TRATAMENTO DE RESÍDUOS GERADOS PELA FABRICAÇÃO DE ARTEFATOS DE BORRACHA

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1 TRATAMENTO DE RESÍDUOS GERADOS PELA FABRICAÇÃO DE ARTEFATOS DE BORRACHA Lorenzo Pratti Prando, 2 Robson Guimarães do Valle Bolsista de Iniciação Científica BITEC/IEL/CNPq/FAACZ, discente do curso de Engenharia Química 2 Professor do Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Aracruz/FAACZ Av.Guaçui, 592, Shell, Linhares - ES, CEP Rua Professor Berilo Basílio dos Santos,80, Centro, Aracruz ES, CEP robsonvalle@fsjb.edu.br - Robson Guimarães do Valle RESUMO - com o acelerado ritmo de produção imposta por acirrada competição econômica e disputa por mercados, associado às precárias condições de destinação, o lixo industrial coloca ao homem um enorme desafio de busca por alternativas para sua destinação final. O presente trabalho visa beneficiar as indústrias de fabricação de artefatos de borracha, que necessita de opções para o melhor destino de seus resíduos. Uma das formas encontradas para tal destino, por se apresentar mais viável, nos quesitos social, técnico e ambiental, foi utilizar os resíduos da borracha provenientes da fabricação dos mais diversos artefatos, na incorporação da massa asfáltica para pavimentação de rodovias e estradas. O fato de o ligante conter borracha, o torna mais elástico, permitindo ao pavimento apresentar uma maior flexibilidade, capaz de suportar amplas variações de temperatura e tráfego pesado sem apresentar fissuras, demonstrando apresentar uma menor fadiga e uma maior resistência às deformações das trilhas de roda, a- lém do inegável benefício ecológico que é contribuir para minimizar com problema ambiental. Desta forma, se inserem estes resíduos em uma nova cadeia produtiva de grande potencial, diminuindo assim consideravelmente a quantidade de resíduos que são produzidos nestas empresas, aliviando o impacto sobre o meio ambiente. Palavras-Chave: caracterização, reaproveitamento e pavimentação. INTRODUÇÃO Os resíduos tem sido um dos principais problemas enfrentados pelas indústrias, sendo que até pouco tempo atrás eram descartados de forma inadequada, gerando assim inúmeros problemas de contaminação, degradação e custos adicionais. Por outro lado, o transporte rodoviário é o principal meio de transporte de produtos no Brasil, sendo responsável pelo despacho de 74,53% dos produtos nacionais (CNT, 2007), possuindo uma grande importância no crescimento do país. Em contra partida as estradas se encontram em maneira irregular, impossibilitando um tráfego seguro. A péssima situação das rodovias brasileiras está atribuída a fatores como a falta de manutenção, bases sem uma selagem apropriada, em más condições que não suportam o tráfego, falta de drenagem, implantação de materiais de qualidade inferior originando a construção com um valor agregado com uma baixa qualidade e má condições de sinalização. O pavimento é desenvolvido para um determinado período de utilização é comum que durante e após esta vida útil sejam feitos reparos, para aumentar a qualidade e a estrutura da malha asfáltica. Segundo Specht (2000) apud Cury et al. (2002), o alto custo e a função estrutural das camadas asfálticas são aspectos marcantes no desempenho do pavimento e a razão de se combinar asfaltos com determinados polímeros é prevenir a degradação prematura do pavimento, e desta forma, estender sua vida útil, reduzindo o seu custo com a manutenção. Uma possibilidade de solução para estes graves problemas da atualidade, em função do exposto anteriormente, pode ser dada pela destinação correta de alguns tipos de resíduos industriais que possam atuar em ações de melhoria das condições de infra-estrutura do país, como por exemplo, na utilização de um ligante apropriado, para conferir uma eficiência superior ao asfalto convencional. Desta forma, asfaltos de qualidade diferenciada por serem produzidos com adição de resíduos de borracha contribuiriam diretamente para a eliminação do passivo ambiental gerado pelo descarte irregular de borracha. VIII Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica 27 a 30 de julho de 2009 Uberlândia, Minas Gerais, Brasil

