Susan Sales Canellas Reciclagem de PET - NIMA - PUC-Rio
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Susan Sales Canellas Reciclagem de PET - NIMA - PUC-Rio
A-PDF Merger DEMO : Purchase from www.A-PDF.com to remove the watermark Susan Sales Canellas Reciclagem de PET, visando a substituição de agregado PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA miúdo em argamassas Dissertação de Mestrado Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do título de Mestre pelo Programa de PósGraduação em Ciência dos Materiais e Metalurgia da PUC-Rio. Orientador: José Carlos D'Abreu Rio de Janeiro, abril de 2005 Susan Sales Canellas Reciclagem de PET, visando a substituição de agregado PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA miúdo em argamassas. Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Engenharia Metalúrgica e de Materiais pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica do Departamento de Ciência dos Materiais e Metalurgia da PUC-Rio. Aprovada pela Comissão Examinadora abaixo assinada. Jose Carlos D'Abreu Orientador Departamento de Ciências dos Materiais e Metalurgia - PUC-Rio Mauricio Leonardo Torem Departamento de Ciências dos Materiais e Metalurgia - PUC-Rio Helio m. Kohler Consultor Prof. José Eugenio Leal Coordenador Setorial de Pós-Graduação do Centro Técnico Científico - PUC-Rio Rio de Janeiro, 13 de abril de 2005. Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução total ou parcial do trabalho sem autorização da universidade, da autora e do orientador. Susan Sales Canellas PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Arquiteta graduada em 1991 com experiência em projetos e obras publicas, especializada em Engenharia de Segurança do Trabalho em 1995. Ficha Catalográfica Canellas, Susan Sales Reciclagem de PET, visando a substituição de agregado miúdo em argamassas / Susan Sales Canellas; orientador: José Carlos D’Abreu. – Rio de Janeiro: PUCRio, Departamento de Ciência dos Materiais e Metalurgia, 2005. 78 f ; 30 cm Dissertação (mestrado) – Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Ciência dos Materiais e Metalurgia. Inclui bibliografia 1. Ciência dos Materiais e Metalurgia – Teses. 2. PET. 3. Reciclagem. 4. Construção civil. 5. Argamassa. I. Abreu, José Carlos d’. II. Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Departamento de Ciência dos Materiais e Metalurgia. III. Título. CDD: 669 PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Aos meus pais, que sempre me apoiaram em todos os meus projetos de vida PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Agradecimentos Ao Prof. José Carlos D'Abreu, pela orientação, apoio e confiança prestado ao longo deste trabalho; Ao Prof. Maurício Leonardo Torem, pela dedicação a todos os alunos; Ao Prof. Hélio M. Kohler, pela disponibilidade de ensinar em todas as horas; À minha família e amigos que souberam entender minha ausência; Ao Ricardo A F. Lanzellotti pelo constante apoio e inestimável companheirismo; Ao Raimundo Nonato R. Filho e Mary Cecília G. Marroquín pelo apoio na execução do trabalho; Ao CNPq pelo apoio financeiro durante o curso; Aos amigos e funcionários do DCMM sempre dispostos a ajudar. Resumo Canellas, Susan Sales. Reciclagem de PET, visando a substuição de agregado miúdo em argamassa. Rio de Janeiro, 2005. 78p. Dissertação de Mestrado - Departamento de Ciência dos Materiais e Metalurgia, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. O desenvolvimento de tecnologias que utilizem energias limpas e a gestão integrada dos resíduos domiciliares e industriais visando uma “reengenharia” nos conceitos sócio-empresariais é uma necessidade urgente. A sociedade, principalmente nos países desenvolvidos, prioriza produtos de empresas que possuam atividades socialmente corretas. A indústria da construção civil, como uma das maiores geradoras de resíduos, podendo chegar a 3000 kg/hab.ano, não pode se eximir desta atitude. Uma vez que consome grandes quantidades de recursos naturais, um grande número de estudos para substituição de bens naturais não renováveis está sendo realizado nesse setor, aliando materiais PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA convencionais com resíduos industriais e urbanos. Um dos materiais que vem sendo utilizado nestas pesquisas são as embalagens pós-consumo de PET ( polietileno tereftalato ), resíduos que estão atingindo percentuais cada vez maiores na composição do lixo urbano, com presença crescente no meio ambiente. Esse trabalho visa apontar uma nova perspectiva de utilização desse material, propondo a substituição parcial da areia natural, por material granulado oriundo de garrafas de PET, objetivando a produção de argamassas para uso na construção civil. No presente estudo, foram realizadas substituições nas proporções de 10, 30 e 50% , tendo sido observado a melhor possibilidade de utilização do percentual de 30%, devido a não ter apresentado perdas significativas na plasticidade e nas resistências a compressão e a tração. Foi possível concluir que o compósito obtido tem potencial para ser utilizado na confecção de artefatos de concreto, sem grande responsabilidade estrutural e em mobiliários urbanos, além de seu uso permitir uma economia significativa de volumes de areia lavada, um recurso natural cuja extração tem causado grandes danos ao ecossistema dos rios e suas margens. Palavras-chave PET; Reciclagem; Construção Civil; Argamassa. Abstract Canellas, Susan Sales. Recycling of PET bottles, aiming at substitution of small aggregate in mortar. Rio de Janeiro, 2005. 78p. Master Dissertation - Department of Materials Science and Metallurgy, Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro. The development of technology that uses clean energy and the integrated management of domestic and industrial residues aiming at a new engineering in the social and company relationship, is a urgent necessity. The society, mainly in developed countries, are already giving priority to the products of companies that possess identity with socially correct activities. The industry of construction, as one of the larger generator of residues, that produces around 3000kg/hab.year, and can not exempt of this purpose. Since the civil construction consumes great amount of natural sector resources, a large PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA number of studies aiming at the substitution of natural sand, considered a non renewable material, is being carried out, particularly by, mixing conventional material with industrial and urban residues. The material used in these this study, was granulated PET (polyethylene tereftalate), obtained from beverage bottles, residues that are reaching a high percentage in the composition of the urban wastes. The objective of this research aimed at create a new perspective for construction materials, by crushing bottles of PET and using the produced material as a substitute of the natural sands for production of mortar. In this study was used the PET/sand ratios of 10, 30 and 50%, being 30%, the best ratio observed, due to a still good workability, an acceptable compressive and tensile strengths. The innovation, proposed in this study for instance, in the production of pieces of concrete, without great structural value, and in urban furnitureleading to a significant economy of volumes of sands, a resource whose extraction has been caused great damages to the present ecosystem of the rivers and in its edges. Keywords PET; Recycling; Construction Materials; Mortar PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Sumário 1 Introdução 14 2 Revisão da Literatura 17 2.1. Gestão de resíduos 17 2.2. Caracterização dos plásticos 24 2.2.1. Os principais tipos de plásticos 24 2.2.2. Processos de reciclagem de Plásticos: 26 2.3. Caracterização do PET 28 2.4. Reciclagem de PET 29 2.5. Considerações sobre o processo de reciclagem 33 2.6. Impedimentos para reciclagem 34 2.7. Coleta seletiva de embalagens PET 34 2.8. Linha de Reciclagem de PET 37 2.9. Atividade de extração de areia 39 2.9.1. Reservas naturais 39 2.9.2. O processo de extração: 40 2.9.3. Impacto ambiental 41 2.9.4. Redução do impacto ambiental 42 2.10. Agregados 43 2.10.1. Caracterização tecnológica 43 2.10.2. Morfologia das partículas 44 2.10.3. Grau de Porosidade 45 2.11. Utilização de produtos reciclados de PET na construção civil 45 3 Objetivo e Relevância do Trabalho 49 4 Desenvolvimento Experimental 50 4.1. Materiais 50 4.2. Equipamentos: 51 4.3. Métodos 52 4.3.1. Coleta do material 52 4.3.2. Granulação 53 4.3.3. Caracterização tecnológica dos agregados miúdos de PET 53 4.3.4. Ensaio de Compressão 54 4.3.5. Corpos de Prova 55 5 Resultados e Discussões 56 5.1. Coleta das amostras 57 5.2. Lavagem 58 5.3. Classificação por Densidade 58 5.4. Fragmentação 58 5.5. Classificação Granulométrica 59 5.6. Módulo de Finura 59 5.7. Absorção d’água 60 5.8. Massa Específica 61 5.9. Moldagem de Corpo de Prova (Cp) PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA 5.10. Cálculo do consumo de agregados/m 62 3 62 5.11. Ensaio de Compressão Axial 64 5.12. Ensaio de Tração 70 6 Conclusão 72 7 Referências Bibliográficas 75 Lista de quadros Quadro 1 - Reciclagem de Materiais no Brasil – Fonte Cempre/2005 23 Quadro2 - Distribuição dos Mercados para o PET reciclado – Fonte ABIPET/2004 Quadro 3 - Percentual de Material Retido x Peneira (mm) 32 59 Quadro 4 - Diferença de custo entre argamassas com traço calculado em peso e PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA em volume 63 Lista de figuras Figura 1 - Foto Praia de Icaraí, Niterói – Fonte Clin/2000 16 Figura 2 - Foto Praia de Icaraí, Niterói – Fonte Clin/2000 16 Figura 3 - Composição do Lixo no Rio de Janeiro. Fonte Comlurb/2005 22 Figura 4- Equipamentos automatizados de coleta seletiva- TOMRA 83 HCp e T62. Fonte TOMRA 35 Figura 5 - Sistema de leitura óptica. Fonte TOMRA 36 Figura 6 - Visão do Córrego Água do Sobrado e a extração da Areia. Fonte Jornal Vale Paraibano (Out/2003) 41 Figura 7-Detalhes da Extração de Areia em Ambiente de Cava-RJ. Fonte DRM/2000 41 PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Figura 8- Moinho - Linha R : Desenho Dimensional, C = 1000, L = 850, H = 1300 em mm 51 Figura 9 – Sistema de facas, sendo duas fixas e três rotativas 51 Figura 10 - Forma das peneiras 51 Figura 11 - Prensa Hidráulica 52 Figura 12- Flocos de PET 53 Figura 13 - Fluxograma de ensaios para caracterização tecnológica 57 Figura 14 - Pesagem dos flocos de PET 61 Figura 15 - Gráfico da variação da resistência a compressão em kgf/cm2, no traço em volume. 65 Figura 16 - Gráfico da resistência a compressão em função do traço em volume 66 Figura 17 - Variação do peso dos corpos de prova em gramas, em função da variação dos percentuais de substituição do agregado por flocos de PET em volume. 66 2 Figura 18 - Gráfico da variação da resistência a compressão em kgf/cm -Traço em peso. 67 Figura 19 - Gráfico da resistência a compressão em função do traço em peso. 68 Figura 20 - Variação do peso dos corpos de prova em gramas, em função da variação dos percentuais de substituição do agregado por flocos de PET em volume. 68 Figura 21 - Gráfico da variação da resistência a compressão axial em kgf/cm2, no traço em peso. 69 Figura 22 - Gráfico da resistência a compressão em função do traço em peso 70 Figura 23 - Variação do peso dos corpos de prova em gramas, em função da variação dos percentuais de substituição do agregado por flocos de PET em peso PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Figura 24-Variação de Resistência a Tração – kgf/cm2 70 71 Lista de tabelas Tabela 1- Produção x Reciclagem – Fonte ABIPET/2004 31 Tabela 2- Fonte Cempre - Jan/2005 37 Tabela 3 – Traços para execução de argamassa – 1:4 54 Tabela 4 – Densidade dos Plásticos, g/cm3- Fonte:UFRJ/NIEAD(2004) 58 Tabela 5 – Material retido em peso 59 Tabela 6 – Percentual de absorção d’água dos corpos de prova 60 Tabela 7- Peso específico das amostras de PET analisadas 61 Tabela 8 – Cálculo do traço em peso para produção de 1m³ de argamassa 62 PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Tabela 9 – Cálculo do traço em volume para produção de 1m³ de argamassa 62 Tabela 10 - Massa especifica aparente dos materiais utilizados 63 Tabela 11 - Valores dos Materiais no Atacado (RJ/2005) 64 Tabela 12 - Resultado do ensaio de compressão axial (kgf/cm2),no traço em Volume. 64 Tabela 13 – Perda Percentual de Resistência – Traço em Volume 65 Tabela 14 – Variação do peso em gramas dos corpos de prova, no traço em volume. 