ICTR 2004 CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA EM RESÍDUOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Costão do Santinho Florianópolis Santa Catarina

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1 ICTR 2004 CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA EM RESÍDUOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Costão do Santinho Florianópolis Santa Catarina REAPROVEITAMENTO DO RESÍDUO SÓLIDO PROVENIENTE DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDÚSTRIA CERÂMICA DE GRES PORCELLANATO Vicente De Lorenzi Marcos Marques da Silva Paula Adriano Michael Bernardin PRÓXIMA Realização: ICTR Instituto de Ciência e Tecnologia em Resíduos e Desenvolvimento Sustentável NISAM - USP Núcleo de Informações em Saúde Ambiental da USP

2 REAPROVEITAMENTO DO RESÍDUO SÓLIDO PROVENIENTE DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDÚSTRIA CERÂMICA DE GRÊS PORCELLANATO Vicente De Lorenzi 1, Marcos Marques da Silva Paula 2, Adriano Michael Bernardin 3 RESUMO Atualmente, empresas que buscam o aumento progressivo da credibilidade do mercado consumidor e a autosustentabilidade, vêm preocupando-se com a melhoria da qualidade do meio ambiente com o intuito de encontrar alternativas para a redução de seus impactos ambientais e diminuição dos seus custos de produção. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho consiste em propor o reaproveitamento do resíduo do filtro prensa proveniente da estação de tratamento de efluentes de uma indústria cerâmica de grês porcellanato, em massas de cerâmica estrutural, mais especificamente na fabricação de tijolos para alvenaria. Inicialmente, foram caracterizados o resíduo e a composição da massa de tijolo em relação as suas características físico-químicas. Após caracterização foram formuladas algumas composições, com objetivo de avaliar a possibilidade de adição deste resíduo na composição da massa cerâmica de tijolo. Com base em resultados preliminares, verificou-se que os resíduos apresentam características físicas e químicas similares às das matérias-primas cerâmicas convencionais, e que corpos cerâmicos formulados com o resíduo em estudo apresentam características técnicas dentro das especificações exigidas por normas brasileiras. Palavras chaves: Resíduo, Reaproveitamento, Meio ambiente. 1 PG-Ciências Ambientais UNESC 2 PQ Departamento de Engenharia de Materiais e PG-Ciências Ambientais UNESC 3 PQ Departamento de Engenharia de Materiais 1857

3 Introdução A indústria cerâmica brasileira tem papel importante para a economia do país, com participação no PIB (Produto Interno Bruto) estimado em 1%, segundo a Associação Brasileira de Cerâmica (ABC), que corresponde à cerca de seis bilhões de dólares. Além disto, é válido ressaltar que há abundância de matérias-primas naturais, fontes alternativas de energia, alta competitividade e disponibilidade de tecnologias práticas embutidas nos equipamentos nos últimos anos, levando seus produtos a atingirem nível de qualidade reconhecido mundialmente. Junto a esta evolução, também é crescente o aumento da preocupação com o meio ambiente e o desenvolvimento sustentável. Sendo assim, empresas que buscam a perenidade atualmente vêm preocupando-se com a melhoria da qualidade do meio ambiente, com o intuito de encontrar alternativas para a redução de seus impactos ambientais, diminuição dos seus custos de produção e melhoria de sua imagem institucional. Intimamente relacionada à causa ambiental está a questão da redução e reaproveitamento dos resíduos sólidos gerados pela atividade industrial. É cada vez mais freqüente a preocupação das empresas com este tema, pois a geração dos resíduos está associada a custos de produção, pois estes requerem tratamento e/ou disposição adequados. A tendência é atuar preventivamente, alterando o processo produtivo e usando tecnologias mais limpas [1]. As indústrias cerâmicas da região do sul de Santa Catarina, mais especificamente da cidade de Criciúma, não fogem desta realidade. A cidade, em relação ao caráter ambiental, está posicionada pelo Decreto Federal /10/75, como a 14ª área crítica nacional em poluição, com sérios problemas ambientais devido principalmente à mineração do carvão, onde cerca de 60% de seus rios estão contaminados e boa parte do solo está degradada. Buscar, portanto, o gerenciamento ambiental da região torna-se muito importante a fim de minimizar os impactos ambientais existentes, e contribuir com a preservação ambiental. A área de concentração da pesquisa fica também localizada em uma região de proteção ambiental decretada pela Lei Municipal n o /06/90. A geração do resíduo sólido, objeto de estudo do trabalho, provém de uma indústria cerâmica de grês porcellanato, sendo resultado basicamente dos efluentes líquidos gerados no decorrer do processo. Estes efluentes passam por uma estação de tratamento para reutilizar a água no processo. Como subproduto, ocorre a geração de resíduo sólido. Sua classificação, conforme norma da ABNT, o identifica como resíduo não inerte classe II, o que significa dizer o seguinte: Resíduo classe II Engloba aquelas substâncias que podem apresentar solubilidade em água, combustibilidade e biodegradabilidade. O objetivo do trabalho é propor o reaproveitamento deste resíduo em massas de cerâmicas estruturais, mais especificamente na fabricação de tijolos. Vários estudos já foram realizados sobre o tema, e dentre eles são destacados os seguintes: Estudos anteriores mostram o aproveitamento dos resíduos oriundos do beneficiamento de granitos na fabricação de tijolos cerâmicos [2]. Os resultados obtidos em laboratório, após diversos ensaios de caracterização das propriedades químicas e físicas, com 31% de lodo e temperaturas na faixa de 1.000ºC a ºC, indicaram a possibilidade de utilização destes resíduos na fabricação de tijolos maciços. 1858

