Rice hulls in construction/Cascas de arroz na construção

A casca de arroz é única na natureza. Ela contém aproximadamente 20% de sílica opala, combinada com uma grande quantidade de lignina, um polímero estrutural fenilpropanóide. Esse abundante resíduo agrícola possui todas as propriedades que se poderia esperar de um dos melhores materiais isolantes. Testes recentes da ASTM, conduzidos pela R&D Services de Cookville, Tennessee, revelam que a casca de arroz não inflama ou queima lentamente com facilidade, é altamente resistente à penetração de umidade e à decomposição por fungos, não transfere calor com eficiência, não tem cheiro nem emite gases e não é corrosiva em relação ao alumínio, cobre ou aço. Em seu estado bruto e não processado, a casca de arroz constitui um material isolante de Classe A ou Classe I e, portanto, pode ser usada de forma muito econômica para isolar as paredes, o piso e o telhado de uma casa superisolada feita de casca de arroz. Este artigo também explica como a estrutura de tal casa pode ser construída a partir de diversos produtos de madeira engenheirada derivados da casca da cana-de-açúcar.

Quando a natureza decidiu como embalar um grão de arroz, ela envolveu esse pequeno pacote de nutrientes com o que é frequentemente chamado de "opalina 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 outro lugar encontramos um subproduto de cereal tão baixo em proteínas e carboidratos disponíveis e, ao mesmo tempo, tão rico em fibras brutas, cinzas brutas 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 do arroz contém aproximadamente 20% de sílica opala em combinação com uma grande quantidade do polímero estrutural fenilpropanóide 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 do arroz não apenas resistente à penetração de água e à decomposição fúngica, mas também resistente aos melhores esforços do homem para descartá-la. Como o arroz é cultivado em todos os continentes, exceto na Antártida, como ocupa o segundo lugar apenas para o trigo em termos de área e produção mundiais ^{[ 5 ]} , e como 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 toneladas métricas de cascas de arroz são geradas anualmente 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 frescas e secas estão disponíveis durante todo o ano. Como as cascas não se biodegradam nem queimam com facilidade, às vezes são disponibilizadas gratuitamente.

As cascas normalmente são vendidas por cerca de US$ 6/tonelada, embora um moinho tenha indicado que vendeu cascas por preços que variam de US$ 2 a US$ 20 por tonelada. ^{[ 10 ]}

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

Talvez nossos cientistas e engenheiros se concentrem apenas na criação de materiais e produtos que possam ser rotulados e comercializados como patenteados. Talvez o uso simples da casca de arroz como isolante não inspire suficientemente a imaginação científica ou comercial. Mas por que se concentrar em produtos artificiais quando há tantos materiais naturais disponíveis? Certamente deve haver alguma razão profunda e óbvia que torne a casca de arroz bruta inadequada para servir como isolante.

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

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

Quem já tentou acender cascas de arroz soltas sabe o quão difícil é queimá-las. Como o ar não consegue circular livremente por uma pilha de cascas de arroz para fornecer o oxigênio necessário para uma combustão rápida, elas não queimam de forma fácil e limpa. A densidade aparente das cascas de arroz soltas é semelhante à da palha enfardada, e quem já tentou queimar um fardo de palha entende o problema relacionado à disponibilidade de oxigênio. Mas a simples disponibilidade de oxigênio não explica tudo.

Como mencionado anteriormente, a alta porcentagem de sílica opala 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 em seu interior. Outros cientistas especulam que, como a sílica e o carbono podem estar parcialmente ligados em nível molecular, o carbeto de silício se forma durante a combustão em altas temperaturas, e que a presença dessa cerâmica resistente ao calor impede a combustão fácil 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 cascas de arroz, constatamos que ela tende a queimar lentamente em vez de produzir chamas.

As cascas de arroz são retardantes de chamas e, em temperaturas normais, autoextinguíveis. Um fósforo aceso, jogado sobre uma pilha de cascas de arroz, geralmente se apagará sem produzir uma chama autossustentável nas cascas. ^{[ 17 ]}

O isolamento convencional de celulose exige a adição de grandes quantidades de retardantes de chama e de combustão lenta. A concentração de produtos químicos retardantes de chama e de 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 um extenso preparo para recebê-los.