65 2 Tabela 15 - Resultado do ensaio de compressão axial(kgf/cm )-Traço em peso 66 Tabela 16- Perda percentual de resistência – Traço em peso 67 Tabela 17 - Variação do peso em gramas dos corpos de prova - Traço em peso 67 2 Tabela 18 - Resultado do Ensaio de Compressão Axial (kgf/cm )- Traço em peso, # 2mm Tabela 19 - Perda Percentual de Resistência – Traço em Peso 68 69 Tabela 20 - Variação do peso em gramas dos corpos de prova-Traço em peso- # 2mm Tabela 21 - Ensaio de Tração 69 71 1 Introdução O volume de resíduos domésticos produzidos em todo o mundo aumentou três vezes mais do que a sua população nos últimos 30 anos. O crescimento do uso de embalagens descartáveis, a cultura do consumo e o desperdício são responsáveis pelo descarte de 30 bilhões de toneladas de resíduos sólidos no planeta todos os anos. Segundo o CEMPRE (Maio 2004), a produção média de resíduos sólidos urbanos no Brasil esta na ordem de 0.7kg/hab.dia, cidades como Rio de Janeiro e São Paulo chegam a gerar 1 kg/hab.dia, desta forma, são descartados diariamente 140.000 toneladas, nem sempre em locais adequados. Deste total, PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA 76% acabam em lixões (área de depósito de resíduos urbanos sem tratamento), acarretando a contaminação do solo, dos mananciais, além de aumentar significativamente a ocorrência de zoonoses. Desta forma a filosofia dos 3Rs, ou seja, reduzir, reutilizar e reciclar, tratando o problema em sua origem, vem sendo um procedimento permanente, buscando a minimização desta situação. A reciclagem, como todo processo também pode gerar resíduo e muitas vezes, exige grandes investimentos. Porém, mesmo com estas restrições, apresenta-se como a melhor solução. Segundo CALDERONI (1997) "O Brasil poderia economizar US$ 10 bilhões por ano se reciclasse os resíduos domiciliares“. Deve-se considerar também a falta de regulamentação e de ações que busquem incentivar a produção de bens recicláveis, principalmente os oriundo de embalagens pós consumo, prejudicando a implantação de projetos que visam a preservação, manutenção e recuperação do meio ambiente e de seu ecossistema, ao qual estamos profundamente inseridos. A necessidade da implantação de uma política nacional para gestão de resíduos urbanos é premente não podendo ser postergada. Esta é uma discussão que ocorre a mais de uma década no Congresso Nacional, sem contudo se concretizar em medidas específicas. Em 2001, com a criação da Comissão Especial de Resíduos Sólidos na Câmara dos Deputados, foram analisados 74 projetos de lei, em tramitação 15 desde 1991, tendo tido a participação de diversos setores da sociedade na elaboração do texto final. Entre as propostas do documento estão a classificação dos resíduos quanto à origem (industrial, saúde etc.) e natureza (perigosos ou não), as formas de gerenciamento, as atribuição de responsabilidades pelo destino final e o estabelecimento de políticas de incentivos fiscais para a reciclagem. Como o projeto de lei não foi votado em 2002 e seu relator, o ex-deputado federal Emerson Kapaz, não se reelegeu, fez-se necessário a elaboração de um novo projeto, esperando-se que sua votação deva estar concluída ainda em 2005. No Brasil a prática da reciclagem ainda apresenta-se de forma incipiente, mas o cenário indica sinais de melhora. Segundo o CEMPRE (2004), no Rio de Janeiro, por exemplo, a participação dos plásticos corresponde em média a 7% do lixo; já na cidade de Curitiba estes representam índices próximos a 6%. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Destes percentuais, o PET (plástico resistente usado em embalagens de refrigerantes, água e sucos, entre outros) representa 17%, Segundo a ABIPET (2004), cerca de 141.000 toneladas destas embalagens usadas foram recicladas em 2003, registrando um crescimento de 18% em relação ao ano anterior. A entidade calcula que, até o final de 2004, o volume de reciclagem deva crescer de 15% a 20%, em função das políticas de incentivo à coleta seletiva executadas por associações de catadores em conjunto com as prefeituras. Apesar da implantação dessas políticas, que ainda são casos pontuais, o quadro necessita ser melhorado. Segundo ABIPET, em 2003, o Brasil consumiu 330.000 toneladas de resina PET na fabricação de embalagens. A demanda mundial é de cerca de 6,7 milhões de toneladas por ano. Observa-se que os dados referentes à produção x reciclagem, indicam que, somente em 2003, a diferença encontra-se na ordem de 189.000 toneladas. Considerando que cada embalagem pesa em média 50g e que seu descarte é praticamente imediato, conclui-se que somente neste setor foram descartadas, aproximadamente 3,6 bilhões de embalagens no meio ambiente. Novas alternativas para reutilização destas embalagens pós-consumo necessitam ser propostas, de modo a evitar o descarte em aterros sanitários e no meio ambiente (Figuras 1 e 2), onde, por não serem de rápida decomposição (ocorre em aproximadamente 400 anos), acarretam problemas de ordem operacional nos aterros sanitários, dificultando a compactação da parte orgânica, 16 além da significativa perda econômica e social, uma vez que a indústria da reciclagem gera empregos e usa mão-de-obra de baixa qualificação. O conhecimento das características tecnológicas dos resíduos aumenta a possibilidade de utilização dos produtos confeccionados com estes materiais, além da redução da geração de resíduos mais danosos que os originais, uma PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA vez que todo processamento gera resíduo. Figura 1 - Foto Praia de Icaraí, Niterói – Fonte Clin/2000. Figura 2 - Foto Praia de Icaraí, Niterói – Fonte Clin/2000. 2 Revisão da Literatura 2.1.Gestão de resíduos O artigo 225 da Constituição da República Federativa do Brasil de 1988 (1995:100) prescreve que: “... todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao Poder público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações...” Diminuir a quantidade gerada de resíduos domésticos e encontrar PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA soluções adequadas para eliminá-los é uma preocupação global. Em países industrializados, como os da Europa e Estados Unidos (onde o acúmulo acompanha o ritmo acelerado de produção e consumo), o problema chegou no limite. Nos Estados Unidos, a produção de resíduos sólidos mais que duplicou nos últimos 40 anos (passando de 88 milhões para mais de 232 milhões de toneladas por ano), segundo a Agência de Proteção Ambiental do país, a EPA – Environmental Protection Agency (2000). Segundo Jornal Plastivida (2002), o resíduo plástico gerado em 2001 pelos países da Europa Ocidental chega a 20.391 mil toneladas e pelos países da União Européia chega a 19.254 mil toneladas. A urgência de minimizar este quadro colocou estes países entre os primeiros a implantar políticas nacionais de gerenciamento e gestão de resíduos sólidos, estipulando metas para a redução da deposição final de lixo em 20% (com base nas quantidades de 2000) até 2010 e em 50% até 2050. Segundo Frangipane et al. (1998/9), para que esta meta seja atingida, adotaram-se algumas medidas prioritárias tais como a prevenção do desperdício, incentivando a diminuição da geração de resíduos por parte das indústrias e os consumidores a escolher produtos de empresas que atendam estes compromissos ambientais. O princípio onde "o poluidor paga", transfere ao gerador a responsabilidade pela coleta, tratamento e reciclagem do resíduo gerado, porém 18 segundo Cooper (1997), para as embalagens de bens consumidos nas residências há grande dificuldade de se definir quem é o poluidor. Por fim, o princípio da proximidade, pelo qual o tratamento deve ser executado o mais perto possível de sua fonte produtora. Entre as providências já consolidadas nos países membros estão a criação da etiqueta ecológica para ajudar os consumidores a identificar produtos "verdes", ou ecologicamente corretos; medidas para reduzir em 65% o despejo de lixo biodegradável em aterros sanitários de 2006 a 2016, além de programas de coleta seletiva de sucesso em toda a Europa. Nos EUA e no Japão também existem iniciativas bem-sucedidas na área de reciclagem, tanto por parte do governo, como na iniciativa privada, ONGs e da própria população. O Japão é o país líder em reciclagem, com 50% do total dos resíduos reaproveitados, segundo Calderoni (1997). Não há lixões no país, pois por uma PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA questão de falta de espaço estes são enviados à países vizinhos, que cobram pelo serviço. Em 1999, a reciclagem e a compostagem evitaram que 64 milhões de toneladas de resíduos acabassem em aterros nos EUA. O índice de reciclagem no país praticamente dobrou nos últimos 15 anos e hoje chega a 28%, de acordo com a EPA - Environmental Protection Agency (2000). Segundo CEMPRE (2005), a cidade de Nova York (EUA) retomou seu programa de reciclagem depois de quase dois anos de suspensão. Mostrou-se dispendioso transportar os resíduos para aterros sanitários que, nos EUA, estão cada vez mais longe dos grandes centros. O investimento foi na ordem de US$ 25 milhões para construção de uma espécie de centro de escoamento com o objetivo de processar e disponibilizar metais, vidros e plásticos recicláveis, a custo de aproximadamente 55% menor de quando o programa foi interrompido. Segundo Juras (2001), a legislação na Alemanha evita a geração de resíduos, fazendo com que estes sejam valorizados, na forma de recuperação do material (reciclagem) ou valorização energética (produção de energia); os resíduos não valorizáveis tem que ser eliminados de forma ambientalmente compatível. Já a política francesa de resíduos, estabelecida em 1975 e modificada em 1992, tem como objetivos principais, a prevenção ou a redução da produção e a nocividade dos resíduos; a organização do transporte dos resíduos, com a limitação da distância e do volume; a valorização dos resíduos pela reutilização, a reciclagem ou qualquer outra ação visando a obtenção de 19 energia ou materiais a partir dos resíduos; e não permitir, a partir de 1º de julho de 2002, nas instalações de disposição, resíduos que não os finais. Segundo Kapaz (2001), a Dinamarca foi o país pioneiro no gerenciamento de resíduos de embalagens. Nos anos 80, por meio de legislação própria, autorizou exclusivamente embalagens reaproveitáveis para cervejas e refrigerantes. Como resultado dessa política, a partir de 1994, a porcentagem de cerveja e refrigerantes engarrafados em vasilhames retornáveis era de 99,5%. Estudo da AMPE (2001) revela que a reciclagem e outros métodos de recuperação de plásticos na Europa, cresceram mais do que a demanda por plásticos, o que fez reduzir o total de lixo plástico descartado. A demanda por plásticos nesta região, cresceu em torno de 3%, o equivalente a quase 40 milhões toneladas, enquanto que a reciclagem mecânica, a reciclagem de combustível e a recuperação de energia, resultaram num crescimento de 11% em comparação aos anos anteriores. A análise do consumo e recuperação de PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA plásticos na Europa também indica que, apesar do aumento na demanda de plásticos, o lixo total dos materiais pós-uso permaneceu abaixo de 1% do lixo total, ou seja, em 19,5 milhões de toneladas. Segundo Frangipane et al. (1999), o aterro é o método de eliminação de resíduos sólidos mais comum em alguns países da Europa, particularmente na Grécia, Itália e Reino Unido, onde este é praticamente o único método de eliminação. As exceções são Luxemburgo, Suécia e Suíça, nos quais a incineração é mais utilizada. Na Suécia todos os incineradores são equipados com dispositivos de recuperação de energia. Neste país, como também na Áustria, Alemanha e Suíça a coleta seletiva é mais desenvolvida (mais de 30% dos resíduos sólidos municipais coletados). A compostagem é particularmente desenvolvida na Áustria e Holanda. Segundo Monteiro et al. (2001), no Brasil, o serviço sistemático de limpeza urbana foi iniciado oficialmente em 25 de novembro de 1880, na cidade de São Sebastião do Rio de Janeiro, então capital do Império. Nesse dia, o imperador D. Pedro II assinou o Decreto nº 3024, aprovando o contrato de "limpeza e irrigação" da cidade, que foi executado por Aleixo Gary e, mais tarde, por Luciano Francisco Gary, de cujo sobrenome origina-se a palavra gari, que hoje denomina-se os trabalhadores da limpeza urbana em muitas cidades brasileiras. Dos tempos imperiais aos dias atuais, os serviços de limpeza urbana vivenciaram momentos bons e ruins. Hoje, a situação da gestão dos resíduos sólidos se apresenta em cada cidade brasileira de forma diversa, prevalecendo, entretanto, uma situação nada alentadora. 20 Considerada um dos setores do saneamento básico, a gestão dos resíduos sólidos não tem merecido a atenção necessária por parte do poder público. Com isso, compromete-se cada vez mais a já combalida saúde da população, bem como a degradação dos recursos naturais, especialmente o solo e os recursos hídricos. A interdependência dos conceitos de meio ambiente, saúde e saneamento é hoje bastante evidente, o que reforça a necessidade de integração das ações desses setores em proveito da melhoria da qualidade de vida da população brasileira. Como um retrato desse universo de ação, há de se considerar que, segundo dados do IBGE, mais de 70% dos municípios brasileiros possuem menos de 20 mil habitantes, e que a concentração urbana da população no país ultrapassa a casa dos 80%. Desta forma reforçam-se as preocupações com os problemas ambientais PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA urbanos e, entre estes, o gerenciamento dos resíduos sólidos, cuja atribuição pertence à administração pública. Ainda segundo dados do IBGE coletados em 2000, dos 5.507 municípios brasileiros, apenas 451 possuem coleta seletiva e 352 contam com serviço de reciclagem de lixo. Segundo Calderoni (1997), em 1996, foram produzidas 3,6 milhões de toneladas de lixo só no município de São Paulo. Em 2000, esse número saltou para 7,35 milhões. Apesar desse quadro, o sistema de limpeza urbana é o segmento que mais se desenvolveu apresentando a maior abrangência de atendimento junto à população, ao mesmo tempo em que é a atividade do sistema que demanda maior percentual de recursos por parte da municipalidade. Porém o problema da disposição final assume uma magnitude alarmante, considerando apenas os resíduos urbanos e públicos, conclui-se que, em geral, as administrações públicas implantam como políticas de resíduos o distanciamento dos locais de deposição, visando apenas, afastar das zonas urbanas o lixo coletado, depositando-o por vezes em locais absolutamente inadequados, como encostas com floresta, manguezais, rios, baías e vales. Segundo Grimberg (2004), 63,6% dos municípios brasileiros depositam seus resíduos em lixões, a maioria com a presença de catadores entre eles crianças , confirmando os problemas sociais que a má gestão do lixo acarreta, além dos graves problemas de saúde pública, bem como desastres ambientais no meio urbano e rural, provocados pelo “lixo” jogados nos rios e córregos. 21 A participação de catadores na segregação informal do lixo, seja nas ruas ou nos vazadouros e aterros, é o ponto mais visível da inter-relação do lixo com a questão social. Onde o lixo tornou-se fonte inesgotável de renda e sobrevivência para esta população. Desta forma, conclui-se que o gerenciamento dos resíduos de forma integrada, demanda trabalhar os aspectos sociais com o planejamento das ações técnicas e operacionais do sistema de limpeza urbana. Segundo Castagnari (2004), as pessoas que trabalham com materiais recicláveis têm que ser valorizadas e reinseridas socialmente. Entretanto, tal fato deve se dar, preferencialmente, pelo estímulo à contratação dessa mão-de-obra pelas empresas prestadoras de serviços de manejo de resíduos sólidos. Somente dessa forma, através de empregos formais, os trabalhadores poderão usufruir de todos os benefícios e garantias trabalhistas e previdenciárias e contar com as proteções que a atividade exige. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Segundo o Ministério da Agricultura, todos os anos 14 milhões de toneladas de alimentos são descartados, devido a procedimentos inadequados em toda a cadeia produtiva. Vilhena (2004) sugere que para ampliar a coleta seletiva no País é necessário aumentar a participação popular. É preciso estimular os moradores a separar o lixo doméstico e a entregá-lo nas cooperativas de catadores, ou postos de entrega, mantidos pelas prefeituras e iniciativa privada. É necessário também que os governantes promovam mudanças na tributação da cadeia de reciclagem. O governo precisa oferecer um tratamento diferenciado para as empresas do setor. Mas o fato é que não existe mágica: para aumentar a reciclagem o jeito é fazer. Já a socióloga Grimberg (2004) afirma que: "É preciso uma política nacional que institua metas para a volta dos retornáveis. Não tem sentido continuar gerando latas de alumínio e garrafas plásticas. O que está em jogo são as fontes de matéria-prima”. De qualquer modo, conclui-se que ações estão sendo desenvolvidas com o propósito de minimizar a deposição dos resíduos no meio ambiente, mas a falta de planejamento e de um levantamento das reais possibilidades da reutilização dos resíduos acarreta falência de alguns projetos. Grandes unidades de tratamento de resíduos sólidos, teoricamente incorporando tecnologia mais sofisticada de compostagem acelerada, foram instaladas no Rio de Janeiro e se encontram desativadas, seja por inadequação 22 do processo às condições locais, seja pelo alto custo de operação e manutenção exigido. Pode-se considerar que os dados estatísticos da limpeza urbana, na maioria dos municípios brasileiros, são muito deficientes, pois as administrações públicas têm dificuldade em apresentá-los, já que existem diversos padrões de aferição dos vários serviços. Considerou-se neste trabalho, os dados levantados junto a Comlurb (Companhia de Limpeza Urbana do Município do Rio de Janeiro), indicados no Figura 3, onde pode-se observar um decréscimo na coleta do papel e um leve crescimento no plástico. Estes dados comparados aos do Quadro 1, onde é indicado o percentual de reciclagem com relação ao que é produzido, demonstram que a reciclagem destes materiais, contribuem na redução do percentual presente nos aterros, ou seja, os materiais com maior percentual de reciclagem se estabilizam em percentuais mínimos na representação do material 60 Papel Plastico Vidro Mat. Orgânica Metal Outros 50 Percentual 40 30 20 10 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1993 1991 1989 1986 0 1981 PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA coletado. Ano Base Figura 3 - Composição do Lixo no Rio de Janeiro. Fonte Comlurb/2005 23 Reciclagem de Materiais no Brasil (% da Produção Nacional / Reciclagem) Aluminio Papelão 17,50% 20% 22% Aço 89% Vidro 57% Papel PET 17% 35% 77,30% 45% Pneus Öleo 47% Plásticos TetraPak Quadro 1 - Reciclagem de Materiais no Brasil – Fonte Cempre/2005 Por outro lado, o manejo e a deposição final dos resíduos industriais, tema PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA que atualmente tem tido uma maior projeção por parte da sociedade, constituem um problema ainda maior que certamente já produz sérias conseqüências ambientais e para a saúde da população. No Brasil, os estados interferem no problema através de seus órgãos de controle ambiental, exigindo dos geradores de resíduos perigosos (Classes I e II) sistemas de manuseio, de estocagem, de transporte e de destinação final adequados. As administrações municipais podem agir nesse setor de forma suplementar, através de seus órgãos de fiscalização, sobretudo considerando que a determinação do uso do solo urbano é competência exclusiva dos municípios, conferindo-lhes o direito de impedir atividades industriais potencialmente poluidoras em seu território, seja através da proibição de implantação, seja através da cassação do alvará de funcionamento. Segundo Monteiro et al. (2001), como a gestão de resíduos está se transformando em uma atividade essencial, e as atividades que a compõem se restringem ao território do Município, apesar de serem ainda primárias, as soluções consorciadas de destinação final em aterros gerenciados e programados já fazem parte da pauta de várias prefeituras. Municípios com áreas mais adequadas para a instalação dessas unidades operacionais às vezes se consorciam com cidades vizinhas para receber os seus resíduos, negociando algumas vantagens por serem os hospedeiros, tais como isenção do custo de vazamento ou alguma compensação urbanística, custeada pelos outros consorciados. 24 Um dos exemplos mais bem-sucedidos no campo do consórcio é aquele formado pelos municípios de Jundiaí, Campo Limpo Paulista, Cajamar, Louveira, Várzea Paulista e Vinhedo, no Estado de São Paulo, para operar o aterro sanitário de Várzea Paulista. A sustentabilidade econômica dos serviços de gerenciamento ambiental é um importante fator para a garantia da sua qualidade. Felizmente, o que se percebe mais recentemente é uma mudança importante na atenção que o tema tem recebido das instituições públicas, em todos os níveis de governo. O governo federal e os estaduais passaram a destinar maiores recursos na criação de programas e linhas de crédito onde, os municípios beneficiados, são aqueles que apresentam projetos visando solucionar problemas como de limpeza urbana, gerando condições de continuidade dos serviços e manutenção de sua qualidade ao longo do tempo, onde a população assume o papel fiscalizador, estimulada pelos órgãos de controle ambiental, Ministério Público e PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA pelas organizações não-governamentais voltadas para a defesa do meio ambiente. 2.2.Caracterização dos plásticos A palavra plástico, originária do grego plastikós, significa adequado à moldagem, este material possui características de alta flexibilidade, podendo ser facilmente moldado. O primeiro material com estas características foi a celulose, surgida em 1864. O PVC ou Policloreto de Vinila surgiu somente em 1913, foi durante a II Guerra Mundial, ou seja, há pouco mais de sessenta anos, que sua utilização industrial se desenvolveu e popularilizou. Os hidrocarbonetos (petróleo), após processamento físico-químico produzem produtos que são indispensáveis na vida moderna. A nafta, um derivado do petróleo, possui papel significante para as indústrias petroquímicas, originando eteno e propeno, além de outros monômeros imprescindíveis à produção de resinas plásticas e outros polímeros. 2.2.1.Os principais tipos de plásticos Segundo suas características, os plásticos se dividem em dois grupos: os termorrígidos ou termofixos e os termoplásticos. 25 • Plásticos Termofixos: Não se fundem e uma vez moldados e endurecidos, não oferecem condições para reciclagem. São apresentados como mistura de pós e moldados sob pressão. Como exemplo, as telhas transparentes, do revestimento do telefone e de inúmeras peças utilizadas na mecânica em geral e especificamente na indústria automobilística. • Plásticos Termoplásticos: São aqueles que se fundem a baixas temperaturas podendo ser moldados, após o resfriamento recuperam suas propriedades físicas. Como o processo possibilita a repetição, a reciclagem se torna tecnicamente um processo simples e viável. Porém segundo as normas sanitárias, os produtos reciclados não podem ser empregados em embalagens alimentícias a fim de se evitar contaminações. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas estabelece através da norma NBR - 13230, simbologia a identificação dos termoplásticos utilizados na fabricação de embalagens e recipientes, facilitando a sua reciclagem. Considerou sete tipos de termoplásticos, a seguir: Polietileno Tereftalato – PET É utilizado em frascos de refrigerantes, de produtos de limpeza e farmacêuticos, em fibras sintéticas, etc.. Polietileno de Alta Densidade – PEAD São utilizados na confecção de engradados para bebidas, garrafas de álcool e de produtos químicos, tubos para líquidos e gás, tanques de combustível, etc.. Policloreto de Vinila – PVC São utilizados em tubos e conexões para água, calçados, encapamentos de cabos elétricos, equipamentos médico-cirúrgico, lonas, esquadrias e revestimentos, etc.. 26 Polietileno de Baixa Densidade – PEBD São empregados nas embalagens de alimentos, sacos industriais, sacos para lixo, filmes flexíveis, lonas agrícolas, etc. Polipropileno - PP Empregados em embalagem de massas alimentícias e biscoitos, potes de margarina, seringas descartáveis, equipamentos médico-cirúrgicos, fibras e fios têxteis, utilidades domésticas, autopeças, etc.. Poliestireno – PS PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Usado em copos descartáveis, placas isolantes, aparelhos de som e de TV, embalagens alimentícias, revestimento de geladeiras, material escolar, etc.. Outros São as resinas plásticas não indicadas até aqui e são utilizadas em plásticos especiais na engenharia, em CDs, em eletrodomésticos, em corpo de computadores e em outras utilidades especiais. 2.2.2.Processos de reciclagem de Plásticos: Podem-se considerar quatro processos diferentes de reciclagem de plásticos: • Reciclagem Primária Consiste no reaproveitamento das aparas, das rebarbas e das peças defeituosas dentro da linha de montagem das próprias indústrias. Muitas empresas do setor já adotam tal procedimento visando a diminuição de seus custos, outras vendem esses resíduos para empresas recuperadoras. Entretanto, deve-se tomar um especial cuidado na sucessiva repetição desse aproveitamento, pois poderá acarretar degradação do material diminuindo sua qualidade, exigindo assim, um rigoroso controle para não comprometer a imagem da empresa junto aos seus clientes. 27 • Reciclagem Secundária É a reciclagem de parte dos rejeitos existentes no lixo propriamente dito. Essa reciclagem pode ser feita nas Usinas de Compostagem e Reciclagem ou através de coleta seletiva. Mesmo no caso de coleta seletiva onde o plástico vem relativamente limpo, o produto reciclado terá sempre uma qualidade técnica inferior ao material virgem, devido a presença de diversas formas de plásticos nesses refugos, exigindo operações adicionais àquelas da reciclagem primária, para a separação dos diversos tipos existentes. Dependendo da utilização do produto final, essa operação não precisará ser realizada, ressaltando-se que o produto assim reciclado deverá ser utilizado apenas nas situações em que tais alterações sejam perfeitamente aceitáveis. No caso da separação nas Usinas de Reciclagem há necessidade de uma lavagem, além da separação, muito mais trabalhosa do que no caso da coleta PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA seletiva, uma vez que o plástico vem contaminado pelas impurezas do lixo e os efluentes líquidos oriundos dessa lavagem necessitarão de um tratamento especial antes de ser lançado na natureza, fato este que desvaloriza o processo de comercialização desses produtos. • Reciclagem Terciária É a transformação dos resíduos polímeros em monômeros e em outros produtos químicos através de decomposição química ou térmica. Após esta operação, o produto poderá ser novamente polimerizado, gerando novas resinas plásticas. É importante ressaltar que os materiais obtidos por este processo de reciclagem necessitam de um tratamento dispendioso na purificação final, sendo só indicado para produtos de alto valor econômico. • Reciclagem Quaternária Neste caso o objetivo é a queima do plástico em incineradores especiais gerando calor que pode ser transformado em energia térmica ou elétrica, em virtude do alto poder calorífico dos plásticos. Entretanto existe, nesse caso, um grande inconveniente, pois a queima do plástico gera gases de alta toxicidade, contaminando de forma violenta o meio ambiente, o que exige que os incineradores sejam dotados de filtros especiais, de altíssimo custo, e mesmo assim essa filtragem não se processa de forma satisfatória. 28 2.3.Caracterização do PET Os plásticos são polímeros produzidos a partir de processos petroquímicos. O PET, Polietileno tereftalato, é um deles, e foi desenvolvido em 1941 pelos químicos ingleses Whinfield e Dickson. Por ser um material inerte, leve, resistente e transparente, passou a ser utilizado na fabricação de embalagens de bebidas e alimentos no início da década de 1980. Em 1985 cerca de 500 mil toneladas de vasilhames já haviam sido produzidos, somente nos Estados Unidos. O PET é produzido industrialmente por duas vias químicas: Esterificação direta do ácido tereftálico purificado (PTA) com etileno glicol (EG), ou Transesterificação do dimetil tereftalato (DMT) com etileno glicol (EG). As macromoléculas de PET puro (o chamado homopolímero) constituem- PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA se de repetições da molécula mais simples (mero) de tereftalato de etileno. Nos polímeros comerciais, 130 a 155 repetições desse mero constituem a macromolécula típica de PET. Sua densidade é igual a 1.38 g/cm3. A resina PET é muito utilizada em todo o mundo para a fabricação de embalagens, em razão de suas propriedades: transparência, resistência mecânica, brilho e barreira a gases. Inicialmente utilizada para a produção de garrafas para acondicionar bebidas carbonatadas, é hoje utilizada no Brasil para diversas outras linhas de produtos, tais como óleos comestíveis, isotônicos, água mineral, produtos de higiene e limpeza, cosméticos e fármacos. As garrafas de PET são totalmente inertes. Isto significa que, mesmo indevidamente descartadas, não causam nenhum tipo de contaminação para o solo ou lençóis freáticos. Os resíduos inertes são quaisquer resíduos que, quando amostrados de forma representativa, (NBR 10.007 - amostragem de resíduos) e submetidos a contato estático ou dinâmico com água destilada ou deionizada, à temperatura ambiente, conforme teste de solubilização, (segundo NBR 10.006 - solubilização de resíduos) não tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados às concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água, excetuando-se os padrões de aspecto, cor, turbidez e sabor. A transformação da resina PET em garrafas, frascos ou potes ocorre em 7 etapas distintas: secagem, alimentação, plastificação, injeção, condicionamento, sopro e ejeção do produto. 