Potential for use of waste from soybean culture treated with water and sodium hydroxide for production of agglomerated panels

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i2.25762

Keywords:

Cold water; Sodium hydroxide; Soy bushes; Chemical analysis; Particulate mixing.

Abstract

Brazil is one of the largest soybean producers and, consequently, generates a large amount of residues from this culture, which could be used in the manufacture of agglomerates. This work aimed to analyze the physico-mechanical characteristics of agglomerated panels, produced with particles of soy and eucalyptus residues, treated in cold water and sodium hydroxide. A 50:50 ratio of eucalyptus particles and soybean bushes was adopted. The nominal density of the panels was 0.60 g/cm³. Urea-formaldehyde adhesive with a solids content of 12% was used. Three treatments were adopted: particles treated with cold water and particles treated with NaOH (with a concentration of 1%, in addition to a treatment with control particles. The chemical components of the lignocellulosic materials were quantified for the three situations. The parameters of the pressing cycle were : 4 MPa (pressure), 150 °C (temperature), for 8 min. Reductions were observed in the contents of total extractives, after the treatments. Regarding the physical properties, the treatments applied to the particles did not demonstrate efficiency, as they did not bring improvements for the dimensional stability of the panels and none of the treatments reached the minimum value specified by the standard used. For the mechanical properties, the panels produced with water-treated particles met the requirements for the MOE. For the perpendicular tensile properties and Janka hardness, all the panels reached the values ​​specified by NBR 14810 (2013). The other properties tested the (MOR, APS and APT) did not meet the standard. The treatments applied to soybean and eucalyptus particles did not demonstrate efficiency for physical properties, but some mechanical properties met the minimum requirements of NBR 14810 (2013) for non-structural panels for indoor use in a dry environment (Type P2).

Author Biography

Ianca Oliveira Borges, Universidade Federal de Lavras

Bacharel em Engenheira Ambiental pelo Centro Universitário de Belo Horizonte (UNIBH) e atualmente Mestranda em Engenharia de Biomateriais na Universidade Federal de Lavras (UFLA), seguindo a linha de pesquisa dos Bioprodutos e Bioprocessos. Experiência nas áreas de Licenciamento Ambiental, Ciências Ambientais, Educação Ambiental, Mobilização e Comunicação Social, Agronomia, Compósitos e Biomateriais, com ênfase em Engenharia Ambiental.

References

Associação Brasileira De Normas Técnicas – ABNT (2013). NBR 14810: Painéis de partículas de média densidade. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT (2006). NBR 14810-3: Chapas de madeira aglomerada: métodos de ensaios. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT (2010). NBR 14853: Madeira: determinação do material solúvel em etanol-tolueno e em diclorometano e em acetona. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT (2010). NBR 7989: Pasta celulósica e madeira: determinação de lignina insolúvel em ácido. Rio de Janeiro.

Baldin, T., Silveira, A. G., Vidrano, B. R. A., Cancian, L. C., Spatt, L. L. & Haselein, C. R. (2016). Qualidade de painéis aglomerados produzidos com diferentes proporções de madeira e capim-annoni. Revista Brasileira de Ciencias Agrárias, 11(3), 230-237. https://doi.org/10.5039/agraria.v11i3a5376

Barbirato, G., Fiorelli, J., Barrero, N. G., Pallone, E. M. de J. A., Lahr, F. A. R., Cristoforo, A. L. & Savastano Júnior, H. (2014). Painel aglomerado híbrido de casca de amendoim reforçado com partículas de madeira itaúba. Ciência Florestal, 24(3), 685-697. http://doi.org/10.5902/1980509815726.

Bazzetto, J. T. L., Bortoletto Junior, G. & Brito F. M. S. (2019). Effect of particle size on bamboo particle board properties. Floresta e Ambiente, 26(2). https://doi.org/10.1590/2179-8087.012517.

Brito, F. M. S., Bortoletto Junior, G., Paes, J. B., Belini, U. L. & Tomazello-Filho, M. (2020). Technological characterization of particleboards made with sugarcane bagasse and bamboo culm particles. Construction and Building Materials, 262, e120501. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120501

Brito, F. M. S., Silva, P. X. S., Palumbo, S. K. C., Guimarães Júnior, J. B. & Mendes, L. M. (2021). Technological characterization of particleboards constituted with pistachio shell (Pistacia vera) and Pinus oocarpa wood. Revista Brasileira de Ciências Agrárias, 16(2), e8902. https://doi.org/10.5039/agraria.v16i2a8902

Brito, F. M. S., Bortoletto Júnior, G. (2019). Thermal modification of sugarcane waste and bamboo particles for the manufacture of particleboards. Revista Árvore, 43(1). https://doi.org/10.1590/1806-90882019000100012.

Brito, F. M. S. & Bortoletto Júnior, G. (2020). Properties of particleboards manufactured from bamboo (Dendrocalamus asper). Revista Brasileira De Ciências Agrárias, 15, 1-10. https://doi.org/10.5039/agraria.v15i1a7245

Cao, Y., Song, W. Yang, Z. Chen, Z. & Zhang, S. (2017). The Properties of Particleboard Made from Alkalinetreated Wheat Straw and Methylene Diphenyl Diisocyanate Binder. BioResources, 12(2): 3265-3276.

