A EVOLUÇÃO DO COPROCESSAMENTO DE PNEUS INSERVÍVEIS NO BRASIL C. A. F. Lagarinhos (1), D. C. R. Espinosa (2), J. A. S. Tenório (2)

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1 A EVOLUÇÃO DO COPROCESSAMENTO DE PNEUS INSERVÍVEIS NO BRASIL C. A. F. Lagarinhos (1), D. C. R. Espinosa (2), J. A. S. Tenório (2) (1) Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais - PMT. Av. Prof. Mello Moraes, 2463, CEP São Paulo SP. clagarinhos@usp.br. (2) Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia Química PQI. RESUMO: Devido à quantidade de energia requerida em uma fábrica de cimento, estas buscam continuamente alternativas mais econômicas para a utilização de combustíveis. Existem uma série de vantagens na substituição dos combustíveis tradicionais não renováveis utilizados nos fornos, tais como óleo, gás natural e carvão, que podem ser substituídos por pneus inservíveis que possuem alto poder calorífico, quando comparados aos combustíveis tradicionais. O objetivo desta pesquisa é apresentar a evolução do coprocessamento de pneus inservíveis no Brasil, a partir da aprovação da Resolução CONAMA n 258/99, e comparar o coprocessamento dos Estados Unidos e países membros da Comunidade Europeia. Em 2014, das 60 plantas integradas que possuíam fornos rotativos de clínquer, 37 plantas estavam licenciadas para o coprocessamento de resíduos. Foram coprocessados 1,12 milhão de toneladas sendo que 24% do total eram pneus inservíveis, com taxa de substituição térmica de 8,1%. Os pneus inservíveis representam 39% dos substitutos dos combustíveis fosseis e matérias primas alternativas. Palavras-chave: Coprocessamento, Pneus Inservíveis, Legislação, Tecnologia. INTRODUÇÃO Nos países membros da Comunidade Europeia, Estados Unidos e Japão, o coprocessamento é uma atividade regulamentada desde a década de 70. Na América Latina, a atividade de coprocessamento de resíduos está em expansão, sendo que o Brasil é um dos países que se destaca nesta atividade. Em 2014, das 60 plantas integradas que possuíam fornos rotativos para a produção de clínquer, 37 plantas estavam licenciadas para o coprocessamento de resíduos, representando 62% do total (1). O coprocessamento de pneus nos fornos de clínquer é uma atividade que proporciona o aproveitamento térmico dos pneus inservíveis, reduzindo a queima de combustíveis fósseis não renováveis. Além disso, incorpora ao clínquer o aço contido na banda de rodagem e nos talões dos pneus radiais. 9838

2 Existe uma série de vantagens na substituição dos combustíveis tradicionais não renováveis utilizados nos fornos, tais como óleo, gás natural e carvão, por pneus inservíveis, a saber (2): eliminar os criadouros do mosquito Aedes aegypti, transmissor da dengue, chikungunya e o Zika vírus; e o Anopholes, que é o transmissor da malária; geração em menores quantidades de SO2 e NOx que os combustíveis tradicionais; aumento da capacidade do clínquer de incorporar, de maneira segura, o aço contido nos pneus; redução do custo de produção do cimento; ambiente de produção do cimento (meio alcalino e presença de sulfatos, além do tempo de residência elevado) dificulta a formação de dioxinas e furanos; e alto poder calorífico do pneu. Os pneus inservíveis usados no coprocessamento em fornos de clínquer devido ao seu alto poder calorífico são substitutos do óleo combustível e do carvão, a ponto de alguns não os caracterizarem como resíduo e sim como combustível (3). MATERIAIS E MÉTODOS Foram realizadas pesquisas nas associações que representam as empresas de reciclagem, cimenteiras, órgãos ambientais estaduais e federal, associações de reciclagem de pneus nos Estados Unidos e Comunidade Europeia, para avaliação da utilização dos pneus inservíveis no coprocessamento em fornos de clínquer, e a evolução no Brasil. RESULTADOS E DISCUSSÃO Legislação No Brasil a primeira regulamentação para a queima em fornos de cimento foi a Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente - Conama n 264/99, de 26 de agosto de 1999 (4), que se aplica ao licenciamento de fornos rotativos de produção 9839

