Rice hulls in construction/pt

As cascas de arroz são únicas na natureza. Elas contêm aproximadamente 20% de sílica opalina em combinação com uma grande quantidade do polímero estrutural fenilpropanoide, chamado lignina. Esse abundante resíduo agrícola possui todas as propriedades que se poderia esperar de alguns dos melhores materiais isolantes. Testes recentes da ASTM, conduzidos pelo R&D Services de Cookville, Tennessee, revelam que as cascas de arroz não inflamam ou queimam com muita facilidade, são altamente resistentes à penetração de umidade e à decomposição por fungos, não transferem calor muito bem, não emitem cheiro nem gases e não são corrosivas em relação ao alumínio, cobre ou aço. Em seu estado bruto e não processado, as cascas de arroz constituem um material isolante de Classe A ou Classe I e, portanto, podem ser usadas de forma muito econômica para isolar as cavidades das paredes, pisos e teto de uma casa de casca de arroz superisolada. Este artigo também explica como a estrutura de uma casa desse tipo pode ser moldada a partir de uma variedade de produtos de madeira serrada projetados, derivados da casca da cana-de-açúcar.

Papel

Quando a natureza decidiu como embalar um grão de arroz, ela envolveu esse pequeno pacote de nutrientes com o que é frequentemente chamado de "opala biogênica". ^{[ 1 ]} A estrutura química da casca do arroz, contendo sílica amorfa ligada à água, assemelha-se muito à da opala, e isso confere à casca do arroz algumas propriedades bastante surpreendentes. Em nenhum lugar poderíamos encontrar um subproduto de cereal tão baixo em proteínas e carboidratos disponíveis e, ainda assim, tão rico em fibra bruta, cinza bruta e sílica. ^{[ 2 ]} De todos os subprodutos de cereais, a casca do arroz tem a menor porcentagem de nutrientes digestíveis totais (menos de 10%). ^{[ 3 ]}

A casca de arroz contém aproximadamente 20% de sílica opalina em combinação com uma grande quantidade do polímero estrutural fenil propanoide chamado lignina. Uma porcentagem tão alta de sílica é muito incomum na natureza, ^{[ 4 ]} e essa mistura íntima de sílica e lignina torna a casca de arroz não apenas resistente à penetração de água e à decomposição por fungos, mas também resistente aos melhores esforços do homem para descartá-la. Como o arroz é cultivado em todos os continentes, exceto na Antártida, uma vez que ocupa o segundo lugar depois do trigo em termos de área e produção mundial, ^{[ 5 ]} e uma vez que a casca representa em média cerca de 20% do peso bruto colhido do arroz, ^{[ 6 ]} nosso planeta acaba com uma abundância desse resíduo escamoso.

Mais de 100.000.000 de toneladas métricas de cascas de arroz são geradas a cada ano em todo o mundo. ^{[ 7 ]} Em 1995, os Estados Unidos produziram cerca de 1.260.000 toneladas métricas de cascas de arroz ^{[ 8 ]} em cerca de 50 moinhos ^{[ 9 ]} localizados na Louisiana, Texas, Arkansas, Missouri, Mississippi, Flórida e Califórnia. Como a maioria dos moinhos armazena arroz em casca e o processa diariamente, cascas secas frescas estão disponíveis durante todo o ano. Como as cascas não se biodegradam nem queimam muito facilmente, às vezes estão disponíveis gratuitamente.

As cascas são normalmente vendidas por cerca de 6 dólares por tonelada, embora uma fábrica tenha indicado que vendeu cascas por preços que variam entre 2 e 20 dólares por tonelada. ^{[ 10 ]}

A casca é um material de embalagem muito resistente e abrasivo, consistindo em duas metades interligadas. Ela encapsula o pequeno espaço deixado pelo grão moído e, na proximidade de uma miríade de outras cascas, forma uma barreira térmica que se compara bem à de excelentes materiais isolantes. ^{[ 11 ]} Testes de resistência térmica em cascas de arroz inteiras indicam valores R maiores que 3,0 por polegada. ^{[ 12 ]} Se o valor R das cascas de arroz é tão favorável, por que elas não foram amplamente utilizadas para isolar estruturas residenciais e comerciais? ^{[ 13 ]}

Talvez nossos cientistas e engenheiros se concentrem apenas em criar materiais e produtos que possam ser rotulados e comercializados como patenteados. Talvez o uso modesto da casca de arroz como material isolante não inspire suficientemente a imaginação científica ou comercial. Mas por que focar em produtos artificiais quando os materiais naturais são abundantes? Certamente deve haver alguma razão profunda e óbvia que torne a casca de arroz crua inadequada para servir como material isolante.

