Engenharia da produção de absorventes internos compostáveis usando fibra vegetal como núcleo absorvente principal
Solução completa
Processo de fabricação de almofadas compostáveis
NIDISI
Essa iniciativa faz parte da Sparsa Solution, uma organização nepalesa sem fins lucrativos que produz e distribui localmente absorventes menstruais compostáveis, que têm um núcleo absorvente feito de fibra de bananeira,
As máquinas convencionais de produção de absorventes internos são manuais - o que as torna trabalhosas e anti-higiênicas - ou totalmente automatizadas, o que exige um alto investimento inicial e geralmente é incompatível com materiais ecologicamente corretos. Para superar esses desafios, os engenheiros do NIDISI, da Sparsa e da Grit Engineering desenvolveram um sistema semiautomático e de baixo custo adaptado ao Made in Nepal local.
Construído com recursos limitados, o sistema produz de 3.500 a 4.000 absorventes por dia e inclui:
- Um triturador de papel para corte uniforme da fibra;
- Uma máquina personalizada de fabricação de colchões para o núcleo absorvente macio;
- Uma máquina de montagem de absorventes modificada que sela diferentes camadas usando selagem ultrassônica e cola compostável.
Essa configuração permite uma produção segura e em pequena escala, reduzindo o desperdício de plástico e apoiando a saúde menstrual para o benefício das mulheres e do meio ambiente.
Última atualização: 05 Aug 2025
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Galeria de fotos e vídeos
Contexto
Desafios enfrentados
Ambiental: Um dos principais desafios foi a obtenção de camadas superior e inferior compostáveis e não plásticas. Após extensas pesquisas e testes, identificamos materiais seguros e certificados que reduzem significativamente a poluição plástica. Também buscamos reduzir a dependência de componentes sintéticos importados usando fibra de banana disponível localmente, promovendo uma economia circular.
Social: Os métodos manuais de fabricação de absorventes geralmente não são higiênicos e exigem muita mão de obra. Nosso sistema semiautomático garante uma produção mais limpa e, ao mesmo tempo, cria empregos locais dignos. Com o treinamento de trabalhadores não qualificados e a criação de microfábricas, capacitamos as comunidades rurais e melhoramos o acesso a produtos menstruais seguros.
Econômico: A maioria das máquinas de absorventes internos é muito cara ou inadequada para materiais ecológicos. Desenvolvemos um maquinário de baixo custo e fácil de usar, incluindo uma máquina personalizada de produção de núcleo absorvente macio e um sistema de montagem de camadas modificado, que pode ser replicado localmente em locais com recursos limitados, reduzindo os custos iniciais e a dependência de tecnologia estrangeira
Localização
Pulchowk, Bharatpur, Chitwan, província de Bagmati, Nepal
Processar
Resumo do processo
Esta solução em quatro partes descreve uma abordagem passo a passo para a produção de absorventes menstruais compostáveis usando materiais vegetais de origem local.
O processo começa com a criação de um layout de fábrica funcional (Building Block 1) que define o posicionamento das máquinas, o acesso à energia, o fluxo de materiais, o zoneamento de higiene e a organização do espaço de trabalho. Esse layout garante uma operação tranquila e uma coordenação eficiente entre as unidades. No Building Block 2, o papel à base de plantas feito de fibra de banana é processado em núcleos absorventes macios usando uma máquina de baixo custo projetada sob medida. Essa máquina foi desenvolvida do zero, com diretrizes técnicas detalhadas, opções de fabricação local e arquivos CAD para dar suporte à replicação. O Building Block 3 se concentra no processo de montagem das almofadas. Os materiais dos rolos superior e inferior são alimentados em uma máquina semiautomática modificada, enquanto o núcleo absorvente é inserido manualmente por meio de um transportador sincronizado. As camadas são seladas por meio de colagem ultrassônica, moldadas, esterilizadas e, em seguida, embaladas. O Building Block 4 concentra-se na matéria-prima usada para a produção e manutenção de absorventes compostáveis e no protocolo de segurança da máquina.
Juntos, esses blocos formam um modelo de produção replicável e sem plástico que fortalece o acesso à saúde menstrual e reduz a poluição plástica.
