ANÁLISE DO CICLO DE VIDA DE PRODUTOS CERÂMICOS DA INDÚSTRIA DE CONSTRUÇÃO CIVIL

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1 ANÁLISE DO CICLO DE VIDA DE PRODUTOS CERÂMICOS DA INDÚSTRIA DE CONSTRUÇÃO CIVIL Sebastião Roberto Soares(*) Universidade Federal de Santa Catarina. Professor do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental (Universidade Federal de Santa Catarina), Doutor em Gestão e Tratamento de Resíduos (INSA de Lyon/França, 1994), Engenheiro Sanitarista (Universidade Federal de Santa Catarina, 1985). Sibeli Warmling Pereira Universidade Federal de Santa Catarina Francine Efigênia Breitenbach Universidade Federal de Santa Catarina (*):Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental Universidade Federal de Santa Catarina - Campus Universitário, Caixa Posta 476 CEP: Florianópolis SC Brasil. Telefone: (550-xx-48) Fax: (0-xx-48) soares@ens.ufsc.br RESUMO O diagnóstico de impactos ambientais, através da Análise do Ciclo de Vida de produtos cerâmicos (materiais estruturais e de revestimento) visa a consolidação e difusão de métodos, técnicas e ferramentas capazes de gerar dados qualitativos e quantitativos para a análise e hierarquização de impactos ambientais neste setor da indústria da construção. Este trabalho apresenta alguns procedimentos metodológicos para levantamento dos dados referentes aos aspectos ambientais da indústria cerâmica, possibilitando sua avaliação e a conseqüente construção de propostas de melhorias. Palavras Chave: cerâmica (1), meio ambiente (2), análise do ciclo de vida (3). INTRODUÇÃO A indústria da construção civil é forte consumidora de matérias primas e grande produtora de resíduos. Geralmente o aspecto ambiental associado a este setor refere-se à fase construtiva, deixando de lado as fases de produção de materiais, uso e descarte dos mesmos. Neste sentido, um processo adequado de gestão ambiental deve considerar, sempre que possível todo o ciclo de vida da edificação (e evidentemente o ciclo dos seus constituintes). O setor cerâmico é um dos grandes contribuintes da construção civil, aqui representado pelos tijolos, telhas e revestimentos. Neste sentido, a avaliação de todo o ciclo de vida destes produtos permite dispor de dados científicos sobre a participação ambiental de elementos cerâmicos na construção civil. Isto permitirá, primeiramente, a escolha dentre uma mesma categoria, dos produtos ou processos ambientalmente mais adequados, e em uma segunda etapa a possibilidade de mudanças nos processos produtivos que resultem em melhorias no perfil ambiental dos produtos. A análise do ciclo de vida é um processo que objetiva avaliar os encargos ambientais associados a um produto, processo ou atividade, pela identificação e quantificação da energia e materiais utilizados e resíduos produzidos, visando avaliar o impacto dessa utilização liberação no ambiente, e implementar oportunidades de melhorias ambientais. Este processo considera todas as interações (consumos e geração de

2 resíduos) ocorridas desde a extração da matéria prima até o tratamento e/ou disposição final do produto após sua utilização. As principais fases do ciclo de vida dos produtos cerâmicos estão ilustradas na figura 1, sendo que algumas envolvem sub-fases que aparecem implícitas. É o caso, por exemplo, das fases de produção, onde diversos processos industriais estão agrupados numa única etapa denominada fabricação dos produtos. Extração de matéria-prima Transporte de matéria-prima Fabricação de produtos Fim de uso Utilização de produtos Transporte de produtos Transporte de resíduos Eliminação de resíduos Figura 1: Esquema das fases do ciclo de vida dos principais produtos cerâmicos A ACV pode ser dividida em três etapas básicas: 1. Inventário consiste em um processo de base de dados que armazena informações quantitativas de energia e matérias primas necessárias, emissões gasosas, efluentes líquidos, sólidos e outros lançamentos no ambiente de qualquer parte do ciclo de vida de um produto, processo ou atividade. 2. Análise de impacto representa uma técnica quantitativa e/ou processo qualitativo para caracterizar e avaliar os efeitos das cargas ambientais identificadas no inventário. A avaliação deve considerar os efeitos sobre a saúde humana e ecológica, assim como outros efeitos e modificações no meio ambiente. 2

