Paradoxo da Reciclagem

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1 20 Tecnologia Paradoxo da Reciclagem Paradoxo da Reciclagem Valda Rocha Equipe de pesquisadores estuda um novo processo para a reciclagem do chumbo que não polua o meio ambiente Elemento fundamental na fabricação de baterias automotivas, o chumbo (Pb) traz com ele uma grave e preocupante contraindicação: é altamente tóxico ao meio ambiente e, principalmente, aos seres vivos. Atualmente, o elemento é objeto de pesquisas que buscam desenvolver um processo de reciclagem no qual coexistam a recuperação do metal e a preservação ambiental. Isto porque, ao contrário de outros materiais que agridem o ambiente por não serem reciclados, o chumbo pode causar problemas justamente durante o seu reaproveitamento. O processo de reciclagem utilizado há dezenas de anos pelos fabricantes de baterias automotivas no mundo todo é conhecido como pirometalúrgico. No Brasil, é a principal forma de obtenção do chumbo, já que a extração de minérios desse elemento químico é realizada exclusivamente para a exportação. Portanto, restam à indústria automotiva nacional duas opções: a reciclagem do chumbo das baterias exauridas ou a importação do produto. Microscopia de um eletrodepósito de chumbo eletrolítico típico obtido sobre um substrato de aço

2 Tecnologia 21 Frente a esse fato e ao processo controverso de recuperação do chumbo, um grupo de pesquisadores do Laboratório de Pesquisas em Eletroquímica (LaPE) do Departamento de Química (DQ) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), em parceria com a Global Eletroquímica Indústria e Comércio de Metais Ltda, microempresa instalada na cidade de Bauru, interior do Estado de São Paulo, vem pesquisando um novo processo para a reciclagem do chumbo, denominado eletrohidrometalúrgico. Segundo o coordenador da pesquisa no LaPE, Nerilso Bocchi, o processo não polui o meio ambiente e pode ser usado para obtenção de chumbo metálico, a partir de diferentes matériasprimas, tais como baterias automotivas exauridas, concentrados de chumbo produzidos por empresas de mineração, minérios de chumbo (galena), etc. Reciclagem Uma bateria automotiva é composta por duas partes básicas: a caixa plástica que a envolve e as placas de compostos de chumbo existentes internamente. Usualmente, sua composição em massa é a seguinte: polipropileno (7%), chumbo metálico (30%), massa ativa (35%), solução ácida (21%) e demais materiais (7%). Uma Ao contrário de materiais que agridem o ambiente por não serem reciclados, o chumbo pode causar problemas justamente durante o seu reaproveitamento bateria encaminhada para a reciclagem passa inicialmente por um processo de separação de seus componentes por trituração. O polipropileno (plástico) e o chumbo metálico são facilmente separados. O plástico triturado é encaminhado para uma empresa de reciclagem específica desse produto. O material interno da bateria, denominado massa ativa e, informalmente, "pastelão", é formado por uma mistura de compostos de chumbo com os seguintes percentuais em massa: chumbo metálico (Pb) - 4%, óxido de chumbo (PbO) - 9%, dióxido de chumbo (PbO 2 ) - 28% e sulfato de chumbo (PbSO 4 ) - 50%. Após a separação, a massa fica úmida e é seca a temperatura ambiente. Depois de seca, assume uma consistência semelhante àquela de um achocolatado em pó. O chumbo metálico existente nesse material é integralmente recuperado após a reciclagem. O pesquisador Nerilso Bocchi (à esquerda) e o engenheiro químico Abel Sanhueza examinam equipamento no qual é executado o processo eletrohidrometalúrgico de obtenção de chumbo metálico Divulgação