Blocos de construção
Layout abrangente da fábrica e fluxo de trabalho da unidade de produção de absorventes menstruais
Visão geral do layout da fábrica:
A unidade de produção de absorventes higiênicos está localizada perto de uma área urbana para garantir acesso mais fácil aos canais de distribuição, à mão de obra qualificada e às redes de transporte. A fábrica foi construída com paredes de concreto e telhado isolado de chapa de estanho galvanizado, proporcionando durabilidade e proteção contra o calor durante as estações mais quentes.
- Área total: 1.420 pés quadrados
- Escala de produção: Semi-escala
- Produção diária: 3.000 almofadas
- Principais áreas: Armazenamento de matéria-prima, piso de produção, escritório, sala de descanso, banheiro e um laboratório interno para testes de pads
Para ver imagens do layout e do posicionamento das máquinas, consulte a galeria anexada a este bloco.
Fluxo de trabalho de produção passo a passo
- Coleta de matéria-prima
- Trituração de papel de fibra de banana
- Formação de núcleo absorvente macio
- Montagem da camada e esterilização por UV
- Embalagem e armazenamento
Observação: A higiene é uma prioridade máxima. A fábrica segue rigorosamente os padrões nacionais de higiene e segue protocolos internos claros para garantir a segurança do produto em todos os estágios da produção. Para obter mais informações sobre práticas de higiene, consulte o nome da solução "Defining a Good Menstrual Pad: A User-Centered R&D Process in Nepal".
Documentos adicionais disponíveis neste bloco:
- Layout detalhado da fábrica e fluxo de produção/material (PDF)
- Visão geral do consumo de energia (PDF)
- Estimativa de custos para a instalação da fábrica (PDF)
Fatores facilitadores
- Acesso a equipes locais qualificadas e comprometidas: Um facilitador importante foi trabalhar com uma equipe local motivada de engenheiros, técnicos e membros da comunidade que co-desenvolveram o layout, o maquinário e os processos de produção.
- Parcerias de engenharia colaborativa: A estreita colaboração entre a Sparśa, o NIDISI e a Grit Engineering garantiu uma configuração prática e eficiente, adaptada para a produção de almofadas compostáveis usando fibra de banana.
- Disponibilidade de materiais de construção locais: O uso de materiais disponíveis localmente para a construção ajudou a reduzir custos, evitar atrasos e garantir um projeto de construção adequado ao contexto.
- Proximidade da infraestrutura urbana: A escolha de um local próximo a linhas de fornecimento de eletricidade, acesso rodoviário e pools de mão de obra ajudou a agilizar a configuração e a logística operacional.
- Compromisso com padrões de higiene e qualidade: A integração de protocolos de higiene e instalações de teste no local garantiram a segurança do produto e a conformidade regulatória desde o início.
- Prototipagem e iteração práticas: A flexibilidade para criar protótipos de layouts de máquinas e fluxo de fábrica no local permitiu a rápida solução de problemas e melhorias no processo.
Lição aprendida
- Comece com uma instalação alugada
Quando os orçamentos são limitados, o aluguel de um espaço é uma opção mais flexível e econômica. Quando o produto ganhar força e as operações se estabilizarem, você poderá investir na construção de uma instalação permanente. - Selecione seu local com sabedoria: Escolha um terreno com acesso a serviços públicos, como água e eletricidade. Evite áreas poluídas ou locais próximos a fábricas de produtos químicos para atender aos padrões de higiene. O envolvimento com os membros da comunidade local desde o início pode ajudar a evitar conflitos de uso da terra posteriormente.
- Envolva profissionais desde o início: Mesmo para edifícios pequenos, é essencial consultar arquitetos ou engenheiros. Aspectos importantes, como ventilação, iluminação e durabilidade estrutural, geralmente são negligenciados sem a contribuição de especialistas.
- Mantenha uma comunicação clara com as empreiteiras: Atualizações regulares e visitas ao local ajudam a garantir que o trabalho siga suas expectativas e cronograma, reduzindo atrasos e mal-entendidos.