3 3. Análise de melhoria constitui uma avaliação sistemática das necessidades e oportunidades para reduzir a carga ambiental associada à energia e matéria-prima utilizadas e às emissões de resíduos em todo ciclo de vida de um produto, processo ou atividade. INVENTÁRIO O inventário constitui a etapa de levantamento de dados, promovendo um catálogo quantitativo das entradas (energia e matérias primas) e saídas (emissões no ambiente) para um específico produto, processo ou atividade. O inventário deve ser elaborado com precisão, dentro das possibilidades de definição e limitação do sistema, os resultados podem ser utilizados nas análises de impacto e de melhorias. Os objetivos específicos da elaboração do inventário, de acordo com Fava et al. (1990) são: Estabelecer uma linha de base inclusiva de informações num sistema abrangente de recursos exigidos, energia consumida e emissões para promover avaliação. Identificar pontos dentro do ciclo de vida como um todo, ou em um determinado processo, onde grandes reduções de necessidades de recursos e emissões podem ter êxito. Comparar os sistemas de entradas e saídas às alternativas de produtos, processos e atividades. Possibilitar o desenvolvimento orientado para novos produtos, processos ou atividades que requeiram menos recursos e emissões. Identificar necessidade das análises de impacto nos ciclo de vida. Avaliar as informações necessárias para conduzir propostas de melhoria O inventário deve ser elaborado com base em uma unidade funcional coerente, que neste caso é expressa em m 2 (metros quadrados) de produtos, quais sejam piso, azulejo ou tijolo. Ou seja, os dados pesquisados devem fazer referência à produção de um metro quadrado de produto cerâmico, com os valores de consumos e gerações associadas a esta unidade. A seguir são apresentados os principais ítens de um inventário para empresas de produtos cerâmicos, com os respectivos procedimentos de elaboração: 1 - Consumo hídrico Esta parte da análise é relativa à utilização e ao consumo de água (exclusivamente para finalidade produtiva) proveniente de uma fonte externa ao local de produção (ou eventualmente de um poço interno). A utilização de efluentes líquidos reciclados no processo não é abordada nesta etapa, que considera essencialmente a forma de abastecimento (fonte) e a quantidade consumida distribuída pelas fases de produção. Fontes de abastecimento de água Rede de distribuição (manancial) Poço Utilização de água reciclada em outro local Destinação/distribuição da água de consumo Verificar se a distribuição do fluxo de entrada da água para as diversas utilizações é devidamente quantificada, através de: Leitura direta (quando houver medidor em cada fase) Por estimativa (quando houver um único medidor) Estimativa ou medição aproximada por meio dos diâmetros de saída e tempo de escoamento (no caso em que não há nenhum medidor). A comparação dos dados de consumo medidos in loco com o consumo total apresentado na fatura é de suma importância para a correção de eventuais perdas durante o processo. 3

4 2 Energia As informações referentes ao consumo de energia podem ser obtidas por meio das seguintes ações: Análises das tarifas e suas evoluções no tempo. Faturas. Eventuais contratos com concessionárias; contratos com indústrias geradoras de energia térmica, fornecedoras de gás natural, etc. Controles de medição de consumo de óleos combustíveis, lenha, serragem, etc. Verificação da existência de outros procedimentos de monitoramento e registro de consumo (semanal ou mensal, por exemplo). Verificar o período de referimento destes monitoramentos. Verificação da existência de registro específico de consumo (ou viabilidade de medição), para as várias fases de utilização de energia (operação de máquinas, iluminação, fornos, etc.). O levantamento do consumo de energia específico de algum processo ou equipamento pode ser feito a partir da potência dos motores utilizados e de seus tempos de funcionamento. Dessa forma também lâmpadas, fornos e outros aspectos da produção podem ter o consumo energético descriminado. Ao final do levantamento devem ser comparados, por meio do balanço de massa, os dados medidos em campo, relativos aos processos (por exemplo, o consumo de uma máquina) com as faturas correspondentes, de forma a validar as informações. 