29 2.4.Reciclagem de PET A reciclagem é um conjunto de técnicas que tem por finalidade aproveitar os detritos reutilizando no ciclo de produção, ou seja, é o resultado de uma série de atividades, pelas quais materiais que se tornariam lixo, ou estão no lixo, são coletados, separados e processados para serem utilizados como matéria-prima na manufatura de novos produtos. As indústrias recicladoras são também denominadas secundárias, por processarem matéria-prima de recuperação. Na maior parte dos processos, o produto reciclado é completamente diferente do produto inicial. O PET pode ser reciclado de três maneiras diferentes: PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA • Reciclagem química: Utilizada também para outros plásticos, separa os componentes do PET, fornecendo matéria-prima para solventes e resinas, entre outros produtos. •Reciclagem energética: O calor gerado com a queima do produto pode ser aproveitado na geração de energia elétrica (usinas termelétricas), alimentação de caldeiras e altosfornos. O PET é altamente combustível, com valor de cerca de 20.000 BTUs/kilo, e libera gases residuais como monóxido e dióxido de carbono, acetaldeído, benzoato de vinila e ácido benzóico. Por outro lado, devido ao alto valor da sucata, a incineração do material não é recomendada, mesmo com recuperação de energia. • Reciclagem mecânica. Praticamente todo o PET reciclado no Brasil passa pelo processo mecânico, que pode ser dividido em: RECUPERAÇÃO: Nesta fase, as embalagens que seriam destinadas ao lixo comum ganham o status de matéria-prima. As embalagens recuperadas serão separadas por cor e prensadas. A separação por cor é necessária para que os produtos que resultarão do processo tenham uniformidade de cor, facilitando, assim sua aplicação no mercado. A prensagem, por outro lado, é importante para que o transporte das embalagens seja viabilizado, devido a leveza do material, os fardos são montados de modo a garantir a maior quantidade em um menor volume. 30 REVALORIZAÇÃO: As garrafas são moídas, ganhando valor no mercado. O produto que resulta desta fase é o floco da garrafa. Pode ser produzido de maneiras diferentes e, os flocos mais refinados, podem ser utilizados diretamente como matéria-prima para a fabricação dos diversos produtos que o PET reciclado dá origem na etapa de transformação. No entanto, há possibilidade de valorizar ainda mais o produto, produzindo os grãos de PET reciclado. Desta forma o produto fica muito mais condensado, otimizando o transporte e o desempenho na transformação. TRANSFORMAÇÃO: Fase em que os flocos, ou o granulado será transformado num novo produto, fechando o ciclo. Os transformadores utilizam PET reciclado para fabricação de diversos produtos, inclusive novas garrafas para produtos não alimentícios. A ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária), não autoriza a utilização de PET reciclado na produção de embalagens para produtos PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA alimentícios, sendo que a tecnologia já existe (provém de uma empresa alemã, chamada OHL, que batizou seu processo de Stehing Bottle-to-Bottle) e esta sendo utilizada pela empresa BahiaPET, que tem uma capacidade de produção de 750 t/mês (720kg/h) e consumo de garrafas de 900 t/mês, esta produção é exportada para países onde este uso é permitido como EUA, Alemanha, Holanda, França, Japão e Austrália. Segundo Plásticos em Revista/março 2004. A promessa é de restituir à resina reciclada, as propriedades do material virgem, mas não será fácil alterar a legislação brasileira quanto ao assunto, visto que nem a questão da tributação sobre o reciclado plástico foi resolvida. Na opinião de Marçon, da Recipet, o mercado de embalagem se mostra curioso a respeito da nova tecnologia bottle to bottle (garrafa a garrafa), mas a maioria ainda a considera inviável no País, neste momento. Há até fabricante de embalagem achando que basta colocar as garrafas usadas de PET num lado da máquina e retirar novas do outro lado. Este fato retrata a desinformação sobre esta nova tecnologia. Na opinião do diretor da Recipet, a qualidade da matéria-prima ofertada no País hoje é muito inferior à dos países onde o novo processo está sendo testado. Para ele, a qualidade da nova garrafa seria sofrível. “Além disso, o processo para obtenção de flakes com a qualidade requerida para fazer novas garrafas provoca perdas de até 30% de matéria-prima, o que pode inviabilizar investimentos em equipamentos importados”. Além de toda problemática referente à contaminação do PET pós-uso, ainda há outra questão a pesar. Não há fiscalização eficiente capaz de controlar 31 o uso do reciclado nas embalagens destinadas à indústria de alimentos e bebidas. Caso aprovado seu uso, há riscos de reciclados de origem duvidosa acabarem nas prateleiras dos supermercados, acreditam especialistas da área, como o consultor José Carlos Froes, da Recicláveis, de São Paulo, e Auri Cesar Marçon, da Recipet. São as embalagens de PET as mais visíveis, se avolumando nas calçadas, nos lixões, nos aterros, nos rios,etc.. Segundo o CEMPRE (2004), na região de São Paulo, este material prensado e separado por cor nos sucateiros, não sai por menos de R$ 0,55 o quilo, revalorizado em flake (denominação dos flocos obtidos através da moagem) é vendido em torno de R$ 0,85 o quilo. O investimento médio em uma linha adequada de reciclagem esta na ordem de R$ 200.000,00, valor de 2005, equipamentos KIE. Além disso, a oferta de matéria-prima constitui outro obstáculo à atividade, aparentemente disponíveis, as garrafas de PET visíveis nas ruas ainda têm como principal PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA destino o lixão e o meio ambiente, porém há sinais de melhora. Segundo ABIPET (2004), no Brasil a taxa de reciclagem de resinas de PET apresentou crescimento anual da ordem de 18% entre os anos de 2001 e 2002, passando para 35% entre 2002 e 2003, conforme indicado na Tabela 1. Tabela 1- Produção x Reciclagem – Fonte ABIPET/2004 ANO RECICLAGEM Pós-Consumo/Índice 1994 13 ktons = 18,8% 1995 18 ktons = 25,4% 1996 22 ktons = 21,0% 1997 30 ktons = 16,2% 1998 40 ktons = 17,9% 1999 50 ktons = 20,42% 2000 67 ktons = 26,27% 2001 89 ktons = 32,9% 2002 105 ktons = 35% 2003 141,5 ktons = 35% A maior produção de PET reciclado é utilizada na fabricação de fibras de poliéster para indústria têxtil, demonstrado no Quadro 2, tendo também outros usos como cordas, carpetes, bandejas de ovos e novas garrafas de produtos não alimentícios. Sua reciclagem, além de evitar a deposição de lixo plástico 32 nos aterros, utiliza apenas 0.3% da energia total necessária para a produção da resina virgem. É possível utilizar os flocos da garrafa na fabricação de resinas alquídicas, usadas na produção de tintas e também resinas insaturadas, para produção de adesivos e resinas poliéster. As aplicações mais recentes estão na extrusão de PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA tubos para esgotamento predial e na injeção para fabricação de torneiras. Quadro2 - Distribuição dos Mercados para o PET reciclado – Fonte ABIPET/2004 Uma vantagem na reciclagem para produção de fibras, é que não há perda de material durante a transformação, ou seja, uma garrafa que contenha 50 gramas de PET (embalagem de 2 litros, por exemplo) gerará 50 gramas de fibra de poliéster. Pode-se pesar uma camiseta, ou qualquer peça de tecido que contenha Poliéster na composição e verificar a proporção para determinar quantas garrafas estão ali. Por exemplo, um moletom de 300 gramas, feito com 67% de fibra de Poliéster e 33% de viscose (uma composição muito comum) possui 201 gramas de poliéster, ou seja 4 garrafas de 2 litros. A roupa não é feita diretamente das garrafas, estas são transformadas na fibra de Poliéster que, por sua vez, será utilizada por uma fábrica de tecidos ou malhas. Nesta fábrica as fibras serão misturadas. Poliéster com viscose, algodão, linho, seda ou qualquer outra fibra têxtil. Existem certos tecidos feitos com 100% de Poliéster, como Tergal, ou roupas de linha esportiva. Pronto o tecido, este será encaminhado para uma confecção, onde será cortado e costurado (ou "montado") de acordo com a peça que se quer obter: camisetas, moletons, ternos, calças etc. Um tecido bastante utilizado para roupas finas é o Perolin, uma composição de Linho e Poliéster. Com isso, obtém-se o conforto do linho e a praticidade do poliéster. Também a Microfibra (poliéster 100%) é usada para confecção de ternos, calças e camisas. 33 Segundo a ABIPET em 2003 foram recicladas 141.5 mil toneladas de PET e 34% desse total foram transformados em fibras de poliéster. Porém temos que levar em conta que a reciclagem tem um limite e não pode ser efetuada indefinidamente. O ideal seria substituir estes plásticos por plásticos biodegradáveis ou então, mesmo, proibir a utilização desses produtos em embalagens. Está tramitando no Congresso um projeto de lei que está se transformando em guerra comercial entre grupos econômicos que, com intuito de preservar o meio ambiente, estabelece o máximo de 20% para embalagens descartáveis de vidro e obriga a indústria de cerveja e refrigerantes a trabalhar com 80% de garrafas retornáveis. 2.5.Considerações sobre o processo de reciclagem A boa qualidade do artefato final obtido a partir de material que já foi PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA consumido depende principalmente do desenvolvimento dos seguintes processos: • Degradação - o plástico é suscetível a degradação térmica e à intempéries, que conduz ao decréscimo do peso molecular e conseqüentemente à diminuição das propriedades finais do material. Os processos de degradação devem ser minimizados nos plásticos a serem reciclados; • Limpeza - o plástico deve vir o mais limpo possível, ou seja, não é aconselhável a presença de contaminantes como restos de alimentos e outros materiais que porventura estejam aderidos ao mesmo; • Separação – os plásticos, presentes no lixo, são incompatíveis entre si (caso do PET/ PVC), dessa forma o material a ser reciclado deve ser separado por tipo, pois caso haja misturas de diferentes plásticos as propriedades finais do artefato reciclado serão baixas. Depois de coletadas por um sistema seletivo, as embalagens PET passam por uma triagem para separá-las por cor. •Para viabilizar o transporte para as fábricas recicladoras é necessário, em muitos casos, o enfardamento, utilizando prensas hidráulicas ou manuais. •O processo de reciclagem pode se dar através de moagem e lavagem das embalagens ou misturando-as com reagentes químicos capazes de restaurar o produto original. Deste modo os polímeros são novamente transformados em grânulos, os chamados pellets. 34 2.6.Impedimentos para reciclagem Segundo o CEMPRE (2004), o Brasil faz incidir o IPI sobre o produto industrializado com matéria prima virgem com alíquota de 10%, fixando em 12% a alíquota quando o produto é fabricado a partir de matéria prima de plástico reciclado. A coleta seletiva tem atingido valores extremamente elevados, contra um valor de venda bastante reduzido. Em São Paulo esses valores atingiram a cifra de US$ 400.00 a US$500.00 a tonelada, contra uma renda que não passou de US$30.00 a tonelada. Devem ser evitados a junção com PVC, a variação de escala cromática, a cola em rótulos e impressão com tinta. Uma garrafa de PVC no meio de 20.000 de PET é suficiente para tornar PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA inaproveitável todo o lote. “A fusão do PVC junto com o PET destrói algumas características do PET; pode, por exemplo, diminuir a viscosidade do PET, causar amarelecimento ou escurecimento da peça; e, dependendo do tipo de aquecimento, o PVC pode queimar e manchar a peça com pontos pretos”. 2.7.Coleta seletiva de embalagens PET As implicações de natureza social na implantação de uma coleta seletiva têm que ser considerada na elaboração de um projeto de reciclagem e mesmo, na determinação do processo a ser empregado na coleta seletiva. O desemprego é o ponto crucial, pois uma reciclagem ou uma coleta seletiva pode ocasionar fechamento de empresas ou desestimular aqueles que trabalham no setor, em virtude de haver diminuição nos preços de mercado em face do aumento de oferta dos produtos. O exemplo da cidade de São Paulo, que devido ao aumento da reciclagem de papel, os custos e os prazos de pagamento impostos pelos compradores, desestimularam os catadores de papel e segundo declaração do presidente do sindicato, de 9000 sindicalizados o número ficou reduzido para 3000, gerando, portanto um desemprego de 6000 pessoas que viviam desta atividade. Na cidade de Vitória-ES, em virtude da inviabilidade da usina de compostagem construída, esta foi transformada em estação de transbordo de lixo, sendo utilizada a esteira de catação para separação de alguns materiais 35 recicláveis, trabalho realizado por uma cooperativa de catadores do antigo lixão existente, esta atividade emprega 300 pessoas que se revezam na operação. Entretanto o problema se complicou para a Prefeitura de Vitória, uma vez que os custos dessa separação são altíssimos, sendo as horas trabalhadas pelos cooperados pagas pela municipalidade e o resultado da venda da pequena quantidade do reciclado obtida destinada à cooperativa. Para se ter uma idéia, o custo da operação representa 6 vezes o valor do resultado da venda de todos os produtos reciclados. De modo a garantir o maior número de recuperação das embalagens pós consumo, a TOMRA, uma multinacional norueguesa, lançou vinculado a uma rede de Hipermercados, um equipamento automatizado de coleta seletiva de PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA garrafas plásticas tipo PET e latas de alumínio, demonstrado na Figura 4. Figura 4 - Equipamentos automatizados de coleta seletiva - TOMRA 83 HCp e T-62. Fonte TOMRA As máquinas recebem latas de alumínio e garrafas PET. Se receber somente latas, a capacidade é de 5 mil unidades. Caso receba apenas garrafas PET de dois litros, armazena 1500 unidades. Além disso, a máquina pode ser programada para receber latas de aço e outros tipos de embalagens plásticas. Em menos de dois anos, a empresa instalou 40 equipamentos em dez lojas, através do Projeto Recicle & Ganhe, e já coletou mais de 6 milhões de embalagens, somente na Região Metropolitana de São Paulo. 