RELATÓRIO PARCIAL PIBITI 2017 2018

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS 
PROJETO PIBITI/2017-2018 
 
 
 
 
PROJETO PILOTO PARA DESENVOLVIMENTO DE NOVOS PRODUTOS DE BAIXO 
CUSTO PARA APLICAÇÃO NO ESTUDO O USUÁRIOS DE CADEIRA DE RODAS 
COM DEFICIÊNCIA FÍSICA PARA MELHOR QUALIDADE DE VIDA. 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO PARCIAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nome do Orientador: Profª Drª Cristina Gomes da Silva 
 
 
 
 
 
 
Nome do aluno: Geovanni da Costa Vieira 
 
 
 
 
 
 
 
Nome do Coordenador do Programa: Raimundo Felipe da Cruz Filho 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Manaus - Fevereiro/2018 
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1. Introdução 
 
 Fibras naturais estão se tornando cada vez mais uma alternativa para a 
substituição das fibras sintéticas, devido às iniciativas sustentáveis das indústrias. 
Comparadas às fibras artificiais, apresentam vantagens ecológicas (são 
biodegradáveis, renováveis e carbono “free”, isto é, quando são compostadas ou 
incineradas liberam a mesma quantidade de dióxido de carbono consumida durante 
seu desenvolvimento), vantagens sociais (geram empregos rurais), mecânicas (mais 
leves e resistentes) e econômicas (são mais baratas, já que sua produção requer 
pouca energia) (JACOB e THOMAS, 2002). 
 Nesse contexto de inovação destacam - se às fibras de origem vegetal, 
usualmente designada por fibras lignocelulosicas, pela sua grande disponibilidade na 
natureza. Os principais componentes das fibras vegetais são celulose, hemicelulose e 
lignina. Tendo uma variação nos tipos de fibras presentes na natureza devido à 
porcentagem encontrada de cada componente nas fibras. A lignina é um material 
hidrofóbico com estrutura tridimensional, altamente ramificada, podendo ser 
classificada como um polifenol, o qual é constituído por um arranjo irregular de várias 
unidades de fenilpropano que pode conter grupos hidroxila e metoxila como 
substituintes no grupo fenil. 
 O coco (fonte de fibras lignocelulósicas) é um fruto com larga escala de produção 
em diversos países, tendo o Brasil em 2010 à marca de 1.895.000,00 frutos 
produzidos (IBGE,2010). Da casca do coco são extraídas fibras de diferentes 
comprimentos que servem para fabricação de diversos artigos como tapetes, colchões, 
escovas, pincéis, capachos, cordas marítimas. Além de produtos com alto valor 
agregado contendo fibra de coco, como assentos de caminhões da empresa Mercedes 
Benz. 
 A cadeira de rodas é um dispositivo que promove uma vida digna, trazendo 
suporte à locomoção de seus usuários. Dessa forma uma cadeira de rodas com bom 
funcionamento eleva significativamente a qualidade de vida de seu usuário. Os 
assentos da cadeira de rodas são na maioria fabricados com espuma expandida de 
poliuretano. Comparadas às fibras naturais a espuma traz desconforto e possivelmente 
problemas de saúde ao usuário. As almofadas existem nas cadeiras de rodas para 
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aliviar dores, trazer conforto e suporte postural. Almofadas adequadas promovem uma 
vida útil longa à cadeira de rodas. 
 Seguindo o modelo de Tecnologia Assistiva (TA), que promove a união de áreas 
distintas do conhecimento para beneficiar a funcionalidade, relacionada à atividade e 
participação de pessoas com deficiência, incapacidades ou mobilidade reduzida, 
visando sua autonomia, independência, qualidade de vida e inclusão social, promoveu-
se a idéia da substituição da espuma do assento da cadeira de rodas pela fibra de 
coco revestida de um tecido confortável aos alunos do Programa de Atividades 
Motoras para Deficientes (PROAMDE). 
 Dessa forma, serão adquiridas fibras de coco que serão quimicamente tratadas 
para remover lignina (Para a remoção da lignina será utilizada solução de NaOH 10%, 
sendo hidróxido de sódio (NaOH) o mais comum químico usado para branquear e / ou 
limpar o superfície de fibras vegetais,este processo é conhecido como alcalinização), 
pectina, substâncias cerosas e óleos naturais cobrindo a superfície externa da parede 
celular da fibra. Tornando a fibra menos rígida e com maior flexibilidade e mobilidade 
para preenchimento dos assentos. Observando o desempenho das almofadas 
produzidas antes e após os procedimentos físico-químicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. Objetivos 
 