Surpreendentemente, a casca de arroz não requer retardantes de chama ou de combustão lenta. A natureza dotou este resíduo agrícola com 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 Superficial (ASTM E84). Testes recentes realizados pela R&D Services indicam um Fluxo Radiante Crítico (FRC) médio de 0,29 W/cm², uma perda de peso por combustão lenta entre 0,03% e 0,07%, um Índice de Propagação de Chamas (IPC) de 10 e um Índice de Desenvolvimento de Fumaça (IDF) de 50. Como as normas de construção dos EUA exigem um IPC de 25 ou menos e um IDF de 450 ou menos, constatamos 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 atingirem o equilíbrio com a umidade relativa do ar circundante. A alta concentração de sílica opala na superfície externa da casca do arroz impede a transferência de umidade atmosférica para o interior da casca. Além disso, de 2,1% a 6,0% da casca do arroz consiste em um biopolímero chamado cutina ^{[ 19 ]} , que, em combinação com uma cera produzida pela planta do arroz, forma uma barreira altamente impermeável. A natureza emprega diversas estratégias muito eficazes para proteger o grão de arroz da água e da alta umidade geralmente associadas ao cultivo e crescimento dessa planta.

Consequentemente, estudos realizados 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 norma ASTM para isolamento de celulose exige um teste de 28 dias para resistência ao crescimento de fungos (ver seção 10 da ASTM C1497, ASTM C1338, seção 6.6 da ASTM C1149 ou seção 11 da ASTM C739). Seguindo essas normas, a R&D Services 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 opala na superfície externa da casca de arroz também estabelece a dureza efetiva da casca de arroz em valores aproximadamente iguais aos relatados para a opala (6 na escala de Mohs). ^{[ 21 ]} No entanto, devido à presença de lignina na casca de arroz, essa dureza é atenuada pela flexibilidade e elasticidade. Como a casca de arroz é dura e, ao mesmo tempo, elástica, ela resiste ao assentamento e à compressão muito melhor do que jornais picados. O assentamento 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 estabilizantes é necessário com cascas de arroz, se firmemente vibradas ou compactadas em uma cavidade de parede.

Normalmente, as cascas de arroz soltas têm um ângulo de repouso de cerca de 35 graus. ^{[ 22 ]} Mas, uma vez firmemente compactadas em uma cavidade na parede, suas minúsculas pontas, bordas e pelos se entrelaçam para atingir um ângulo de repouso negativo. Devido a essa ligação peculiar das cascas de arroz sob leve pressão, elas se estabilizam de maneira muito uniforme, e nenhum assentamento adicional é possível. Além disso, como não é necessário adicionar retardantes de chama, fungicidas ou quaisquer outros produtos químicos à casca de arroz, a R&D Services determinou que essa biomassa benigna e estável não emite odores desagradáveis ​​(ASTM C739). Da mesma forma, a R&D Services determinou que as cascas de arroz não corroem alumínio, cobre ou aço (ASTM C739, Seção 9).

Com cascas de arroz, não precisamos recorrer a processos de mineração ou fabricação que gerem poluição do ar, poluição da água ou erosão. ^{[ 23 ]} Com cascas de arroz, não precisamos recorrer a processos de fabricação que esgotem nossas reservas de combustíveis fósseis (como ocorre com o poliestireno, ^{[ 24 ]} poliisocianurato e isolamento de poliuretano). Com cascas de arroz, não utilizamos produtos químicos à base de cloro, como fosgênio, cloridrina de propileno ^{[ 25 ]} ou quaisquer clorofluorocarbonos que destroem a camada de ozônio. ^{[ 26 ]} Com cascas de arroz, não utilizamos 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 carcinogenicidade da poeira e das fibras. ^{[ 28 ]} Além disso, aqueles com sensibilidade química aguda não devem se preocupar com a liberação de gases associada a aglutinantes em isolamento de manta, com tinta em jornal reciclado ou com COVs liberados de isolamento de espuma. ^{[ 29 ]} Como as cascas de arroz não requerem trituração, moagem por martelo, desfibragem, desfibragem, aglutinação 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 com muita facilidade, elas não requerem retardantes de chama ou de 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 aparente de cerca de 9 libras por pé ^{cúbico [ 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 cúbico ^sem perder 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 de forma econômica, não seria necessário comprimi-las a uma densidade de 25 libras por pé ^cúbico . Com uma densidade de apenas 14,50 libras por pé ^cúbico , um reboque padrão de 53 pés atinge a eficiência de transporte ideal com o seu peso máximo legal de 24 toneladas. Se, nessa densidade de transporte, pagarmos uma taxa média de transporte rodoviário de US$ 1,45 por milha, o custo aproximado para transportar uma tonelada de cascas de arroz por 250, 500, 750, 1000, 1250 e 1500 milhas seria de US$ 15, US$ 30, US$ 45, US$ 60, US$ 75 e US$ 90, respectivamente (veja o gráfico abaixo).

