Síntese e caracterização do pigmento cerâmico de hematita, obtida a partir de carepa de aço, encapsulada em sílica amorfa obtida a partir de casca de arroz

Abstract

Questões ligadas a sustentabilidade e preservação ambiental têm adquirido grande relevância nos trabalhos científicos dos últimos anos. Neste aspecto, um dos grandes desafios a serem alcançados é a reciclagem de materiais descartados pelos diferentes setores produtivos da sociedade. Considerando que o desenvolvimento tecnológico provoca agressões ao meio ambiente através do descarte de resíduos, buscou-se, neste estudo, investigar a possibilidade de aproveitamento de casca de arroz e carepa de aço como matérias-primas alternativas para a síntese de um pigmento encapsulado a base de óxido de ferro e sílica destinado à indústria cerâmica. Pigmentos heteromórficos, também conhecidos por encapsulados ou de oclusão, são aqueles em que o elemento cromóforo é protegido por uma matriz encapsuladora, a qual o torna estável química e termicamente a altas temperaturas. Para este objetivo, neste trabalho a casca de arroz foi tratada química (lixiviação ácida) e termicamente para obter-se sílica amorfa e, a carepa de aço foi tratada termicamente de forma a obter-se hematita. O processo de lixívia, que apresentou os melhores resultados, baseou-se no tratamento da casca de arroz com solução de ácido clorídrico a 10% com posterior calcinação a 600ºC durante 3 h de patamar. A amostra de carepa de aço tratada a 800ºC durante 2 h de patamar em atmosfera oxidante gerou hematita com tonalidada vermelha. A sílica obtida a partir da casca de arroz apresentou tamanho médio de partículas de 4,1 mm, aproximadamente 98% de sílica na forma amorfa e área de superfície específica de 406,3 m2/g. O óxido de ferro obtido a partir da carepa de aço apresentou cerca de 97% de hematita como única fase. Para síntese do pigmento foram definidas composições com 5, 10 e 15% de cromóforo (95, 90 e 85% de sílica amorfa) as quais foram homogeneizadas e calcinadas a 1050ºC e 1150ºC durante 2 h. Para sílica, hematita e pigmentos sintetizados foram determinadas as coordenadas colorimétricas, análise microestrutural e cristalográfica, distribuição de tamanho de partículas, percentual de encapsulamento e espectroscopia de UV-Visível, dentre outras análises. Finalmente, os pigmentos que apresentaram os melhores percentuais de encapsulamento foram incorporados em massa porcelânica em teores de 4 e 8% para análise de desenvolvimento de cor e estabilidade térmica e química. Estes mostraram estabilidade após queima, desenvolvendo tonalidade creme e rosa claro com diferença de saturação de acordo com o percentual adicionado e com o teor de cromóforo inerente a cada composição. Com este procedimento buscou-se dar um destino proveitoso para a casca de arroz e para a carepa de aço sob o ponto de vista ambiental e tecnológico, transformando-os em um novo produto de maior valor agregado.