2.1. Geral 
 
1. Obter desenvolvimento na área da pesquisa cientifica. 2. Obter almofadas com fibras 
naturais para beneficio de usuários de cadeira de rodas. 3. Realizar a seleção, tratamento 
alcalino e caracterizações químicas nas fibras lignocelulosicas de coco e curauá. 
 
2. 2. Específicos 
Verificar e comparar as fibras antes e após tratamento alcalino com NaOH 10%. Realizar 
análises físico-químicas: microscopia eletrônica de varredura (MEV), análises térmicas 
(TGA e DSC), difração de raios-X (DR-X) e Teor de Umidade. 
 
3. Técnicas de Caracterização 
 
3.2. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) 
 Para a realização de uma microscopia eletrônica de varredura, podemos utilizar, a 
princípio; qualquer interação entre um estímulo e a matéria, que resulte em uma resposta 
que podemos captar por um sensor. A Microscopia Eletrônica de Varredura permite a 
visualização da superfície de amostras volumosas, através da sua varredura com um feixe 
de elétrons. A imagem no MEV é gerada pelo mapeamento das interações que ocorrem 
entre os elétrons e a superfície da amostra analisada. Para tal, esta é varrida por um feixe 
colimado de elétrons (elétrons primários) e, com o auxílio dos sinais secundários assim 
originados a intensidade de um tubo de raios catódicos é modulada, gerando a imagem do 
objeto. Esta técnica possibilita a obtenção de imagens de superfícies polidas e rugosas, 
com grande profundidade de campo e alta resolução. As imagens produzidas apresentam 
aparência tridimensional, o que facilita a sua interpretação. A aquisição de sinal digital 
possibilita o seu processamento, bem como a manipulação e o processamento das 
imagens. (MANNHEIMER, 2002) 
 
 
 
 
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3.3. Difração por Raios X 
 Por meio desta técnica é possível identificar as fases de um material policristalino e 
determinar as quantidades relativas destas fases pelas intensidades dos picos de 
difração. O Raio X são produzidos quando os elétrons provenientes de um filamento 
aquecido são acelerados por uma diferença de potencial e atingem um alvo metálico. Em 
resumo, envolve a análise da diferença no caminho percorrido por raios difratados por 
diferentes planos adjacentes de uma estrutura cristalina. Para a ocorrência da difração é 
necessário que o comprimento de onda da radiação incidente seja da mesma ordem de 
grandeza dos espaçamentos interatômicos do material analisado, ou seja, da ordem de 
ângstrons. A incidência de raios X sobre um átomo provoca o espalhamento de radiação 
em todas as direções; contudo, a interferência construtiva da radiação espalhada 
proveniente de vários átomos caracteriza a difração. A condição para obter uma 
interferência construtiva é dada pela lei de Bragg, segundo a qual, quando raios X 
encontram um material cristalino, são difratados pelos planos atômicos (ou iônicos) dentro 
do cristal. O ângulo de difração θ depende do comprimento de onda λ dos raios X e da 
distância d entre os planos de tal forma que as interferências construtivas, obedecem à 
equação 3.1 (KELLY, 2000; CULLITY, 1978). 
 
 nλ = 2dsenθ (3.1) 
 
3.4. Análises Térmicas 
 Análisetérmica significa a análise de uma mudança de propriedade de amostra, 
que está relacionada a uma mudança da temperatura. Em geral os métodos térmicos 
encontram ampla aplicação tanto no controle de qualidade quanto na pesquisa de 
produção industriais. 
 