3 Materiais constituintes dos produtos Refere-se aos materiais que entram como matéria prima nas diversas fases do processo de produção (matéria prima de suporte - argila, constituintes do esmalte, fundentes, etc.). É necessário que se faça um levantamento completo de todos esses materiais, de acordo com o produto objetivado. Para tal, são interessantes as seguintes informações e documentações: Documentação de fornecedor Verificar se existem documentos relativos ao fornecimento do material (dados da procedência do fornecedor); Documentos de aquisição com indicação das quantidades adquiridas e periodicidade de fornecimento; Fichas técnico-informativas com especificação técnica, composição, informações toxicológicas, etc.; No caso de não haver fornecedor para alguma matéria prima (se a empresa for proprietária da jazida de argila, por exemplo), deve-se levantar o tempo de utilização da jazida, condições ambientais da mesma (impactos e medidas mitigadoras), licenças do DNPM Departamento Nacional de Produtos Minerais e dos Órgãos ambientais. 4 Emissões gasosas As emissões gasosas devem além de conhecidas, ser mensuradas e tratadas. As principais etapas para o levantamento destas informações são as seguintes: Inventário de todas as emissões através da identificação de todas as saídas de efluentes gasosos; Especificação por meio de medições (análises) das quantidades (e/ou balanço de massa) e as técnicas utilizadas para redução da poluição; Planejamento e resultados do controle (plano de manutenção e limpeza de filtros, por exemplo); Documentação de fornecedores de produtos e serviços relacionados ao processo de emissão gasosa. No entanto, a documentação de controle deve ser confiável, com respeito às exigências legais e à manutenção do sistema de tratamento (purificador). Ou seja, devem ser analisadas as falhas (defeitos) freqüentes no sistema, suas causas periódicas e permanentes e medidas de correção adotadas. Informações necessárias para a avaliação do sistema de emissões gasosas: Controle de poluentes em cada emissão, com respectivos limites estabelecidos pela legislação vigente; Quadro sinótico dos valores de resultados e concentrações de poluentes antes e depois do sistema de tratamento (purificador), num mesmo período de comparação; 4

5 Documentos referentes ao controle de dados (existentes). 5 - Refugos/Resíduos A seguir são elencados os principais resíduos sólidos gerados pela produção de revestimentos cerâmicos: Descarte do peneiramento e separação de pó para a massa Descarte cru Descarte cozido (neste caso da biqueima, com esmalte cozido ou cru) Resíduo da raspagem de esmalte Material de embalagem Material refratário Material plástico Calda do esmalte ou de outro material / substância residual do processo produtivo Óleo de descarga Baterias descarregadas Resíduos problema (componentes mecânicos substituídos) Aparas de corte de ferro e metais em geral Resíduos de depuração: Pó da massa ou esmalte Cal exaurida Solução concentrada de boro Máquinas de tecidos substituídos Lodo de depuração de esgoto Para cada tipo de resíduo são recomendadas as seguintes informações: Documentação geral expedida em função da legislação vigente, como autorizações, declarações, licenças de aterros ou sistemas incineradores de resíduos, etc. Documentação relativa à composição: verificar se existem e como são geridos, relação de análises ou ensaios realizados; verificar se há classificação segundo a legislação. Documentação da forma de estocagem (se existir) Informações, dados quantitativos e documentações relativas à produção e destinação. Em particular verificar se são anotadas e como são geridas as seguintes informações: - quantificação total de produtos num referido período; - distribuição quantitativa em função da respectiva origem ( exemplo, quanto resíduo cru é produzido na fase de prensagem, na fase de secagem e de esmaltação); - a destinação: quantitativo de reaproveitamento de materiais (Internamente), com indicação de quais fases geram e recuperam tal material, e quantitativo das demais saídas de material (com indicação das destinações, dadas aos materiais que não podem ser reaproveitados e do tratamento a que devem ser submetidos. Documentação dos fornecedores de materiais / serviços de classificação de resíduos específicos: verificar, em particular, se existe uma documentação relativa à identificação e qualificação dos fornecedores. 