REAPROVEITAMENTO DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO NA PRODUÇÃO DE ARGAMASSAS

Transcrição

1 REAPROVEITAMENTO DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO NA PRODUÇÃO DE ARGAMASSAS J.R. Ferrari*, R.V. da Silva, D.M. Louzada, I.C. Tinti Programa de Pós-graduação em Tecnologias Sustentáveis PPGTECS Instituto Federal do Espírito Santo IFES *Av. Vitória, 1729, Jucutuquara, Vitória ES, RESUMO Este trabalho avalia o efeito da incorporação de resíduo de placas de circuito (PCI) impresso nas propriedades de argamassas. Placas (PCI),de diferentes tipos de equipamentos, livre de seus componentes eletrônicos, foram trituradas. O material resultante foi peneiradoe separado em quatro faixas granulométricas (1,2 mm; 0,6 mm; 0,3 mm; 0,15 mm). Foram produzidas argamassas sem resíduo e com substituição de 10% da areia pelo volume equivalente de resíduo de cada uma das faixas. Para a caracterização das argamassas foram realizados ensaios de Resistência à compressão, Absorção de água, Índice de vazios, Massa específica e análise por Microscopia Eletrônica de Varredura. De um modo geral as propriedades das argamassas apresentaram pouca alteração com a incorporação do resíduo, viabilizando autilização do mesmo. Os resultados demonstraram que o efeito da adição do resíduo depende do formato e tamanho das partículas do mesmo, porém, não foi possível estabelecer um padrão de comportamento. Palavras chave: lixo eletrônico, placas de circuito impresso, reaproveitamento de resíduos, argamassa. INTRODUÇÃO Dados estatísticos demonstram os problemas relacionados ao descarte de resíduos sólidos no Brasil. Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (1), por meio da Pesquisa Nacional de Saneamento Básico - PNSB, 99,96% dos municípios brasileiros tem serviços de manejo de Resíduos Sólidos. Isso demonstra que existe a coleta, porém a forma de descarte ainda necessita de adequação, pois a maior parte dos resíduos ainda é descartada de forma inadequada. Um resíduo que chama atenção é o lixo eletrônico, descrito informalmente como todo resíduo tecnológico, relacionado à informática, elétrica e outros. Entre os materiais relacionados ao lixo eletrônico, podem ser destacados notebooks, computadores desktop, impressoras, estabilizadores, tablets, 362

2 smartphones, celulares, televisores e monitores de computadores mais antigos conhecidos como CRT (tubo de raios catódicos), que contém substâncias tóxicas como cádmio, mercúrio e chumbo. O crescente consumo de produtos eletroeletrônicos, que rapidamente se tornam obsoletos, associado ao consumismo da sociedade moderna, resulta num grande volume desse tipo de rejeito. São escassas e rudimentares as ações do serviço público para o correto descarte desses materiais. Poucas empresas assumem a responsabilidade do recolhimento e reciclagem desses tipos de produtos, conforme recomenda a Lei nº 12305/2010 da Política Nacional de Resíduos Sólidosno seu inciso VI do artigo 33. Encontrar novas possibilidades de uso para esses resíduos pode auxiliar a solucionar alguns problemas. Pesquisas referentes ao lixo eletrônico abordam temas diversos, tais como: Gestão de resíduos (2) Novas técnicas e procedimentos de reciclagem (3,4) e Caracterização e recuperação dos metais preciosos, como o ouro e o cobre (3,4,5). Vale citar que práticas informais de reciclagem desses resíduos para recuperar os metais preciosos são praticadas em países asiáticos e africanos (6,7). Outro tópico recorrente é a recuperação, caracterização e reciclagem das partes poliméricas do resíduo, responsáveis por boa parte do volume gerado. Parte desses polímeros é do tipo termoplástico que podem ser reciclados por meio das técnicas convencionais de extrusão e injeção (8,9). As placas de circuito impresso, resíduo utilizado neste trabalho, são formadas por camadas de fibra de vidro impregnadas por um polímero termorrígido, geralmente epóxi ou poliéster, e por finas películas de substâncias metálicas. Segundo Medeiros (10), a composição média dessas placas é: 46% de metais, 23,3% de polímeros e 30,6% de material cerâmico. A proposta deste trabalho é reciclar as placas de circuito impresso e utilizar este resíduo, após cominuição, como substituto parcial dos agregados na fabricação de argamassas. Pretende-se produzir um material de menor custo ao substituir parcialmente a matéria prima natural por resíduos. Assim, a proposta pretende contribuir com o reaproveitamento desses resíduos e consequentemente minimizar os impactos ambientais gerados pelo seu descarte inadequado. 363