4 Xavier e colaboradores [3] estudaram a possibilidade de utilização de rejeitos oriundos do corte dos blocos de mármore, de indústrias de beneficiamento de mármores e granitos, em massas cerâmicas. Realizaram diversos ensaios de caracterização e seus resultados indicaram a possibilidade do uso deste resíduo na confecção de artefatos cerâmicos para uso na construção civil. Romano e colaboradores [4] verificaram em escala laboratorial, a tolerância da utilização de sobras de esmaltes cerâmicos em massas cerâmicas, através de caracterização química e mineralógica que é possível adicionar até 8% de tal rejeito à massa, sem alterar significativamente as propriedades do produto. Menezes e colaboradores [5] estudaram o uso de um rejeito de granito, oriundo da decantação de efluente industrial no processo de obtenção de agregados graúdos para concretos (britas), em composições de cerâmica vermelha para produção de tijolos e telhas. Por meio de ensaios de caracterizações físico-químicas, concluíram que as propriedades permaneceram dentro das especificações exigidas para os produtos. Casagrande [6] analisou o efeito da adição de chamota semi-gresificada (caco) na massa cerâmica. Foram comparados os resultados de cinco formulações (entre 1% e 30 % de caco em massa) em 5 temperaturas de queima, na faixa de 1.000ºC a ºC. Descreveu as principais características físico-químicas e concluiu que a adição de até 10% de caco à massa cerâmica não influencia nas características físico-químicas do material. Rosa estudou a viabilidade de obtenção de placas cerâmicas para revestimentos a partir de resíduos de diversos setores industriais [7]. Nas formulações foram acrescentados percentuais variáveis de resíduos gerados em indústrias de revestimentos cerâmicos, metalúrgicas e mineradoras. Os corpos de prova foram sinterizados entre 900 e ºC. Concluiu que é possível utilizar matérias-primas não convencionais e obter um comportamento semelhante aos produtos fabricados com matérias-primas tradicionais. A seguir serão descritos os materiais e métodos que foram utilizados no transcorrer do trabalho. Materiais e Métodos Materiais No desenvolvimento desta pesquisa foram utilizadas matérias-primas cerâmicas convencionais e o resíduo proveniente da estação de tratamento de efluentes de uma indústria cerâmica de gres porcellanato. As matérias-primas convencionais foram: Argila vermelha: proveniente do município de morro da fumaça SC fornecida por cerâmica da região. Argila bal clay : proveniente do município de morro da fumaça SC fornecida por cerâmica da região. 1859