- Planeje a instalação elétrica em torno das máquinas: Entenda as necessidades de energia de suas máquinas (monofásica vs. trifásica) antes de finalizar o layout. O planejamento adequado evita a troca de fiação dispendiosa ou incompatibilidades de energia durante a instalação.
- Crie redes locais de suporte técnico: Ter um metalúrgico ou técnico local confiável à disposição pode fazer uma grande diferença quando forem necessários pequenos reparos ou ajustes, mantendo sua produção nos trilhos.
Fabricação de núcleo absorvente macio: Visão geral do maquinário, explicação detalhada do processo, modelos 3D
Este bloco explica como as folhas de fibra de banana processadas são transformadas em núcleos fofos e absorventes usando uma máquina semiautomática personalizada. Esses núcleos absorventes formam a camada intermediária dos absorventes menstruais compostáveis.
A máquina opera por meio de um processo semiautomatizado cuidadosamente sequenciado, projetado para garantir qualidade e eficiência consistentes, especialmente em ambientes com poucos recursos:
- Trituração: o processo começa com um triturador que corta as folhas de fibra de banana em pedaços pequenos e uniformes usando lâminas rotativas. Isso garante a consistência para os próximos estágios.
- Alimentação e agitação: o papel triturado é alimentado em um funil equipado com um parafuso de Arquimedes e um agitador. O parafuso fornece uma alimentação constante para o pulverizador, enquanto o agitador evita o entupimento.
- Pulverização e formação de núcleo de penugem: Dentro do pulverizador de alta velocidade, o papel é dividido em penugem fina. O movimento centrífugo do ar espalha a penugem uniformemente em uma correia móvel confinada.
- Compressão em folhas: a penugem distribuída uniformemente é comprimida entre duas correias por meio de uma série de rolos. Isso une a penugem em folhas absorventes contínuas.
- Corte no tamanho certo: as folhas são então movidas por um transportador para uma unidade de corte acionada por um compressor de ar e controlada por um cronômetro universal. Essa unidade corta a folha nas dimensões necessárias do núcleo absorvente.
- Reciclagem de aparas e penugem: as matrizes pressionam a folha para que ela tome forma, enquanto os bicos de ar ao redor sopram o excesso de penugem. Esse material solto é coletado por sucção e reciclado para reutilização.
Esse processo permite a produção de núcleos absorventes limpos, eficientes e uniformes, usando materiais disponíveis localmente e tecnologia apropriada para operações em semiescala.
Recursos adicionais para replicação:
- PDF: Detalhes do mecanismo de trabalho e do procedimento de operação
- PDF: Diagrama de conexão elétrica do sistema de corte
- Arquivo CAD: Máquina de fabricação de colchões - link GrabCAD
Fatores facilitadores
- Forte colaboração com oficinas de engenharia locais
A construção de uma máquina personalizada exigiu uma estreita colaboração com metalúrgicos e engenheiros qualificados que pudessem adaptar projetos, protótipos de componentes e iterar com base no feedback de campo. - Especificações técnicas e planejamento claros
O desenvolvimento de uma compreensão detalhada de cada etapa do processo - trituração, alimentação, pulverização, formação da folha e corte - foi essencial para traduzir as necessidades em um projeto de máquina. - Disponibilidade de papel de fibra de bananeira
Um fornecimento consistente e de qualidade de folhas de fibra de banana processadas foi necessário para garantir o desempenho da máquina e a saída do núcleo de penugem. - Fonte de alimentação confiável e sistema de compressão de ar
A máquina requer eletricidade estável (incluindo motores de alta velocidade) e um sistema de ar comprimido seguro e bem regulado para a unidade de corte e a reciclagem da penugem. - Mentalidade de prototipagem e flexibilidade
O processo de desenvolvimento incluiu fases de tentativa e erro, o que exigiu paciência, uma abordagem flexível aos ajustes e testes contínuos para atingir a consistência desejada da penugem e os padrões de higiene.
Lição aprendida
- Estabeleça acordos claros com os fabricantes de máquinas: um contrato bem definido é essencial. Ele deve abranger os recursos da máquina, os materiais a serem usados, as restrições orçamentárias, os cronogramas de entrega, os mecanismos para lidar com atrasos e quaisquer modificações personalizadas esperadas.