Carvalho, A. G., Andrade, B. G. de., Cabral, C. P. T. & Vital, B. R. (2015). Efeito da adição de resíduos de poda da erva-mate em painéis aglomerados. Revista Árvore 39(1): 209-214. https://doi.org/10.1590/0100-67622015000100020.

César, A. A. S., Bufalino, L., Mendes, L. M., Mesquita, R. G.A., Protásio, T. P., Mendes, R. F. & Andrade, L. M. F. (2017). Transforming rice husk into a high-added value product: Potential for particleboard production. Ciência Florestal, 27(1), 303-313. https://doi.org/10.5902/1980509826468

Companhia Nacional De Abastecimento – CONAB (2020). Acompanhamento da safra brasileira: Grãos - Safra 2019/20 - Décimo Levantamento, 7(10), Brasília.

Cravo, J. C. M., Sartori, D. de L., Fiorelli, J., Balieiro, J. C. de C. & Savastano Júnior, H. (2015). Painel aglomerado de resíduos agroindustriais. Ciência Florestal, 25 (3), 721-730. https://doi.org/10.5902/1980509819675.

Empresa brasileira de pesquisa e agropecuária – EMBRAPA (2019). Transferência de tecnologia florestal. Colombo.

Garcia, H. V. S. G., Furtini, A. C. C., Brito, F. M. S., Santos, C. A., Ribeiro, D. A., Guimarães Júnior, J. B & Mendes, L. M. (2021). Desempenho de painéis de madeira laminada colada cruzada. Constituídos com eucalipto, seringueira e bambu. Research, Society and Development, 10(8), e33210817181. http://doi.org/10.33448/rsd-v10i8.17181

Gonçalves, F. G., Segundinho, P. G. A., Fassarella, M. V., Minini, D., Tinti, V. P., Lopez,Y, M. & Felberg, M. J. K. F. S. (2021). Relação entre propriedades elásticas e biológicas em painéis aglomerados feitos com resíduos de madeira de eucalipto. Revista Matéria, 26(3). https://doi.org/10.1590/S1517-707620210003.13048

Guimarães Júnior, J. B., Xavier, M. M., Santos, T. S., Protásio, T. P., Mendes, R. F., Mendes. L. M. (2016). Inclusão de resíduo da cultura de sorgo em painéis aglomerados de eucalipto. Pesquisa Florestal Brasileira, 36(88), 435-442. https://doi.org/10.4336/2016.pfb.36.88.1036.

Guimarães, B. M. R., Mendes, L. M., Tonoli, G. H. D., Bufalino, L., Mendes, R. F. & Guimarães Junior, J. (2014). Chemical treatment of banana tree pseudostem particles aiming the production of particleboards. Science and Agrotechnology, 38(1), 43-49. https://doi.org/10.1590/S1413-70542014000100005.

Guimarães, I. L., Veloso, M. C. R. A., Lisboa, F. J. N., Mendes, R. F., Mendes, L. M., Farrapo, C. L. & Guimarães Junior, J. B. (2019). Aproveitamento do casquilho de soja para a produção de painéis aglomerados convencionais de baixa densidade. Revista Brasileira de Ciências Agrárias, 14(2), e5643. https://doi.org/10.5039/agraria.v14i2a5643

Instituto Brasileiro de Atuária – IBA (2021). Relatório anual.

Iwakiri, S. & Trianoski, R. (2020). Painéis de madeira reconstituída. Universidade Federal do Paraná.

Iwakiri, S. (2005). Painéis de madeira reconstituída. Universidade Federal do Paraná.

John, M. J. & Anandjiwala, A. D. (2008). Recent developments in chemical modification and characterization of natural fiber-reinforced composites. Polymer Composites, 29(2), 187-207. https://doi.org/10.1002/pc.20461.

Joseleau, J. P., Imai, T., Kuroda, K. & Ruel, K. (2004). Detection in situ and characterization of lignin in the G-layer of tension wood fibres of Populus deltoids. Planta, 219(2), 338-345. https://doi.org/10.1007/s00425-004-1226-5.

Jumhuri, N., Hashim, R. Sulaiman, O., Nadhari, W. N. A. W., Salleh, K. M., Khalid, I., Saharudin, N. I. & Razali, M. Z. (2014). Effect of treated particles on the properties of particleboard made from oil palm trunk. Materials and Design, 64, 769-774. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.08.053

Khedari, J., Nankongnab, N., Hirunlabh, J. & Teekasap, S. (2004). New low-cost insulation particleboards from mixture of durian peel and coconut coir. Building and Environment, 39(1), 59-65. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2003.08.001.

Kin, Z. (1980). Hemicelulozy: chemia i wykorzystanie. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Varsóvia: WYDAWCA: PWRiL - Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 232p.

Klock, U. & Andrade, A. S. (2013). Química da madeira. Universidade Federal do Paraná.