Cascas de arroz queimam? Sim, queimam, mas com dificuldade, como Eldon Beagle explicou certa vez com tanta elegância:

O peculiar arranjo estrutural em forma de 'pauzinho' de sílica-celulose das cascas resulta em um objeto que não queima nem mesmo libera calor de maneira semelhante à de qualquer substância orgânica. Essas minúsculas estruturas tubulares com cristas de sílica oferecem uma resistência inerente à queima. Frequentemente, elas vedam e impedem a queima completa e uniforme, essencial para a obtenção do produto final desejado. ^{[ 14 ]}

Qualquer pessoa que já tenha tentado acender um fósforo em cascas de arroz soltas sabe como é difícil queimá-las. Como o ar não consegue fluir livremente através de uma pilha de cascas de arroz para fornecer o oxigênio necessário para sustentar uma combustão rápida, elas não entram em combustão fácil e limpa. A densidade aparente das cascas de arroz soltas é semelhante à da palha enfardada, e qualquer pessoa que já tenha tentado queimar um fardo de palha entende o problema associado à disponibilidade de oxigênio. Mas a simples disponibilidade de oxigênio não explica tudo.

Como observamos acima, a alta porcentagem de sílica opalina nas cascas de arroz é bastante incomum em comparação com outros materiais vegetais, e alguns cientistas afirmam que, durante a combustão das cascas de arroz, as cinzas de sílica podem formar um "casulo" que impede o oxigênio de atingir o carbono interno. Outros cientistas especulam que, como a sílica e o carbono podem estar parcialmente ligados em nível molecular, o carboneto de silício é formado durante a combustão em alta temperatura, e que a presença dessa cerâmica resistente ao calor impede a fácil combustão da casca de arroz. ^{[ 15 ]} Outros cientistas ainda afirmam que, em certas temperaturas, a ligação molecular entre a sílica e o carbono na casca é, na verdade, fortalecida, impedindo assim a queima completa e uniforme da casca. ^{[ 16 ]} De qualquer forma, mesmo que consigamos acender uma pilha de casca de arroz, descobrimos que ela tende a arder em vez de inflamar.

As cascas de arroz retardam o fogo e, em temperaturas normais, são autoextinguíveis. Um fósforo aceso, jogado sobre uma pilha de cascas de arroz, geralmente queima sem produzir uma chama autossustentável nas cascas. ^{[ 17 ]}

O isolamento convencional de celulose requer a adição de grandes quantidades de retardantes de chama e combustão lenta. A concentração de produtos químicos retardantes de chama e combustão lenta (como ácido bórico, borato de sódio, sulfato de amônio, sulfato de alumínio, tri-hidrato de alumínio, fosfato mono ou diamônio) no isolamento convencional de celulose pode chegar a 40% em peso. ^{[ 18 ]} Esses produtos químicos são caros para comprar e preparar, e a fibra celulósica deve passar por uma preparação extensiva para recebê-los.

Surpreendentemente, as cascas de arroz não requerem retardantes de chama ou combustão lenta. A natureza conferiu livremente a este resíduo agrícola todas as propriedades de combustão necessárias para passar no Teste de Fluxo Radiante Crítico (ASTM C739/E970-89), no Teste de Combustão Lenta (ASTM C739, Seção 14) e no Teste de Características de Queima de Superfície (ASTM E84). Testes recentes realizados pelo R&D Services indicam um Fluxo Radiante Crítico (CRF) médio de 0,29 W/cm², uma perda de peso na combustão lenta entre 0,03% e 0,07%, um Índice de Propagação de Chama (FSI) de 10 e um Índice de Desenvolvimento de Fumaça (SDI) de 50. Como os códigos de construção dos EUA exigem um FSI de 25 ou menos e um SDI de 450 ou menos, vemos que a casca de arroz passou facilmente nesses testes. Em seu estado bruto e não processado, a casca de arroz constitui um material isolante de Classe A ou Classe I.