5 Métodos Caracterização da Composição Foi realizada a distribuição de tamanho de partículas da massa de tijolo padrão empregando-se um analisador por difração a laser, marca Cilas 1064L. A análise química da composição foi feita por técnica de fluorescência de raios X (FRX). Também foi realizada a dilatometria da composição utilizando-se um dilatômetro Netsch STA 409EP, com haste de Al 2 O 3 e ao ar, com a taxa de aquecimento de 10ºC/min até 1.100ºC. O diagrama de gresificação, a análise da retração linear de queima em função da temperatura, foi realizado em um forno a rolos Nabertherm entre 900ºC a ºC. Caracterização do Resíduo da ETE Amostras do resíduo foram coletadas na saída do filtro-prensa, durante uma semana pelo método de quarteamento, para análise laboratorial. Obteve-se, assim, uma amostra mais homogênea, com umidade de aproximadamente 38% em massa. Também foi realizada a caracterização da distribuição de tamanho de partículas (Cilas 1064L) e análise química do lodo por FRX. Além disso, o lodo foi classificado como resíduo sólido não inerte classe II, segundo norma NBR [8] pelo ensaio de lixiviação, conforme NBR [9] e ensaio de solubilização conforme norma NBR ISO [10]. A análise térmica simultânea foi realizada em um equipamento Netsch STA 409EP, em condições análogas à análise da massa padrão. O diagrama de gresificação foi determinado em forno a rolos exploratório entre 900ºC e ºC. As formulações de massa com adição de resíduo à massa de tijolo são descritas a seguir Tabela 1: Composição das formulações com adição do resíduo. Composições Matéria-prima/ Formulações Padrão F1 F2 F3 F4 F5 Resíduo (%) Massa de tijolo (%) Os ensaios físicos realizados após a extrusão dos corpos de prova foram: densidade aparente, retração linear de queima, absorção de água, resistência mecânica a queimado e perda ao fogo. Resultados A composição química do resíduo é similar a das matérias-primas e insumos utilizados no processo. É um aluminossilicato que contêm quantidades muito variáveis de óxidos alcalinos e alcalinos terrosos. Sua análise química peculiar apresenta teores de 60% de óxido de silício, 15% de óxido de alumínio e 1,5% de óxido de ferro, além de álcalis na ordem de 6%, todos em fração mássica. Pela análise química, verifica-se que este material pode ser um desplastificante interessante na composição de massas de cerâmica vermelha que utilizam como principais componentes argilas com alta 1860

6 plasticidade e de pequeno tamanho de partícula, que freqüentemente tornam o processamento do produto mais complicado, ocasionando ao mesmo tempo dificuldades de secagem e variações dimensionais após a queima. Quanto à distribuição de tamanho de partículas (DTP) do resíduo, verifica-se que o mesmo pode atuar corrigindo a DTP da composição. A Tabela 2 apresenta os resultados da distribuição granulométrica do resíduo. Tabela 2: Distribuição granulométrica do resíduo da ETE Percentual Granulometria 10% < 1, 08 um 50% < 5,40 um 90% < 18,70 um 100% < 45,00 um Com relação a curva de gresificação, observa-se que no intervalo entre 900ºC e 1.000ºC o resíduo comporta-se com certa estabilidade na queima com variações de retração linear entre 5% a 7%, com uma acentuada diminuição na absorção de água de 34% para 18% devido à presença de ferro e carbonatos na composição. Observa-se, também, um certo aumento na densificação de 1,38g.cm -3 para 1,54 g.cm -3, o que pode contribuir também com o aumento da resistência da composição. Ou seja, o resíduo não só possui certa estabilidade de queima, como também pode apresentar aumento da resistência mecânica a queimado neste intervalo de temperatura. A análise foi realizada nas condições de queima em que são submetidas as composições de cerâmica vermelha. A análise térmica linear do resíduo também foi realizada, apresentando o resultado de 66,7 x 10 7 mm. Resultado este similar a composições de massa de tijolo convencionais, demonstrando assim a possibilidade de um bom acoplamento dimensional. A Figura 1 corresponde a curva de gresificação do resíduo. Diagrama de Gresificação - Lodo de Porcelanato Retração % e Absorção % 40,00 30,00 20,00 10,00 0, Temperatura ºC Retração Absorção Dap 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Densidade Aparente g/cm³ Figura 1: Diagrama de gresificação do resíduo da ETE. 1861

