chemischen Prozess in ihre endgültige und dann unlõsliche farbige Form umgewandelt werden.

Índigo (wasserunlOslich)

"IndigweiB" (w asserlõslich)

Bild 1. índigo und Indigweip

índigo ist in seiner reduzierten Leukoform, dem sog. "Indigweiss" wasserlõslich und wird erst auf der Faser durch Oxidation zu dem allseits bekannten und nicht nur bei Jeanstrágern beliebten blauen FarbstofF. Dieser Trick, den man "Verküpüng"nennt, ist charakteristisch fíir die danach benannten sog.

KiipenfarbstofTe.

índigo záhlte dabei schon Jahrtausende vor der Erfmdung der Jeans zu den am weitesten verbreiteten Naturfabstoffen. Ausser in Australien wurde er in allen Erdteilen zum Fàrben von Geweben benutzt und aus mehr ais 30 Pflanzenarten gewonnen. Wichtigste Quelle ist neben der Indigopflanze (Indigofera

anil) selbst eine Tropische Lianenart (Lanchocarpus cyaneseus) oder der europãische Fàrberweid. Die Gewinnung ist in allen Fàllen âhnlich. Die Pflanzenfasem werden zu einem Brei zerstampft, zu Klumpen geformt und in der Sonne getrocknet. So gelangen sie in den Handel. Zur Verküpung werden die faserigen Klumpen mit Wasser, teils unter Zugabe von Urin ais natürlichem Reduktionsmittel in Lehmgruben zu einer braunen, nicht gerade wohlriechenden Brühe vergoren. Die in diesen Absud getauchten Tücher werden an der Luft getrocknet. Es mutet heute noch wie Zauberei an, wenn sich die schmutzigbraunen Tücher durch Oxidation mit Luftsauerstoff allmàhlich práchtig blau fárben. Chemisch mit dem índigo eng verwandt, aber sehr viel mühsamer aus den Drüsen einiger Meeresschneckenarten des Mittelmeeres zu gewinnen, blieb der Purpur aufgrund seiner Seltenheit ais der wohl teuerste Farbstoff der Geschichcte im Altertum exclusiv den Herrschenden vorbehalten. 6 , 6 '-Dibromindigo ( P u rp u rfa rb sto ffe )

Bild 2. Dibromindigo

Wie der índigo wird der Purpur in seiner Leukoform aufgetragen und>oxidiert an der Luft in seine endgültige, prãchtig rotviolette Form. Das Entwicklen eines Farbstoffes auf der Faser ais Fãrbemethode findet man bereits auf Stoffresten aus dem 203

Ende der Steinzeit. Gelbe, rote, braune und schwarze Naturfarbstoffe erhielten durch Beizen mit Eisen- und Aluminiumsalzen ihre Farbkraft und Dauerhaftigkeit. Wahrscheinlich wurde das Fàrbegut mit den Salzen getrànkt und danach mit den Pflanzensãften behandelt. Ais der wahrscheinlich àlteste Fabstoff der Menschheitsgeschichte gilt Eisengerbstoffschwarz, erhalten aus Eisensalzen und gerbstofíhaltigen Pflanzenteilen wie Rinden oder Gallàpfeln. Ab etwa 3000 vor Christus begann in Àgypten das Fárben mit den Rot- und Gelbfarbstoffen K rapp und Safílor. Zusammen mit dem ebenfalls verwendeten índigo standen den Àgyptern mit den 3 Grundfarben das gesamte Farbspektrum kreativ zur Verfligung. China kann ais Ausgangspunkt der Seidenherstellung auf eine der àltesten Traditionen der Fárberei zurückblicken. Schon um das Jahr 2000 v. Chr soll den Chinesen der pflanzliche índigo, der Kermes (eine auf der Scharlacheiche lebende Schildlausart, deren Absonderungen ein dem Krapp àhnliches Anthrachinonderivat, die Kermessãure enthãlt) und das Chinesischgrün bekannt gewesen sein. Hr O 0

Bild 3. Kermessãure

Im Mittelmeerraum gelangte die Fàrbekunst von den Àgyptern über die Phõnizier (Purpur) zu den Griechen und Ròmern. Das aus Griechenland stammende Fãrben mit Safran ist uns heute noch bekannt. Aus den Fàrberziinften 204

von Rom werden aus der Zeit von 500 vor - 80 nach Christus eine Vielzahl von Farbstoffen, Fàrbeverfahren und Verwendungszwecke überliefert. Die Lackmusgewinnung beispielsweise aus einer Meeresflechte stammt aus dieser Zeit. Mit dem Einfall der Hunnen 375 n. Chr. und den damit ausgelõsten Vólkerwanderungen wurde die gesamte Kultur auf europáischem Boden zerschlagen und mit der Plünderung Roms 476 n.Chr. ging auch das dortige differenzierte Wissen um die Fàrbekunst in Europa verloren. Nur in Byzanz und dem Orient blieb manches den Nachkommen erhalten; namentlich retteten die Türken die Krappfãrberei (Türkischrot). Durch Araber in Spanien und die Kreuzfahrer und Hándler gelangten die Kenntnisse erst wieder ab dem. 8. Jahrhundert erneut ins Abendland. Auf den amerikanischen Kontinenten waren neben índigo Farbstoffe mit teils hohen Echtheiten bekannt. In México erzeugte man Rottõne mit Cochenille, das wie Kermes aus den Getrockneten Weibchen einer auf Kakteen gezüchteten Schildlausart erhalten wird. Farbwirksamer Bestandteil ist die Karmesinsáure, ein kompliziertes Anthrachinonderivat. Kernhõlzer von einigen amerikanischen Baumsorten wurden geraspelt und ais Fárbemittel eingesetzt. Besonders zu erwàhnen ist ein den Flavonen verwandter Farbstoff, das Brasilein, das durch Oxidation des farblosen Brasilins (aus Rotholz) entsteht.