Todos os materiais orgânicos absorvem ou liberam umidade até que entrem em equilíbrio com a umidade relativa do ar circundante. A alta concentração de sílica opalina na superfície externa da casca de arroz impede a transferência atmosférica de umidade para a casca. Além disso, 2,1% a 6,0% da casca de arroz consiste em um biopoliéster chamado cutina, ^{[ 19 ]} que, em combinação com uma cera produzida pela planta de arroz, forma uma barreira altamente impermeável. A natureza emprega várias estratégias muito eficazes para proteger o grão de arroz da água e da alta umidade geralmente associadas ao cultivo e crescimento desta planta.

Consequentemente, estudos feitos em cascas de arroz a 25°C indicam que o teor de umidade de equilíbrio das cascas de arroz a 50% de umidade relativa é igual ou inferior a 10%, enquanto a 90% de umidade relativa, o teor de umidade de equilíbrio das cascas de arroz permanece igual ou inferior a 15%. ^{[ 20 ]} Um Teste de Sorção de Vapor de Umidade (ASTM C739, Seção 12) conduzido pela R&D Services indica um ganho de peso de apenas 3,23%. Isso está bem abaixo do teor de umidade necessário para sustentar o crescimento de fungos e mofo.

A Especificação Padrão ASTM para isolamento de celulose exige um teste de 28 dias para verificar a resistência ao crescimento de fungos (consulte a Seção 10 da ASTM C1497, ASTM C1338, Seção 6.6 da ASTM C1149 ou Seção 11 da ASTM C739). Seguindo essas normas, o Serviço de P&D inoculou cascas de arroz com cinco espécies diferentes de fungos, e as cascas de arroz passaram nesses testes sem a adição de fungicidas ou quaisquer outros produtos químicos.

A alta concentração de sílica opalina na superfície externa da casca de arroz também estabelece a dureza efetiva da casca de arroz em aproximadamente os mesmos valores relatados para a opala (6 na escala de Mohs). ^{[ 21 ]} No entanto, devido à presença de lignina dentro da casca de arroz, essa dureza é temperada com flexibilidade e elasticidade. Como a casca de arroz é dura e ainda elástica, ela resiste à sedimentação e compressão muito melhor do que jornais picados. A sedimentação do isolamento de celulose em uma cavidade de parede pode reduzir sua altura instalada em até 25%. Por esse motivo, muitas vezes é necessário estabilizar o isolamento de celulose por meio de acetato de polivinila ou um adesivo acrílico. Nenhum desses compostos estabilizadores é necessário com cascas de arroz, se firmemente vibradas ou compactadas em uma cavidade de parede.

Cascas de arroz normalmente soltas têm um ângulo de repouso de cerca de 35 graus. ^{[ 22 ]} Mas, uma vez firmemente compactadas em uma cavidade de parede, suas pequenas pontas, bordas e pelos se interligam para atingir um ângulo de repouso negativo. Devido a essa ligação peculiar das cascas de arroz sob pressão suave, elas se estabilizam de maneira muito uniforme, e nenhuma sedimentação adicional é possível. Além disso, como não é necessário adicionar retardantes de fogo, fungicidas ou quaisquer outros produtos químicos à casca de arroz, os Serviços de P&D determinaram que essa biomassa benigna e estável não emite odores desagradáveis ​​(ASTM C739). Da mesma forma, os Serviços de P&D determinaram que as cascas de arroz não corroem alumínio, cobre ou aço (ASTM C739, Seção 9).