3.4.1. Termogravimétrica (TG) 
 Termogravimétrica ou análise termogravimétrica (TG) é uma técnica destrutiva no 
ramo de análises térmicas, na qual se monitora a variação da massa de uma amostra em 
função da temperatura ou do tempo em um ambiente de temperatura e atmosfera 
controladas. Seu princípio de funcionamento é simples: analisar a perda ou a agregação 
de massa à amostra em temperatura variada. Os resultados finais de TG são mostrados 
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na forma de um gráfico cuja abscissa é refrigerante à temperatura (T) e a ordenada, 
massa (m), sendo muitas vezes difícil estimar o posto no qual houve a temperatura de 
eliminação, tendo em vista que a perda de massa não é sempre abrupta, mas sim, suave 
em muitos casos. Uma prática de saída encontrada é a sobreposição da curva de dTG no 
mesmo gráfico, que representa a derivada da primeira curva, ou seja, dm/dT por T, sendo 
considerada a temperatura de eliminação do pico (mínimo para perda de massa e máximo 
para agregação de massa). 
 
3.4.2. Calorimetria exploratória diferencial (DSC) 
 Calorimetria exploratória diferencial (DSC) é uma técnica na qual se mede a 
diferença de energia fornecida à substância e a um material referência, em função da 
temperatura enquanto a substância e o material referência são submetidos a uma 
programação controlada de temperatura. De acordo com o método de medição utilizado, 
há duas modalidades: calorimetria exploratória diferencial com compensação de potência 
e calorimetria exploratória diferencial com fluxo de calor. 
 Através dessas técnicas, podem-se acompanhar os efeitos de calor associados 
com alterações físicas ou químicas da amostra, tais como transições de fase (fusão 
ebulição, sublimação, congelação, inversões de estruturas cristalinas) ou reações de 
desidratação, de dissociação, de decomposição, de óxido-redução, etc. capazes de 
causar variações de calor. Em geral transições de fase, desidratações, reduções e certas 
reações de decomposição produzem efeitos endotérmicos, enquanto que cristalizações, 
oxidações, algumas reações de decomposição produzem efeitos exotérmicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. Metodologia 
 
4.1. Seleção e lavagem das fibras vegetais 
 
 As fibras de coco e curauá, coletadas por produtores e vendidas diretamente no 
mercado municipal, serão adquiridas para o preparo de almofadas. As fibras serão 
lavadas previamente em água quente (70 ºC) para a retirada de açúcares, secas e 
lavadas com uma mistura etanol: acetona (95:5) para a retirada de extrativos e ácidos 
graxos. Estes procedimentos já foram previamente estudados em trabalhos anteriores 
desenvolvidos pelo grupo de pesquisa, além de estarem presentes na literatura (Silva, 
2011). 
 
4.2. Tratamento Alcalino das fibras 
 
 Com as fibras já lavadas e secas, estas serão tratadas em solução alcalina de 
hidróxido de sódio (NaOH) em concentração de 10%, tratamentos realizados para a 
extração de lignina, um componente que mantém a estrutura mais rígida das fibras 
lignocelulósicas. Estudos semelhantes são apresentados na literatura para a melhora da 
interação das fibras com materiais poliméricos, para exposição dos grupos polares das 
fibras, melhorando a molhabilidade ou flexibilidade destas. 
 . 
 
4.3. Caracterização química das fibras 
 
 Todas as fibras serão caracterizadas para avaliação das propriedades químicas 
antes e após os tratamentos químicos. Estas caracterizações mostrarão as alterações dos 
componentes majoritários das fibras, bem como a mudança de estrutura. 
 
4.3.1. Determinação do teor de umidade 
 
 As fibras foram caracterizadas quanto ao teor de umidade. O procedimento foi 
efetuado em triplicata e consiste em pesar cerca de 2,00 g da fibra em recipiente tarado. 
O conjunto foi levado à estufa (105 ± 2 °C) por 3 horas, colocado no dessecador durante 
30 minutos e finalmente pesado. Para aumentar a precisão e exatidão da análise o 
conjunto foi retornado à estufa por outros 30 minutos. A etapa de resfriamento e pesagem 
foi repetida até a obtenção da massa constante. 
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 teor de umidade = 
𝑚1−𝑚2
𝑚1
∗ 100 
 
 
Sendo, 𝑚1 = massa (g) inicial da amostra de fibra, 𝑚2= massa (g) da amostra seca. 
 
