Entidade promotora
Com capital exclusivamente nacional e integrada no sector da cerâmica estrutural a Preceram, S.A. é atualmente o maior produtor de tijolo cerâmico em Portugal.
Esta empresa dedica-se à produção de produtos cerâmicos certificados para a indústria da construção e comercialização de matérias-primas. A exigência deste tipo de produtos tem vindo a aumentar nos últimos anos principalmente no que respeita às suas propriedades térmicas e estruturais.
É certo que a necessidade de adotar em tempo útil, tecnologias capazes de fornecer respostas mais eficazes à resolução dos problemas técnicos gerados pela utilização de novos materiais é premente, de forma a preparar a empresa para os desafios futuros. Tal está de acordo com a estratégia da empresa em apostar em paralelo na produção de produtos inovadores, onde a intensidade e evolução das soluções tecnológicas é mais lenta e constante.
Projeto
Pretendeu-se desenvolver um tijolo ecológico, com elevada resistência térmica e que simultaneamente contribuísse para o seu papel de reserva estrutural quando submetido a condições extremas. A adição de diferentes materiais, muitos deles resíduos, contribuiu não só para diminuir o impacte ambiental destes últimos, como também para se atingir alguma melhoria do desempenho térmico do tijolo, mas em geral em detrimento da sua resistência à compressão.
Assim, desde cedo que a empresa se dedica à investigação e desenvolvimento com o objetivo de melhorar o isolamento térmico do tijolo, de modo a reduzir as transmissões de calor, sem perdas significativas de outras propriedades. No entanto, apesar de novas geometrias induzirem alteração de resistência térmica, ela não atinge, mesmo se o tijolo for aditivado com alguns materiais orgânicos ( p.ex. papel ou poliestireno expandido) e inorgânicos (vidro), os valores impostos pela Comunidade Europeia. A legislação em vigor, ao ter como objetivo a minimização do gasto de energia, exige níveis muito elevados de conforto térmico nos edifícios. Na verdade, os tijolos aditivados e com geometrias otimizadas para resistirem à condução do calor, para além de ainda estarem aquém dos valores de condutibilidade térmica almejados, revelam uma perda da sua resistência estrutural. Na verdade, nos edifícios, os panos de alvenaria não estrutural, como é o caso dos de tijolo, são utilizados com o objetivo principal de organizar os espaços. Somente a estrutura, de betão armado ou metálica, é concebida e dimensionada para resistir às combinações de ações relevantes para estados limite último e de serviço.
Este projeto de I&DT pretendeu não só contribuir para a diminuição da condutibilidade térmica do material constituinte do tijolo, como também desenvolver o conceito, e estudar a sua viabilidade, de considerar os panos de alvenaria não-estrutural em tijolo como reserva de robustez dos edifícios, i.e., como reserva de capacidade para suportar eventos não previstos nos regulamentos de ações e combinações de ações, sem prejuízo do conforto térmico.
À semelhança do que ocorre com as cerâmicas estruturais, em que as cerâmicas nanocompósitas mostram um tremendo aumento das propriedades estruturais, quando comparadas com as de cerâmicas monolíticas ou mesmo microcompósitas, será de esperar, que mesmo em matérias-primas convencionais, como as constituintes dos tijolos tradicionais, a presença de fases nanoetrururadas de base cerâmica poderá ser uma mais valia para o incremento das propriedades à compressão, estruturais e térmicas.
Os diversos trabalhos de I&D permitiram, ao caracterizar exaustivamente lamas resultantes do tratamento de superfície de alumínio, detetar após secagem a presença de alumina-gama nanocristalina com 15 a 20 nanometros, com grau de hidroxilação variável, segundo o tratamento feito ao resíduo pelo seu produtor, antes de o enviar para aterro.
Em consequência, este resíduo é uma fonte de material (ADITIVO) CERÂMICO NANOESTRUTURADO, compatível com as matérias primas utilizadas no fabrico de tijolo SEM CUSTO, tornando possível a adição destes materiais com características nanocompósitas promissoras compatível com o baixo preço do tijolo.
A indústria cerâmica já utilizou lamas resultantes da refinação secundária da bauxite, as denominadas lamas vermelhas sem grandes resultados, para além da integração deste resíduo.
Ensaios preliminares já realizados, com lamas de anodização de diferentes origens e com diferentes tratamentos de secagem, mas por um lado sem controlo da desidroxilação e por outro sem cuidados de mistura conducente à sua integração/desagregação efetiva na matéria-prima do tijolo, conduziram a resultados que evidenciaram o seu papel na melhoria de condutibilidade térmica, sem que o tijolo após cozedura apresentasse perdas de propriedades químicas e físicas, ao contrário de outros aditivos comummente utilizados como reforço da resistência térmica do produto.