36 Em apenas um mês, consumidores do município de Salvador retornaram 452 mil embalagens nas máquinas de coleta automática, instaladas em três supermercados. Cerca de 95% deste material é de garrafas PET. O próprio consumidor insere as embalagens nas máquinas. Um sensor óptico as identifica, separando-as por tipo e cor, Figura 5. Para concluir a operação, são emitidos cupons, que podem ser usados em compras na loja onde o RVM (Reverse Vending Machines) se encontra. Cada lata de alumínio vale R$ 0,03 e uma PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA garrafa PET, R$ 0,02 (valores no ano de 2004). Figura 5 - Sistema de leitura óptica. Fonte TOMRA Todo o material coletado é encaminhado para o Centro de Coleta da Tomra de Salvador, onde latas de alumínio e garrafas PET coletadas são limpas e prensadas. Logo depois, as latas são transportadas para o Centro de Reciclagem de Pindamonhangaba. Lá são fundidas a uma temperatura de 760º C. As garrafas de PET são transportadas para indústrias que as utilizam como matéria prima. O objetivo é incentivar a participação do consumidor no processo de reciclagem, oferecendo conveniência, fácil acesso, auto-atendimento e rapidez. Além disso, o cliente é remunerado pela destinação adequada das embalagens. Os programas oficiais de coleta seletiva, que existem em mais de 200 cidades do País, recuperam por volta de 1000 toneladas por ano. Além de garrafas descartáveis, existem no mercado nacional 70 milhões de garrafas de refrigerantes retornáveis, produzidas com este material. O preço pago por este material esta demonstrado na Tabela 2. 37 Tabela 2- Fonte Cempre – Jan./2005 Preço de Material Reciclável* Latas Alum. Vidro Incolor Vidro Color. Plást. Rígido PET Plást. Filme 3000L 85L 35L 400L 600L 600L 150P 3000L 50L 30L 200L 700L 150L 20L 450PL 146,1 3200P 46,5 27,5 761P 1200P 251P 90P 380PL 500PL 410PL 4400PL 80L 70L 580PL 1400PL 700PL 250PL 260PL 220PL 450PL 350PL 220PL 50PL 3500PL 3000PL 40 50L 40 50L 650PL 200PL 1000PL 520PL 280PL 200PL 90PL 190L 150L 260PL 270L 246P 360L 300L 570PL 250L 127P 400PL 150L 370PL 350L 454P 4300PL 3000L 4700PL 4000L 4410P 135 50 60 60 100L 70 600PL 200L 550P 350L 450 1200PL 650L 1050P 1000L 850 360P 200L 550P 250L 300P 150PL 100L 150P 70L 90P 300PL 420PL 300PL 4000PL 100 100 350PL 1000PL 350PL P = prensado; L = limpo; I = inteiro; Um = unidade; * preço da tonelada em real 50PL Papelão Papel Branco 250L 400L 130L 260L 191P Latas Aço Longa Vida Bahia PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Salvador Distrito Federal Brasília Espírito Santo Vitória Minas Gerais Itabira Rio Grande do Sul Porto Alegre Farroupilha São Paulo Santo Andre Santos São Bernardo Nova Odessa S.J.dos Campos Rio de Janeiro Rio de Janeiro 120 100L 70 2.8.Linha de Reciclagem de PET A forma mais indicada para se processar o PET em uma linha de reciclagem, é recebê-lo já separado por cor e prensado em fardos, os rótulos e tampas serão separados por densidade nos tanques citados a seguir. Não significa desta forma, que não se possa adquirir o PET misturado e se sacar tampas e rótulos manualmente, porém, a viabilidade do negócio, passa a ser mais arriscada devido ao aumento da mão de obra. Primeiramente, aconselha-se o uso de uma empilhadeira motorizada para o transporte e carregamento de fardos e big-bags com o produto pronto, já que se trata de grandes volumes, porém pode-se utilizar uma empilhadeira manual para a devida tarefa. Equipamentos: • Plataforma: Os fardos são colocados sobre a plataforma para serem abertos por um operador para dar início ao processo; • Removedores de rótulos (e Pré-Lavadores) - As garrafas passam por estes equipamentos onde são extraídos de 70 a 90 % dos rótulos. • Esteira de Seleção - Um ou mais operadores supervisionam nesta esteira, as garrafas de outras cores que não podem ser separadas mecanicamente, outros materiais plásticos, pedras maiores, metais, e outros; 38 • Placa Magnética ou Detector de Metais - Instalado opcionalmente sobre a esteira de seleção para garantir que metais não cheguem até os moinhos comprometendo suas facas; • Removedor de Impurezas com Água - Indispensável para que se faça uma pré-lavagem das garrafas antes de chegarem ao moinho, sua função é prolongar a vida útil das navalhas, possibilitando um adiamento da afiação das mesmas; • Moinho (Primeira Moagem) - É onde se faz a primeira moagem e se utiliza uma peneira de aproximadamente 30 mm. Sua função é diminuir de tamanho o PET e manter os vedantes e os rótulos em um tamanho apropriado para que possam ser separados nos tanques de maneira mais eficiente. Esta PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA moagem também recebe água que complementa a pré-lavagem das garrafas. • Tanque de Adaptação do Moinho - É necessário para coletar as garrafas moídas e a água introduzida no moinho; • Rosca Transportadora - Transporta o PET, os rótulos e as tampas até o primeiro tanque de separação, escoando a água mais impura; • 1º Tanque de Separação - É onde será feita a pré-separação do Flake de PET dos rótulos e tampas. Neste processo, os plásticos serão separados por densidade, ficando sobre a superfície os rótulos e as tampas, o PET por ser mais denso, se deposita no fundo e é retirado por uma rosca transportadora; • 2º Tanque de Separação - É onde será feita a separação definitiva dos materiais. Neste estágio se encontram o PET em forma de Flake e em forma de pó; • Lavador com Pás Agitadoras - Neste lavador, é feito o enxágüe do PET, aconselha-se que se introduza neste processo, água o mais limpa possível, para garantir a descontaminação do material; • Secadora Centrífuga - Sua função é secar o PET por meio de centrifugação, onde a água é expelida para fora e o PET é transportado para o Segundo Moinho; 39 • Moinho (Segunda Moagem) - É onde se define o tamanho do flake. Para esta função se utiliza uma peneira de aproximadamente 8 a 12 mm e não se aconselha o uso de água já que nesta fase o PET já foi lavado e seco. Com isto é possível se prolongar a vida útil das navalhas, adiando sua afiação e possibilitando uma coleta maior do pó do PET; • Turbina de Transporte - Sua função é transportar o PET e o pó até a peneira vibratória; • Ciclone - É utilizado simplesmente para quebrar a pressão da turbina transportadora; PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA • Peneira Vibratória - Sua função é separar o Flake do pó de PET; • Turbina de Transporte do Pó - Transporta o pó até o silo para o ensaque; • Turbina de Transporte do Flake - Transporta o Flake até o silo para o ensaque; • Silo com Ciclone para Flake - É onde é armazenado o flake moído, lavado, seco e separado para o ensaque; • Silo com Ciclone para Pó - É onde é armazenado o pó de PET para o ensaque. 2.9.Atividade de extração de areia “A desenfreada extração de areia criou enormes crateras numa área de 122 mil metros quadrados em Itaguaí, segundo O Globo. A devastação é alvo de investigação da Delegacia do Meio Ambiente e a polícia suspeita da existência de uma máfia de areeiros, que já deixou um rastro de nove mortes em dez anos, na disputa por um negócio que fatura R$ 10 milhões por mês.” O Globo, 27.08.00. 40 2.9.1.Reservas naturais Apesar de ser uma atividade considerada com recursos abundantes, alguns impedimentos operacionais já começam a surgir, um deles é a ocupação de áreas com potencial de extração que, pela proximidade com grandes centros urbanos acabam se tornando loteamentos residencias e industriais legais e clandestinos, fazendo com que a extração ocorra em locais cada vez mais distantes, aumentando o custo com o fator transporte. Segundo Valverde (2001), a Região Metropolitana de São Paulo, pela combinação de restrições, usos competitivos do solo e inadequado planejamento, importa mais da metade de suas necessidades de areia de locais a mais de 150 km de distância, apesar de possuir reserva de cerca de 6 bilhões de metros cúbicos de areia. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA 2.9.2.O processo de extração: A areia é extraída de leitos de rios, várzeas, depósitos lacustres, mantos de decomposição de rochas, pegmatitos e arenitos decompostos. No Brasil, 90% da areia são produzidos em leito de rios. No Estado de São Paulo, a relação é diferente. 45% da areia produzida são provenientes de várzea, 35%, de leito de rios, e o restante, de outras fontes. Segundo o Jornal do Meio Ambiente (2003), a região de Itaguaí é a principal supridora de areia para a Região Metropolitana do Rio de Janeiro, sendo intensa a atividade de extração no leito dos rios e por meio de cavas. Os principais métodos utilizados são: • extração em cava submersa: estes depósitos são diferenciados dos demais por não estarem nos leitos, porém nas planícies de inundação dos corpos d’água; • extração mecanizada em leito de rio: dragagem dos sedimentos do leito dos rios, por sucção; • extração manual em leito de rio: em coluna d’água pouco profunda, retirada com pás e depositada em caixas de madeira. Nesta região, lavras de areia, principalmente em ambientes de cavas submersas alcançam profundidades muito grandes, formando lagos de coloração verde piscina, são observadas, também, cavas abertas, de contorno 41 irregular e de grande profundidade, muitas vezes interligadas em superfície com a calha do rio, esta degradação pode ser observada nas Figuras 6 e 7. Figura 6 - Visão do Córrego Água do Sobrado e a extração da Areia. Fonte Jornal Vale PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Paraibano (Out/2003) Figura 7-Detalhes da Extração de Areia em Ambiente de Cava-RJ. Fonte DRM/2000 2.9.3.Impacto ambiental A areia é um recurso natural amplamente utilizado na construção civil (consumo de aproximadamente 236 milhões de toneladas em 2001, segundo a ANEPAC), seu baixo valor unitário torna praticamente impossível sua substituição por outro tipo de material, porém não se pode negar os problemas ambientais causados pela sua extração. Os principais danos são: 42 • retirada de cobertura vegetal, nas margens dos rios, acarretando erosão/assoreamento e alteração paisagística. • a camada de areia funciona como filtro físico e biológico para as águas subterrâneas, portanto, sua retirada representa a diminuição destas importantes funções no ecossistema local. • ao se extrair grandes quantidades de areia ocorre a diminuição da pressão sobre os lençóis de água subterrâneos. No rio Guandu a captação é seriamente prejudicada pelas mudanças físico-químicas da água provocadas por esta atividade. A descaracterização das margens propicia o seu repovoamento por um tipo de vegetação que, além de não fixá-las, se desprende e trazendo, também, problemas operacionais para a captação. A Comissão Estadual de Controle Ambiental, por meio da deliberação CECA nº 3.554, de 02 de outubro de 1996, procurou traçar diretrizes para o PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA disciplinamento e controle da atividade no Estado, principalmente na sub-bacia do rio Guandu, com a suspensão da concessão de novas licenças para empreendimentos de extração de areia e, para aqueles já instalados, que não tenham requerido a licença de extração no leito do rio Guandu, no trecho compreendido entre a Usina Pereira Passos e a barragem da ETA-Guandu. O condicionamento de adoção de projetos de recuperação das margens do rio e de medidas compensatórias por danos ambientais, imposta aos núcleos de extração de areia e esta deliberação, aplica-se também, aos rios contribuintes do rio Guandu. 2.9.4.Redução do impacto ambiental Ambientalistas defendem a cobrança de uma taxa sobre a utilização da areia, além da reparação dos danos ambientais, estimulando assim o investimento em pesquisa de materiais que a substituam, além do controle ao desperdício e a redução do consumo. Novos produtos vêm sendo estudados e utilizados de modo a substituir ou diminuir o consumo de areia natural, como estruturas em aço, gesso acartonado em diversas espessuras (parecido com divisórias de Eucatex), argila e reciclagem de entulhos, além da produção de areia artificial, que substitui a areia natural em qualidade e volume. 43 A fiscalização da atividade mineral, ambiental, por parte dos órgãos governamentais é fundamental para assegurar a continuidade/viabilidade da mineração dentro de normas e critérios técnicos. No Rio de Janeiro foram criadas Zonas de Produção Mineral ZPM, a fim de assegurar a continuidade da atividade num perímetro definido, possibilitando estudo integrado visando a recuperação da área minerada. 2.10.Agregados 2.10.1.Caracterização tecnológica A A.S.T.M. (American Society for Testing Materials) define agregados como “Materiais minerais inertes que podem ser aglutinados por um ligante, para formar argamassas, concretos mastics, etc”. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Estes agregados podem ser classificados segundo a natureza, tamanhos e distribuição dos grãos. Definições: Agregado natural Quanto à Natureza Agregado Artificial Agregado Graúdo Agregado Miúdo AGREGADOS Quanto à Tamanho Agregado de Enchimento Denso Quanto à Graduação Aberto Tipo Macadame • Quanto à natureza das partículas Agregados naturais são todos aqueles provenientes da exploração de jazidas naturais, tais como: depósitos fluviais de areia, cascalho e seixos, areia de mina, pedreiras com rochas de diversos tipos: gnaisse, granito, calcário, basalto, etc., sendo utilizados em sua forma e dimensões originais ou sofrendo apenas trituração mecânica e classificação através de instalações de britagem. 