- Mantenha a comunicação frequente e as visitas ao local: as verificações regulares com a equipe de fabricação, tanto virtuais quanto presenciais, ajudam a garantir que a máquina seja construída de acordo com o projeto e permitem a rápida solução de problemas quando surgem problemas.
- Espere atrasos e use o tempo de forma estratégica: a fabricação de máquinas geralmente leva mais tempo do que o previsto. Durante esses atrasos, concentre-se em tarefas paralelas, como treinamento, aquisição de matéria-prima ou configuração da fábrica, para evitar gargalos mais tarde.
Lições técnicas do uso da máquina personalizada
- Sistema de corte com ar comprimido: Uma preocupação com a segurança: o mecanismo de corte com ar comprimido mostrou-se complexo e apresentava riscos de segurança devido a possíveis desconexões de tubos sob alta pressão. Um sistema de corte baseado em roletes seria mais simples e seguro para projetos futuros.
- O gerenciamento de poeira é fundamental: a fibra de bananeira, quando pulverizada, cria partículas finas no ar. Combinado com ar de alta pressão, isso gera muita poeira. Sistemas eficazes de ventilação e controle de poeira são essenciais para uma operação segura e higiênica.
- O desenvolvimento de máquinas personalizadas exige paciência: embora as máquinas personalizadas ofereçam precisão e inovação, o processo de projeto exige um sólido conhecimento técnico, solução de problemas e paciência durante os ciclos de desenvolvimento de tentativa e erro.
Processo de montagem e construção de camadas de absorventes menstruais compostáveis
Adquirimos uma máquina semiautomática de montagem de almofadas e depois a modificamos para se adequar ao nosso processo específico. As máquinas padrão são normalmente projetadas para uso em escala industrial com materiais à base de plástico e entradas de rolos contínuos. Como trabalhamos com núcleos absorventes de fibra de banana natural, que não estão em forma de rolo, tivemos que ajustar a máquina para que ela funcionasse com nossa configuração.
As camadas superior e inferior (algodão não tecido e PLA-" bioplástico feito com material de ácido polilático, que é uma camada compostável") vêm em rolos. Esses rolos são instalados na máquina. No meio, colocamos manualmente nossos núcleos absorventes macios pré-cortados em uma esteira transportadora em movimento. A máquina é equipada com sensores e um sistema de sincronização que alinha tudo.
À medida que os materiais passam pela máquina:
- As três camadas são unidas
- Um sistema de rolos comprime e sela a almofada usando selagem ultrassônica
- A almofada é então moldada e cortada
- Depois disso, cada almofada passa por um túnel de luz UV-C para esterilização
Por fim, aplicamos manualmente o adesivo e embalamos as almofadas para distribuição.
Essas modificações nos permitem trabalhar com materiais ecológicos e compostáveis e, ao mesmo tempo, manter um fluxo de trabalho semiautomatizado. Não é perfeito, mas funciona - e é muito mais adequado para ambientes de pequena escala e com poucos recursos do que sistemas totalmente automatizados projetados para absorventes de plástico.
Para obter uma compreensão detalhada da especificação técnica
- PDF intitulado "Explicação detalhada do sistema de montagem de camadas"
- PDF intitulado "Parâmetro técnico da máquina de montagem de camadas"
Fatores facilitadores
- Qualidade consistente da matéria-prima: o desempenho da máquina é melhor quando as camadas superior e inferior são fornecidas em rolos uniformes. A camada superior (algodão não tecido) e a camada inferior (PLA - bioplástico de "ácido polilático") devem ter aproximadamente 20 a 30 cm de largura, com espessura e tensão consistentes para evitar emperramento durante a alimentação. Materiais muito rígidos, muito elásticos ou muito finos podem não vedar adequadamente.
- Dimensões do núcleo absorvente: os núcleos absorventes de fibra de bananeira precisam ser pré-cortados em um comprimento e largura fixos para que caibam exatamente na área de vedação da máquina. Se o núcleo for muito grosso, poderá causar desalinhamento ou erros de vedação. Em nosso caso, os núcleos têm cerca de 3 a 4 mm de espessura.