Com uma densidade instalada de 9 lbs/ft³ ^, uma tonelada de cascas de arroz isolará 222 pés² ^de uma cavidade de parede de 12 polegadas. Portanto, o custo por pé² ^incorrido pelo 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 um moinho de arroz dificilmente encontrará justificativa para o uso de qualquer outro tipo de material isolante. Quando muitos moinhos vendem cascas de arroz, ainda que a contragosto, por menos de US$ 5,00 a tonelada, o argumento a favor desse material se torna ainda mais convincente. A US$ 5,00 a tonelada, o custo da casca de arroz por metro ^quadrado de uma parede de 30 centímetros de espessura 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 da casca de arroz por pé ^quadrado de parede isolada é de apenas US$ 0,11. Adicionando esses US$ 0,11 ao custo de transporte nessas mesmas distâncias, chegamos a um custo total por pé ^quadrado de casca de arroz entregue no local da obra 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 uso generalizado como isolante. Esses cálculos nos permitem fazer duas comparações: uma com relação à palha enfardada e outra com relação ao isolamento de celulose compactada. Em comparação com todos os outros tipos de isolamento disponíveis no mercado atualmente, esses dois tipos de isolamento possuem o maior teor de reciclagem e o menor teor de energia incorporada.

Em média, um fardo de palha de duas cordas (14x18x36 polegadas) pesa 45 libras, é vendido por US$ 2,50 e o transporte até o local da obra custa mais US$ 1,00. ^{[ 33 ]} Colocado horizontalmente dentro de uma parede, o fardo de duas cordas representa 3,5 pés ^quadrados de superfície da parede. Isso resulta em um preço de compra de US$ 0,71 por pé ^quadrado de parede, ao qual devemos adicionar outros US$ 0,29 para o transporte. Consequentemente, o custo total da palha enfardada por pé ^quadrado 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 e quase o dobro do preço da casca de arroz transportada por 1.500 milhas. 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 isto, a um quinto a metade do custo, usando 33% menos espaço de parede.

O isolamento de celulose, em aplicação de alta densidade, é inserido na parede com uma densidade de aproximadamente 3,5 lbs/ft³ ^. Assim, uma tonelada de isolamento de celulose isolará 571 ft² ^da parede de 12 polegadas de espessura que propomos. Com um preço médio de entrega de US$ 540 por tonelada, o isolamento de celulose custa cerca de US$ 0,95 por pé ^quadrado de parede isolada. Isso é um pouco mais barato do que a palha enfardada, mas ainda cerca de cinco vezes o preço da casca de arroz transportada por 250 milhas e o dobro do preço da casca de arroz transportada por 1.500 milhas.

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

Em resposta, alguém poderia argumentar, com razão, que uma parede estrutural de fardos de palha 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 de isolamento real dos fardos de palha – uma comparação clássica entre coisas diferentes. Mas, desde que o sistema de parede seja projetado corretamente (sem condutividade térmica através dos elementos estruturais) e desde que as cascas de arroz sejam distribuídas e compactadas uniformemente dentro da parede (sem espaços vazios com cascas), os valores teóricos e reais 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 incentivada de todas as formas possíveis. Se os moinhos de arroz contribuíssem com uma quantidade equivalente para a indústria de isolamento, isso representaria apenas um terço da produção anual de cascas de arroz nos Estados Unidos.