205

B ra silin Bild 4. Brasilin und Brasilein

Gelbe Farben erzeugte man aus dem Holz des Fàrbermaulbeerbaumes (Gelbholz, Morus tictoria) oder der Kurkumawurzel. Kurkuma dient heute dem Farben von Senf und Curry. Ein ebenfalls heute noch in der Küche verwendeter GelbfarbstofF ist der Safran. Er wird aus der getrockneten Blütennarbe einer Krokusart (Krokus sativus) gewonnen. Für ein kg Safran sind 80.000 Blüten erforderlich. Wirksame Substanz ist das Crocin, ein Carotinderivat. Crocin

C12H21°l<f°2C

C0 2 - C , 2 H21°10

Bild 5. Crocin

Blau erzeugte man neben índigo auch durch das çüdamerikanische "Blauholz". Der Inhaltstoff Haematein ergibt mit Metallbeizen eine dunkelblaue bis schwarze Farbe.

Synthetische Farbstoffe

Obwohl der Mensch sich der Naturfarben schon in seiner

206

frühen Entwicklungsphase bemáchtigte, blieb die Zahl der bedeutenden FarbstofFe bis ins 19. Jahrhundert bei etwa 50. Ein stürmischer Schub setzte ein, nachdem es der Chemie gelungen war, von der Natur lernend, schliesslich auch FarbstofFe bedürfnisgerecht zu konstruieren und in beliebigen Mengen zu synthetisieren. Ais Startpunkt gilt das Jahr 1856 mit der Herstellung des ersten künstlichen FarbstofFes, des Mauveins durch den jungen Chemieassistenten William Herny Perkin in England. 0

Hauptkomponente des "Mauvein" (W.H. Perkin, 1856)

"Indanthrenblau RS" (R. Bohn, 1 9 0 1 )

Bild 6. Hauptkomponente des "Mauvein" und "Indanthrenblau".

Zum violetten Mauvein gesellten sich bald weitere FarbstofFe mit hoher Leuchtkraft und Farbreinheit, die die bis dahin genutzten NaturFarbstofFe bald verdrãngten. Ein weiterer Fortschritt markierte die erste Synthese eines KüpenFarbstofFes aus der Anthrachinonreihe, das Indanthrenblau, von René Bohn 1901, einem grossen Wissenschaftler der frühen BASF. Es war der Beginn der IndanthrenFarbstofFe, die heute noch in ihrer Farbechtheit unübertrofFen sind. Nicht umsonst liegen die Gründungsjahre der grossen 207

deutschen Chemieuntemehmen wie Bayer, Hoechst, AGFA und die BASF in dieser Zeit zwischen 1863 und 1865. Von dem Boom der Farbstoffsynthese zeugen noch die Namen: Allgemeine Fabrik für Anilinfarben (AGFA) und Badische Anilin und Sodafabrik (BASF). Das Genre dieser Zeit, der Wettlauf der Forschung, Misserfolge und Durchbrüche, die gesellschaftliche und wirtschaftliche Situation und Aufbruchstimmung der frühen Farbenlabors werden in dem Roman "Anilin" von Schenzinger hervorragend beschrieben. Ein überaus interessantes und ungemein spannendes Buch, dessen Lektüre ich sehr empfehlen kann. Nach der zunãchst mehr empirischen Farbforschung erõffnete die chemische Strukturaufklãrung Einblick und Verstándis in den Struktur - Wirkungszusammenhang und die Funktionsweise von Fabstoffen und ermõglichte damit die gezielte Entwicklung und Anpassung an die Erfordemisse. Kunstfasern kamen zu den Naturfasem hinzu, industrialisierte Fárbebetriebe forderten prozesstabile und schnell verarbeitbare Farben, die Echtheit der gefárbten Textilien musste auch bei chemischer Reinigung gewáhrleistet sein. Die sogenannten Reaktivfarbstoffe wurden entwickelt. Es sind Farbstoffe, die mit dem Untergrund eine chemische Bindung aufbauen, beispielsweise mit den OH-Gruppen der Zellulose, oder freien Amino- und Carboxylgruppen bei Wolle. Reaktivfarbstoffe erlauben einfache, energie- und zeitsparende Applikation und liefem hervorragende Bestàndigkeiten. Die reaktiven Ankergruppen kõnnen an zahlreiche farbige Systeme angehángt werden und ermòglichen massgeschneiderte Problemlõsungen. 208

Erkenntnisse über die farbgebenden oder chromophoren Gruppen eines Fabstoffes liessen nicht nur die gezielte Einflussnahme auf dessen Farbgestaltung zu, sie gewãhrten üns auch Einblicke in die Bauplàne der Natur. Viele Farbstoffe der Natur sind nicht etwa zum Gefallen des Menschen oder seinem Gebrauch farbig, sondern das Ergebnis einer zweckgebundenen Entwicklung und Anpassung. Auch wenn es ftir viele vielleicht enttàuschend sein mag - funktionale Optimierung anstatt Àsthetik! Sei es das Anlocken zur Sicherung der Bestàubung oder Fortplanzung im Pflanzen und Tierreich (Mensch?) oder wie beim Clorophyll - der Auswahl der fíir die Photosynthese notwendigen Lichtwellenlángen aus dem Sonnenspektrum. Pigmente Wàhrend wir auf die Frage: "Warum sind die Báume grün?" also durchaus eine Antwort haben und den Zweck erkennen kõnnen, ist dies beispielsweise beim Lapislazuli (basisches Kupfercarbonat) oder Zinnober (Quecksilbersulfid) nicht nachzuvollziehen. Hier erscheint uns die Farbe eher zufallig. Nichtsdestoweniger erffeut sich der Mensch daran und stellt sie in seinen Gebrauch. Mit diesen Beispielen befinden wir uns nicht nur im Bereich der Anorganik, sondem auch bei einer anderen Klasse von Farbtràgern, den Pigmenten. Im Gegensatz zu den Farbstoffen sind sie in ihrem Anwendungsmedium unlõslich. Die Zuordnung zu FarbstofF oder Pigment ist dennoch nicht immer ganz einfach; Beispiele fiir schwerlõsliche Farbstoffe oder teilweise lòsliche Pigmente gibt es zu Hauf. 209