7 Ensaios tecnológicos das formulações Extrusão Os materiais após desagregados e misturados foram umidificados com 22% de umidade. Foram conformados em extrusora do CTC(centro de tecnologia em cerâmica) e secados a temperatura de 100º C até estabilizarem sua massa. O tamanho das peças foi no formato de 10 x 5 x 2 cm. Queima das peças Depois de secas as peças, serão levadas ao forno Nabertherm (presente no Centro De Pesquisa Eliane), e colocadas sobre um suporte refratário. As temperaturas de queima serão de 900ºC, 950ºC, 1000ºC, 1050ºC e 1100º C. Estas temperaturas foram definidas a partir da curva de gresificação. Os resultados dos ensaios serão calculados conforme NBR ISO 13818, [11]. Conclusão Com base nesta análise preliminar, ficou demonstrada a viabilidade de reaproveitamento deste resíduo em massas de cerâmica estrutural, mais especificamente na fabricação de tijolos para alvenaria. Com este propósito o estudo trará vantagens tanto na reciclagem de resíduos freqüentemente poluentes, e economia na utilização de matérias-primas dos processos cerâmicos de fabricação de tijolos convencionais; assim como a minimização dos impactos ambientais associados aos processos de produção mais avançados tecnologicamente como é o caso do gres porcellanato. Referências Bibliográficas 1 OLIVEIRA, R. Resíduos Perigosos: a responsabilidade é de quem produz. Revista Banas Ambiental, São Paulo, n. 09, p , dez NEVES, G.A. et al. Utilização de Resíduos da Serragem de Granitos para Confecção de Tijolos Cerâmicos. In: Congresso Brasileiro de Cerâmica, 44, matérias primas, 006. São Paulo, CD-ROM. 3 XAVIER, G.C.; et al. Estudo da adição de resíduos da serragem do mármore à massa de conformação de cerâmica vermelha. In: Congresso Brasileiro de Cerâmica, 45, revestimentos cerâmicos, 004. Santa Catarina, CD-ROM. 4 ROMANO, R. et al. Reaproveitamento dos rejeitos de engobe e esmalte nas massas para revestimentos cerâmicos. In: Congresso Brasileiro de Cerâmica, 45, revestimentos cerâmicos, 012. Santa Catarina, CD-ROM. 1862

8 5 MENEZES, R.R. et al. Utilização de resíduos industriais da produção de agregados na produção de tijolos e telhas. In: Congresso Brasileiro de Cerâmica, 45º, revestimentos cerâmicos, 020. Santa Catarina, CD-ROM. 6 CASAGRANDE, M. C. Efeito da adição de chamota semi-gresificada no comportamento físico e químico da massa cerâmica para pavimento f. Dissertação de Mestrado - Programa de Pós-Gradução em Ciência e Engenharia de Materiais, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis. 7 ROSA, F. G. Estudo da viabilidade de obtenção de placas cerâmicas para revestimentos a partir de resíduos sólidos industriais e minerais f. Dissertação de Mestrado - Programa de Pós-Gradução em Ciência e Engenharia de Materiais, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis. 8 ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Resíduos Sólidos, classificação: NBR ISO Rio de Janeiro, ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Lixiviação de Resíduos, procedimento: NBR ISO Rio de Janeiro, ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solubilização de Resíduos: NBR ISO Rio de Janeiro, ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Placas cerâmicas para revestimento, especificação e métodos de ensaios: NBR ISO Rio de Janeiro, p. 1863

9 Abstract Nowadays, companies looking for higher consumer credibility and self-sustainability must worry about environmental quality improvement, finding alternatives to reduce environmental impacts and decrease production costs. In this context, the main objective of this work is the reuse of a porcelainized tile residue derived from an effluent treatment station into ceramic pastes, specifically in brick production for masonry. The residue and the brick raw materials were characterized by chemical physical analyses, and compositions were formulated to evaluate the residue addition in the ceramic brick paste. Preliminary results indicates that the residues present physical-chemical characteristics similar to the conventional ceramic raw materials, and the ceramic bodies formulated with the studied residue present technical characteristics that agree with Brazilian standards for masonry. Key words: Residue; Reuse; Environment. 1864