3 de clínquer para atividades de coprocessamento de resíduos, excetuando-se os resíduos domiciliares, de serviços de saúde, os radioativos, explosivos, organoclorados, agrotóxicos e afins. Esta resolução não estabelece os limites para as dioxinas e os furanos, mas fixa os limites máximos de emissão atmosférica de alguns poluentes. A Resolução Conama n 316/02, de 29 de outubro de 2002 (5), dispõe sobre procedimentos e os critérios para o funcionamento de sistemas de tratamento de resíduos. Nesta resolução foi estabelecida os valores para as dioxinas e os furanos de 0,5 ng/nm 3 expressos em Total de Toxidade Equivalente (TEQ) da 2,3,7,8 TCDD (tetracloro-dibenzo-para-dioxina). O valor estabelecido ficou abaixo dos valores praticados nos países membros da Comunidade Europeia que é de 0,1 ng/nm 3. No estado de São Paulo, a Companhia Ambiental do Estado de São Paulo CETESB, exige como parte do licenciamento da atividade de coprocessamento, o atendimento da norma técnica P4.263, de dezembro de 2003, que estabelece os procedimentos para a utilização dos resíduos em fornos de produção de clínquer (6). No Brasil, os fabricantes e importadores são os responsáveis pela coleta e destinação dos pneus inservíveis, após a aprovação da Resolução Conama n 258/99 (7), de 26 de agosto de A Resolução Conama n 258/99, foi alterada pela Resolução Conama n 301/02 (7) e, posteriormente, revogada e substituída pela Resolução Conama n 416/09 (8), de 30 de setembro de 2009, que mudou a forma de cálculo para a reciclagem de pneus inservíveis, de número de pneus produzidos, para número de pneus vendidos no mercado de reposição. Os distribuidores, revendas, destinadores, consumidores e poder público, devem participar junto com os fabricantes e importadores para implementar procedimentos para a coleta dos pneus. Coprocessamento nos países membros da Comunidade Europeia Os países membros da Comunidade Europeia utilizaram em 2013, toneladas de pneus inservíveis para a valorização energética (8). Segundo a Agrupación de Fabricantes de Cemento de España - OFICEMEN ( ), o índice de substituição térmica na Alemanha, 61,8%; no Reino Unido, 9840

4 41,1%; na França, 29,9%; e na Holanda, 83%. A média do índice nos países membros da Comunidade Europeia é de 34,3% (9) Em 2012, a taxa de substituição foi de 36%, com redução de emissão de 17Mt CO2 (11). Segundo a CEMBUREAU (2015), na União Europeia, 39% dos combustíveis primários dos fornos de clínquer, tais como o coque de petróleo e o óleo, foram substituídos por combustíveis alternativos, sendo que 5,4% são de origem da biomassa (farinha de origem animal, resíduos de madeira, serragem) e 33,4% de outros resíduos (pneus inservíveis, óleos usados, solventes). Em 2050, serão utilizados 60% dos combustíveis alternativos nos fornos de clínquer, com uma redução de 27% das emissões do CO2; redução de 7,7 Mt por ano de carvão e coque de petróleo; e 6 Mt por ano de matérias-primas (11). Durante o processo de fabricação de cimento, aproximadamente 40% das emissões estão relacionadas a queima de combustíveis nos fornos de clínquer. Ocorreu um aumento da utilização dos combustíveis alternativos devido aos esforços da indústria de cimento para a redução do nível CO2 (12). Coprocessamento nos Estados Unidos Nos Estados Unidos em 2015, foram coprocessados 753,37 mil toneladas de pneus inservíveis em fornos de clínquer. Existem outras alternativas para a queima dos pneus inservíveis, tais como caldeiras de leito fluidizado para a geração de vapor e eletricidade; e na indústria de papel e celulose (13). Segundo a United States Environmental Protection Agency EPA (1993), o pneu possui a mesma quantidade de energia do óleo utilizado nos fornos de cimento e 25% a mais em relação ao carvão; reduz impactos ambientais negativos da extração e transporte; elimina completamente todos os resíduos devido à combustão total do pneu; substitui de 10 a 30% dos combustíveis não renováveis; permite a estabilidade térmica durante a queima e a absorção de todos os pneus usados gerados no país (14). 9841