44 Agregados artificiais são aqueles em que os grãos são produtos ou subprodutos de processo industrial por transformação física e química do material. Ex: argila expandida, escórias de auto forno, vermiculita, esferas de aço, limalhas, pérolas ou flocos de isopor, etc. • Quanto ao tamanho individual dos grãos Agregado graúdo é o material retido na peneira nº 10 – 2,0mm. Ex: britas, cascalho, seixo, etc. Agregado miúdo – areia de origem natural ou resultante do britamento de rochas estáveis, ou a mistura de ambos, cujos grãos passam pela peneira ABNT, nº 10 e fica retido na peneira nº 200 – 0,075mm. Agregado de enchimento ou material pulverulento – filler – é o que passa pelo menos 65% pela peneira nº 200. Ex: cal, cimento portland, pó de chaminé, etc. • Quanto à distribuição ou graduação dos grãos PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Agregado de graduação densa é aquele que apresenta uma curva granulométrica de material bem granulado e contínua, com quantidade de material fino suficiente para preencher os vazios entre as partículas maiores. Agregado de graduação aberta é aquela que apresenta uma curva granulométrica de material bem graduado e continua, com insuficiência de material fino para preencher os vazios entre as partículas maiores. Agregado tipo macadame é aquele que possui partículas de um único tamanho, o chamado “one size agregate”. Trata-se, portanto, de um agregado de granulometria uniforme onde o diâmetro máximo é aproximadamente o dobro do diâmetro mínimo. 2.10.2.Morfologia das partículas A forma das partículas de um agregado é um dado importante tendo em vista que formas indesejáveis (lamelares ou alongadas) podem ser a causa de certas anomalias, como a variação do teor de aglomerante necessário em uma mesma mistura. A forma ideal das partículas é a cúbica, que conduz a um maior entrosamento entre as mesmas (e, conseqüentemente, a maior resistência ao cisalhamento) e a uma menor área específica. O índice de forma das partículas de um agregado é avaliado pela percentagem de partículas lamelares ou alongadas presentes; a presença de partículas arredondadas é determinada através do “número de angularidade”. 45 Segundo Sousa (1980), o RRL (Road Research Laboratory) da Inglaterra define partículas lamelares como aquelas que têm uma dimensão mínima inferior a 0.6 vezes a dimensão média e partículas alongadas, como as que têm a dimensão máxima superior a 1.8 vezes a dimensão média. Dimensão média é a média das aberturas de duas peneiras da série normal, em que o agregado passa e é retido, respectivamente. Para a determinação da percentagem de lamelares, por exemplo, na fração compreendida entre 1” e ¾”, toma-se uma amostra compreendida entre estas duas peneiras e um gabarito com uma fenda de dimensões 0,6 x [(1”+3/4”)/2], sendo consideradas lamelares as partículas que passarem na fenda: a percentagem de lamelares é dada pela relação entre o peso das partículas lamelares e o peso de amostra total. Para a determinação da percentagem de alongados, toma-se a mesma amostra e um gabarito com dois pinos distanciados de 1.8 x [(1”+3/4”)/2], sendo PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA consideradas alongadas as partículas que, segundo sua maior dimensão, não passarem entre os dois pinos; a percentagem de alongados é dada pela relação entre o peso das partículas alongadas e o peso de amostra total. O limite permissível para a percentagem de lamelares varia entre 35% e 40%, dependendo do tamanho médio da fração considerada. O ensaio só é exeqüível com partículas acima de ¼”. 2.10.3.Grau de Porosidade As partículas de um agregado apresentam vazios ou poros de duas naturezas: poros ou vazios permeáveis ou impermeáveis. Segundo DNER (1996), por definição, os vazios permeáveis são preenchidos por água, é determinada em função da diferença de pesos, expressos em percentagem, observados em uma amostra que, inicialmente é imersa em água durante 24 horas e depois seca em estufa a 100º-110º, até a constância de peso. Para determinação do índice de inchamento de agregado miúdo, a ABNT possui a norma 6467. O teor de umidade de absorção dos agregados miúdos pode chegar a 2%, enquanto nos agregados graúdos não ultrapassa, geralmente, a 0,2%. 46 2.11.Utilização de produtos reciclados de PET na construção civil Segundo Pacheco (2000), a UFRJ através do IMA (Instituto de Macromoléculas), desenvolveu um material denominado madeira plástica, obtida a partir do lixo plástico urbano da cidade do Rio de Janeiro. O produto foi registrado no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) com o nome de IMAWOOD®, que consiste basicamente de mistura de LDPE/HDPE (polietileno de baixa densidade e de alta densidade) na proporção 3:1. Este produto pode substituir diversos materiais, principalmente a madeira natural, com inúmeras vantagens, já que pode ser serrado, aparafusado, pregado e aplainado. características Este material pode ser também modificado em suas físico-mecânicas pela adição de cargas, lubrificantes, estabilizantes, modificadores de impacto, corantes, pigmentos, biocidas e outros aditivos. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Outro tipo de material desenvolvido nos Laboratórios do Centro Federal de Tecnologia do Paraná/CEFET-PR são os blocos intertravados ISOPET, confeccionados em concreto leve com EPS (isopor) reciclado e produzido a partir de garrafas plásticas recicladas. Estes blocos apresentam encaixes laterais no sistema macho e fêmea propiciando seu intertravamento; desta forma, não é necessário a utilização de argamassa, exceto na primeira fiada. Os blocos possuem canaletas que substituem as formas na moldagem de vergas, contravergas e cintas de amarração. Por possuir uma superfície porosa, é possível eliminar o chapisco, o emboço e o reboco da parede aplicando apenas uma argamassa colante de finalização. Segundo Aguiar(2004), estes blocos apresentam grandes vantagens na execução de um projeto construtivo, pela sua leveza, facilitando o manuseio dos elementos, pelo baixo custo final da construção, melhorias no aspecto termoacústico, e, sobretudo, pôr ser um bloco ecológico, que utiliza na sua composição materiais recicláveis e não recicláveis, trazendo desta forma benefícios não só à construção civil, mas também ao meio ambiente. Barth (2003) desenvolveu no Laboratório de Sistemas Construtivos da Universidade Federal de Santa Catarina, uma proposta onde as garrafas PET substituem os tijolos das paredes e das vigas. Elas são incorporadas no interior de painéis modulares que são utilizados para construir uma casa pré-fabricada. Em um molde de madeira, o painel é construído da seguinte forma: inicialmente se preenche o fundo com uma camada de concreto, de 2 cm de espessura. Em seguida, são colocadas as garrafas plásticas, que tiveram a parte 47 superior cortada e foram encaixadas umas nas outras. Na lateral, é encaixada uma armadura de ferro que dá resistência ao bloco. Para completar, o painel é preenchido com mais concreto. Estudos mais detalhados devem ser realizados de modo a garantir a resistência mecânica não só do bloco, mas também do painel, para avaliar sua resistência aos esforços mecânicos que ocorrerão após a instalação da cobertura. Entre as propostas apresentadas no Congresso Brasileiro de Ciência e Tecnologia em Resíduos e Desenvolvimento Sustentável (2004), Guimarães & Tubino (2004), propõe que os rejeitos de garrafas PET, pneu e casca de arroz sejam reutilizados como adição em argamassa de enchimento de painéis tipo sanduíche para paredes externas de casa de madeira, visando obter melhor desempenho térmico. Com este estudo verificou-se uma redução de temperatura, entre as interfaces internas e externas do sanduíche, muito PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA próximas de setenta por cento. Soncim et al. (2004), propõe que o resíduo da reciclagem de PET seja usado como material alternativo na construção de reforço de subleitos de rodovias. Estudo do acréscimo de 30% em peso deste resíduo, em solo considerado impróprio para uso em subleitos de rodovias, aumentando sua classificação para bom, de acordo com o HRB, instituto que regulamenta e classifica características de solos recomendados para obras rodoviárias. Almeida et al. (2004), propõe a utilização de um resíduo conhecido como areia de PET, que devido a sua granulometria (2,4 mm), ainda não tem um fim específico a não ser o aterro, em substituição à areia convencional, para preparo de concretos convencionais, observando-se a trabalhabilidade, a densidade e a resistência à compressão. Utilizou-se porcentagens de substituição em volume, para 0, 25, 50, 75 e 100%, na confecção de concretos testados para 3, 7, 14 e 28 dias. A trabalhabilidade foi diretamente influenciada pelo aumento do teor de areia de PET na mistura, chegando a valores nulos de abatimento para 100% de substituição. Os concretos apresentaram queda na resistência a compressão à medida que se aumentava o teor de areia de PET, para todas as idades estudadas. Com relação à influência da deterioração da areia de PET não foi detectado quaisquer perdas de resistência para idades de ruptura de 150 dias. O resultado do estudo recomenda o uso deste material para valores abaixo de 50%. 48 Consoli et al. (2000) realizou estudo sobre o comportamento mecânico de uma areia cimentada reforçada com resíduos plásticos, avaliando os efeitos da inclusão de fibras de polietileno tereftalato distribuídas aleatoriamente, no reforço de solos artificialmente cimentados, formando um compósito solo-cimento-fibra. Foram avaliados o efeito da porcentagem de fibras, do comprimento da fibra, da porcentagem de cimento e da tensão confinante sobre as propriedades confinantes do compósito. Desta forma, conclui-se que a inclusão das fibras de PET aumenta a resistência de pico e a resistência última da matriz cimentada e não cimentada, diminui o caráter frágil da matriz cimentada e parece não alterar a rigidez dos compósitos estudados. Goulart (2000) propôs, em estudo realizado no Departamento de Ciências dos Materiais e Metalurgia da PUC-Rio, a substituição do agregado miúdo natural (areia lavada) por flocos de plásticos diversos, para produção de PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA artefatos de concreto pré-moldados, principalmente placas para piso. Segundos os ensaios mecânicos realizados, verificou-se perda gradual em função ao acréscimo de agregado plástico inserido na mistura onde para uma substituição de 30% ocorreu uma redução na resistência a compressão de 25% e para misturas com 50% de substituição estes valores passaram a 45%. Desta forma observa-se que a substituição da areia por agregado plástico na produção de artefatos pré-moldados, não estruturais torna-se possível. 3 Objetivo e Relevância do Trabalho A necessidade de um reaproveitamento de resíduos, principalmente as embalagens pós consumo de PET, cada vez mais freqüentes na composição do lixo urbano e descartadas indevidamente no meio ambiente, causando danos a estrutura de saneamento urbano, somando ao impacto ambiental causado pela extração de areia, principalmente nos rios, e o desenvolvimento de alternativas que venham a substituir este material na indústria da construção civil, setor que mais consome estes recurso natural, constituíram-se na força motriz que motivam as pesquisas realizadas. Este trabalho teve por objetivo, portanto, a avaliação comparativa do PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA desempenho de argamassas confeccionadas com os agregados naturais e com razões de substituição gradual, por flocos de PET, originados do processamento de granulação de embalagens pós-consumo, quando submetidos a esforços mecânicos. Estes testes visaram essencialmente a avaliação destas argamassas na produção de artefatos de concretos pré-moldados, e na confecção de mobiliários urbanos, buscando ampliar as opções de produtos reciclados e contribuir significativamente para o desenvolvimento sustentável. desenvolvimento desta indústria voltada ao 4 Desenvolvimento Experimental 4.1.Materiais • Cimento O cimento utilizado na fabricação dos Cps (Corpos de Prova) para os ensaios de compressão, foi o CPII 32F (Cimento Portland Composto com adição de Filler). A Pasta tem como função: a) Envolver os agregados, enchendo os vazios formados e proporcionando ao concreto possibilidades de manuseio, quando recém-misturados. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA b) Aglutinar os agregados no concreto endurecido, dando ao conjunto certa impermeabilidade, resistência aos esforços mecânicos e durabilidade frente aos agentes agressivos. • Areia A areia utilizada nos ensaios foi classificada como areia média, peneirada para uma granulometria máxima de 1.41mm. • PET, Polietileno Tereftalato Os ensaios foram realizados utilizando flocos de PET, passantes pela peneira de # 1,41mm e # 2 mm. A massa específica do PET, considerada neste trabalho, foi de 425 kg/m3. 