Wâhrend Farbstoffe aufgrund ihrer Lòslichkeit eine homogene Verteilung auf der Faser zulassen und daher zum Fàrben verwendet werden, liegt das Einsatzgebiet der Pigmente bei den Lacken und Anstrichmitteln. Hier macht man sich die auf die Teilchenstruktur zurückgehenden Eigenschaften der Lichtstreuung und Àbdeckung des Untergrundes zunutze. Mit Veránderung der Art., Gròsse (0,5 - 5 um) und Gestalt der Partikel sind diese Eingenschaften in weitem Rahmen steuerbar. Anforderungen: Da Lacke neben ihrer "âsthetischen1 auch eine Schutzfimktion erfiillen, müssen die verwendeten Pigmente je nach Einsatzgebiet eine entsprechende Resistenz gegenüber Witterungs- und Chemikalieneinflüssen oder mechanischen Abrieb aufweisen. Sie sollten darüberhinaus weder in der endgültigen Lackschicht, noch ihrer Anwendungsform, dem flüssigen Lack wandern, verklumpen oder sich gar absetzen, sondem dauerhaft gleichmàssig verteilt bleiben. Dass man schon im Altertum und Mittelalter sehr stabile und farbechte Pigmente kannte und verarbeitete, davon zeugen die bereits erwáhnten Hóhlenzeichnungen und viele wunderschõne Kunstwerke der Malerei. Man bediente sich zunáchst den mineralischen (anorganischen) Pigmenten wie Lapislazuli (blau), dem teuren Zinnober (Quecksilbersulfid) und Mennige (Bleioxid) fur Rot- und Ocker und Ümbra (Aluminiumsilikate) ais Gelbpigmente. Umbra wurde beispielsweise in den Wandbildern von Pompei nachgewiesen. Für Grüntóne eigneten sich Malachit (Kupfercarbonat) und Grünspan. Für Weiss verwendete die Malerei früher Bleiweiss; 210

Titandioxid war damals noch unbekannt. amais wie heute war Russ Schwarzmacher der Wahl. Man erhielt ihn in besonders feiner Form durch Verbrennen von harzigen Hõlzern und Õlen unter Sauerstoffmangel. Russ, also Kohlenstoff, ist dabei eines der wenigen natürlich vorkommenden organischen Pigmenten, denen man sich vor der industriellen Pigmentsynthese bediente. Die Herstellung organischer Pigmente aus Naturfarbstoffen hat jedoch schon eine jahrhundertealte Tradition. Man machte sich dabei die ausfállende Wirkung von Metallsalzen auf verschiedene Farbstofflòsungen zunutze. Wàhrend beim Fárben das Gewebe mit der Metallsalzlõsung getránkt und der Farbstoffaus der Lõsung homogen verteilt auf der Faser abgeschieden wurde (Beizenfarbstoífe), fallte man zur Herstellung und Isolierung der Pigmente die Farbstoffe durch Zugabe der Salze aus der Lõsung aus. Ein gutes Beispiel überdies ftir den ambivalenten Charakter der beiden Farbtrágerklassen. Moderne Entwicklungen In der modernen Pigmententwicklung werden durch gezielte Beinflussung der Parameter Farbe, Partikelform, -Grósse und Struktur die raffiniertesten optischen EfFekte erzielt. In den siebziger Jahren kamen die ersten Automobile mit Metalliclacken auf den Markt. Der Metalliceffekt wird erzeugt .durch Zugabe feiner Aluminiumflitter in den Lack. Sie reflektieren und streuen das einfallende Licht je nach Lage und erzeugen den jedem bekannten Effekt. Perlglanzlacke (Micapigmente), "Frosteffekt"-

Lackierungen, benannt nach der Àhnlichkeit mit einem gerade aus der Kàlterkammer genommenen Gefriergut mit leichter Reifbildung (Threecoat). - oder den bereits erwàhnten "SchmetterlingsflügelefFekt" sind die Weiterentwicklungen in den letzten Jahren. Pigmente zu Apothekenpreisen zur Verschônerung unserer lieben und teuren Autos. Eine Anforderung und Produkteigenschaft, die immer wichtiger wird, ist ihre Vertràglichkeit mit der Umwelt. Wãhrend der Zeit nahezu ungehemmten Wachstums und der Begeisterung an immer neuen Mòglichkeiten stand sicherlich das Produkt und sein Nutzen mehr im Vordergrund ais seine Wechselwirkung mit der Umweilt. Ich mõchte hier nicht Chemiegegnern das Wort reden ganz im Gegenteil, denn ich bin selbst Chemiker - aus Überzeugung und mit Begeisterung. Chemie ist eine Naturwissenschaft. Und fiir mich gibt es auch nicht die (scheinbare) Alternative: Natur oder Chemie. Natur ist Chemie Und alies was wàchst und blüht, gabe es nicht, wenn die Natur nicht in ihren Baukasten der Moleküle gegriffen hátte und stándig neu greift - denn die Natur hat nicht aufgehõrt zu experimentieren und zu entwickeln. Ausserdem passiert in der sogenannten "künstlichen" Chemie nichts, was die Natur durch ihre Gesetze nicht zuliesse. Wir legen mit unseren Experimenten nur die Rahmenbedingungen fest. Dennoch bin ich der Ansicht, dass wir bei der Entwicklung und Herstellung verantwortungsbewusst handeln müssen; nicht nur bis ein Produkt das Werktor verlásst, sondem auch darüber hinaus bis zu einer mõglichst vollstãndigen Wiederverwertung oder neutralen 212