2 CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA As pilhas de borrachas originadas pelo descarte irregular representam riscos de incêndios e difícil controle ambiental, por produzirem gases nocivos ao homem como o dióxido de enxofre, originado na queima da borracha. Devido à estrutura de formação dos resíduos, podem armazenar água, originando assim a proliferação de vetores. São gerados diariamente nas empresas do setor metal mecânico, grandes quantidades de resíduos de borracha, sendo descartados de maneira irregular ou depositados em contêineres, conforme Figura. Os resíduos são recolhidos por uma empresa de reciclagem, ocasionando mensalmente custos elevados, impossibilitando o investimento em implantações dentro do processo produtivo. Figura - Resíduos Provenientes da Fabricação de Artefatos de Borracha. A fabricação de artefatos de borracha gera lascas e pó de borracha, como mostra a Figura 2, e não possuem uma destinação correta e na maioria das vezes são lançados ao meio ambiente sem nenhum controle, sem se preocupar com os danos que venham a acarretar. da borracha provenientes da fabricação dos mais diversos artefatos, na incorporação da massa asfáltica para pavimentação de rodovias e estradas. Um dos benefícios da utilização da borracha moída na fabricação de massa asfáltica é a redução da demanda de petróleo (asfalto), que se dá por dois motivos: substituição de parte do asfalto por borracha moída e também pela maior durabilidade, elasticidade e sustentabilidade que será alcançada na vida útil de nossas rodovias. MATERIAIS E MÉTODOS Na literatura foram encontradas duas maneiras de adicionar à borracha a fabricação da massa asfáltica, (Pinheiros e Soares, 2004) pelo processo seco ou pelo processo úmido. No processo úmido se dá pela adição de borracha moída no cimento asfáltico, dando origem ao chamado ligante asfalto borracha. No processo seco a borracha moída é adicionada como agregado, sendo que a quantidade varia da adição de borracha de 5 a 20% em relação à massa total gerada de a- gregados minerais. As principais diferenças entre os processos de incorporação são encontrados no tamanho das partículas e na quantidade de borracha adicionada. De forma resumida, o processo pode ser descrito da seguinte forma. A borracha após passar pelo processo de trituração e adquirir granulometria adequada é encaminhada para uma usina de fabricação de asfalto, para serem efetuados testes experimentais que comprovem todas as vantagens desta incorporação. Como a borracha é um agregado a mistura, será adicionada granulada na fabricação juntamente com a areia e a brita zero lavada, conforme ilustrado na Figura 3. O asfalto convencional é originando juntando-se pedra britada a um "ligante", uma massa escura derivada de óleo bruto mineral, na proporção de 73% de pedra e 27% de óleo, (Pinheiros e Soares, 2004). Na fabricação da massa teste para avaliar suas propriedades de incorporação, parte do ligante, entre 4 a 9% foi substituída por pó de borracha.. Figura 2 - Resíduos de Lascas de Borrachas. Uma das formas encontradas para tal destino, por se apresentar mais viável, nos quesitos social, técnico e ambiental, foi utilizar os resíduos Figura 3 - Misturador da Usina Asfáltica.

