Avaliação das propriedades e aplicações de compósitos naturais de matriz polimérica contendo borra de café

Abstract

Por ser um grande consumidor de café torrado e moído, o Brasil produz grande quantidade de borra de café, que normalmente é descartada em lixões e aterros sanitários. Com a crescente preocupação mundial de agregar cada vez mais valor a resíduos, incluindo alimentares, estudos com ênfase em reaproveitamento e usos alternativos de borra de café (BC) são cada vez mais necessários. Alguns deste usos passam pela incorporação da borra de café em matrizes termoplásticas, como o polipropileno. Neste trabalho é estudado o efeito da incorporação em polipropileno de 10%, 20%, 30% e 40% em massa de BC, com agente compatibilizante de PP enxertado com anidrido maleico (PP-g-MA) a um teor de 10% em relação à massa do resíduo, utilizando pré-mistura, por tamboreamento, de todos os componentes e extrusão subsequente em extrusora dupla rosca corrotacional. Além disso, preparou-se uma amostra com 20% BC e 20% de compatibilizante em relação à massa de BC. De forma geral, a incorporação da borra de café no PP trouxe um aumento da rigidez quando comparável ao PP puro, mas houve uma queda na resistência à tração e no alongamento, indicando que a BC atuou mais como carga de enchimento do que como reforço. Baixos teores de BC (10% e 20%) praticamente não afetaram a resistência ao impacto, porém para teores maiores (30% e 40%) esta propriedade foi reduzida. A temperatura de distorção ao calor (HDT) e o índice de fluidez reduziram 38%, sendo que não houve variação com o aumento no teor de BC. A análise de MEV mostrou que o aumento no teor de PP-g-MA aumentou o molhamento entre matriz e carga, porém este aumento não afetou muito as propriedades mecânicas. A análise usando o software Granta EduPack mostrou que o composto de PP-10%BC possui semelhanças com compostos de fibra de kenaf e PP homopolímero e copolímero randômico. A viabilidade da aplicação do compósito deste trabalho se mostrou plausível em aplicações não estruturais e com restrição a ambientes internos, principalmente em ambientes correlacionados com a borra de café, como cafeterias ou restaurantes.

As a majorconsumer of roasted ground coffee, Brazil produces a large amount of spentcoffee grounds(SCG), which is normally discarded in dumps and landfills. With the growing global concern to add more and more value to waste, including foodwaste,studies focusing on thereuse and alternative uses of SCGare increasingly needed. Some of these alternative usesincludethe incorporation of SCG in thermoplastics matrices, like polypropylene (PP). This study deals with the incorporation of SCG in polypropylene, containing10%, 20%, 30%,and 40wt%SCG, along with compatibilizermaleic anhydridegraftedPP(PP-g-MA) at10%wt in relation to SCG mass. Components were tumble-mixed and extrudedin a corotating twin-screw extruder(L/D = 25, L = 16 mm) and subsequently,injectionmolded. In addition, a sample containing20wt% SCG and 4%wt PP-g-MAwas prepared. In general, the SCG incorporation, in comparison with neatPP, resulted in a gain instiffness, but a lossin the strain at break and tensilestrength, whichindicates SCG functionedrather as a filler thana reinforcement. Low percentagesof SCG (10% and 20%) did not affect the impact strength, but higher contents reducedthis property. Scanning electronic microscopyanalysis evidenced increase in PP-g-MA increasedwetting between matrix and SCG, however, this increase did not affect much the mechanical properties. Analysis using Granta EduPack software showedPP-10%BC could becompared with PP-10% kenaf fiber, PP homopolymer,and PP random copolymer. PP-10%BC might befeasiblein internal uses, mainly in coffee-related settings, like coffee shops or restaurants.