Com cascas de arroz, não precisamos nos envolver em um processo de mineração ou fabricação que gere poluição do ar, poluição da água ou erosão. ^{[ 23 ]} Com cascas de arroz, não precisamos nos envolver em um processo de fabricação que esgote nossas reservas de combustíveis fósseis (como com poliestireno, ^{[ 24 ]} poliisocianurato e isolamento de poliuretano). Com cascas de arroz, não usamos produtos químicos à base de cloro, como fosgênio, propilenocloridrina ^{[ 25 ]} ou quaisquer clorofluorocarbonos que destroem a camada de ozônio. ^{[ 26 ]} Com cascas de arroz, não usamos ureia formaldeído e certamente nenhum dos fenol formaldeídos usados ​​na maioria dos isolamentos de fibra de vidro. ^{[ 27 ]} Com cascas de arroz, não precisamos nos preocupar com a irritabilidade ou cacinogenicidade de poeira e fibras. ^{[ 28 ]} Além disso, aqueles com sensibilidade química aguda não deveriam ter que se preocupar com a liberação de gases associada aos ligantes no isolamento de manta, com tinta em jornal reciclado ou com COVs liberados do isolamento de espuma. ^{[ 29 ]} Como as cascas de arroz não requerem trituração, moagem em martelo, afofamento, fibração, ligação ou estabilização, elas possuem, certamente nos estados onde as cascas estão disponíveis, muito menos energia incorporada do que até mesmo o isolamento de celulose. ^{[ 30 ]} Como as cascas de arroz não queimam muito facilmente, elas não requerem retardantes de chama ou combustão lenta e, como são tão resistentes e duráveis, nada impede que sejam usadas e recicladas repetidamente.

Talvez o custo mais significativo associado à utilização da casca de arroz seja o seu transporte. Com uma densidade de cerca de 9 libras por pé ³ , ^{[ 31 ]} as cascas soltas podem ser transportadas a um custo aproximadamente igual ao da palha enfardada. No entanto, para reduzir o custo do transporte, as cascas de arroz podem ser comprimidas até 25 libras por pé ³ sem destruir a sua elasticidade. ^{[ 32 ]} Elas retornam facilmente à sua densidade original assim que a força de compressão é removida. Mas para transportar cascas de arroz economicamente, não seria necessário comprimir as cascas de arroz a uma densidade de 25 libras/pé ³ . Com uma densidade de apenas 14,50 libras/pé ³ , um reboque padrão de 53 pés atinge a eficiência de transporte ideal com o seu peso legal máximo de 24 toneladas. Se, nessa densidade de transporte, pagarmos uma taxa média de transporte de US$ 1,45 por milha, custaria aproximadamente US$ 15, US$ 30, US$ 45, US$ 60, US$ 75 e US$ 90 para transportar uma tonelada de cascas de arroz por 250, 500, 750, 1.000, 1.250 e 1.500 milhas, respectivamente (veja o gráfico abaixo).

Com uma densidade instalada de 9 lbs/ft³ ^, uma tonelada de casca de arroz isolará 222 ft² ^de uma cavidade de parede de 12 polegadas. Portanto, o custo por ft² ^incorrido no transporte nessas mesmas distâncias é de US$ 0,07, US$ 0,14, US$ 0,20, US$ 0,27, US$ 0,34 e US$ 0,41, respectivamente (veja o próximo gráfico).

Quem mora a menos de 320 quilômetros de moinhos de arroz deve ter dificuldade em justificar o uso de qualquer outro tipo de material isolante. Quando muitos moinhos relutantemente vendem cascas de arroz por menos de US$ 5,00 a tonelada, o argumento a favor das cascas de arroz se torna ainda mais convincente. A US$ 5,00 a tonelada, o custo das cascas de arroz por pé ^quadrado de uma parede de 30 cm de profundidade é de apenas US$ 0,02.

Supondo que paguemos não US$ 5,00, mas US$ 25 por tonelada (bem acima do valor de mercado atual), descobrimos que o preço de compra das cascas de arroz por metro quadrado ^isolado da parede é de apenas US$ 0,11. Somando esses US$ 0,11 ao custo de transporte nessas mesmas distâncias, chegamos a um custo total por metro ^quadrado da casca de arroz entregue no canteiro de obras de US$ 0,18, US$ 0,25, US$ 0,32, US$ 0,38, US$ 0,45 e US$ 0,52, respectivamente (veja o gráfico abaixo).

Com esses cálculos simples, vemos que o transporte de cascas de arroz não deve limitar ou restringir seu amplo uso como isolante. Esses cálculos nos permitem fazer duas comparações: uma com relação à palha enfardada e a outra com relação ao isolamento de celulose compactada. Em relação a todos os outros tipos de isolantes disponíveis no mercado atualmente, esses dois tipos de isolantes possuem o maior teor de reciclagem e o menor teor de energia incorporada.