51 4.2.Equipamentos: • Na realização da operação de granulação do PET foi utilizado o equipamento de fragmentação, modelo RA – 3310, da Rone Indústria e Comércio de Máquinas LTDA. Suas dimensões estão apresentadas na Figura 8 e o sistema de facas conforme a Figura 9. O equipamento tem motor com potência de 10HP, boca de alimentação com dimensões de 310mmx200mm e peso aproximado de 350 kg. Sua produção máxima é de 200 kg/h, tendo sido PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA usadas duas peneiras, de # 8 e 5 mm. Figura 8- Moinho - Linha R: Desenho Dimensional, C = 1000, L = 850, H = 1300 em mm. Figura 9 – Sistema de facas, sendo duas fixas e três rotativas. Figura 10 - Forma das peneiras 52 • Na separação granulométrica do material granulado, utilizou-se posteriormente, peneiras de aço com malha de 2.36, 1.41, 1.00, 0.71, 0.50 e 0.07 mm • Balança de precisão, para pesagem dos materiais. • Fôrmas cilíndricas de aço nas dimensões de 5cm de diâmetro por 10cm de altura, para moldagem dos corpos de prova utilizados nos ensaios de resistência mecânica. • Recipiente para amassamento manual, do material composto da argamassa • Soquete, utilizado na compactação do material no corpo de prova. • Espátula, utilizada no amassamento da argamassa. • Prensa Hidráulica para o ensaio de resistência a compressão normal, capacidade de carga de 0 a 24000 kgf, com subdivisões de 40 kgf, ilustrado na PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Figura 11. Figura 11- Prensa Hidráulica 4.3.Métodos 4.3.1.Coleta do material A aquisição do material foi realizada através de coleta seletiva, sendo utilizadas garrafas de 2 L de refrigerante e 1,5 L de água mineral, não importando a separação por cor. As garrafas foram lavadas para a limpeza de resíduos e secadas para evitar danos as facas do moinho. O rótulo, tampa e anel 53 de lacre foram retirados, devido a estes serem de plásticos diferentes do PET, podendo desta forma, contaminar o material. 4.3.2.Granulação Após estes procedimentos iniciou-se o processo de redução de tamanho que é executado através de duas etapas de granulação com fragmentador de facas, uma com peneira malha 8 mm e a outra com malha 5 mm. A principal idéia para o funcionamento do fragmentador é a de passar o material que vai ser moído através de uma pequena área feita de materiais mais duros que ele. Esta passagem forçada provoca seu fracionamento. No caso do fragmentador utilizado neste trabalho, isto é obtido através da passagem do material entre duas facas fixas e três rotativas, de um aço especial temperado que se deslocam com uma velocidade capaz de produzir o PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA fracionamento do material, obtendo os flocos de PET demonstrados na Figura 12. Figura 12 - Flocos de PET Através da existência de uma peneira que não permite a passagem de materiais com granulometria maior que o dimensionamento dos seus furos, fazendo com que todo material que não tem a medida necessária para passar por eles, volte para a posição de fragmentação, é possível obter um material com granulometria adequada e constante. 4.3.3.Caracterização tecnológica dos agregados miúdos de PET Após a retirada do material do fragmentador, já em flocos, o mesmo foi peneirado a fim de se conhecer a faixa granulométrica presente, para isso 54 utilizou-se uma bateria de peneiras com as seguintes malhas: # 2.36; #1.41,#1.00,#0.71, #0.50 e #0.074mm. 4.3.4.Ensaio de Compressão Foram moldados corpos de prova, CP, conforme recomenda a NBR 5738, de secção cilíndrica com ∅ 5 cm e altura de 10 cm, obedecendo a proporção de 1:2, recomendada. Estes CPs foram preenchidos com argamassa com traço base de 1:4 e A/C (coeficiente água cimento) =1, onde substituiu-se o agregado miúdo, areia, por areia de PET, gradativamente seguindo o planejamento conforme demonstra a tabela a seguir: PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Tabela 3 – Traços para execução de argamassa – 1:4 TRAÇO CIMENTO AREIA PET ÁGUA T1 – 0% 100 400 0 100 T2 – 10% 100 360 40 100 T3 – 30% 100 280 120 100 T4 – 50% 100 200 200 100 T5 – 70% 100 120 280 100 Os Cps foram submetidos a ensaios destrutivos de resistência mecânica nas idades de 3, 7, 14 e 28 dias onde a cura se completou. Os ensaios mecânicos realizados foram de resistência à compressão, sendo também calculado o módulo de deformação. As misturas foram realizadas na proporção de 1:4, proporção mais comum na confecção de argamassas de concreto, utilizado pela empresa fabricante de elementos pré-moldados em concreto Pec Maq. Foram realizados dois ensaios de compressão, sendo um utilizando a quantificação dos elementos em peso e outro em volume. Esta variação foi realizada para se avaliar os resultados desta diferença da metodologia devido a massa específica aparente do PET ser bem menor que a da areia fazendo com que a proporção em peso, faça com que o volume de PET seja maior na mistura. 55 4.3.5.Corpos de Prova A produção do compósito obedeceu a seqüência de adicionar a areia e os flocos de PET em proporções de substituição conforme tabela 4, em uma mistura até atingir uma composição homogênea e uniforme. Foi adicionada água no fator A/C=1. Prosseguiu-se o amassamento, com o devido cuidado para evitar perda de água ou segregação dos materiais, até conseguir-se massa homogenia de aspecto uniforme e consistência plástica adequada. Os moldes foram recobertos internamente por uma camada fina de vaselina para facilitar a desmoldagem. Foram preparadas quantidades de argamassa na medida das necessidades dos serviços a executar em cada etapa, de maneira a ser evitado o início de endurecimento antes de seu emprego. As argamassas contendo cimento foram usadas dentro de uma hora, a PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA contar do primeiro contato do cimento do cimento com a água. Os Cps foram preenchidos com esta mistura em quatro camadas que foram compactadas manualmente. Após a moldagem os moldes foram colocados em cima de uma superfície plana por 24 h quando foram desmoldados e colocados em um recipiente com uma mistura de água e cal. Os ensaios de compressão foram realizados em condições ambientais. Foram ensaiados quatro corpos de prova para cada uma das misturas. 5 Resultados e Discussões O mercado para reciclagem existe e encontra-se em crescimento, principalmente pelo apelo exercido pela sociedade por produtos e atitudes que não causem agressão ao meio ambiente, porém em termos comerciais, os insumos de material reciclado encontram barreiras, tais como, valores muitas vezes inviáveis a produção, dificuldade na comercialização e, em relação as atitudes governamentais, uma total falta de incentivo a programas, em escala industrial, para produção de insumos e produtos reciclados. Assim, torna-se enorme a barreira a ser transpassada pelo produtor para seduzir o mercado financeiro a investir nesta classe de projeto. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Desta forma, a necessidade da minimização destes resíduos, acrescida ao custo ambiental que a situação atual provoca, geram barreiras a serem enfrentadas para possibilitar a reciclagem destes polímeros, somente serão suplantadas com a participação e envolvimento de todas as parcelas da sociedade, sejam elas civis, governamentais ou empresariais que possuem parcelas de contribuições igualmente importantes e imprescindíveis ao sucesso desta pragmática empreitada. Tendo em vista a contribuição a esta relevante questão, considerando os resíduos plásticos e, de forma particular as embalagens pós-consumo de PET, desenvolveu-se uma proposta para o projeto para a geração e utilização da fração fina, obtida através de operações de beneficiamento, na substituição parcial do agregado miúdo, areia e pó-de-pedra, para a execução de argamassas utilizadas na construção de artefatos pré-moldados. Com o objetivo de determinar-se as etapas necessárias as operações para o processamento dos resíduos, realizou-se um fluxograma de trabalho de modo a orientar os ensaios programados (Figura 13). PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA 57 Figura 13 - Fluxograma de ensaios para caracterização tecnológica. 5.1.Coleta das amostras Para a realização dos ensaios foram utilizadas aproximadamente 4000 garrafas selecionadas a partir da coleta seletiva, programa que esta sendo incentivado pela COMLURB para a seleção e separação do material diretamente nos domicílios. Esta é a melhor opção, pois evita os gastos com a separação e limpeza do material. 58 5.2.Lavagem Esta etapa é de relevante importância para produção de flakes com alta pureza, a lavagem é responsável pela retirada de matérias orgânicas e minerais que possam estar presos nas embalagens, além da retirada de resíduos de seu conteúdo. 5.3.Classificação por Densidade Após a retirada do rótulo, anel e da tampa, as embalagens são depositadas em um tanque com água onde, através da diferença de densidade, é separado o PET dos outros plásticos, a tabela 4 apresenta a densidade aparente dos vários tipos de plásticos, corroborando para a validade do ensaio e possibilitando a separação dos plásticos através de meio denso, com exceção PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA do PVC que possui uma densidade próxima a do PET e desta forma, alguns autores tais como Florido (1999), sugerem a flotação como operação de separação destes materiais. Tabela 4 – Densidade dos Plásticos, g/cm3 - Fonte: UFRJ/NIEAD (2004). Polímeros Densidade (g/cm3) Poli(tereftalato de etileno)- PET 1.38 Poli(etileno)- PEAD 0,94 – 0,97 Poli(cloreto de vinila)-PVC (rígido) 1.39 Poli(cloreto de vinil)-PVC (flexível) 1,19 – 1,35 Poli(etileno)de baixa densidade- PEBD 0,92 – 0,94 Polipropileno (PP) 0,90 Poliestileno (PS) (sólido) 1,05 5.4.Fragmentação O processo de fragmentação visa à redução de tamanho onde as embalagens passam por um moinho de facas onde são reduzidas através de impacto. Como a máquina que realiza o processo possui uma peneira interna se torna possível uma pré-seleção granulométrica. 59 5.5.Classificação Granulométrica Para obtenção da classificação granulométrica coletou-se amostras de 1 kg de PET flocado. Através de um classificador granulométrico, ROTAP, com peneiras de abertura nominal em milímetros e malha quadrada. Após o ensaio o material retido nas peneiras foi pesado e quantificado em percentual apresentado no Quadro 3. 6% 3% 2% #2,36mm 14% 38% #1,41mm #1,00mm #0,71mm #0,50mm PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA 37% #0,074mm Quadro 3 - Percentual de Material Retido x Peneira (mm) Utilizou-se na execução dos ensaios duas granulometrias do PET floculado, 1,41 e 2 mm. Esta opção foi tomada devido as duas poderem ser classificadas como agregado miúdo, sendo que utilizando-se o valor de 2mm, haveria um aproveitamento maior do material reciclado. Realizou-se a análise se esta diferença contribuiu para uma diminuição da qualidade final do material. 5.6.Módulo de Finura Analisando-se o material retido nas peneiras, Tabela 5, calcula-se o valor do módulo de finura, que tem por finalidade, avaliar o percentual de grãos menores que 1 mm que influenciam na fluência do concreto produzido. O módulo de finura (somatório do material retido, em peso, nas peneiras com malha menores que 1 mm, da série normal, dividida por 100) encontrados para os agregados miúdos. MF = ∑ retido 100 Tabela 5 – Material retido em peso(g) Peneira #2,36 #1,41 #1,00 #0,71 #0,50 #0,074 Retido(g) 362,91 359,13 134,59 59,50 35,14 21,32 60 Cálculo de MF = 2,51% MF = 134,59 + 59,50 + 35,14 + 21,32 = 2,51 100 5.7.Absorção d’água O PET possui característica hidrofóbicas, desta forma não absorve água, assim não é necessário a determinação do seu índice de absorção d’água pois o resultado é 0. Desta forma executou-se o ensaio de absorção d’água nos corpos de prova em argamassa, de acordo com as seguintes etapas: • Imersão em água dos cps, por um período de 24 horas. • Pesagem dos cps. • Colocação dos cps na estufa com temperatura constante de 50º C, por PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA um período de 24h. • Nova pesagem dos cps • Cálculo do percentual de absorção de água indicados na Tabela 6. Tabela 6 – Percentual de absorção d’água dos corpos de prova Percentual de Substituição 10% 30% 50% Percentual de absorção d’água 12% 15% 20% Os resultados obtidos de acordo com Tabela 6 demonstram que o aumento do percentual de PET na argamassa, interfere diretamente no resultado do ensaio, uma vez que a porosidade do Cp aumenta e, conseqüentemente, ocorre um acréscimo na quantidade de água absorvida. Conclui-se, desta forma, que este fato ocorre devido às características hidrofóbicas do PET onde a água presente é absorvida pela matriz cimentícia, excedendo a quantidade à necessária a sua hidratação, ocasionando o aumento das fissuras na zona de transferência entre a matriz e o agregado, assim ocorre o aumento da porosidade e conseqüentemente do percentual de absorção de água. 61 5.8.Massa Específica Os valores obtidos nos ensaios para a determinação do peso específico aparente (ou unitária) dos materiais utilizados nos ensaios, estão apresentados na Tabela 7. Tabela 7 - Peso específico das amostras de PET analisadas Material Volume (ml) Peso (g) Peso específico aparente (g/cm3) PET 1000 425 0.425 Areia 1000 1352 1.352 Cimento 1000 1094 1.094 O peso específico aparente dos materiais depende do grau de PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA adensamento e da compacidade do material, ou seja, da quantidade de vazios existentes entre suas partículas. Porém, mais importante que a comparação, é o fato de que no Brasil, ainda é comum a dosagem de concretos e argamassas em volume, nos canteiros de obra, o que torna o peso específico aparente dos agregados uma informação indispensável, para o cálculo dos traços em volume. Figura 14 - Pesagem dos flocos de PET 62 5.9.Moldagem de Corpo de Prova (Cp) Moldou-se Cps cilíndricos com dimensões de 5 x 10 cm, conforme a NBR 5738, preenchidos com argamassa de cimento e areia no traço 1:4, que é o traço utilizado com maior freqüência na fabricação de artefatos pré-moldados, e substituiu-se a areia por agregado de PET nas quantidades de 10, 30 e 50%. Tendo em vista a diferença significante do peso específico entre a areia e o agregado de PET, optou-se por realizar ensaios com argamassas calculadas em peso e em volume, desta forma avaliando-se as diferenças mecânicas. Observou-se a necessidade de se corrigir o A/C, fator água/cimento, devido ao aumento da plasticidade da argamassa proporcional a substituição do agregado. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA 5.10.Cálculo do consumo de agregados/m3 No dimensionamento da quantidade do material a ser utilizado, calculou-se para uma produção de 1m³ de argamassa produzida. Como os materiais agregados, areia e PET possuem massas específicas bastante diferentes, sendo necessário a adequação nos traços, conforme ilustra as Tabelas 8 e 9. Tabela 8 – Cálculo do traço em peso para produção de 1m³ de argamassa T1 = 0% T2=10% T3 = 30% T4 = 50% Cimento (kg) 400 400 400 400 Areia (kg) 1600 1440 1120 800 PET (kg) 0 160 480 800 Água (L) 400 400 400 400 Tabela 9 – Cálculo do traço em volume para produção de 1m³ de argamassa T1 = 0% T2=10% T3 = 30% T4 = 50% 0,25 0,25 0,25 0,25 Areia (m ) 1 0,90 0,70 0,50 PET (m3) 0 0,10 0,30 0,50 Água (L) 250 250 250 250 Cimento (m3) 3 63 Tabela 10 - Massa especifica aparente dos materiais utilizados MATERIAL kg/m³ Cimento 1200 Areia 1600 PET 425 Não se pode deixar de considerar, em virtude da diferença de massa específica entre os agregados, o traço em peso apresentou uma quantidade maior que 1m³ de argamassa produzida, diferença que se explica observando a Tabela 10, onde se multiplicarmos a quantidade de agregado de PET pela massa específica obtêm-se uma redução de aproximadamente 75% de participação deste agregado na composição. Desta forma, conclui-se que o cálculo do traço através de medidas em forma, o traço também seria modificado. Os resultados aos esforços mecânicos de argamassas compostas de traços em peso estariam destorcidos, não representando a realidade requerida ao traço calculado. Além deste fato, o custo do material produzido seria alterado de forma significativa como se pode observar no Quadro 4, considerando a Tabela11. Valores em Reais PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA peso se traduz ineficaz, pois a relação de substituição seria alterada e desta Custo para Traço em Peso Custo para Traço em Volume T1=0% T2=10% T3=30% T4=50% R$ 1.140,00 R$ 1.272,80 R$ 1.538,40 R$ 1.804,00 R$ 861,00 R$ 894,13 R$ 960,38 R$ 1.026,63 Custo para Traço em Peso Custo para Traço em Volume Quadro 4 - Diferença de custo entre argamassas com traço calculado em peso e em volume 64 Tabela 11 - Valores dos Materiais no Atacado (RJ/2005) R$/m³ R$/kg R$ 3.324,00 R$ 2,77 Areia R$ 30,00 R$ 0,02 PET R$ 361,25 R$ 0,85 Cimento 5.11.Ensaio de Compressão Axial Primeiramente ensaiaram-se os Cps com traços em volume, devido à intenção de se retratar o mais próximo possível da realidade, o modo como são realizadas a confecção de argamassas. Realizou-se o ensaio de um dia, descartado posteriormente, na realização dos outros ensaios, pois não foi observada variação significante nos resultados. PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Uma das amostras foi executada sem mistura para servir como parâmetro, na análise da perda de resistência a compressão. A mistura com 70% de substituição em volume não foi realizada na experiência em peso. Seus resultados foram descartados, pois apresentaram muita perda de resistência em relação à amostra padrão. Os resultados demonstrados na Tabela 12 e Figura 15, demonstram a possibilidade de utilização da substituição nos percentuais de 10 e 30%. Tabela 12 - Resultado do ensaio de compressão axial (kgf/cm2), no traço em Volume. Traço 1 dia 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias T1 59,97 119,94 170,91 146,92 166,15 T2 22,49 82,46 113,94 137,93 148,42 T3 22,49 58,47 86,96 95,95 100,45 T4 14,99 43,48 56,96 53,97 68,96 T5 14,99 25,49 43,46 49,48 50,97 65 Tabela 13 – Perda Percentual de Resistência – Traço em Volume Traço 1 dia 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias T1 100 100 100 100 100 T2 37,5 68,7 67 92 89 T3 37,5 48,7 51 64 60 T4 25 36,2 33,3 36 41,50 T5 25 21,2 25,4 33 30,7 Traço 1 dia 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias T1 469,71 445,56 479,96 484,78 468,50 T2 455,80 456,82 452,64 465,18 465,64 T3 423,11 411,45 426,27 435,36 435,98 T4 372,51 378,75 339,94 370,00 380,91 T5 318,13 327,34 343,31 343,00 336,30 Resistência a compressão Normal 200,00 T1 - 0% T2 - 10% T3 - 30% T4 - 50% T5 - 70% 150,00 kgf/cm² PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Tabela 14 – Variação do peso em gramas dos corpos de prova, no traço em volume. 100,00 50,00 0,00 1 dia 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias Idade Figura 15 - Gráfico da variação da resistência à compressão em kgf/cm2, no traço em volume. 66 Resistência a Compressão em Função do Traço 200,00 1 dia 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias kgf/cm² 150,00 100,00 50,00 0,00 T1 T2 T3 T4 T5 Traço Variação de Peso 600,00 Peso em gramas PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Figura 16 - Gráfico da resistência a compressão em função do traço em volume 500,00 1 dia 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 T1 T2 T3 T4 T5 Traço Figura 17 - Variação do peso dos corpos de prova em gramas, em função da variação dos percentuais de substituição do agregado por flocos de PET em volume. Tabela 15 - Resultado do ensaio de compressão axial (kgf/cm2)-Traço em peso Traço 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias T1 39,61 59,70 54,13 68,64 T2 30,57 28,91 33,49 37,06 T3 8,15 10,36 10,70 12,23 T4 6,37 9,17 6,11 7,81 67 Tabela 16 - Perda percentual de resistência – Traço em peso Traço 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias T1 100 100 100 100 T2 77,1 48,43 61,9 54 T3 20,6 17,35 19,8 17,8 T4 16 15,4 11,3 4,7 Traço 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias T1 390 395 396 395 T2 355 354 358 360 T3 280 298 300 314 T4 226 243 254 263 Resistência a compressão Normal kgf/cm² PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Tabela 17 - Variação do peso em gramas dos corpos de prova - Traço em peso 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 3 dias T1 T2 T3 T4 7 dias 14 dias - 0% 10% 30% 50% 28 dias Idade Figura 18 - Gráfico da variação da resistência à compressão em kgf/cm2-Traço em peso. 68 kgf/cm² Resistência a Compressão em Função do Traço 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias T1 T2 T3 T4 Traço Variação de Peso 500,00 Peso em gramas PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Figura 19 - Gráfico da resistência à compressão em função do traço em peso. 400,00 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias 300,00 200,00 100,00 0,00 T1 T2 T3 T4 Traço Figura 20 - Variação do peso dos corpos de prova em gramas, em função da variação dos percentuais de substituição do agregado por flocos de PET em volume. Tabela 18 - Resultado do Ensaio de Compressão Axial (kgf/cm2) -Traço em peso, # 2mm Traço 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias T1 39,61 59,70 54,13 68,64 T2 31,20 39,10 42,79 43,94 T3 36,30 43,17 28,40 18,08 T4 16,98 20,04 18,08 7,91 69 Tabela 19 - Perda Percentual de Resistência – Traço em Peso Traço 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias T1 100 100 100 100 T2 78,8 65,5 79,0 64 T3 91,6 72,3 52,5 26,3 T4 42,9 33,6 33,4 4,8 Traço 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias T1 390 395 396 395 T2 350 370 369 351 T3 320 362 265 251 T4 250 285 228 196 Resistência a Compressão Normal kgf/cm² PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Tabela 20 - Variação do peso em gramas dos corpos de prova-Traço em peso- # 2 mm 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 3 dias T1 T2 T3 T4 7 dias 14 dias - 0% 10% 30% 50% 28 dias Idade Figura 21 - Gráfico da variação da resistência a compressão axial em kgf/cm2, no traço em peso. 70 kgf/cm² Resistência a Compressão em Função do Traço 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias T1 T2 T3 T4 Traço Figura 22 - Gráfico da resistência à compressão em função do traço em peso. 500,00 Peso em gramas PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Variação de Peso 400,00 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias 300,00 200,00 100,00 0,00 T1 T2 T3 T4 Traço Figura 23 - Variação do peso dos corpos de prova em gramas, em função da variação dos percentuais de substituição do agregado por flocos de PET em peso. 5.12.Ensaio de Tração Para realização deste ensaio o CP não é o mesmo utilizado nos outros ensaios, este é executado num molde prismático, porém os traços utilizados são os mesmos utilizados nos outros ensaios. Tendo em vista as características mecânicas do concreto, onde o módulo de deformação obtido através dos esforços de compressão é proporcional ao módulo de tração, uma vez que este material não tem características de grandes resistências a tração e flexão, obteve-se os valores representativos aos esforços de tração dos corpos de prova utilizando-se modelagem matemática, através de software apropriado de uso comum na Engenharia Civil, Pingüim-Cálculo de 71 Resistência a Tração, desenvolvido pela Concreteste Tecnologia em Materiais, onde obteve-se os valores listados na Tabela 21, que originou o Figura 24. Tabela 21 - Ensaio de Tração Peso Volume Traço 14 dias 28 dias 14 dias 28 dias T1 8,37 10,72 23,39 25,90 T2 5,10 5,72 21,52 23,08 T3 1,66 2,05 14,95 15,73 T4 0,89 9,07 8,37 10,72 PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA Avaliação da Resistência a Tração em Função do Traço 30 25 20 14 dias 28 dias kgf/cm² 15 14 dias 28 dias 10 5 0 T1 T2 Traços Figura 24-Variação de Resistência a Tração – kgf/cm2 T3 T4 6 Conclusão Tendo em vista os ensaios mecânicos realizados, com o objetivo de avaliar o desempenho dos corpos de prova, produzidos com traços variando o percentual de participação do agregado de PET na composição, nos percentuais de 10, 30 e 50%, produzindo argamassas calculadas em peso e em volume, observou-se a significativa variação de desempenho. Porém, deve-se compreender que algumas características são peculiares ao agregado reciclado, interferido diretamente em alguns resultados obtidos, quando comparados aos traços produzidos com agregados naturais. Isto ocorre devido à diferença do peso especifico entre o agregado reciclado de PET e o PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA agregado natural justificando, desta forma, os traços produzidos em peso apresentarem uma quantidade de PET bastante superior aos produzidos em volume. Assim conclui-se que a correção do fator água cimento referente a cada traço produzido se torna obrigatório, uma vez que a quantidade de agregado reciclado presente na mistura, está diretamente ligada ao teor de absorção de água do corpo de prova, que por sua vez, interfere diretamente na porosidade do Cp, contribuindo significativamente no desempenho aos esforços mecânicos dos concretos e argamassas produzidos. Desta forma, podemos citar os seguintes fatores verificados através dos ensaios citados: 1- O traço deve ser dimensionado com os materiais em volume, para que desta forma, haja um equilíbrio entre a quantidade de agregado natural e agregado de PET, mantendo-se o percentual de substituição requerido. 2- A quantidade de água necessária à hidratação do aglomerante, neste caso o cimento portland, deve ser recalculada, tendo em vista, que o agregado de PET não absorve água, devendo ser considerado, somente para efeito de cálculo, a absorção relativa ao agregado natural e a hidratação do cimento. 3- A plasticidade requerida está diretamente relacionada ao fator água cimento e a quantidade de agregado reciclado na mistura, pois caso não 73 haja a correção deste fator, maior será a fluidez e menor a resistência da argamassa endurecida. 4- Como o objetivo principal do cálculo para concretos e argamassas é atender a solicitação das cargas previstas em projeto, se faz necessário considerar a redução de sua resistência aos esforços em função da presença do agregado reciclado onde, por exemplo, em uma substituição de 30% de agregado natural, ocorre uma redução de aproximadamente 40% na resistência a compressão, conforme ensaios realizados. Desta forma, é necessário ajustar a proporção entre as quantidades de cimento e de agregado reciclado. Porém esta relação não é uniforme, não sendo diretamente proporcional a quantidade de agregado reciclado, ou seja, cada traço produzido com percentuais diferentes, necessitam de ajustes próprios. 5- Como o formato do grão de agregado reciclado é preferencialmente PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA lamelar e de baixa rugosidade, quando trabalhou-se com agregados de tamanho de grão maiores que 3 mm, observou-se um aumento da quantidade de micro fissuras na zona de transição entre a matriz e o agregado. Assim, é aconselhável trabalhar-se com partículas de tamanho aproximado de 1,41 mm, pois desta forma aproximam-se do formato cúbico melhorando o desempenho, uma vez que há um aumento da adesividade entre este agregado e a matriz cimentícia e conseqüentemente uma melhora no desempenho estrutural. 6- No âmbito ambiental, a opção de utilização do PET como agregado miúdo na produção de concreto, a serem utilizados, tanto em elementos pré-moldados não estruturais como em argamassas de acabamento para revestimento de paredes e pisos, contribuem de forma relevante no auxilio a destinação destes resíduos e na geração de novas frentes de empregos, uma vez que se faz necessário a coleta e o processamento deste material, além da contribuição na redução das lavras de areia, reduzindo, assim, o impacto ambiental por elas causado. Uma das opções de viabilização são os programas de incentivo a construção de unidades residencias para populações carentes, através da confecção de tijolos, blocos para pavimentação, meio-fios, e de todos os materiais pré-moldados utilizados na urbanização destas comunidades. Além da utilização do material para produção de artefatos pré-moldados a serem utilizados em mobiliários urbanos. 74 Concluindo, este trabalho, objetivou unir problemas ambientais causados pela extração de matéria-prima natural e na deposição indevida de embalagens pós-consumo no meio ambiente, através da solução da utilização destes resíduos em um setor onde as taxas de crescimento estão cada vez maiores, tendo em vista, o enorme déficit habitacional do país, sendo assim, a solução encontrada atende, de forma pragmática, os PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0312485/CA objetivos desejados. 7 Referências Bibliográficas ABIPET- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DOS FABRICANTES DE EMBALAGENS PET. 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