 
 
 
 
4.3.2. Difração de Raios X 
 
 Avaliação do Índice de Cristalinidade (Ic) das fibras. Esta análise é aplicada tanto 
para o material de partida (fibras vegetais) e também para os subprodutos obtidos. 
Baseados nos resultados, tratamentos de dados computacionais serão aplicados para a 
determinação dos principais planos cristalográficos. 
Através dos difratogramas de raios-X das fibras é possível observar a presença de picos 
característicos da celulose, referente aos planos cristalográficos, ângulos de Bragg (2θ). O 
índice de cristalinidade é calculado utilizando-se a equação 4 descrita por Buschle-Diller e 
Zeronian (BUSCHLE, 1992). 
 
 
I c = 1 –
 𝐼1
 𝐼2
 ∗ 100 
 (4) 
Sendo: 
 
Ic: o índice de cristalinidade 
I1 : a intensidade de difração mínima, referente à região não cristalina 
 I2 : a intensidade de difração máxima, referente à região cristalina 
 
4.3.3. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) 
 
 A análise de microscopia eletrônica de varredura será aplicada com a finalidade de 
avaliar a morfologia estrutural, secção transversal (fraturada com nitrogênio líquido) e 
superficial das fibras vegetais. 
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4.3.4. Termogravimetria (TG) 
 
 Para a análise termogravimétrica será realizada em um equipamento TA-
Instruments, nas seguintes condições: Massa da amostra: 4-5 mg; Temperatura: 20-800 
ºC; Fluxo de N2: 20 mL min-1; Razão de Aquecimento: 10 ºC min-1. 
 
4.3.5. Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) 
 
 Para a análise de Calorimetria Exploratória Diferencial será realizada em um 
equipamento TA-Instruments, nas seguintes condições para todas as amostras: Massa da 
amostra: 6-8 mg; Temperatura: 20-500ºC; Fluxo de N2: 20 mL min-1; Razão de 
Aquecimento: 10ºC min-1. 
 
5. Resultados Parciais e Discussão 
 
5.1. Análise e Caracterização da Fibra de coco 
 
 
5.1.1. Seleção e lavagem das fibras vegetais 
 
 Para a realização deste trabalho em parte foram adquiridas fibras de coco que 
foram lavadas com água e mistura etanol: acetona (95:5). Estas lavagens proporcionaram 
a retirada de açúcares e substâncias impregnadas na fibra de coco. 
 
5.1.2Tratamento Alcalino das fibras 
 
 As fibras foram molhados em bandejas contendo solução 10% de soda cáustica, 
onde foram regulamente mexidas em intervalos de 5 min por 25 minutos com bastão de 
vidro para que a solução atingisse uniformemente as fibras. 
 As fibras foram depois removidas, lavado, com água destilada contendo 1% de 
ácido acético, para neutralizar o excesso de hidróxido de sódio, e depois enxaguado com 
água natural da torneira do laboratório (LAMAC - UFAM). As fibras foram então secas 
para remover água livre e armazenada em béqueres. 
 Para avaliar adequadamente as mudanças na superfície da fibra e estrutura fina 
devido ao tratamento químico por alcalinização é necessário empregar apropriado 
métodos de caracterização analítica. Uma combinaçãodas técnicas de caracterização 
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mencionada neste trabalho permite uma investigação completa do efeito do tratamento 
químico nas fibras. 
 
 
5.1.3. Determinação do teor de umidade 
 
 Determinou-se o teor de umidade segundo norma (NBR 9656) para a fibra de coco 
antes e após o tratamento alcalino com NaOH (10%). Pesou-se aproximadamente 2g da 
fibra lignocelulósica de coco em ambos os casos, estas amostras foram levadas estufa 
(105 ± 2 °C) até massa constante. Segue a tabela 1 com os resultados obtidos. 
 