6 Efluentes líquidos Os dados relativos aos efluentes líquidos devem ser levantados sob dois enfoques. O primeiro diz respeito ao fluxo (vazão): Fluxo de efluentes líquidos produzidos (fluxo total e por fase de produção); Fluxo de efluente líquido tratado; 5

6 Fluxo de efluente líquido reciclado; Fluxo de efluente líquido descarregado, com indicação do corpo receptor. Verificar se tais fluxos são medidos e se a quantificação é confiável. O segundo enfoque é o da caracterização e gestão, onde devem ser considerados: Documentação do tratamento (processo, instalação, etc.) e sua modalidade de controle e gestão do sistema; Documentação dos controles efetuados, em particular das águas destinadas ao descarte (lançamento); Documentação relativa a operações de reciclagem (técnica, instalação, rede hídrica, etc.); Documentação dos fornecedores de instalações/produtos/serviços referentes a efluentes líquidos. Relatórios e laudos referentes às análises qualitativas de todas os efluentes. 7 Desperdício energético (perda de energia) O desperdício energético é constituído essencialmente pelo fluxo de calor disperso (liberado) pela máquina térmica, através da parede da mesma ou através do fluxo de materiais (produtos utilizados, emissões gasosas) saídos com temperatura elevada. Em geral, na indústria de revestimentos cerâmicos, o desperdício energético não tem sido tratado como parâmetro de suporte lateral, mas no âmbito de elaboração de balanço térmico. Alguns dos fluxos térmicos configuram-se como saídas energéticas segundo a definição conhecida e podem ser calculados a partir de dados disponíveis em análises precedentes [exemplo, saídas representadas por emissões gasosas de alta temperatura: correspondem a fluxos entálpicos que podem ser facilmente calculados, dados de tais emissões são conhecidos ]. Todavia, esses dados podem ser efetivamente estimados como partes de um balanço energético relativo a uma única máquina. Dessa forma, para cada equipamento (em especial os fornos), as perdas calculadas podem ser minimizadas por medidas diferentes, de acordo com as especificações do mesmo. RESULTADOS OBTIDOS De todos os dados levantados na etapa do inventário, os mais significativos são aqueles capazes de contribuir para a definição dos produtos com melhor performance ambiental, no caso em estudo, de indicar dentre os produtos cerâmicos (com mesma função) aqueles que possuem atribuídos à sua produção, a menor geração de efluentes e resíduos, bem como o menor consumo de energia, água e matéria prima. Alguns dados referentes aos aspectos ambientais deste setor estão organizados sob a forma de tabelas. As tabelas 1 e 2 apresentam uma média dos consumos de energia térmica e elétrica por fase de produção, com a unidade de medida sendo kcal (energia) por kg de material processado. TABELA 1 Distribuição do Consumo Térmico kcal/kg SAÍDA MÁQUINA kcal/kg PRODUTO FINAL % TOTAL Atomização % Secagem % Queima % Total FONTE: Beltran e Martinez (1999) TABELA 2 Distribuição do Consumo Elétrico kcal/kg SAÍDA MÁQUINA kcal/kg PRODUTO FINAL % TOTAL Moagem Atomização Prensagem