Entsorgung. Die Natur ist uns dabei ein guter Lehrmeister. Wir kònnen nicht nur Funktionsweisen und Bauprinzipien von ihr lernen, sondern auch die Einpassung aller ihrer "Produkte" in das geschlossene "System Erde". Die Natur hatte die Zeit, perfekte Systeme zu entwickeln. Warum nicht von ihr lernen?! In den Brennpunkt der Kritik geraten sind Pigmente wegen den vielfach darin enthaltenen Metallen. Übergangsmetalle wie Blei, Chrom, Cadmium, Cobalt, Quecksilber u.a. bilden zwar überaus farbige Verbindungen oder sind aufgrund ihrer Reaktionsfreudigkeit mit Eisen ais Korrosionsschutzpigmente fur Grundierungsmittel gut geeignet, haben aber auch eine hohe biologische Aktivitát, d.h. sie sind giftig. Der Trend zu metallfreien Pigmenten ist sehr ausgepràgt und weit fortgeschritten; sie werden in der Regei durch farbstarke rein organische Pigmente ersetzt. Doch auch hier gibt es nicht nur schwarz oder weiss, bzw. gut oder bõse: Nicht alie metallhaltigen Pigmente sind giftig - und umgekehrt nicht alie organischen ungiftig. Hàmoglobin, fur die rote Farbe unseres Blutes verantwortlich, ist beispielsweíse ein Eisenkomplex, Chlorophyll enthàlt das Metall Magnesium.

Chlorophyll

Bild 7. Chlorophyll

Nun zàhlen Fe und Mg nicht gerade zu den giftigen Metallen. Es gibt allerdings auch einige sehr stabile Metallkomplex-Pigmente, in denen Metalle wie Chrom oder Kupfer so fest komplexiert sind, dass sie jede biologische Aktivitãt und damit die Gefàhrlichkeit verloren haben. Andererseits existieren organische Pigmente, bei deren Herstellung so grosse Schwierigkeiten wegen mangelnder biologischer Abbaubarkeit und damit Klãrbarkeit der Abwàsser auftraten, dass ihre Produktion wieder eingestellt wurde. Von der Natur lemen - und lemen, sie zu gebrauchen. Das ist das Motto unseres Projektes. Unabhángig von Ergebnissen finde ich diesen ”Approach"/à\t Methodik und Art der Zusammenarbeit bemerkenswert und bereits vom Ansatz her einen Erfolg. Denn von der Natur lemen heisst, sie zu verstehen. Das fállt aber gerade denjenigen schwer - nãmlich uns denen diese Natur fremd ist, deren Augen verschlossen sind fur viele Eigenheiten und Zusammenhánge. Wer kònnte sie aber besser verstehen ais diejenigen, die hier beheimatet sind und den Erfahrungshintergrund der einheimischen Bevõlkerung haben, die sich mit der Natur entwickeit haben und von ihr leben. Dies zu verbinden mit den modemen Methoden der akademischen Naturwissenschaft und auszurichten auf die Nutzung der natürlichen Rohstoffe dieser Region ist die Schlüsselrolle, die der Universitàt von Pará hier zukommt. Es ist Natur Wissenschaft im Sinne des Wortes und die synoptische Verbindung von Theorie und Praxis.

Was ist unsere Roile in diesem Konzert?

Die Ureinwohner des Amazonasgebietes verwenden viele

214

Farben zur Kórperbemalung und zum Fàrben ihrer Utensilien, wie z.B. Urucum. Idee war, diese Farbtrãger einmal in einen Lack einzuarbeiten, seine Eigenschaften zu testen und sehen, was man damit machen kann. Die BASF - hier in Brasilien vertreten durch die Glasurit hat ais internationaler Lackhersteller für die Lackbasis, also das Harz, ein umfangreiches Produktspektrum anzubieten. Schon sehr früh befasste sie sich mit der Weiterentwicklung von Lacken auch bezüglich ihrer Umweltvertràglichkeit. Obwohl Lacke schon von ihrem Einsatz ais Verwitterungs- und Korrosionsschutz die Schonung von Rohstoffen und Energie und damit der Umwelt unterstützen, sind sie bezüglich ihrer chemischen Beschaffenheit und Applikationseigenschaften (Emission) dennoch ins Zentrum der Kritik geraten. Weshalb? Lacke bestehen in der Regei aus drei Hauptkomponenten: das die physikalischen Eigenschaften bestimmende Bindemittel (Harz), das Pigment - sofern es sich nicht um einen Klarlack handelt und das Lõsemittel. Die Kritik konzentrierte sich vor aliem auf die Pigmente mit hoher Giftigkeit und die organischen Lõsemittel ais Verursacher von Emissionen. Über Pigmente habe ich bereits gesprochen; auf das Bindemittel-Lõsemittelsystem will ich im Folgenden kurz eingehen. Ich mõchte Ihnen dazu ein allgemeines Entwicklungsschema der Lacktechnologien vorstellen, das für nahezu alie Anwendungsgebiete gilt und unabhàngig vom Lacktyp schon sehr weit realisiert ist. Ausgehend von hochlõsemittelhaltigen konventionellen Lacken (z.B. Nitrolacke) reicht es bis zu den lõsemittel- und emissionsfreien Beschichtungssystemen.