Em média, um fardo de palha de duas cordas (14 x 18 x 36 polegadas) pesa 45 libras, é vendido por US$ 2,50 e transportado para o local de trabalho por um adicional de US$ 1,00. ^{[ 33 ]} Colocado horizontalmente dentro de uma parede, o fardo de duas cordas representa 3,5 pés quadrados ( ^{1,1 m²)} de superfície de parede. Isso resulta em um preço de compra de US$ 0,71 por pé ^{quadrado (1,2 m²)} de parede, ao qual devemos adicionar outros US$ 0,29 para transporte. Consequentemente, o custo total da palha enfardada por pé quadrado ( ^1,2 m²) de parede de fardos é de aproximadamente US$ 1,00. Isso representa mais de cinco vezes o preço da casca de arroz transportada por 250 milhas (400 km) e quase o dobro do preço da casca de arroz transportada por 1.500 milhas (2.400 km). Além disso, 12 polegadas de cascas de arroz a R-3,0 por polegada fornecem 37% mais isolamento do que 18 polegadas de palha enfardada a R-1,45 por polegada, ^{[ 34 ]} e isso, por um quinto a metade do custo, usando 33% menos espaço na parede.

O isolamento de celulose em uma aplicação de compactação densa é inserido em uma parede com uma densidade de aproximadamente 1,6 kg/m³ ^. Consequentemente, uma tonelada de isolamento de celulose isolará 175 m² ^da nossa parede proposta, com 30 cm de profundidade. A um preço médio de entrega de US$ 540 por tonelada, o isolamento de celulose custa aproximadamente US$ 0,95 por m² ^de parede isolada. Isso é um pouco mais barato do que a palha enfardada, mas ainda assim é aproximadamente cinco vezes o preço da casca de arroz transportada por 400 km e o dobro do preço da casca de arroz transportada por 2.400 km.

Se o isolamento de casca de arroz se compara bem ao isolamento de fardos de palha e celulose, então quão mais desejável deveria ser do que essas formas de isolamento com baixo teor de reciclagem e alto teor de energia incorporada? A indústria da construção nos Estados Unidos demanda vários milhões de toneladas de isolamento anualmente. As usinas de arroz não deveriam formar uma aliança com arquitetos e construtores para substituir todas as formas de isolamento que não sejam produzidas de forma ambientalmente eficiente e benéfica?

Em contraposição, alguém poderia argumentar, com razão, que uma parede de fardos de palha resistente oferece muito mais do que apenas isolamento. Alguém também poderia argumentar que comparamos o valor teórico de isolamento das cascas de arroz com o valor instalado dos fardos de palha – um caso clássico de comparação. Mas, na medida em que o sistema de parede seja corretamente projetado (sem condutividade térmica através dos elementos estruturais) e na medida em que as cascas de arroz sejam uniformemente distribuídas e compactadas dentro da parede (sem espaços desocupados com cascas), os valores teóricos e instalados devem ser os mesmos.

Em 1994, a indústria de isolamento de celulose consumiu 420.000 toneladas de jornais reciclados. ^{[ 35 ]} Esta é uma atividade que deve ser promovida e valorizada de todas as formas possíveis. Se as fábricas de arroz contribuíssem com uma quantia equivalente para a indústria de isolamento, isso representaria apenas um terço da produção anual de cascas de arroz nos Estados Unidos.