Com um preço médio de venda de US$ 25 por tonelada e uma distância média de transporte de 965 quilômetros (600 milhas), isso geraria aproximadamente US$ 10,5 milhões em receita anual para os moinhos de arroz e mais de US$ 15 milhões para as empresas de transporte. Como os Estados Unidos produzem menos de 1,3% da produção global de cascas de arroz, o resto do mundo tem muito mais a ganhar com esse uso simples e descomplicado de um subproduto agrícola tão abundante. Supondo que estejamos convencidos de que as cascas de arroz oferecem muitas vantagens em relação aos materiais isolantes convencionais, como deveríamos construir uma casa superisolada utilizando cascas de arroz? Supondo ainda que quiséssemos construir a estrutura dessa casa quase inteiramente com resíduos agrícolas, como deveríamos proceder? Já que 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 cascas de arroz? A tecnologia que nos permitiria criar sistemas de piso, parede e teto a partir de 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 engenheirada, como vigas I, madeira laminada colada (LVL), madeira de fibras paralelas (PSL), madeira de fibras laminadas (LSL), madeira de fibras orientadas (OSL), madeira laminada colada (GLULAM), etc. Esses produtos de madeira engenheirada oferecem uma ampla gama de vantagens em relação à madeira maciça serrada tradicional.

São isentas de nós e outras imperfeições. Não encolhem, não arqueiam, não torcem, não empenam, não racham, não trincam e não deformam. São mais resistentes, mais rígidas, mais leves, mais retas e muito mais precisas do que a madeira maciça serrada. Podem ser projetadas para vencer vãos relativamente longos, com uma capacidade de carga muito maior por unidade de peso. Os arquitetos podem projetar estruturas com espaços muito mais habitáveis ​​e úteis, os construtores não se deparam com descarte e desperdício, e os carpinteiros as consideram fáceis de cortar e instalar.

Atualmente, o álamo é a principal matéria-prima utilizada na fabricação de muitos desses produtos de madeira engenheirada. O álamo cresce em florestas e, até agora, a destruição dessas florestas tem sido uma consequência inevitável da produção de madeira engenheirada. A construção com fardos de palha chama nossa atenção de forma tão impactante pelo simples fato de utilizar um abundante resíduo agrícola. Na construção de uma parede estrutural de fardos de palha, não precisamos derrubar uma única árvore nem impactar de forma alguma a vida abundante e diversa que depende das árvores. Além disso, não precisamos ocupar mais um hectare de terra agrícola para produzir os fardos necessários para a sua construção. O fardo de palha é um subproduto do cultivo do trigo e da produção de farinha.

Assim como a agricultura nos fornece a casca do arroz como subproduto, não poderia a agricultura também nos fornecer uma fibra lenhosa resistente como subproduto de outra coisa? Buscamos um subproduto agrícola que, como que por alguma lógica intrínseca da natureza, se assemelhe ao bambu em muitos aspectos. Não apenas deveria ser de crescimento rápido e resistente, mas poderíamos até esperar encontrar uma notável semelhança com o bambu em termos da estrutura da própria planta, mais especificamente, na série de nós e entrenós que caracterizam o caule. Como o bambu, deveria ser uma gramínea perene alta, com uma casca externa espessa, mas, diferentemente do bambu, poderíamos esperar que pudesse ser colhida e utilizada como um mero subproduto de outra coisa. Não seria necessário reservar terras especificamente para o seu cultivo, e todo o equipamento necessário para a colheita, transporte e pré-processamento já estaria disponível. Onde deveríamos procurar uma planta tão incrível?

Ela já existe. Introduzida por Cristóvão Colombo no Novo Mundo em 1493, a cana-de-açúcar não representa nenhuma novidade para a agricultura nos Estados Unidos. ^{[ 36 ]} Mas, desde a sua introdução nas Américas, ela tem sido cultivada principalmente pela grande quantidade de sacarose que preenche seu interior. 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, serve como combustível de baixa qualidade e, na pior, é descartada ao ar livre em grandes montes, onde pode eventualmente entrar em combustão espontânea pela ação de bactérias termofílicas. É difícil entender exatamente o que estamos jogando fora quando incineramos a casca externa da 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, descobriríamos, para nossa grande surpresa, que o canavial supera claramente a floresta por uma grande margem. Em um período de tempo equivalente, um acre de cana-de-açúcar pode produzir quase o dobro de pés cúbicos de madeira em comparação com um acre de floresta.