- Fornecimento adequado de eletricidade: a máquina requer eletricidade monofásica com uma tensão estável. As flutuações de energia podem afetar a calibração do sensor, a pressão do rolete e a consistência da vedação. Recomenda-se a instalação de um estabilizador de tensão se a sua rede elétrica for instável.
- Familiaridade do operador com os materiais: Como o núcleo é colocado manualmente, o operador precisa ser treinado para reconhecer e alinhar os materiais corretamente, especialmente ao trabalhar com componentes não padronizados e ecologicamente corretos.
- Configuração e calibração da máquina: As posições do sensor, a pressão do rolo e o tempo precisam ser calibrados para a combinação específica de materiais. Geralmente, são necessários pequenos ajustes ao mudar para um novo rolo ou lote de núcleo absorvente.
Lição aprendida
- Teste a máquina com seus próprios materiais antes do envio: Ao importar uma máquina, especialmente uma que exija modificações personalizadas, é essencial manter contato regular com o fornecedor. Solicite atualizações de fotos e vídeos durante todo o processo de construção e, se possível, visite o local para fazer testes pessoalmente usando suas matérias-primas reais. Isso ajuda a detectar problemas antecipadamente e garante que a máquina funcione conforme o esperado em seu contexto.
- Sempre teste as matérias-primas antes de comprar em grandes quantidades: os materiais que funcionam na teoria podem não funcionar na prática. Aprendemos que vale a pena solicitar amostras de vários fornecedores e executar testes em pequena escala na máquina antes de se comprometer com pedidos grandes. Isso evita incompatibilidades, atrasos na produção e desperdício.
- Organize os documentos de importação com antecedência: Se a máquina estiver sendo enviada internacionalmente, certifique-se de que toda a documentação legal e alfandegária seja tratada enquanto a máquina ainda estiver em produção. Esperar até o último minuto pode resultar em atrasos dispendiosos na fronteira quando a máquina estiver pronta para ser despachada.
Especificações de máquinas e materiais com protocolos de segurança e manutenção
Esta seção apresenta detalhes técnicos abrangentes sobre as matérias-primas usadas na fabricação dos absorventes higiênicos Sparsa. Também inclui especificações para cada camada de material, requisitos de máquina associados, considerações de manutenção, protocolos de segurança e padrões de embalagem final. Essas informações são essenciais para garantir a qualidade da produção, a rastreabilidade do material e o controle do processo.
As três camadas funcionais - topo, núcleo absorvente e barreira - são montadas usando uma máquina de montagem de absorventes (consulte o Building Block 3 para obter informações detalhadas). Após a montagem:
- O adesivo é aplicado manualmente
- As almofadas são dobradas em três partes
- Cada almofada é embalada individualmente usando uma bolsa compostável
Recursos adicionais para replicação:
- PDF: Detalhes das informações sobre as matérias-primas usadas na produção de absorventes compostáveis
- PDF: Detalhes de informações sobre a manutenção da máquina e o protocolo de segurança
Impactos
Nossa solução cria um impacto social, econômico e ambiental significativo nas comunidades rurais e semiurbanas do Nepal.
- Estabelecemos uma unidade de produção de absorventes em escala média que oferece emprego e renda para mais de 10 trabalhadores locais, incluindo mulheres de origens marginalizadas, em funções que vão desde a operação de máquinas até a liderança.
- Por meio de treinamento prático, desenvolvemos capacidade técnica no uso de máquinas, manutenção, controle de produção e gerenciamento de higiene - habilidades raramente acessíveis aos trabalhadores rurais.
- Ao oferecer absorventes menstruais compostáveis e sem plástico, aumentamos o acesso a produtos de saúde menstrual seguros, dignos e acessíveis para comunidades que antes dependiam de alternativas caras ou inseguras.