A um preço médio de venda de US$ 25 por tonelada e uma distância média de transporte de 965 quilômetros, isso geraria anualmente cerca de US$ 10,5 milhões de receita para as usinas de arroz e mais de US$ 15 milhões para as empresas de transporte. Como os Estados Unidos geram menos de 1,3% da produção global de casca de arroz, o resto do mundo tem muito mais a ganhar com esse uso simples e pouco sofisticado de um subproduto agrícola tão abundante. Supondo que estejamos convencidos de que as cascas de arroz oferecem muitas vantagens sobre os materiais isolantes convencionais, como deveríamos construir uma casa superisolada empregando cascas de arroz? Supondo ainda que quiséssemos construir a estrutura dessa casa quase inteiramente com resíduos agrícolas, como deveríamos proceder? Como as cascas de arroz soltas, ao contrário dos fardos de palha, não têm valor estrutural, como deveríamos construir as cavidades do piso, das paredes e do teto de uma casa de casca de arroz? A tecnologia que nos permitiria criar sistemas de piso, paredes e teto com materiais celulósicos de baixa qualidade já existe. Empresas como Georgia-Pacific, Louisiana Pacific, Weyerhaeuser e Boise são especializadas em uma variedade de produtos de madeira projetada, como vigas I, madeira laminada folheada (LVL), madeira de tiras paralelas (PSL), madeira laminada de tiras orientadas (OSL), madeira laminada colada (GLULAM), etc. Esses produtos de madeira projetada oferecem uma ampla gama de vantagens em relação à madeira maciça serrada tradicional.

São livres de nós e outras imperfeições. Não encolhem, não se curvam, não se curvam, não se fendem, não racham ou empenam. São mais resistentes, mais rígidas, mais leves, mais retas e muito mais precisas do que a madeira maciça serrada. Podem ser projetadas para cobrir distâncias relativamente longas, com muito mais capacidade de carga por unidade de peso. Arquitetos podem projetar estruturas com muito mais espaço habitável e útil, construtores não precisam lidar com descarte e desperdício, e carpinteiros as consideram fáceis de cortar e instalar.

Atualmente, o álamo tremedor é a principal matéria-prima utilizada na fabricação de muitos desses produtos de madeira serrada engenheirada. O álamo tremedor cresce em florestas e, até agora, a destruição dessas florestas tem sido uma consequência inevitável da fabricação de madeira serrada engenheirada. A construção com fardos de palha chama nossa atenção de forma tão poderosa pela simples razão de que utiliza um abundante material residual agrícola. Ao construir uma parede de fardos de palha para suporte de carga, não precisamos cortar uma única árvore nem impactar de forma alguma a vida abundante e diversa que depende das árvores. Além disso, não precisamos ocupar um acre adicional de terra agrícola para produzir os fardos necessários para sua construção. O fardo de palha é um produto secundário ou subproduto do cultivo de trigo e da fabricação de farinha.

Assim como a agricultura nos fornece a casca do arroz como um subproduto do arroz, não poderia a agricultura também nos fornecer uma fibra lenhosa forte como um subproduto de outra coisa? Estamos procurando um subproduto agrícola que, como se por alguma lógica interna da natureza, se assemelhasse ao bambu em muitos aspectos. Não apenas deveria ser de crescimento rápido e forte, mas poderíamos até esperar encontrar uma semelhança notável com o bambu em termos da estrutura da própria planta, mais especificamente, a série de nós e entrenós que caracterizam o caule ou colmo. Como o bambu, deveria ser uma gramínea perene alta, possuindo uma casca externa ou córtex de paredes espessas, mas, diferentemente do bambu, poderíamos esperar que pudesse ser colhido e utilizado como um mero subproduto de outra coisa. Nenhuma terra teria que ser reservada especificamente para seu cultivo, e todos os equipamentos necessários para sua colheita, transporte e pré-processamento já deveriam estar instalados. Onde deveríamos ir para encontrar uma planta tão incrível?

Ela já existe. Introduzida por Cristóvão Colombo no Novo Mundo já em 1493, a cana-de-açúcar não representa nenhuma novidade para a agricultura nos Estados Unidos. ^{[ 36 ]} Mas desde sua introdução nas Américas, ela tem sido cultivada principalmente pela grande quantidade de sacarose que preenche seu núcleo interno. Embora toda a sacarose de alto valor esteja principalmente em seu interior, todo o caule é esmagado, prensado e processado e, ao fazê-lo, a integridade, a resistência e o valor da casca externa lenhosa são totalmente destruídos. Na melhor das hipóteses, ela serve como um combustível de baixa qualidade e, na pior, é descartada ao ar livre em grandes pilhas, onde pode eventualmente se autoinflamar pela ação de bactérias termofílicas. É difícil entender o que estamos jogando fora quando incineramos a casca externa da planta de cana-de-açúcar. Se compararmos a taxa de crescimento e a qualidade da fibra de uma floresta típica no noroeste do Pacífico com a de uma plantação típica de cana-de-açúcar na Louisiana, descobriremos, para nossa grande surpresa, que o canavial supera claramente a floresta por uma larga margem. Em um período de tempo equivalente, um acre de cana-de-açúcar pode produzir quase o dobro de pés-tábua que um acre de floresta.