2/5

Der erste Schritt zu weniger Emissionen ist die Anhebung des Feststoffgehaltes (High Solids). Wesentlich schwieriger zu realisieren ist der nàchste Schritt, der Wechsel zum natürlichsten aller Lõsemittel, dem Wasser. Er bedingt die võllige Neuentwicklung der Harze, da die konventionellen Systeme in der Régel nicht wasserlòslich oder -dispergierbar sind. Gerade bei wássrigen Lacksystemen befmden wir uns in einer massiven Phase der Umschichtung im Markt, die in Europa schon nahezu vollzogen ist, und hier in Brasilien so langsam beginnt. Ziel ist allerdings die gánzliche Vermeidung von Lõsemitteln, denn Wasser ist zwar sehr umweltfreundlich, benòtigt aber zur Verdunstung bei der Lacktrocknung viel Energie. Ein Spezialfall sind die Elektrotauchlacke, bei denen aus wàssrigem Milieu der Lack durch elektrischen Strom ais Festkòrper auf Metallen abgeschieden wird. Einsatzgebiet: Korrosionsschutz z.B. von Karosserien. Gànzlich ohne Lõsemittel kommen die sogenannten "100%"- Lacksysteme", wie Pulverlacke, Lackfolien oder die flüssigen strahlenhàrtenden Lacke aus. Bei letzteren wirkt der grosse Anteil kurzkettiger und schwachvernetzer Pràpolymerer ais inneres Lõsemittel. Nach dem Auftragen auf das Substrat werden sie durch Einstrahlen von Energie in Form von ultraviolettem Licht, Elektronenstrahlen oder Hochfrequenz in Sekundenschnelle emissionsffei fertigpolymerisiert und vernetzt. Pulverlacke, Lackfolien und strahlenhãrtende Lacksysteme erleben in Europa und den USA einen regelrechten Boom und befinden sich bereits in der Mõbel-, Elektro- und Haushaltsgeràte-, sowie der Grossindustrie 216

und im Automobilbau im Einsatz. Wir waren an der Entwicklung der neuen Lacksysteme massgebend beteiligt und verfiigen über alie Technologien. Wir haben damit eine Vielfalt von Mõglichkeiten, fur natürliche Farbtráger ein geeignetes Test- ’ und Anwendungsmedium zu finden. Vorzugsweise würden wir lufttrocknende Wasserlacke einsetzen, um zum einen die Hitzebelastung des Pigments durch den Einbrennvorgang zu vermeiden und zum anderen ein mõglichst umweltfreundliches Bindemittel auszuwáhlen. Rohstoflbasis flir das Harz kõnnten z.B. Naturõle (Sojaõl, Leinõl, etc.) sein, die wir heute schon mit über 5.000 Jahrestonnes ais Lackrohstoffe verwenden. Leider gestaltet sich unseren Entwicklungspartnern von der Universitàt von Para zufolge die Isolierung und Práparierung geeigneter Proben schwieriger und langwieriger ais angenommen, sodass uns bisher noch kein Testmaterial zur Verfugung stand. Wünschenswert waren sicherlich mõglichst unlõsliche Pigmente mit hoher Lichtbestãndigkeit und Stabilitàt, obwohl nicht gleich die Anwendung ais Autolack im Blickfeld stehen sollte. Wir wollen dieses Projekt ohne Vorurteile angehen und eher nach der Maxime handeln: "lasst es uns einmal probieren", ais gleich zu sagen: "es wird nicht gehen weil...". Zum Sammeln von Erfahrung würden wir dabei durchaus geme schon einmal mit Vorprodukten experimentieren und "spielen" ohne auf ein aufbereitetes Muster warten zu müssen. Denn das "Spielen" des Naturwissenschaftlers ist eine reiche Quelle fiir Ideen und Innovationen. Beteiligt ist 217

immer ein bisschen Entdeckertum - und gerade die Neuentdeckung von uralten Farben aus dem Amazonasgebiet fur die Lackindustrie ist ein spannendes Projekt, an dem meine Mitarbeiter (und ich auch!) mit Freude arbeiten. Wir sind gespannt auf die bevorstehenden Entdeckungen!

218

Naturõle: technische Nutzung Prof. Joaquín Ariel Morón-VillaiTeyes

M.Sc. Universidade de São Paulo

1. Einführung Die Òle und Fette pflanzlicher, tierischer oder anderer natürlicher Herkunft repràsentieren eine vielversprechende Altemative zur partiellen oder võlligen Ersetzung der aus Erdõl und nichtemeuerbaren fossilen Ressourcen abgeleiteten Produkte. Die õlhaltigen Pflanzen Amazoniens verfiigen im Vergleich zu anderen natürlichen Quellen fettiger Substanzen über einige Vorteile. Sie sind emeuerbar, reichlich vorhanden und praktisch unerschõpflich, wenn sie rationell genutzt werden. Ihre Erwirtschaftung tràgt nicht zur Verschmutzung und Bodendegradierung bei. Die fettigen Rohstoffe bieten wegen Abwesenheit von Schwefel und schweren Metallen, die in den mineralischen Òlen vorhanden sind, bei ihrer Verbrennung vielfáltige industrielle Anwendungsmõglichkeiten. Sie besitzen Verbrennungseigenschaften, die der Verbrennung von fossilen Hydrocarboneten áhnlich ist, und weisen keine Austrahlung auf wie die nuklearen Brennmateriale (17). Die Nutzung von Rohstoffen, die von õlhaltigen Pflanzen 219

abgeleitet werden, ist sicherlich vorteilhaft. Besonders im õkologischen Sinne, da dies zu einer agronomischen Planung zwingen würde, bei der die fur die Pflanzenentwicklung unerlàssliche Photosynthese die fortschreitende C02-Konzentration in der Atmosphàre verhindern würde (3).