Quando o talo ou toro inteiro passa por uma prensa convencional de moagem, não só a integridade estrutural da casca é destruída, como a medula e a casca ficam intimamente misturadas, eliminando qualquer possibilidade de separá-las economicamente. O núcleo interno ou medula da cana-de-açúcar representa uma fibra hemicelulósica biodegradável com pouco valor estrutural e, se buscamos alternativas aos produtos florestais convencionais, mesmo uma pequena quantidade de medula em produtos de madeira manufaturada 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.

Atualmente, a maior parte da cana-de-açúcar em países desenvolvidos é colhida por meio de colhedoras de toras. Essas colhedoras derrubam o colmo e penetram na superfície da fileira, levando consigo uma grande quantidade de detritos, como ferro, areia, argila, torrões de argila, pedras, tijolos, folhas e pontas. Em seguida, a colhedora corta o colmo em toras de aproximadamente 20 centímetros de comprimento. Na melhor das hipóteses, em condições secas, uma tonelada de cana contém 8% de detritos inorgânicos em peso, e em condições úmidas, esse percentual pode chegar a 30%. Além de a resistente fibra celulósica da cana ser totalmente destruída no processo de moagem na usina, essa fibra é, por vezes, misturada intimamente com quantidades iguais de detritos inorgânicos.

Os resíduos que entram na usina não contêm açúcar e, ao saírem na forma de torta de filtro ou bagaço, carregam consigo o açúcar. Cada um por cento de resíduos nos tocos representa uma perda de produção de três libras de açúcar por tonelada de cana. Mais resíduos significam mais manutenção, mais floculante, mais cal, mais gás natural, mais bagaço não queimado, mais torta de filtro, mais pás carregadeiras, mais tratamento de água, mais bacias de decantação, mais draglines para limpar as bacias de decantação, mais transporte, mais inversão, mais melaço, menos açúcar e mais custos. Certamente deve haver uma maneira de maximizar a recuperação de açúcar e minimizar o custo de produção, preservando, ao mesmo tempo, 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 detritos inorgânicos da cana-de-açúcar triturada, e o 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 tocos de detritos inorgânicos (veja a imagem abaixo). Como um toco 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 moderno e sofisticado chamado "Separador Tilby". O Separador Tilby consiste em um conjunto inicial de rolos (uma estação divisora) onde os tarugos são cortados em duas metades longitudinais. Em seguida, o processo se divide em um conjunto de rolos à direita e outro à esquerda (uma estação de remoção da medula), cada conjunto raspando e separando a medula da casca. Os tarugos passam pelas estações divisora ​​e de remoção da medula a uma velocidade extraordinária de 6 metros por segundo. Apenas a medula é encaminhada para o extrator de suco, 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 engenheirada imaginável.

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

Através do uso de madeira engenheirada, a opção de elevar toda a estrutura do solo (pilares e vigas) apresenta-se a um custo razoável e permite a localização em áreas baixas ou em terrenos irregulares. Da mesma forma, o sótão se converte facilmente em um espaço habitável aberto, desobstruído e útil, reduzindo consideravelmente o custo médio por metro quadrado da estrutura. ^{[ 39 ]} Como a produção mundial anual de cana-de-açúcar bruta gira em torno de um bilhão de toneladas, cerca de 75 milhões de toneladas de casca seca estão potencialmente disponíveis para a indústria de madeira engenheirada. Isso praticamente se iguala às 100 milhões de toneladas de casca de arroz disponíveis anualmente em todo o mundo. Com esses dois subprodutos do açúcar e do arroz, podemos construir e isolar milhões de casas a cada ano.

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

Portanto, por que construir de forma convencional quando é muito mais barato e muito mais sensato, em todos os aspectos, fazer de outra maneira? Até agora, podíamos nos refugiar no fato de que, enquanto desconhecêssemos o que era possível, não poderíamos concretizá-lo. Mas não se trata tanto de dever e obrigação, e sim de encontrar novas e empolgantes maneiras de responder criativamente à beleza impressionante e avassaladora do nosso Universo.

A primeira casa de casca de arroz, concluída em fevereiro de 2004, é a residência de Paul e Ly Olivier. Localizada na histórica cidade de barcos a vapor de Washington, Louisiana, bem em frente à magnífica Fazenda Magnolia Ridge, ^{[ 41 ]} ela é indistinguível das casas construídas na área 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

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