Uma vez que todo o colmo ou tarugo passa por uma prensa de moinho convencional, não apenas a integridade estrutural da casca é destruída, mas também a medula e a casca se misturam intimamente, e qualquer possibilidade de separá-las economicamente é destruída. O miolo interno ou medula da planta da cana-de-açúcar representa uma fibra hemicelulósica biodegradável com pouquíssimo valor estrutural e, se buscamos alternativas aos produtos florestais convencionais, mesmo uma pequena quantidade de medula em produtos de madeira manufaturados seria bastante indesejável. Portanto, toda a atenção se volta para encontrar meios de separar a casca da medula antes do corte e da moagem da cana-de-açúcar na usina.

Hoje, a maior parte da cana nos países desenvolvidos é colhida por meio de uma colhedora de toletes. A colhedora de toletes derruba o colmo e penetra na superfície da fileira, levando consigo uma grande quantidade de detritos, como ferro velho, areia, argila, bolas de argila, pedras, tijolos, folhas e pontas. A colhedora então corta o colmo em toletes de aproximadamente 20 cm de comprimento. Na melhor das hipóteses, em condições secas, uma tonelada de cana contém 8% de detritos inorgânicos em peso, e em condições úmidas, uma tonelada de cana contém até 30% de detritos inorgânicos em peso. Não apenas a fibra celulósica resistente da cana é totalmente destruída no processo de moagem na usina, mas essa fibra é intimamente misturada, às vezes, com quantidades iguais de detritos inorgânicos.

Esse lixo que entra na usina não contém açúcar e, ao sair da usina na forma de torta de filtro ou bagaço, carrega consigo açúcar. Cada 1% de lixo nos toletes representa uma perda de produção de três libras de açúcar por tonelada de cana. Mais lixo significa mais manutenção, mais floculante, mais cal, mais gás natural, mais bagaço não queimado, mais torta de filtro, mais carregadeiras frontais, mais tratamento de água, mais bacias de decantação, mais draglines para limpar bacias de decantação, mais transporte, mais inversão, mais melaço, menos açúcar e mais custo. Certamente deve haver uma maneira de maximizar a recuperação do açúcar e minimizar o custo de sua produção, preservando, ao mesmo tempo, totalmente a integridade da casca.

Para resolver esse problema, são necessários dois tipos de separação. O primeiro separador, um separador de meio denso, remove todos os resíduos inorgânicos da cana torrada, e um segundo separador, um separador mecânico, separa a medula da casca.

A Engineering, Separation and Recycling LLC, de Washington, Louisiana, projetou mais de 20 separadores de meio denso, amplamente utilizados no pré-processamento de uma grande variedade de tubérculos, como batatas, cenouras, salsifis e beterrabas. Este mesmo separador de vegetais pode ser usado com muita eficácia para separar toletes de resíduos inorgânicos (veja a imagem abaixo). Como um tolete de cana-de-açúcar tem uma densidade de cerca de 1,09 RD (bastante semelhante à de uma batata) e como bolas de argila, pedras e tijolos têm uma densidade bem acima de 2,00 RD, essa separação é fácil e direta.

Após a remoção de todo o material inorgânico dos tarugos, eles são encaminhados para um separador mecânico muito moderno e sofisticado, denominado "Separador Tilby". O Separador Tilby consiste em um conjunto inicial de rolos (uma estação de divisão) onde os tarugos são cortados em duas metades longitudinais. Posteriormente, o processo se divide em um conjunto de rolos direito e um conjunto esquerdo (uma estação de descasque), cada conjunto raspando e separando a medula da casca. Os tarugos passam pelas estações de divisão e descasque a uma velocidade extraordinária de 6 metros por segundo. Apenas a medula é encaminhada para o extrator de caldo, enquanto a casca é enviada para um secador. Uma vez seca a um teor de umidade inferior a 2%, a casca pode ser transformada em praticamente qualquer tipo de madeira serrada imaginável.