3 MATERIAIS E MÉTODOS Materiais As placas de circuito impresso utilizadas neste estudo, foram obtidas do comércio local de Colatina - ES e da empresa ES Ambiental localizada em Linhares/ES. São principalmente placas de computadores, telefones sem fio, controle remoto, e fontes de computador. As placas foram recebidas tais como mostrado na Figura 1, repleta de componentes eletrônicos como, resistores, capacitores, diodos, slots de expansão e chips. Figura 1- Placa de circuito de computador desktop. Os componentes eletrônicos das placas foram retirados com o auxílio de um soprador térmico. Em seguida as placas limpas foram trituradas em um triturador forrageiro, da marca Garthen, modelo GT-2000 LDF. Após a trituração, o resíduo obtido foi submetido ao peneiramento por 15 min e separado em quatro faixas granulométricas: retido na peneira de 0,15 mm, retido na peneira de 0,3 mm,retido na peneira de 0,6 mm,retido na peneira de 1,2 mm.o material retido na peneira de 2,4 mm e passante na peneira de 0,15 mm foi descartado. Para a produção das argamassas além do resíduo foram utilizados os seguintes insumos: cimento, areia e água. O cimento é do tipo Portland CPV ARI RS. A escolha do cimento deu-se por ser o tipo comumente utilizado na produção de peças pré-moldadas, como blocos para alvenaria e blocos para pavimentação. A areia utilizada como agregado é originária de leito de rio, módulo de finura 2,31 e 364

4 dimensão máxima característica de 2,36mm. A água foi fornecida pela rede pública de abastecimento local, Cesan, ES. Métodos Após a separação granulométrica o resíduo foi analisado quanto à morfologia das partículaspor microscopia eletrônica de varredura (MEV).Para a substituição parcial da areia pelo resíduo na fabricação da argamassa, foi necessário conhecer a massa específica e unitária de cada um dos materiais de maneira que seja substituído o mesmo volume de material. A massa unitária e massa específica, de cada uma das faixas granulométricas, foram determinadas de acordo com as normasnbr NM 45 (11) e NBR NM 52 (12) respectivamente. Como não existe uma norma específica que defina traços para argamassas, foi adotado o traço 1:3, que leva em consideração o disposto na norma NBR 7215 (13), que trata dos ensaios de resistência à compressão para o cimento Portland.O resíduo foi incorporado, em substituição parcial a areia. Devido à diferença entre as massas específicas da areia e do resíduo foi efetuada a compensação de volumes. Para cada formulação foi retirado determinado percentual da areia e verificado o seu volume. Esse volume foi substituído pelo volume equivalente de resíduo. A Tabela 1 apresenta os traços utilizados para a confecção dos corpos de prova.considerando estudos anteriores com materiais similares (14,15,16), optou-se por substituir apenas 10% da areia pelo resíduo. Tabela 1 - Traços utilizados na preparação das argamassas com substituição de 10% da areia por resíduo. Resíduo Resíduo Resíduo Resíduo Cimento Areia retido # retido # retido # retido Argamassa (g) (g) 0,15 mm 0,3 0,6 #1,2 (g) mm(g) mm(g) mm(g) Água (g) Referência ,2 Traço ,2 84,04 449,2 Traço ,2 110,08 449,2 Traço ,2 130,87 449,2 Traço ,2 118,99 449,2 Foram preparados 45 corpos de prova de argamassa de acordo com a NBR 7215 (13), sendo 9 corpos de prova para cada faixa granulométrica de resíduo, além 365

5 da amostra de referência. Após vinte e quatro horas os corpos de prova foram desmoldados e submersos em água saturada com cal por 28 dias para cura. Após a cura os corpos de prova foram testados de acordo com a NBR 9778 (17) para determinar a Absorção de água, Índice de vazios e Massa específica real. Foi também realizado ensaio de Resistência à compressão simples de acordo com a NBR 7215 (13). RESULTADOS E DISCUSSÃO Caracterização do resíduo A Figura 2 apresenta fotos do resíduo após a trituração e separação por faixa granulométrica. Nota-se que o resíduo retido na peneira #1,2mmé o mais grosso e apresenta formato irregular enquanto que o resíduo retido na peneira #0,15mmé praticamente um pó. a) b) c) d) Figura 2 Resíduo nas diferentes faixas granulométricas: a) retido na # 0,15mm, b) retido na # 0,3mm, c) retido na # 0,6mm, d) retido na # 1,2mm. A Figura 3 apresenta imagens obtidas no MEV para as diferentes faixas granulométricas. 366