3 22 Tecnologia Processo Atualmente, cerca de 55% do chumbo metálico produzido no mundo é procedente de reciclagem. No Brasil, quase a totalidade das indústrias em que o chumbo metálico é matériaprima utilizam o processo pirometalúrgico para a recuperação desse metal. Nele, a massa ativa proveniente das baterias automotivas é aquecida, juntamente com carvão, limalha de ferro e areia (sílica), em fornos que atingem altas temperaturas (1.000 C a C). Assim são obtidos os lingotes de chumbo metálico. Durante o processamento, as chaminés dos fornos emitem gases tóxicos, principalmente o dióxido de enxofre (SO 2 ) e particulados de chumbo, que contaminam a atmosfera local. Além disto, Bocchi alerta que o processo pode contaminar cursos de águas naturais, por meio da lavagem do chão da indústria, onde existe muita poeira contendo compostos de chumbo. "A lavagem das instalações é necessária; porém, é imprescindível que as empresas construam tanques receptores dessa água, para tratamento adequado antes do lançamento em redes de águas pluviais, rios e afins", diz. Limites da lei A Política Nacional do Meio Ambiente prevê, no artigo 54 da lei 9.605, de fevereiro de 1998, que causar poluição de qualquer natureza em níveis tais que resultem em danos à saúde humana, ou que provoquem a mortandade de animais ou a destruição significativa da flora é crime ambiental e, portanto, o causador pode ser enquadrado em crime culposo com reclusão prevista de um a quatro anos, além do pagamento de multa. Com respaldo legal, a Cetesb (Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo) intensificou a fiscalização junto às indústrias fabricantes de baterias automotivas no Estado e interditou empresas usuárias do processo pirometalúrgico. No processo eletrohidrometalúrgico, o uso do forno é dispensado integralmente. Nele, a massa ativa proveniente das baterias automotivas ou os concentrados de chumbo produzidos por empresas de mineração são lavados em uma solução fortemente ácida contendo tetrafluoroborato ferroso e férrico, a fim de dissolver aqueles compostos e produzir íons chumbo. A solução contendo esses íons é, então, transferida para uma célula eletroquímica com eletrodos de aço inoxidável (cátodo) e grafite (ânodo). A passagem de uma corrente elétrica transforma os íons chumbo em chumbo metálico na superfície do eletrodo de aço inoxidável. Ao final desse processo (eletrólise), obtém-se uma camada de 4 mm a 5 mm de espessura de chumbo metálico puro, que é facilmente retirada e enrolada como um tecido. Para produzir placas de chumbo metálico lisas e uniformes, aditivos especiais devem ser adicionados na solução contendo os íons chumbo antes da realização da eletrólise. Segundo o coordenador da pesquisa, o que ocorre é que, em vez da utilização de altas temperaturas para a obtenção do chumbo metálico, o processo eletrohidrometalúrgico é realizado a temperatura ambiente Uma das empresas interditadas foi a responsável pela reciclagem do chumbo do grupo Ajax, em Bauru, no dia 29 de janeiro deste ano. A empresa foi autuada, interditada e multada e os funcionários e moradores das regiões próximas às instalações, principalmente as crianças, foram submetidos a exames de sangue periódicos para a avaliação do nível de contaminação por chumbo. Segundo a Diretoria Regional de Saúde de Bauru (DIR), em um primeiro momento, 825 crianças residentes em um raio de mil metros da empresa interditada foram submetidas a análises de presença de chumbo no sangue. Deste total, 296 crianças de 0 a 12 anos, ou seja, 35,9% das analisadas apresentaram níveis de plumbemias (concentração de chumbo no sangue) iguais ou superiores a 10 µg/100 ml (10 mi-

4 Tecnologia 23 e usa apenas energia elétrica e substâncias químicas reutilizáveis, viabilizando a obtenção do metal sem a poluição do meio ambiente. Início As investigações sobre o processo eletrohidrometalúrgico instalado em Bauru tiveram início há três anos a partir de um projeto apresentado ao programa RHAE (Recursos Humanos em Áreas Estratégicas), do CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico), que apóia pesquisas com características de inovação científica e/ou tecnológica, de- crogramas de chumbo para cada 100 mililitros de sangue), concentração limite recomendável pela Organização Mundial de Saúde (OMS). Em outras 151 crianças (18,3%), a plumbemia ficou entre 10 e 14 µg/100 ml; em 73 (8,8%) entre 15 e 19 µg/ml; em 68 (8,2%) entre 20 e 39 µg/100 ml e em 4 crianças (0,5%) a plumbemia atingiu os 40 µg/100 ml ou mais. As autoridades sanitárias afirmam que as crianças mais afetadas residiam mais perto da empresa interditada e que, nas amostras retiradas para um segundo exame, realizado um mês após o primeiro, foi registrada uma média de contaminação de 17,7 µg/100 ml, o que significa um queda após a interdição da empresa. A alta concentração de chumbo no sangue pode ser a causa de diversos males à saúde. A presença desse elemento químico em níveis acima do tolerado interfere na produção de hemoglobina, causa distúrbios renais, neurológicos e encefálicos. As crianças em idade pré-escolar e os fetos são a população mais vulnerável à exposição ao chumbo. Isto porque o sistema nervoso em desenvolvimento aumenta a suscetibilidade a problemas neurológicos. A intoxicação crônica por chumbo, denominada saturnismo, causa em crianças perda de peso, anemia e deficiência no sistema nervoso. Em adultos, pode se manifestar através de problemas gastrointestinais, alterações neurológicas e cólicas. O chumbo, quando absorvido pela corrente sangüínea de maneira crônica, causa lesões no fígado, baço, rins e, principalmente, nos ossos. Esquema simplificado do processo eletrohidrometalúrgico No Brasil, a reciclagem é a principal forma de obtenção do chumbo, pois a extração do minério é feita exclusivamente para exportação