Como a estrutura da fibra e o comprimento da tarugo original são totalmente preservados no processo Tilby, muito menos cola é necessária na fabricação de madeira serrada projetada do que normalmente seria o caso. Se moldada em vigas de madeira projetadas, temos tudo o que seria necessário para criar as cavidades da parede da nossa casa de casca de arroz proposta. Se moldada em vigas I de produtos de madeira projetada, temos tudo o que precisamos para criar cavidades de piso e telhado. Soleiras, telhas de piso, telhas de telhado, até mesmo a fibra necessária na fabricação de revestimento de fibrocimento, poderiam ser feitas a partir da fibra extremamente robusta da casca da cana-de-açúcar. ^{[ 37 ] [ 38 ]}

Através do uso de madeira projetada, a opção de elevar toda a estrutura do chão (pilar e viga) apresenta-se a um custo razoável e permite a implantação em áreas baixas ou em terrenos irregulares. Da mesma forma, o sótão converte-se facilmente num espaço de habitação aberto, desobstruído e útil, reduzindo significativamente o custo médio por metro quadrado da estrutura. ^{[ 39 ]} Uma vez que a produção anual mundial de cana-de-açúcar bruta situa-se em cerca de um bilhão de toneladas, cerca de 75 milhões de toneladas de casca seca estão potencialmente disponíveis para a indústria de madeira projetada. Isto corresponde quase aos 100 milhões de toneladas de casca de arroz disponíveis anualmente em todo o mundo. Com estes dois subprodutos do açúcar e do arroz, podemos construir e isolar milhões de casas todos os anos.

Como cidadãos de uma grande sociedade industrial, achamos difícil fazer coisas que realmente façam a diferença. Ao escolher construir uma estrutura derivada em grande parte de resíduos agrícolas, não apenas fazemos o que é certo em relação ao meio ambiente, mas também criamos para nós mesmos uma estrutura muito superior a qualquer coisa convencionalmente disponível. Esta casa superisolada de casca de arroz/cana-de-açúcar, quando corretamente projetada, ^{[ 40 ]} deve ser consideravelmente mais barata de construir do que uma estrutura convencional, ao mesmo tempo em que beneficia continuamente seu proprietário com contas de serviços públicos nunca excedendo, em média, mais de um dólar americano por dia.

Portanto, por que construir de forma convencional quando é muito mais barato e sensato, em todos os aspectos, fazer o contrário? Até agora, sempre podíamos nos refugiar no fato de que, enquanto não tivéssemos consciência do possível, não conseguiríamos fazê-lo acontecer. Mas não se trata tanto de dever e obrigação, mas sim de encontrar maneiras novas e empolgantes de responder criativamente à beleza impressionante e avassaladora do nosso Universo.

Apêndice

A primeira casa de casca de arroz, concluída em fevereiro de 2004, é o lar de Paul e Ly Olivier. Localizada na histórica cidade de Washington, Louisiana, abastecida por barcos a vapor, em frente à magnífica Plantação Magnolia Ridge, ^{[ 41 ]} é indistinguível das casas construídas na região há mais de 150 anos. Muitas das técnicas de construção descritas neste artigo foram aplicadas na construção desta casa.

Paulo Olivier

Engenharia, Separação e Reciclagem LLC

Caixa Postal 250

Washington, Louisiana 70589

Telefone: 1-337-826-5540

E-mail: xpolivier@hotmail.com

Notas

Dados da página

Palavras-chave	tecnologia , construção , isolamento térmico , eficiência energética
ODS	ODS07 Energia limpa e acessível , ODS11 Cidades e comunidades sustentáveis
Autores	Anônimo1
Licença	CC-BY-SA-3.0
Linguagem	Inglês (en)
Traduções	Francês , vietnamita , japonês , eslovaco , espanhol , chinês , indonésio , árabe , tailandês
Relacionado	9 subpáginas , 13 páginas link aqui
Alias	Cascas de arroz na construção
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Criado	20 de abril de 2006 por Anonymous1
Última modificação	4 de abril de 2025 pelo bot StandardWikitext
Citar como	Anônimo1 (2006–2025). "Cascas de arroz em construção" . Appropedia . Recuperado em 5 de abril de 2025 .
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