- Nosso uso de fibra de banana, um subproduto agrícola, reduz o desperdício e a poluição plástica. Ao substituir o polímero superabsorvente (PLA) à base de plástico - material absorvente de líquidos e camadas - por materiais biodegradáveis, ajudamos a diminuir a carga ambiental de longo prazo e apoiamos ecossistemas de solo mais saudáveis após o descarte.
- O modelo de fábrica localizada fortalece a propriedade da comunidade, incentiva a aquisição local e reduz a dependência de produtos importados.
- O projeto promove a igualdade de gênero, destaca o papel das mulheres em áreas técnicas e oferece um caminho replicável para a fabricação circular, inclusiva e resistente ao clima.
Beneficiários
Mulheres e meninas locais: especialmente em áreas rurais e carentes - agora têm acesso a produtos menstruais higiênicos e a preços acessíveis. Isso melhorará significativamente sua saúde, dignidade e capacidade de participar plenamente da educação, do trabalho e da vida cotidiana.
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
ODS 3 - Boa saúde e bem-estar
ODS 8 - Trabalho decente e crescimento econômico
ODS 11 - Cidades e comunidades sustentáveis
ODS 12 - Consumo e produção responsáveis
ODS 13 - Ação climática
História
Sistema de corte: Alinhamento da matriz
@NIDISI
Never Giving Up: The Journey to Building a Game-Changing Machine (A jornada para construir uma máquina revolucionária):
Dois engenheiros determinados do NIDISI partiram com um objetivo ambicioso: construir uma máquina que pudesse transformar a fibra de banana em folhas macias e absorventes para absorventes higiênicos ecologicamente corretos. Mas essa missão não se tratava apenas de tecnologia. Tratava-se de criar soluções sustentáveis de saúde menstrual que pudessem chegar às comunidades mais remotas. Para ter sucesso, a máquina precisava ser compacta, econômica, semiautomatizada e eficiente o suficiente para a produção descentralizada em pequena escala. Mas as máquinas existentes representavam um problema. As disponíveis na Índia e na China eram muito manuais e lentas ou totalmente automáticas, mas muito caras e grandes. Nada atendia às suas necessidades específicas.
Então, eles decidiram construir uma do zero.
Em colaboração com a GRIT Engineering, renomada pelo design inovador de máquinas, eles assumiram um desafio que não tinha precedentes. Mesmo para a GRIT, esse era um território novo. A fibra de bananeira, embora sustentável, mostrou-se incrivelmente difícil de trabalhar. Sua estrutura macia e irregular dificultava a alimentação e a distribuição uniforme. A velocidade do pulverizador, o tipo de malha e a consistência da alimentação estavam profundamente interconectados - o ajuste de uma variável afetava todo o sistema.
Três meses se passaram. Depois, seis. Depois, nove. Ainda não havia uma folha perfeita. O sistema de corte também não conseguiu fornecer resultados limpos.
Mas a equipe não desistiu. Cada tentativa fracassada se tornou uma lição. Cada contratempo os deixava mais próximos. Eles continuaram a trabalhar. Houve um avanço quando Sworup Raj Poudel, engenheiro técnico do NIDISI Nepal, que estava orientando o processo remotamente, decidiu participar pessoalmente. Ele introduziu uma mudança fundamental - alimentar a máquina com papel de banana triturado em vez de fibra solta. O papel era mais denso, mais uniforme e alimentado de forma mais consistente. Pela primeira vez, a máquina produziu uma folha limpa e uniforme.
Pouco tempo depois, Florian Didier, líder técnico da NIDISI na UE, juntou-se ao workshop. Com sua profunda experiência em fibras naturais, ele ajudou a ajustar o sistema, melhorando a uniformidade da folha e otimizando o mecanismo de corte.
Finalmente, depois de quase um ano de trabalho árduo, o protótipo foi concluído - uma máquina totalmente funcional, construída com um propósito específico. Ela representava mais do que apenas hardware. Ela incorporava criatividade, resiliência e um profundo compromisso com o impacto.
Essa máquina é mais do que metal e motores. Ela simboliza a inovação impulsionada por um propósito. Construída para regiões carentes,
Para todos os agentes de mudança que estão por aí:
A verdadeira inovação nasce da persistência. Esta equipe provou isso. Eles nunca desistiram.