3 Após as adições corretas, um misturador proporciona homogeneização da mistura com emulsão betuminosa. Essa emulsão é comprada direto de fornecedores especializados e credenciados no IEMA (Instituto Estadual de Meio Ambiente). A emulsão pode ser encontrada na natureza sob a forma natural, encontrada em lagos ou camadas geológicas subterrâneas, ou sob a forma de asfalto derivado de petróleo, resultado da destilação. Nesse processo, o petróleo, passa por uma torre de fracionamento, onde o asfalto é separado das frações mais leves. O produto obtido no fundo da torre de vácuo é denominado resíduo vácuo e se for enquadrado em especificações características (ANP, 993) passa a ter o nome de Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP). Desta forma, identifica-se um ganho adicional relacionado à diminuição da quantidade de emulsão usada no processo, substituindo seu uso por ligantes mais resistentes com a adição de borracha. Em uma amostra de kg de asfalto em laboratório foi realizado o teste para determinar o teor de ligante asfáltico contido no material, realizando a lavagem com um solvente apropriado, conforme Figura 4, e determinando a sua densidade. fadiga em revestimentos asfálticos se torna evidente em forma de trincamentos, conforme ilustrado na Figura 5. Este fenômeno ocorre devido às solicitações repetidas do tráfego e, também, devido à falta de flexibilidade ou elasticidade no componente asfáltico do pavimento, que não consegue suportar ou responder as solicitações do tráfego pesado sem trincar. Figura 5 - Trincas por fadiga no revestimento asfáltico. A ocorrência prematura ou excessiva de deformação permanente nos pavimentos asfálticos tem sido motivo de grande preocupação entre técnicos e pesquisadores brasileiros da área de pavimentação. As deformações que aparecem sob a forma de depressões longitudinais nas trilhas de roda como mostra a Figura 6 são resultados da acumulação de pequenos afundamentos que ocorre toda vez que um carregamento com peso elevado é aplicado à superfície. Esse fenômeno tem se agravado devido, principalmente, ao aumento do número de veículos pesados e ao avanço tecnológico que possibilita a esses veículos rodarem com maior carga por eixo e maior pressão nos pneus. Figura 4 - Massa asfáltica lavada com solvente (gasolina). Após a lavagem da massa asfáltica em laboratório, utilizando como solvente a gasolina obteve-se o teor de ligante asfáltico e a densidade do material, conforme a Tabela. Tabela - Propriedades da massa asfáltica. Propriedade Valor encontrado Teor de ligante asfáltico, % 5,3 Densidade aparente, g/cm 3 2,386 Problemas em Revestimentos Asfálticos São encontrados em rodovias federais e estaduais, defeitos graves na fabricação da massa asfáltica, acredita-se que com a adição do granulado de borracha esse problema possa ficar escasso ou até mesmo diminuir. O fenômeno de Figura 6 - Trilhas de roda no revestimento asfálticos. Implantação da Massa Asfáltica Como o objetivo vai além da fabricação da massa asfáltica modificada, buscou-se testar o resultado de sua implantação, aplicando-se o asfalto em uma obra, conforme ilustrado na Figura

4 7, para assim conhecermos na prática algumas de suas propriedades e como iria se comportar frente ao tráfego e a alguns problemas característicos, como trilha de roda e fadiga. Antes da implantação do asfalto é feito todo um processo de drenagem e selagem no solo para garantir a sua resistência. Após isso é adicionado um ligante base esmalte no solo para contenção e agregação da massa asfáltica. das estradas brasileiras, pois a grande maioria de produtos é escoada pela malha asfáltica e se essas rodovias não se encontrarem em condições próprias para o tráfego, podem vir a comprometer até mesmo o custo final do produto. Sabe-se também que o cimento asfáltico de petróleo, CAP, tem papel fundamental no desempenho das misturas em campo, pois é um das composições mais importantes presente na massa asfáltica, no entanto, em muitas situações, utilizam-se ligantes com características não adequadas para resistir ao tipo de carregamento, freqüentemente acima do valor permitido de carga por eixo, ao volume de tráfego e à condição climática da região em questão. RESULTADOS E DISCUSSÕES Figura 7 - Obras de Implantação do asfalto modificado com borracha. A literatura apresenta estudos sobre as melhorias ocasionadas pela adição de borracha a um ligante asfáltico (Ceratti,99), que além do inegável benefício ecológico contribuindo para acabar com um grande problema que é o tratamento de resíduos o ligante modificado por borracha, apresenta excelente custo benefício tendo em vista que as suas qualidades de ligante são superiores a dos ligantes tradicionais, o que assegura uma maior durabilidade aos revestimentos asfálticos com borracha. Com uma qualidade melhor de asfalto pode-se diminuir a