2. Quelle der Naturõle und Naturfette

Wenn man Òle und Fette natürlicher Herkunft erwàhnt, kõnnen ais die wichtigeren folgende Quellen genannt werden: Talg und Fette Milchfett Wachs aus Bienenzucht InsektenOle

Fischõle Walfett Biomasse von SchwSmmen Biomasse von Bakterien Landwirtschaftlkbe Pfianzen Waldpflanzen

Tangfette Bild 1. Herkunft der Naturõle und Naturfette

Es ist hervorzuheben, dass die pflanzlichen Quellen die anderen natürlichen Quellen õlhaltiger Materialien weit überschreiten. Jãhrlich liefem sie im Durchschnitt 75 % der Óle und Fette des Nahrungs- und Industriekonsums der Welt (8,11). In den 30er Jahren hat Pesce (12) über 120 õlhaltige Wildpflanzen von 23 botanischen Familien klassifiziert, viele von ihnen haben nichtessbare industrielle Anwendungs220

mõglichkeiten aufgewiesen. Eine bibliographische Untersuchung (1980) hat umfangreiche wissenschaftliche und technologische Aktivitáten im Hinblick auf etwa 60 ólhaltige Pflanzen festgestellt, vor aliem an palmenartigen Spezies (15,16), Astrocaryum, Orbignia, Attaleas, Cocos, Oenocarpus und Bactrix. Andere botanische Familien sind Leguminosen, Caryocareceas, Vochysiaceas, Myristicaceas, Meliaceas, Laureaceas, Euphorbiaceas, Guttiferas, Olaceas, Apocinaceas, Sterculiaceas, Icacinaceas, Anacardiaceas, Humiriaceas, Lecythidiaceas, Bombaceas, Hippocrataceas, Sapindaceas, Tiliaceas, Rosaceas, Cucurbitaceas und Thymelaceas.

3. Das Olpotential des Naturfettes

Die õlhaltigen natürlichen Ressourcen erzielen aufgrund ihres Ursprunges unterschiedliche Ertràge (Tabelle 1) (9). Ursprane Tiere Insekten Milch Meer Mikroorganismen

Pflanzen

Spezie Rind Bienen Rind Sardine A .terreus S.cerevisae

Açai Erdnuss Andiroba Babaçu Bacaba Bacuri Cast. Pará Colza Cupuaçu Dendê

Õ1 f% Gewichf) 14%imKõrper 40% im Wachs 5% in der Milch 8% im Fisch 51 % in der Biomasse 83% in der Biomasse 4% im Fruchtfleisch 30% im Samen 43% im Samen 66% im Samen 26% im Fruchtfleisch 72% im Samen 71% im Samen 40% im Samen 60% im Samen 23% im Fruchtfleisch

ÕIproduktion 140 Kg/Tonne 400 g/Kg 50 Kg/Tonne 82 Kg/Tonne 500 g/Kg 859 g/Kg 600 Kg/Hek/Jahr

1.050 g/Hek/Jahr 3.000Kg/Hek/Jahr

221

Tabelle 1. Fortsetzung

Ursprans

Pflanzen

Spezie Gergelim Sonnenblume Maraiá Olive Patauá Soja Tucuma

C .pyrenoidosa

Ô1 (% Gewicht) 58% im Samen 40% im Samen 28% im Samen 15% in der Frucht 31% im Fmchtfleisch 20% im Samen 39% im Fruchtfleisch 79% des trock.Tangs

Ôlproduktion 349 Kg/Hek/Jahr 431 Kg/Hek/Jahr 800 Kg/Hek/Jahr 500 Kg/Hek/Jahr 700 g/Kg

Die rationelle Nutzung dieses Potentials wird von entsprechenden technologischen Anwendungen abhángen.

4. Chemie der Naturõle und des Naturfettes

Die Naturõle und die Naturfette sind vollstándige Ester aus fettigen Sáuren wie Glycerol oder Triglycerid, deren durchschnittliche Struktur wie folgt gebildet wird:

A A =A A n

r-A/^AA<-|

U/W\A<J n

n ist die Atomzahl des Kohlenstoffes in den fettigen Sáuren und 1 die Zahl der doppelten Verbindungen, deren Ab- oder Anwesenheit die Òle jeweils ais gesáttig oder ais ungesattig kennzeichnet. Aufgrund des tropischen Klimas in Amazonien weisen die õlhaltigen Pflanzen eine Tendenz zur Bildung von gesáttigen Triglyceriden auf. Typische Werte 222

fur n und 1 einiger Naturõle - einschliesslich amazonensischer Pflanzen und des Menschen - werden in Tabelle 2 (9) aufgelistet. Diese Werte bestimmen die industriellen Anwendungen der fettigen Substanzen (s. Tabelle 4).