5 Coprocessamento no Brasil No Brasil, em 2014, foram coprocessados 1,12 milhões de toneladas, com substituição térmica de 8,1%. Do total coprocessado: 19% biomassa, 24% pneus inservíveis, 37% resíduos com potencial energético e 20% como matéria-prima alternativa (1). Pode-se observar na figura 1 que os pneus representam 39% da utilização resíduo como substituto dos combustíveis fósseis. Figura 1 Utilização de resíduos como substitutos dos combustíveis fósseis (1). A capacidade potencial de coprocessamento de pneus inservíveis na indústria cimenteira foi de 600 mil toneladas de pneus inservíveis por ano, o equivalente a 120 milhões de pneus de automóveis (2). O coprocessamento de pneus em 2014 foi de toneladas, o que corresponde a 53 milhões de pneus de automóveis. Um único forno de clínquer com produção diária de toneladas, pode utilizar como combustível alternativo até pneus inservíveis (1). A figura 2 apresenta a quantidade de pneus inservíveis coprocessados em fornos de clínquer, no período de 2005 a

6 Figura 2 Coprocessamento de pneus inservíveis em fornos de clínquer, período 2005 a 2014 (1). Segundo Carlos E. Komatsu (2004), os impactos do coprocessamento são: redução e maior controle dos níveis de emissão; substituição do combustível convencional até 30%; diminuição do consumo energético; maior investimento na área ambiental; ganho de competitividade; e melhora da imagem junto à comunidade (15). Segundo Jeferson Caponero (2000), a vantagens do coprocessamento de pneus são: redução na emissão de poluentes, não geração de resíduos e não há necessidade de controle extra para as emissões (16). Segundo Francisco Leme (2010), a alimentação de pneus inservíveis pela caixa de fumaça de um forno rotativo de clínquer, provoca a combustão no interior do forno, criando uma atmosfera redutora, perto do leito do material, reduzindo o NOx (17). O NOx sem a adição de pneus é de mg NO2/kg de clínquer e o com pneus inservíveis é de mg NO2/kg de clínquer, ou seja, uma redução de 55%. No caso do SOx, a capacidade de absorção do forno é grande, a equivalência em enxofre de 1 tonelada de coque é aproximadamente igual a 3,5 toneladas de pneus inservíveis (17). Os pneus têm um elevado poder calorífico que é igual ou maior que outras fontes de combustíveis utilizados na indústria de cimento. O coprocessamento dos pneus inservíveis em fornos de clíquer, não produzem emissões maiores que os 9843

7 combustíveis tradicionais. O aço e o enxofre são incorporados no clínquer. A tabela 1 apresenta a energia e emissões de alguns materiais. Tabela 1 Energia e emissões de alguns materiais (18). Combustível Energia Emissões (GJ/t) kgco 2/t kgco 2/GJ Pneus Carvão Carvão de Petróleo 32, Óleo Diesel Gás Natural Madeira 10, O grupo Votorantim possuía em 2014, 16 plantas de coprocessamento de resíduos, que coprocessou mais de 800 mil toneladas de pneus inservíveis e biomassa (19). O grupo Votorantim, possui plantas que fazem o coprocessamento dos pneus inservíveis inteiros e triturados. Segundo Cristhiano Baccin de Oliveira da Votorantim (2014), o plano para a expansão da utilização de combustíveis não fósseis, era aumentar de 17 fornos em 2010 para 27 fornos em 2014 (20). O grupo Lafarge no período de 2005 a 2013, coprocessou aproximadamente 50 milhões de pneus inservíveis. Em 2013, a taxa de substituição de combustíveis alternativos foi de 17,2%. A previsão para 2020, é utilizar 50% de combustíveis alternativos em todas as plantas (21). Alimentação dos pneus inservíveis no forno de clínquer O coprocessamento de resíduos como combustíveis alternativos ou como substitutos das matérias-primas, requer que os estoques de alimentação dos fornos, sejam pré-tratados ou pré-processados, através de uma seleção, trituração, moagem, combinação ou mistura de resíduos, entre outros; com o objetivo produzir um fluxo uniforme de resíduos. Para o funcionamento do forno de clínquer, os resíduos devem ser alimentados de forma uniforme, em termos de quantidade e qualidade. 9844