camada asfáltica, conforme Figura 8, sem comprometer as suas características químicas e físicas, acarretando assim um custo menor por obra de asfaltamento. Percebe-se que o asfalto borracha se aplicado tanto para a implantação de novos pavimentos como para a recuperação de asfaltos degradados, isto é de grande importância econômica e social por se melhorar as condições de rodagem das estradas brasileiras, pois a grande maioria de produtos é escoada pela malha asfáltica. As evidências mostram que a mistura asfalto borracha pode ser benéfica aos pavimentos. O fato de o ligante conter borracha, o torna mais elástico, permitindo ao pavimento apresentar uma maior flexibilidade, capaz de suportar amplas variações de temperatura e tráfego pesado sem apresentar fissuras, demonstrando apresentar uma menor fadiga e uma maior resistência às deformações das trilhas de roda. Os defeitos apresentados na maioria dos asfaltos brasileiros como a fadiga e a trilhas de rodas necessitam de um cuidado especial na hora da realização do seu recapeamento com uma massa asfáltica nova, com a restauração local da estrutura do pavimento, caso contrário o problema reaparecerá com uma dimensão maior. A realização da pavimentação de pequenos trechos experimentais com asfalto borracha evidenciou a necessidade de um planejamento rigoroso e eficaz para todas as etapas, desde a produção do ligante até a implantação em rodovias. CONCLUSÃO Figura 8 - Estrutura com recape em concreto asfáltico com borracha (Ceratti et al, 2004). Nota-se que o asfalto borracha tem suas propriedades aplicadas tanto na implantação de novos pavimentos como na recuperação de asfalto degradados e existe importância econômica e social em se melhorar as condições de rodagem Os problemas que ocorrem nos asfaltos os chamados defeitos como trincas por fadiga e trilhas de rodas, são originados em todos os asfaltos que não possuem uma espessura de formação adequada ou até mesmo uma má formação da massa asfáltica. Os resíduos geram custo de descarte para as empresas, transformando resíduos em matéria prima para a fabricação da massa asfáltica, permitindo assim ao resíduo da borracha ser comercializado, além de gerar uma escala significativa de lucro para as empresas que

5 produzem quantidades significativas desse resíduo diariamente. Com o correto tratamento da borracha passamos de um subproduto que acarreta inúmeros problemas ao meio ambiente, para a fabricação de uma matéria prima de grande qualidade, contribuindo assim para o desenvolvimento de novas tecnologias na fabricação e implantação de asfaltos mais resistentes, com propriedades que suportam o grande tráfego da malha rodoviária brasileira. A mistura final aparenta ser altamente resistente ao envelhecimento devido à incorporação de antioxidantes e inibidores de raios ultravioletas, característica presente na borracha. Espera-se que o produto final venha a apresentar maior elasticidade da mistura, maior coesão e menor sensibilidade a temperaturas extremas; maior resistência ao trincamento (ruptura); menor aparecimento de trilhas de roda; diminuição dos custos pelo aumento da vida útil do pavimento; possibilidade de utilizar camadas mais delgadas; maior resistência ao fraturamento por congelamento (climas frios); diminuição da poluição e melhoria da qualidade ambiental; melhor conservação dos agregados e do cimento asfáltico, e além de tudo isso o destino de lascas de borracha terão um fim próprio, sem degradação ao meio ambiente. SPECHT apud Cury et al. Benefícios da Incorporação de Borracha em Pavimentos Asfálticos, In: Interamericano de Engenharia Ambiental e Sanitária. Cancun, México, pág.8, AGRADECIMENTOS Agradecemos aos colaboradores do SEBRAE/IEL/CNPq pela grande oportunidade nos dirigidas com o intuito de propiciar qualificação e aperfeiçoamento, gerando maior abrangência de conhecimentos. Parabenizamos o proprietário da empresa envolvida no projeto, pois seu engajamento foi fundamental para a conclusão do mesmo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANP - Portaria DNC, 5 de 8 de fevereiro de 993. Agência Nacional do Petróleo, Brasília. CERATTI J.A.P. Estudo do Comportamento a Fadiga de Solos Estabilizados com Cimento para Utilização em Pavimentos. COP- PE/UFRJ, Rio de Janeiro, Brasil, (99). CERATTI, J.A; CRUZ, L.L. da; NUÑES,W.P. Comparativo do Desempenho de um Recapeamento Utilizando Asfalto-Borracha em Pavimento Flexível, (2004), Porto Alegre. CNT, Confederação Nacional dos Transportes. Pesquisa Rodoviária: pavimentos da malha nacional estão em boas e ótimas condições. Disponível em: quisa-rodoviria-pavimentos.html Acesso em 0/06/2007. PINHEIRO, J.H.M; SOARES,J.B. Caracterização de misturas asfálticas com borrachas produzidas pelo processo úmido e seco Pág-02. (Programa de Mestrado em Engenharia de Transportes) Universidade Federal do Ceará UFC.