6 a) b) c) d) Figura 3 - Fotomicrografia das diferentes faixas granulométricas do resíduo. a) retido na # 0,15mm, b) retido na # 0,3mm, c) retido na # 0,6mm, d) retido na # 1,2mm. No resíduo retido na peneira de 0,15 mm predomina o formato fibrilar. Pode ser observada grande quantidade de fibras de vidro dispersas e de pequeno comprimento, máximo de 1 mm, como também fibras de vidro agrupadas em pequenos feixes. Também são encontradas, em pequena quantidade, partículas não fibrosas. Já para o resíduo retido na peneira de 0,3 mm são observadas partículas de formatos variados, a maioria alongada. Na imagem de maior aumento notam-se as fibras de vidro aglomeradas por resina em forma de feixes de maior diâmetro, se comparado aos feixes do resíduo retido na peneira de 0,15 mm. O resíduo retido na peneira de 0,6 mm tem formato semelhante ao retido na peneira de 0,3 mm, porém com maiores dimensões. Já o resíduo mais grosso, retido na peneira de 1,2 mm, tem partículas grosseiras, de formato retangular ou equiaxial, com poucas fibras aparentes e superfícies mais planas se comparado às demais faixas granulométricas. Vale lembrar que à fibra de vidro é utilizada como reforço para o polímero, na fabricação das placas de circuito impresso, e está presente em alto percentual nas 367

7 placas.segundo Medeiros (10) cerca de 30% em peso das placas é composta por material cerâmico, principalmente o silício, elemento de maior percentual nas fibras de vidro. Ensaio de resistência à compressão simples Os resultados do ensaio de resistência à compressão são apresentados na Figura 4. As argamassas com resíduos de maior granulometria, retidos nas peneiras de 0,6 mm e 1,2 mm, apresentam resistência à compressão ligeiramente maior que à argamassa de referência e que as argamassas com resíduos de menor granulometria. Aparentemente, o tamanho e o formato das partículas do resíduo têm influência na resistência da argamassa, porém, como as diferenças entre as medidas são pequenas, não é possível estabelecer um padrão de comportamento. Considerando que essa propriedade é de fundamental importância na aplicação desse tipo de material, pode-se dizer que a adição do resíduo no percentual utilizado, até 10%, é viável. Figura 4 - Resistência à compressão simples das argamassas De acordo com estudo elaborado por Mastali, Dalvand e Sattarifard (18),que avaliou a utilização da fibra de vidro em argamassa, foi demonstrado ganho de resistência à compressão e ao impacto com a inserção deste material. Neste trabalho as fibras de vidro também estão presentes no resíduo e se incorporam às 368

8 misturas, criando um reforço homogêneo, cuja ação depende do tamanho e formato das partículas. Ensaios de Absorção de água, Índice de vazios e Massa específica A Figura 5 apresenta os resultados dos ensaios de Absorção de água. Nota-se que as argamassas com resíduo apresentam absorção maior do que a amostra de referência, porém as diferenças entre as medidas são de no máximo 1%. A argamassa com resíduo retido na peneira de 1,2 mm é o que apresenta maior absorção. Figura 5 - Absorção de água das argamassas. Com relação ao índice de vazios cujo resultado é apresentado na Figura 6, os valores se alternam em torno do valor da amostra de referência sem apresentar um padrão de comportamento. As diferenças percentuais entre as argamassas com resíduo e a argamassa de referência são pequenas, menos de 2%. 369

9 Figura 6 Índice de vazios das argamassas. A Figura 7 apresenta os resultados de massa específica real das argamassas.é importante citar que a densidade do resíduo (composto predominantemente de polímero e fibra de vidro) é menor que a densidade da areia e, portanto, espera-se que com a adição do resíduo ocorra redução da massa específica. Essa redução, no entanto, varia com a granulometria do resíduo.nota-se que as argamassas com resíduos de maior granulometria apresentam menor massa específica. Figura 7 Massa específica real das argamassas. 370