7 Secagem Esmaltação Queima Outros Total FONTE: Beltran e Martinez (1999) O consumo de água nos processos de fabricação de revestimentos cerâmicos (expresso em L de água por m 2 de revestimento) divide-se basicamente em duas fases da produção, conforme apresentado na tabela 4. TABELA 4 Consumo de Água PROCESSOS CONSUMO L/m 2 Preparação das massas 7 a 15 Preparação do esmalte 7 a 15 O consumo de água pela indústria cerâmica estrutural não apresenta um padrão de referência, uma vez que a adição de água na preparação da massa depende das características de umidade da massa utilizada, sendo que em alguns casos este consumo é praticamente desprezível. São considerados como principais poluentes atmosféricos oriundos do processo de fabricação de produtos cerâmicos, as poeiras, chumbo e flúor. A tabela 3 apresenta os fatores de emissão destes poluentes, expressos em g de poluentes por kg de material processado. No que diz respeito à emissão de CO 2, SO 2 e outros gases gerados durante a queima de combustíveis, tanto nos processos de fabricação de revestimentos como de cerâmica estrutural, o fator determinante das quantidades é o tipo de combustível utilizado. Este aspecto apresenta algumas variações e detalhamentos técnicos que por não serem discutidos neste trabalho não estão representados na tabela. TABELA 3 Fatores de Emissão dos Principais Poluentes Atmosféricos Operação Pv (poeiras) Pb F Produto Fase/Emissão principal/emissão FEM (g/kg) FEM (g/kg) FEM (g/kg) Moagem à seco Preparação da Moagem à úmido Matéria-Prima de Suporte Secagem por (atomização) 5.3 conformação (prensagem) Secagem Revestimento Cerâmico Produto Preparo e aplicação do esmalte Cozimento Esmaltação e polimento Moagem do esmalte Esmaltação Grés porcelanato 0.05 (0.75) 0.8 Biscoito (1.75) Vidrado (1.8) Monoqueima (1.4) Fusão de Fritas (ar-gás natural)

8 Esmaltado (colorido) Produção de fritas Fusão de Fritas (oxigênio-gás natural) FONTE: adaptado de Busani et al. (1995) FEM Fator de emissão médio A geração de resíduos nos processos de fabricação de produtos cerâmicos está condicionada a diversos fatores como, características da matéria prima utilizada, tipo de processo, tipo de embalagem, possibilidade de reintegração dos resíduos nos processos e outros. A indústria cerâmica industrial apresenta na maioria das etapas de fabricação a possibilidade de reintegrar o resíduo no processo, salvo os materiais defeituosos que saem dos fornos, neste caso os materiais podem ser utilizados como sub produtos em obras que não exijam resistência mecânica ou ainda como agregados na construção civil. Para a cerâmica de revestimentos, os principais resíduos gerados estão apresentados na tabela 5, expressos em kg de resíduo por m 2 de material produzido. TABELA 5 Geração de Resíduos pela Indústria de Revestimentos Cerâmicos RESÌDUOS QUANTIDADE kg/m 2 Cozidos 0,45 Lodos dos sistemas de depuração da área de esmaltação 0,12 Lodos dos sistemas de depuração da água de lavagem 2,0 Cal exaurida 0,016 Solução concentrada de boro 0,030-0,060 L/ m 2 CONCLUSÃO O setor cerâmico brasileiro necessita de estímulos à pesquisa e ao desenvolvimento de novas técnicas de produção, visando inovações tecnológicas dos produtos, bem como a otimização do desempenho ambiental dos mesmos. O desenvolvimento de uma cultura de exigências ambientais na construção civil, que leva à tendência do consumo de produtos ambientalmente mais adequados, contribui para estas inovações. Dessa forma, a análise do ciclo de vida dos produtos cerâmicos, elaborada a partir de um inventário consistente e preciso, constitui uma ferramenta fundamental para a avaliação ambiental, onde variáveis como consumo de matéria prima, geração de resíduos sólidos e poluentes gasosos, por exemplo, constituem parâmetros decisivos para a escolha de produtos, cujo processo de fabricação não esteja associado à poluição dos rios e do ar ou simplesmente não esteja contribuindo para o esgotamento de reservas de recursos naturais não renováveis. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Frey, et al. (1998) Ambiente igiene sicurezza. Sassuolo Fava, et al. (1990) A Technical Framework of Life-Cycle Assessment. Published by Society of Environmental Toxicoly and Chemistry ans SETAC Foundation for Environmental Education. Pensacola Graziano B., Carlo P., Giorgio T. (1995) Piastrelle Ceramiche & Ambiente. Sassuolo. 90 José V.L.B., German C.M. (1999) Medidas para redução do consumo energético nos processos de produção de pavimentos e revestimentos cerâmicos, en Cerâmica Informação nº 2/3 Janeiro / Abril, Brasil. 29 8