Tabelle 2. Werte für n und 1einiger > aturõle Ursprung

Tiere

Õ1 Hâhnchen Kaiman Schwein Frosch Mensch

Insekten

M usca dom estica A nuraphis bakeri

Milch

Ziegenmilch Kuhmilch Klippstockfisch Walfisch

Meer Mikroorganismen

Pflanzen

A spergillus flavus P enicillium oxalicum Açai (Fruchtfleisch) Wolle Erdnuss Andoriba Babaçu Bacaba (Fruchtfleisch) Bacuri Cast. Pará Colza Cupuaçu Dendê Sonnenblume Patauá (Fruchtfleisch) Soja Tucumã (Fruchtfleisch)

n 17.041 17.147 17.326 17.262 17.292 13.793 14.345 11.664 13.024 19.952 18.056 18.002 17.103 17.596 17.575 17.872 16.806 12.997 17.420 16.591 17.768 20.004 18.239 13.139 17.988 16.953 17.668 15.061

1 0.764 0.797 0.675 0.953 0.731 0.557 0.235 0.165 0.335 1.819 1.578 0.590 0.486 0.799 1.210 1.062 0.523 0.150 0.823 0.560 1.093 1.270 0.512 0.126 1.487 0.851 1.521 0.466

223

5. Weltproduktion von Òlen und Fetten

Der Òlkonsum pro Kopf in der Welt wãchst alie fiinf Jahre um etwa 1 Kg pro Person. Verantwortlich dafür sind sind die neuen industriellen Anwendungen dieser nichtfossilen natürlichen Ressource (siehe Tabelle 3)(5).

*co 00

Tabelle 3. Òlweltkonsum pro Kopf. KG/JAHR/PRO KOPF JAHR 10.2 1963 13.7 1979 16.1* 1990 2000

* Geschãtzter Wert ausgehend von der durchschnittlichen Wachstumsrate filr den Zeitraum 1963-1979

Die Ólweltproduktion einiger landwirtschaftlicher Nutzpflanzen mit Projektionen bis in das Jahr 2.000 wird auf Bild 2 gezeigt. Hervorgehoben werden die essbaren õlhaltigen Pflanzen, die sich heutzutage ais die grõssten Fettquellen auszeichnen (14).

Bild 2. Entwicklung der Weltproduktion von Õlen (in Millionen Tonnen)

224

6. Industrielle Anwendungen der Naturõle

Die industriellen Nutzungen der Pflanzenõle sind vielfãltig und schliessen spezifische Anwendungen ein: Nahrungsmittel, Seifensiederei, Zusatzflüssigkeit fiir das Ságen von Metallen, Zusatz von Schmierõlen, Farbzusatz und ais altematives Brennmaterial fiir Diesel. Die industrielle Anwendung der Õle im Verháltnis zur durchschnittlichen Gròsse (n) ihrer fettigen Sãure wird klassifiziert wie Tabelle 4 (14) zeigt:

Tabelle 4. Wichtigste Anwendungen der fettigen Substanzen.

Kurze Verkettung n<Cs Presstoffe Alchidische Substanzen Schmierõle

Mittlere Verkettung C8 < n < C i fi Spannungsaktiv Schõnheitsmittel

Lange Verkettung n > C 1fi Zusatz fiir Tinten Zusatz fiir Presstoffe

Waschmittel Emulsionssubstanzen Seifen

Zusatz fiir Schmierõle Presstoffe Stabilisierungsmittel Diesel-Treibstoffe Klebstoffe Seifen Textilbesànftigungsmi ttel

Diese Anwendungen õlhaltiger Ressourcen reichen vom Nahrungssektor (etwa 80 % der gesamten Weltproduktion) bis zu chemisch-industriellen Entwicklungssektoren wie die folgende Graphik (14) zeigt:

225

Produktion

Konsum

PFLANZEÍA): essbar PFLANZE(B): nicht essbar

Bild 3. Weltproduktion und Weltkonsum von Õlen und Fett.

Am Anfang der 70er Jahren waren etwa 13 % der Weltproduktion (ca. 7 Millionen Tonnen) ungesáttige fettreiche Õle, von denen 36 % eine ausserhalb der Lebensmittelproduktion angesiedelte industrielle Nutzung erfahren haben. Die entsprechenden Nutzungsprozesse haben Sulfonation, Nitrogenation, Dimerisierung, oxydierende Ozonolyse und Produktion von mono- und biíunktionalen Estern eingeschlossen (13). In Amazonien ist eine Vielfalt ólhaltiger Pflanzen vorhanden, die ein vielversprechendes industrielles Potential aufweisen: • Andiroba hat bei letzteren Untersuchungen Eigenschaften gezeigt, die mit den ais Zusatzmaterial íur Schmieróle gebrauchten tierischen Òlen vergleichbar sind (6). • Copaíba, deren Ò1 ais Schutz íur Werkzeuge gebraucht wird, wird ais Mittel gegen Korrosion untersucht. • Babaçu, Dendê, Tucumã, Copaíba, Pupunha, Caioé seringa, Maracujá, Louro aritu, Patauá, Piquiá, Bacaba, Castanha-do-Pará haben sich ais effiziente alternative Brennmateriale fiir Diesel erwiesen (10). 226

• Ucuúba enthált eine fettige Substanz mit 30 % Trimyristin, das ais Ester in der Kosmetikindustrie genutzt wird. • Murumuru enthált eine semi-solide fettige Substanz, die die industrielle Hydrogenisation bei der Herstellung von Margarine obsolet macht. • Patauá liefert ein Õl, das die Eigenschaften des Olivenõls besitzt. Die Pupunha und die Castanha-doPará haben eine ausgezeichnete Ernáhrungsqualitát (2). Eine adáquate Sammlung der Patauá-Früchte macht bestimmte industrielle Verfahren (Neutralisierung, Entfárben und Desodorisierung) der Òlverarbeitung überflüssig und eine reine Filtrierung wáre ausreichend, um sie für den menschlichen Konsum geeignet zu machen. • Buriti zeigt thermische Stabilitàt und ist geeignet ais Backfett íur fast food. • Cupuaçu besitzt dieselben botanischen Eigenschaften und industriellen Anwendungsmòglichkeiten wie Kakau. Die Pflanze ist auch eine Altemative fiir die Schokoladenindustrie (7). • Tucumã, Pupunha, Buriti, Uxi, Mari und andere haben sich ais gute Betakarotenproduzenten erwiesen (1).