8 O pneu triturado é retirado do silo de armazenagem por uma rosca transportadora que conduz o material até um elevador de canecas. Esse o descarrega em outras duas roscas transportadoras que alimentam a caixa de fumaça. A caixa de fumaça é usada para a alimentação de resíduos sólidos considerados como combustíveis alternativos. A alimentação direta do resíduo na caixa de fumaça é feita manualmente através de um duto. Logo abaixo do ponto de alimentação existem duas comportas do tipo contrapeso, que impedem a entrada de ar durante a alimentação do resíduo, bem como a saída de gases do mesmo, em caso de parada. Os pneus inteiros podem alimentar a caixa de fumaça diretamente pela utilização de um sistema transportador de correias. No interior dos pneus são adicionados outros resíduos durante o processo de alimentação. Os pneus triturados têm combustão mais fácil, alimentação regular e transporte simples que permitem um maior nível de substituição do combustível fóssil. Entretanto, exigem um custo de investimento com trituradores e maior consumo de energia para serem triturados, conforme a tabela 2. Tabela 2 Comparação entre os sistemas de coprocessamento de pneus inservíveis inteiros e triturados (adaptado pelo autor) (22). Pneu inservível Pneu inservível (Inteiro) (Triturado) Custo de preparação dos pneus Baixo Alto Custo de transporte até a cimenteira Alto Baixo Custo de estocagem Alto Baixo Risco de estocagem Alto Baixo Equipamentos de separação os pneus Sim Não Equipamentos de pesagem Sim Não Custos dos equipamentos de transporte até o forno Alto Baixo Vazamento de ar Baixo Alto Alimentação do forno (entrada) Sim Sim Alimentação do forno (saída) Não Sim Alimentação do calcinador Não Sim Riscos de bloqueio no transporte Baixo Alto Combustão Instável Estável Nível de substituição do combustível fóssil Baixo Alto 9845

9 CONCLUSÕES No Brasil, desde 2002, quando da obrigatoriedade da coleta e destinação dos pneus inservíveis, pelos fabricantes e importadores, a tecnologia mais utilizada para a destinação é a do coprocessamento em fornos de clínquer. Existe uma série de vantagens com relação ao coprocessamento de pneus inservíveis em fornos de clínquer, tais como: eliminar os criadouros do mosquito Aedes aegypti, transmissor da dengue, chikungunya e o Zika vírus; o Anopholes, que é o transmissor da malária; geração em menores quantidades de SO2 e NOx que os combustíveis tradicionais; aumento da capacidade do clínquer de incorporar de maneira segura o aço contido nos pneus; redução do custo de produção do cimento; ambiente de produção do cimento (meio alcalino e presença de sulfatos, além do tempo de residência elevado) dificulta a formação de dioxinas e furanos; e o alto poder calorífico do pneu. A coleta e destinação dos pneus inservíveis é de responsabilidade dos fabricantes e importadores de pneus. Uma das dificuldades encontradas no Brasil para a realização da coleta e destinação dos pneus para a indústria de cimento são as distâncias a serem percorridas dos pontos de geração até os pontos de destinação. Os pneus inservíveis não devem ser considerados resíduos e sim um combustível alternativo ou matéria-prima para a fabricação do cimento. O coprocessamento dos pneus inservíveis inteiros ou triturados depende da tecnologia utilizada para a alimentação no forno de clínquer, dos controles dos filtros e dos precipitadores eletrostáticos. A capacidade disponível para o coprocessamento de pneus é de 600 mil toneladas por ano, ou seja, 120 milhões de pneus de automóveis. REFERÊNCIAS (1) COPROCESSAMENTO. Panorama do Coprocessamento Brasil ABCP, São Paulo, out. 2015, 20 p. (2) LAGARINHOS, C.A.F. Reciclagem de pneus: análise do impacto da legislação ambiental através da logística reversa Tese (Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais) Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, p. 9846