Tabela 1. Teor de Umidade da Fibra de Coco. 
 
 
Fibra de coco Teor Umidade (%) 
Antes Alcalinização 12,8 
Após Alcalinização 11,6 
 
Obteve-se após a alcalinização uma perda de 1,2% da umidade na fibra de coco. 
 
5.1.4. Difração de Raios X 
 
 Aguardando resultado. 
 
5.1.5. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) 
 
 Aguardando resultado. 
 
5.1.6. Termogravimetria (TGA) 
 
 Aguardando resultado. 
 
5.1.7. Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) 
 
 Aguardando resultado. 
 
 
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5.1.8. Preparo das Almofadas para Ensaio 
 
 As fibras de coco, material base para a confecção das almofadas, inicialmente 
foram lavadas e tratadas quimicamente de acordo à metodologia (4.1. e 4.2.). 
 As almofadas estão sendo confeccionadas com fibras de coco tratadas e não 
tratadas quimicamente. As almofadas foram preenchidas manualmente em moldes de 
tecido com tamanho de 30x30x04 cm. 
 E neste momento da pesquisa, as fibras de coco coletadas proporcionaram o 
preparo de duas almofadas. Uma almofada com tratamento e outra almofada sem 
tratamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6. Referências 
 
-CASTRO, Daniele de Oliveira. Biocompósitos a partir de biopolietileno de alta densidade 
reforçado por fibras de curauá . 267f. Tese (Doutorado)- Instituto de Química de São 
Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2010. 
 
-CAVALCANTE, Leandro Vieira. A nova geografia da produção de coco no brasil. XI 
Encontro Nacional da ANPEGE. 09 a 12 de outubro, ISSN 2175-8875, 2015 
. 
CULLITY, B.D.; STOCK, R.S.; STOCK, S. Elements of X-ray diffraction. 2. ed. Reading: 
Adison-Wesley, 1978. 664 p. 
 
-GUIMARÃES, J. L.; FROLLINI, E.; SILVA, C.G.; WYPYCH, F.; SATYANARAYANA, K.G. 
Characterization of banana, sugarcane bagasse and sponge gourd fibers of Brazil. 
Industrial Crops and Products, v. 30, p. 407-415, 2009. 
 
JACOB, M. & THOMAS, S. Biofibres and Biocomposites. Kottayam, Kerala, India 
[S.I.:s.n.], [200-]. 
 
-RAZERA, Ilce Aiko Tanaka. Fibras lignocelulósicas como agente de reforço em 
compósitos de matriz fenólica e lignofenólica . 267f. Tese (Doutorado)- Instituto de 
Química de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2006. 
 
-SATYANARAYANA, K. G.; GUIMARÃES, J. L.; WYPYCH, F. Studies on lignocellulosic 
fibers of Brazil. Part I: Source, production, morphology, properties and applications. 
Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, v. 38, p. 1694-1709, 2007. 
 
-SILVA, C.G., Bagaço de cana de açúcar como reforço de matrizes termorrígidas 
baseadas em macromoléculas de ligninas. Tese de Doutorado, 2011: p. 2016. 
 
-SIQUEIRA, G.; BRAS, J.; DUFRESNE, A; Cellulosic Bionanocomposites: A Review of 
Preparation, Properties and Applications. Polymers, v. 2, p.728-765, 2010. 
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7. Cronograma de Atividades para o ano 
 
Nº Descrição Ago 
(2017) 
 
Set 
2017 
 
Out 
2017 
 
Nov 
2017 
 
Dez 
2017 
Jan 
(2018) 
1 Revisão Bibliográfica x x X x x x 
2 Separação das Fibras x x 
3 Extração e limpeza das fibras x X 
4 Tratamento químico das fibras x 
5 Preparo dos assentos 
(almofadas) 
 
 x 
6 Acompanhamento dos testes dos 
assentos 
 
 X x 
7 Caracterizações químicas das fibras 
 Raio X X 
 TGA/DSC X 
 MEV x 
8 Análise e discussão de resultados x X x x x 
9 Redação do relatório final X x x x