Machado, N. A. F., Furtado, M. B., Parra-Serrano, L. J., Parente, M. de O. M., Fiorelli, J. & Savastano Júnior, H. (2017). Painéis aglomerados fabricados com resíduos do coco babaçu. Revista Brasileira de Ciências Agrárias, 12(2), 202-209. https://doi.org/10.5039/agraria.v12i2a5434

Martins, E. H., Vilela, A. P., Mendes, R. F., Mendes, L. M., Vaz, L. E. V. S. B. & Guimarães Junior, J. B. (2018). Soybean waste in particleboard production. Science and Agrotechnology ,42(2), 186-194. http://dx.doi.org/10.1590/1413-70542018422015817.

Matos, A. T. (2005). Curso sobre tratamento de resíduos agroindustriais. 35 p.

Moraes, A. G. O. (2010). Estudo do íon boroidreto como agente protetor de fibras de sisal no tratamento em meio alcalino. 2010. 81 p. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia dos Materiais) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.

Pizzi, A. (1994). Advanced wood adhesives technology. M. Dekker, 289p.

Scatolino, M. V., Costa, A. O., Guimarães, J. B., Protásio, T. P, Mendes, R. F. & Mendes, L. M. (2017). Eucalyptus wood and coffee parchment for particleboard production: Physical and mechanical properties. Science and Agrotechnology, 41(2), 139-146. http://dx.doi.org/10.1590/1413-70542017412038616.

Sellers, T., Mcsween Junior, J. R. & Nearn, W. T. (1988). Gluing of Eastern hardwoods: a review. New Orleans. https://doi.org/10.2737/SO-GTR-71.

Sette Júnior, I, C. R., Deus Júnior, J. C., Tomazello Filho, M., Pádua, F. A., Calil, F. N. & Laclau, J. P. (2014). Alterações na qualidade da madeira de Eucalyptus grandis causadas pela adubação mineral. Cerne, 20(2). https://doi.org/10.1590/01047760.201420021499.

Silva, D. W., Farrapo, C. L. Ribeiro, D. P., Mendes, R. F., Mendes, L. M., Scolforo, J. R. S. (2015). MDP com partículas de eucalipto e palha de milho. Scientia Forestalis, 43(108), 853-862. http://dx.doi.org/10.18671/scifor.v43n108.10.

Souza, J. T., Menezes, W. M., Haselein, C. R., Baldin, T., Azambuja, R. R. & Morais, W. W. C. (2017). Avaliação das propriedades físico-mecânicas de painéis de casca de arroz e adesivo tanino-formaldeído. Ciência Florestal, 27(3), 1003-1015. https://doi.org/10.5902/1980509828674

Surdi, P. G., Bortoletto Júnior, G., Castro, V. R., Brito, F. M. S., Berger, M. S. & Zanuncio, J. C. (2019). Particleboard production with residues from mechanical processing of Amazonian woods. Revista Árvore, 43(1). http://doi.org/10.1590/1806-90882019000100002

Sweet, M. S. & Winandy, J. E. (1999). Influence of Degree of Polymerization of Cellulose and Hemicellulose on Strength Loss in Fire-Retardant-Treated Southern Pine. Holzforschung, 53(3), 311-317. https://doi.org/10.1515/HF.1999.051.

Veloso, M. C. R. A., Lopes, F. M., Furtini, A. C. C., Silva, M. G., Mendes, L. M. & Guimarães Júnior, J. B. (2020). Low-density particleboard properties produced with jupati particles and eucalyptus wood. Revista Brasileira de Ciências Agrárias, 15(4), e8414. https://www.doi.org/10.5039/agraria.v15i4a8414.

Vieira, H. C., D`Angelo Rios, P., Cunha, A. B., Kniess, D. C., Gaa, A. Z. N., Ricardo, G. C. & Balduino Junior, A. L. (2020). Resíduo de cevada industrial para a produção de painéis aglomerados. Revista de Ciências Agroveterinárias,19(3), 365-372. https://doi.org/10.5965/223811711932020365

Zanuncio, A. J. V., Nobre, J. R. C., Motta, J. P. & Trugilho, P. F. (2014). Química e colorimetria da madeira de Eucalyptus grandis W. Mill ex Maiden termorretificada. Revista Árvore, 38(4). https://doi.org/10.1590/S010067622014000400020.

Zhang, L. & Hu, Y. (2014). Novel lignocellulosic hybrid particle board composites made from rice straws and coir fibers. Materials and Design, 55, 19-26. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.09.066

Zheng, Y., Pan, Z., Zhang, R., Jenkins, B. M. & Blunk, S. (2005). Medium-density Particleboard from Saline Jose Tall Wheatgrass. American Society of Agricultural and Biological Engineers. https://doi.org/10.13031/2013.19578.

Published

25/01/2022

How to Cite

BORGES, I. O.; MIRANDA, E. H. de N. .; BRITO, F. M. S. .; ALTAFIN, N. C. da S. .; MENDES, L. M. .; GUIMARÃES JÚNIOR, J. B. . Potential for use of waste from soybean culture treated with water and sodium hydroxide for production of agglomerated panels. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 2, p. e29511225762, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i2.25762. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/25762. Acesso em: 23 apr. 2024.

Issue

Section

Agrarian and Biological Sciences