10 CONCLUSÕES As partículas do resíduo das placas de circuito impresso após trituração apresentam diferentes formatos conforme a granulometria. As partículas de menor granulometria (retidos nas peneiras de 0,15 mm e 0,6 mm) apresentam formato predominantemente fibrilar, enquanto que as partículas de maior granulometria (retidos nas peneiras de 0,6 mm e de 1,2 mm) apresentam formato retangular ou equiaxial. Os valores da resistência à compressão das argamassas com resíduo são muito próximos da argamassa de referência, logo a adição do resíduo na argamassa, considerando essa propriedade de fundamental importância, é viável. As argamassas com resíduo apresentam absorção de água maior do que a argamassa de referência, porém as diferenças entre as medidas são de no máximo 1%. Os valores do índice de vazios das argamassas com resíduo são muito próximos da argamassa de referência. A massa específica real das argamassas com resíduos de maior granulometria é menor do que a massa específica das argamassas com resíduos de menor granulometria. De um modo geral pode-se dizer que o formato e tamanho das partículas do resíduo têm influência nas propriedades das argamassas, porém, não é possível estabelecer um padrão de comportamento para as variáveis analisadas. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Ifes, campus Vitória e campus Colatina, e ao Programa de Pós-graduação em Tecnologias Sustentáveis, pelo apoio para a realização deste trabalho. REFERÊNCIAS 1. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA - IBGE. IBGE. Disponível em: < Acesso em: 25 jun SANTOS, C.A.F. A Gestão dos Resíduos Sólidos Eletroeletrônicos e Suas 371

11 Consequências para a Sustentabilidade: Um Estudo de Múltiplos Casos na Região Metropolitana de Porto Alegre. 2012, 131 p. Dissertação de Mestrado - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. 3. KASPER, A. C. Caracterização E Reciclagem de Materiais Presentes em Sucatas de Telefones Celulares. 2011, 105 p. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. 4. VEIT, H. M. et al. Utilization of magnetic and electrostatic separation in the recycling of printed circuit boards scrap. Waste Management, v. 25, n. 1, p , MAGALINI, F.; KUEHR, R.; BALDÉ, C P. ewaste en America Latina:Análisis estadístico y recomendaciones de política pública. United Nations University, Tokyo Japan,p. 1-38, Disponível em: < Acesso em: 26 jan CHI, X. et al. Informal electronic waste recycling: A sector review with special focus on China. Waste Management, v. 31, n. 4, p , ONGONDO, F. O.; WILLIAMS, I. D.; CHERRETT, T. J. How are WEEE doing? A global review of the management of electrical and electronic wastes. Waste Management, v. 31, n. 4, p , MONTEIRO, M. R; CHINELATTO, M. A; BORGES, J.R V. Reciclagem de Sucatas Eletrônicas - Parte I: Caracterização de Componentes Poliméricos Presentes em Equipamentos de Informática. Anais do 9º Congresso Brasileiro de Polímeros, Campina Grande - PB, p. 2-8, GABRIEL, Adjanara Preis. Caracterização e reciclagem da carcaça polimérica de monitores de tubos de raios catódicos pós-consumo. 2012, 81 p. Dissertação de Mestrado - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. 10. MEDEIROS, N. M. Caracterização e Separação Física de Placas de Circuito Impresso de Computadores Obsoletos. 2015, 73 p. Dissertação de Mestrado - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brasil. 11. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 45: Agregados - Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 52: Agregado miúdo - Determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7215: Cimento 372

12 Portland - Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro NAGAJOTHI, P G.; FELIXKALA, T. Compressive Strength of Concrete Incorporated with E-fiber Waste. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, qualificação, v. 4, n. 4, p , ALAGUSANKARESWARI, K. et al. An Experimental Study on E-Waste Concrete. Indian Journal of Science and Technology, v. 9, n. 2, 10 jan SIDDIQUE, R.; KHATIB, J.; KAUR, I. Use of recycled plastic in concrete: a review. Waste management, v. 28, n. 10, p , jan ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9778: Determinação da absorção de água, índice de vaizios e massa específica. Rio de Janeiro MASTALI, M.; DALVAND, A.; SATTARIFARD, A. The impact resistance and mechanical properties of reinforced self-compacting concrete with recycled glass fiber reinforced polymers. Journal of Cleaner Production, v. 124, p , USE OF WASTE PRINTED CIRCUIT BOARDS IN MORTARS ABSTRACT This work evaluates the effect of the incorporation of waste of printed circuit boards (PCB) in the mortarsproperties. Plates (PCB), of different types of equipment, free of its electronic components, were crushed. The resulting material was sieved and separated into four granulometric ranges (1.2 mm, 0.6 mm, 0.3 mm, 0.15 mm). Mortars with no waste and with 10% of the sand replaced by the equivalent volume of waste from each of the ranges,were produced. For characterization of the mortars tests were performed: Compressive Strength, Water Absorption, Void Index, Specific Mass and Scanning Electron Microscopy. In general, the mortars properties presented little alteration with the incorporation of the waste, making feasible the use of the same. The results showed that the effect of the addition of the waste depends on the shape and size of the particles, but it was not possible to establish a behavior pattern. Key-words: electronic waste, printed circuit boards, waste management, mortar. 373