5 24 Tecnologia Alternativas O chumbo não é o único resíduo liberado pelas indústrias que causa prejuízos ao meio ambiente e aos seres vivos. Outro perigoso poluente liberado para a atmosfera por refinarias de petróleo ou por indústrias de fabricação de vidro, couro e açúcar, entre outras, é o dióxido de enxofre (SO 2 ). Nessas indústrias, a queima de combustíveis fósseis ou de carvão ativado que contenham enxofre é responsável pela liberação desse gás. As moléculas de dióxido de enxofre liberadas pelas chaminés e as moléculas de oxigênio (O 2 ) do ar são adsorvidas (aderidas na superfície) pelo material particulado em suspensão na atmosfera e reagem entre si para formar moléculas de SO 3 (trióxido de enxofre). A reação do SO 3 com a água forma moléculas de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ), substância química responsável pela chuva ácida. Esse fenômeno provoca prejuízos para os corpos d água, solo, fauna, flora e, conseqüentemente, para a vida humana em proporções progressivas. Por exemplo, a chuva ácida é capaz de dissolver metais pesados como o chumbo e o cádmio no solo, altamente tóxicos, que são absorvidos pelos vegetais e se difundem pela cadeia alimentar. Os vegetais atingidos pela chuva ácida também ficam mais suscetíveis à infestação de pragas e ao ataque de fungos. Nesse contexto, indústrias buscam processos alternativos capazes de reduzir a liberação do dióxido de enxofre na atmosfera. Os processos de tratamento do SO 2 dividem-se em três categorias: por via seca, semi-seca e úmida. Nos tratamentos por via úmida, pode-se empregar um reator de leito fixo de carvão ativado como filtro, onde se promove a oxidação do SO 2 de forma controlada, de maneira semelhante ao que ocorre na atmosfera. A regeneração do leito é feita com o escoamento contínuo ou periódico de água. Algumas empresas já trabalham com reatores de operação contínua para o tratamento desse e de senvolvidas por equipe científica com o objetivo de gerar novos conhecimentos e formar recursos humanos. "Na época, foram realizados os testes de bancada com experimentos científicos que viabilizaram o desenvolvimento do processo", diz Bocchi. Desde o início, o projeto foi desenvolvido em parceria com o engenheiro químico Abel E. Chacón Sanhueza, consultor industrial de empresas de baterias automotivas, que manifestou o interesse em desenvolver um processo de reciclagem do chumbo que não agredisse o meio ambiente. Depois de todos os testes, era necessário desenvolver um equipamento que pudesse colocar efetivamente em prática os experimentos feitos em laboratório. Com o apoio do Programa de Inovação Tecnológica em Pequenas Empresas (PIPE) da Fa Divulgação No processo eletrohidrometalúrgico, solução contendo íons chumbo é transferida para uma célula eletroquímica com eletrodos de aço inoxidável (cátodo - foto 1) e grafite (ânodo - foto 2). A passagem de uma corrente elétrica transforma os íons chumbo em chumbo metálico na superfície do eletrodo de aço (foto 3)

6 Tecnologia 25 outros gases tóxicos. Um estudo realizado no Laboratório de Controle Ambiental II do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de São Carlos pelo doutorando Sandro Megale Pizzo teve o objetivo de testar a eficiência de um reator de leito gotejante com operação periódica. Nesse trabalho, financiado pela Fapesp, foi usado o tratamento por via úmida com descargas periódicas de água. Quando as descargas de água são liberadas, o carvão é lavado e o ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) é formado a intervalos regulares preestabelecidos. No caso do tratamento contínuo, a água lava o leito ininterruptamente. Os experimentos mediram a eficiência de remoção do poluente no reator e o nível de concentração do ácido sulfúrico obtido na solução líquida de saída, em função da concentração inicial de SO 2. "Se compararmos os resultados de eficiência média de remoção desses dois modos de operação do reator, verifica-se que a lavagem contínua do leito produziu índices iguais ou menores de concentração do poluente na saída do reator. Porém, as concentrações de ácido sulfúrico em algumas condições da operação periódica superaram aquelas obtidas no modo convencional", explica. O ácido sulfúrico é um composto importante na fabricação de polímeros. Na forma de soluções diluídas, ele pode ser usado na correção do ph do solo. Pizzo afirma que a lavagem periódica poderia ser usada como um pré-tratamento dos gases poluentes. "A princípio, o uso de um reator periódico permite a remoção de uma quantidade considerável do gás e a produção de soluções de ácido sulfúrico um pouco mais concentradas que as de um reator contínuo", encerra. Em vez de fornos que operam a altas temperaturas e emitem gases tóxicos, o processo eletrohidrometalúrgico é realizado à temperatura ambiente e utiliza apenas energia elétrica e substâncias químicas reutilizáveis pesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), a microempresa Global, sob a administração de Chacón e com assessoria de pesquisadores do LaPE, iniciou suas atividades em novembro de 2001, com o objetivo de desenvolver e aperfeiçoar uma miniplanta para a implantação do processo eletrohidrometalúrgico. A Fapesp investiu cerca de 100 mil reais na primeira fase do projeto, encerrada em abril deste ano. Segundo Bocchi, a segunda fase está em julgamento pelo PIPE/Fapesp e deve ter início ainda 2002, se aprovada. "A duração dessa etapa é de dois anos, e o objetivo é desenvolver o equipamento para a recuperação do chumbo em maior escala."