10 (3) MARQUES, M. Coprocessamento em fornos de Cimento. Revista Gerenciamento Ambiental, São Paulo, n. 6, p , mar./abr (4) BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA. Resolução Conama n 264/99, de 26 de agosto de Licenciamento de fornos rotativos de produção de clínquer para atividades de coprocessamento de resíduos. Diário Oficial da União n 54, Brasília, 20 mar. 2000, Seção 1 p (5) BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA. Resolução Conama n 316/02, de 29 de outubro de Dispõe sobre procedimentos e critérios para o funcionamento de sistemas de tratamento térmico de resíduos. Brasília, Diário Oficial da União n 224, de 20 nov.2002, Seção 1 p (6) COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL -CETESB. Norma Técnica P Procedimento para utilização de resíduos em fornos de produção de clínquer. São Paulo, dez. 2003, 19 p. (7) BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resoluções do Conama: resoluções vigentes publicadas entre julho de 1984 e novembro de Ed. Brasília: Conama, p. (8) BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução n 416, 20 de setembro de Dispõe sobre à degradação ambiental causada por pneus inservíveis e sua destinação ambientalmente adequada, e dá outras providências. Diário Oficial da União, Brasília, 01 out (9) European Tyre & Rubber Manufactures Association ETRMA. End of Life Tyres Report Brussels, p. (10) AGRUPACIÓN DE FRABRICANTES DE CEMENTO DE ESPAÑA OFICEMEN. Consulta Homepage. Disponível em: < Acesso em: 10 jul (11) The European Cement Association CEMBUREAU. Activity Report Brussels, 48 p. (12) The Boston Consulting Group. The Cement Sector: A Strategic Contributor to Europe s Future. New York, 51 p. (13) Rubber Manufactures Association RMA. State Scrap Tire Legislation Summary. RMA, Washington DC, january 2015, 16 p. (14) UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. Pacific Environmental Services. Scrap tires technology and markets. New Jersey: Noyes Data Corporation, (15) KOMATSU, C. E. Coprocessamento de Resíduos Industriais em Fornos de Clínquer. FIMAI, São Paulo, 04 nov p. (16) CAPONERO, J.; LEVENDIS, Y.A.; TENÓRIO, J.A.S. Análise crítica das tecnologias aplicadas a destinação final dos pneus. In: CONGRESSO ANUAL DA ABM, 55., 2000, Rio de Janeiro. Anais...São Paulo: ABM, p. (17) LEME, F. Coprocessamento de Pneus Inservíveis. Série Diálogos, Cadeia de Valores de Resíduos de Pneumáticos. FEAM / CMRR, maio 2010, 42 p. (18) WORLD BUSINESS COUNCIL FOR SUISTAINABLE DEVELOPMENT - WBCSD. Guidelines for Co-processing Fuels and Raw Materials in Cement Manufacturing. Switzerland, 36 p. 9847

11 (19) RABELO, E. A. Growth and Sustainability at Votorantim Cimentos. 6 Congresso Brasileiro de Cimento. São Paulo, 20 maio p. 25 (20) DE OLIVEIRA, C. B. Coprocessamento em fornos de clínquer: Uma alternativa sustentável de destinação de CDR. 1 Seminário Técnico Brasil-Alemanha. Nivelamento Técnico em Gestão Sustentável de Resíduos Sólidos Urbanos. Jundiai, 11 nov. 21 p. (21) MATOS, D. Ecologia Industrial. 6 Congresso Brasileiro de Cimento. São Paulo, 21 maio 2014, 17 p. (22) ROSENHΦJ, J.A. The Cement Kiln The optimal solution for waste tyre burning. International Cement Review, Dorking, p.30-36, may, THE EVOLUTION OF WASTE TIRE COPROCESSING IN BRASIL ABSTRACT Due to the amount of energy required in a cement plant, the cement industries continuously seek more economic alternatives for the use of fuels. There are a number of advantages in replacing traditional non-renewable fuels used in furnaces such as oil, natural gas and coal, for scrap tires that have high calorific value compared to traditional fuels. The objective of this research is to present the evolution of co-processing of waste tires in Brazil, from the adoption of CONAMA (National Council of The Environmental) Resolution No. 258/99, and compare the co-processing of the United States and member countries of the European Community. In 2014, the 60 plants that had integrated rotary kiln clinker, 37 plants were licensed for co-processing of waste. They were co-processed 1.12 million tonnes with 24% of the total were unserviceable tires, with thermal substitution rate of 8.1%. The scrap tires represent 39% of substitutes for fossil fuels and alternative raw materials. Key-words: co-processing, scrap tires, legislation, technology. 9848