7. Die Brasilianische Industrie und der Ôlchemische Markt

In Brasilien betrágt der Jahresõlkonsum 8 Kg pro Kopf. Über 75 % des produzierten Õles ist - wie erwartet - auf Pflanzen zurückzufuhren. Der Rest der Produktion ist tierischer Herkunft. 75 % werden fiir den Nahrungsmittelkonsum eingesetzt und fast 20 % fiir die Seifenher227

stellung, wie man aus Tabelle 5 entnehmen kann (4).

Tabelle 5. Anwendung der Õle in Brasilien im Jahr 1989 (1.000 Tonen). SEKTOR

Nahrung Kosmetik Pharmazeutik Seifensiederei Toillettenseifenindustrie Hüttenkunde Chemie

Palmen Óle

Gesamt

Babaçu Õle

Soja Õle

8 2

20 5 5 2 57

30 25

1800 5 2 10 20

7 72

80 1917

Rindfett _

5 _

100 250 5 16 376

8. Prozesse zur Verarbeitung der Naturole

Es gibt verschiedene Verarbeitungsprozesse fur die technische Nutzung von Naturôlen und Naturfetten. Die meist gebrauchten sind die folgenden (9): ROHSTOFF VERFAHREN PRODUKT ANWENDUNG ROH

THERM ISCH

—

KATALYTISCH

ELEKTRO-CHEMISCH

Fettester ■

Lebensmittel

-------H ydrocarboneteir Treibstoffé

-P o lym er ------------- Kunststoffe

~Alcen

' Schm ierõle

------ Laktonen

Presstoffe

NATURÕL AUSSTRAHLEND CHEMISCH Sulphonlert ENZYMATISCH

PHOTOLYTISCH

228

Lederzusatz

-Fettlg e Sâure—

Pharm azeutlk

"Epoxlden ----------

Reslnen

Viele dieser Prozesse haben bei weitem mehr wissenschaftliche Relevanz ais wirtschaftlich-industrielle Vorteile. 9. Abschluss 1. Bis zu Beginn dieses Jahrzehnts waren nicht mehr ais 5 % des Õlverbrauchs der brasilianischen Industrie amazonensischen Ursprungs. Es handelt sich dabei um landwirtschaftliche Nutzpflanzen wie Dendê, Kokos und - in der Versuchsphase - Bacabi, die hauptsáchlich in der Seifensiederei und in der Lebensmittelproduktion zum Einsatz kommen. 2. Verschiedene nicht domestizierte Arten wie Andiroba und Ucuúba sind in krimineller Weise von der Holzindustrie ausgebeutet worden, die dabei nur kurzfnstiges Profitdenken vor Augen hat, sich nicht um das Alter der Baume sowie um die Wiederanpflanzung kümmert und nicht in Rechnung stellt, dass das Holz erst bei sinkendem Õlfruchtertrag genutzt werden sollte. 3. Bestimmte Gattungen amazonensischer Òlpflanzen haben überlebt, da ihr Holz sich zur Verarbeitung nicht eignet. Dies gilt fur Palmen wie Murumuru, Buriti, Inajá und Urucurí. 4. Bis vor 25 Jahren gab es in Brasilien eine Samenproduktion, die den nationalen und intemationalen Markt versorgt hat. Heutzutage werden nur babaçu, dendê, tierisches Fett und borra zur Òlneutralisierung fur die Lebensmittelproduktion von der brasilianischen Industrie genutzt. 5. Mit Kommerzialisierungsmõglichkeiten, die der Region angepasst sind, hàtten kleine Verarbeitungseinheiten auf der 229

Insel Igiajó in Kommunen wie Cachoeira do Arari, Afuá, Chavt|’ und Ponta de Pedras ausgezeichnete Chancen, Ôlpflanizen von hoher Qualitàt zu angemessenen Preisen herzustellen. Eine nachhaltige Anpflanzung des Patauás sowie der Castanha-do-Pará bietet sich an wegen ihres hohen Nãhrgehaltes. Unter õkonomischen und sozialen Aspekten würden Bescháftigungsmõglichkeiten fur Hunderte von Menschen geschaffen werden. 6. Durch die Holzwirtschaft sind in Amazonien unzàhlige Ólpflanzen zerstõrt worden, aber das amazonensische Potential im Bereich pflanzlicher Õle ist gross und wartet auf eine rationelle Nutzung durch Wissenschaftler, Untemehmer und Regierungen, die an seine Zukunft glauben. Danksagung Den Professoren Fernando Leite und Harry Serruya danke ich fiir die Durchsicht des Manuskriptes und die erhaltenen Anregungen.

LITERATURVERZEICHNIS

[1] Arruda, A.C.; Bentes, Serruya, H.; Avaliação quantitativa do teor de betacaroteno em oleaginosas da Amazônia; Anais do 3o. Encontro de Profissionais de Química da Amazônia: Manaus, Junho de 1982. [2] Bahia, J.; A importância atual dos óleos de patauá, dendê e tucumã; Anais do 3o. Encontro de Profissionais de Química da Amazônia: Manaus, Junho de 1982. [3] Calvin, M.; Renewable fuels for the future; Proceeding of the International Svmposium: Altemative Sources of Energy for Agriculture: Food and Fertilizer Technology Center for the Asian and Pacific Region; Taiwan; 1985.

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EMA

loljj cza e Meio Ambiente na Amazòm.

Universidade Federal do Pará

D a im l e r B e n z