Objetivos
O objetivo do presente projeto foi o de utilizar lamas resultantes da indústria de anodização do alumínio, com taxas de desidroxilação variáveis, e de várias proveniências e integrá-las por mistura convencional na matéria-prima do tijolo e avaliar a evolução de propriedades térmicas, e as necessárias para transformar um material não-estrutural numa reserva de reforço estrutural quando o edifício que o integra em painéis é sujeito a condições extremas.
Este objetivo alavanca na atividade que a PRECERAM tem vindo a desenvolver para produção e divulgação de um tijolo com uma geometria aperfeiçoada que incrementa o seu desempenho térmico, sendo atualmente a empresa que mais produz este tipo de material para construção em Portugal.
O projeto consiste na substituição de uma percentagem da matéria-prima utilizada para produção do tijolo técnico de geometria modificada por lamas, de modo a alterar não só a composição do material, mas também a sua estrutura, transformando-o num nanocompósito e assim garantir um melhor desempenho térmico e a um reforço estrutural.
A utilização das lamas para produção de materiais cerâmicos tem sido amplamente estudada e com resultados promissores, nomeadamente para produção de tijolos refratários, cimento ou produção de cerâmicos ricos em mulite. No entanto, estas aplicações resultam da incorporação das lamas previamente calcinadas, a diferentes temperaturas que no limite máximo podem atingir 1600ºC. A utilização das lamas sem tratamento térmico prévio para incorporação em materiais cerâmicos traz novos desenvolvimentos.
Em concreto, este projeto foca a utilização das lamas nanoestruturadas para produção de tijolo com elevado isolamento térmico e resistência estrutural a um nível industrial, através da avaliação das alterações introduzidas pela adição de lamas a nível da mistura/dispersão e homogeneização da pasta, do processamento, das fases de secagem, sinterização e no produto final. Numa primeira fase de desenvolvimento experimental foi analisado o papel das adições controladas de alumina-gama sintética com diferentes teores de hidroxilação à matéria-prima da empresa. Em seguida, foram avaliados os produtos resultantes da produção de amostras maciças de argila com teores de lama homotéticos dos resultantes do estudo prévio com material análogo, e testadas as suas propriedades técnicas. O tijolo aditivado foi avaliado numa segunda fase de testes ao produto de per si e em paredes.
O carácter ambiental de escoamento de resíduos e ao mesmo tempo com potencial para obter um produto com melhores propriedades, com a finalidade de ser superior aos tijolos denominados térmicos já existentes no mercado, promovem a competitividade da empresa dando um valor acrescentado ao projeto.
Trata-se um projeto integrador de tecnologias avançadas em ambiente industrial, em que se pretendeu atingir o sucesso através da implementação de soluções de engenharia no fabrico de tijolos e desenvolvimento de matérias-primas, para melhorar significativamente as propriedades do produto existente.
As vantagens estão suportadas por um conjunto de inovações de propriedades comprovadas em Laboratório que se pretendem aplicar em ambiente industrial, sendo o risco moderado. Deste modo, a relação entre risco de projeto e investimento no mesmo é particularmente atrativa, pois a implementação com sucesso no processo produtivo, viabiliza que a Empresa possa oferecer mais valor ao mercado.
Apoio
Apoiado pelo COMPETE no âmbito do Sistema de Incentivos ao I&DT, na vertente de Co-promoção o projeto envolveu um investimento elegível de €258.667,70 ou que correspondeu a um incentivo FEDER de €163.873,8.
Consórcio
A equipa de consórcio apresenta um conjunto de valências em I&DT que lhe permite abordar o problema de forma abrangente, estudando as suas causas e definindo especificações a atingir de forma a cobrir os diferentes objetivos nos domínios identificados.
A PRECERAM, promotor líder possui um grande know-how de no fabrico de tijolos contribuindo de forma eficaz e objetiva para a identificação das causas de problemas quando passámos da escala MACRO à escala MICRO. Possui também grande conhecimento de no processo de produção de matéria-prima tradicional o que será uma mais-valia para o acompanhamento, desenvolvimento e concretização dos objetivos propostos.
Por outro lado, o copromotor FCTUC - Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra utiliza competências diversificadas em materiais e sua caracterização (CEMUC - Centro de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra) bem como na área estrutural (Engenharia Civil), com especial relevância para o desenvolvimento de misturas com resíduos nanométricos através do Grupo de Nanomateriais e Microfabricação pertencente ao CEMUC, tendo participado em diversas ações e projetos com este tipo de tipologia, possuindo portanto experiência de transferência de tecnologia para a indústria de soluções tecnológicas.
Este projeto permitiu à empresa reforçar a sua capacidade interna de produção, a sua flexibilidade faces aos produtos a produzir e sua preocupação ambiental.
Testemunho
Segundo Ávila e Sousa, um dos coordenadores técnicos responsáveis, " o apoio do COMPETE foi determinante para o desenvolvimento deste projeto que para além de ter reforçado o relacionamento empresa/universidade obteve resultados práticos muito interessantes para ambas as partes.”