O setor de revestimentos cerâmicos pode ser visto como uma possibilidade de inserção de resíduos gerados em diferentes processos industriais, de forma que seja uma alternativa ao descarte em aterros sanitários. Para a utilização de resíduos como matérias primas, realizam-se estudos para verificar se as incorporações de resíduos permitem que o novo material se mantenha dentro das normas vigentes. Alguns exemplos são apresentados a seguir.
MENEZES et al. (2002) estudaram a aplicabilidade dos resíduos da serragem do granito provenientes de 3 empresas distintas como matéria prima na produção de blocos e revestimentos cerâmicos com diferentes composições. Foram feitos ensaios com corpos de prova com porcentagens de incorporação de 20% a 60% de resíduos para produção de blocos cerâmicos. Para revestimentos cerâmicos, a proporção de resíduos variou de 15% a 40%. Ao se comparar a massa específica e a granulometria do resíduo com as das matérias-primas convencionais não plásticas (quartzo e feldspato), os resultados se mostraram dentro das faixas de referência. Quanto à composição química também houve semelhança. Para os blocos de cerâmica vermelha todas as composições atenderam aos requisitos normativos quanto à absorção de água e os blocos com até 50% de adição de resíduo se adequaram quanto aos ensaios de módulo de ruptura. Quanto aos revestimentos cerâmicos, apenas a formulação com resíduo de uma das empresas não se adequou às normas.
MODESTO et al. (2003) formularam massas para pavimentos cerâmicos a partir de resíduos sólidos gerados no próprio processo de fabricação de placas cerâmicas de revestimento. A empresa, fabricante de revestimentos cerâmicos, forneceu aos pesquisadores dois resíduos na forma de lodo que eram provenientes de suas estações de tratamento de efluentes (ETEs). As matérias-primas, após moagem para adequação da granulometria, e o resíduo foram caracterizados. Corpos de prova com 6 diferentes formulações foram moldados, submetidos à queima e caracterizados. Quanto à composição química, MODESTO et al. (2003) concluíram que as matérias-primas e os resíduos possuem características típicas de composições utilizadas na formulação de massas industriais. A perda ao fogo também se encontra dentro de limites aceitos industrialmente. A granulometria dos resíduos é menor do que a da argila que compõe a massa, ainda, os resíduos apresentaram maior densidade e menor absorção de água. Todas as formulações se mostraram adequadas quanto aos limites referentes às propriedades medidas (resistência mecânica à flexão, absorção de água e densidade aparente), no entanto, a formulação com 20% de argila, 50% de Resíduo A e 30% de Resíduo B foi considerada a mais otimizada para uma dada aplicação e de acordo com a demanda de resíduos gerados.
Reis e Valenzuela-Diaz (2016) estudaram a incorporação de resíduos gerados nas próprias olarias (resíduo de massa cerâmica crua originado na etapa de conformação das peças) em cerâmica vermelha. Corpos de prova com massa argilosa e adição de 10% a 90% em massa de resíduos foram conformados. A análise química classificou o resíduo como um material sílico-aluminoso com teores dentro dos intervalos estabelecidos para matérias-primas de cerâmica vermelha, assim como o valor da perda ao fogo. O índice de plasticidade do resíduo indica que esse é altamente plástico, podendo demandar maior quantidade de água para extrusão e maior tempo de secagem das peças. Por promover a diminuição dos valores de perda ao fogo e retração volumétrica de queima, a incorporação do resíduo causou uma maior estabilidade dimensional nos corpos de prova estudados por Reis e Valenzuela-Diaz (2016). Ainda, a resistência à compressão aumentou com a incorporação do resíduo e os valores de absorção de água e massa específica aparente se mostraram dentro dos limites especificados para as argilas- padrão brasileiras. Já a porosidade aparente é atendida para valores de incorporação de resíduo acima de 60% (em massa). O estudo comprovou que o resíduo de massa cerâmica crua, quando incorporado à massa argilosa, promove melhoria nas propriedades dos produtos de cerâmica vermelha.
Cúnico (2015) analisou o uso do resíduo pó de exaustão gerado no processo de moldagem em areia verde na indústria de fundição como matéria-prima para a indústria de revestimento cerâmico. As matérias-primas empregadas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX), fluorescência de raios-x (FRX), granulometria, densidade picnométrica, perda ao fogo, análise térmica diferencial e termogravimétrica. Foram analisados três fatores: teor de resíduo (variando de 10% a 50%), pressão de compactação (entre 10 e 80 MPa) e temperatura de sinterização (1000, 1100 e 1200°C). Concluiu-se que o resíduo pode ser incorporado, visto que: a composição química do resíduo é semelhante à da massa atomizada; a perda ao fogo do resíduo é de 15,7% e da massa atomizada é de 17,01%; ambos apresentam tamanhos das partículas com valores próximos; e o resíduo é considerado apto a ser utilizado por legislações ambientais. Quanto aos ensaios realizados com os corpos de prova, foi observado que percentuais elevados de pó de exaustão incorporados na massa com o aumento
da temperatura facilita a formação de fase líquida, e uma menor porosidade para temperaturas maiores em cargas de compactação elevadas.
Rodrigues (2017) estudou a incorporação do resíduo inorgânico do processo Kraft de fabricação de celulose (dregs) e do resíduo gerado na lapidação de vidros planos (RLVP) na produção da cerâmica vermelha. Para isso, primeiramente realizou misturas binárias (argila + resíduo) para avaliar a influência de cada resíduo na massa separadamente, ou seja, variou o percentual de dregs entre 0 e 40% em massa e o de RLVP entre 0 e 50% em massa. Com isso, foi capaz de limitar o uso de cada resíduo em no máximo 20% (dregs) e 30% (RLVP). Em seguida, confeccionou corpos de prova com misturas ternárias (argila + dregs + RLVP), variando o conteúdo total de resíduos entre 0 e 50% em massa. O trabalho mostrou que é possível a incorporação dos resíduos em substituição parcial da argila em cerâmica vermelha e que a melhor formulação é com a adição de 10% de cada resíduo e temperatura de queima de 950°C.
Tarhan, Tarhan e Aydin (2017) prepararam porcelanatos vitrificados contendo argilas, caulim, pegmatita, feldspato e incorporaram o resíduo da fabricação de louças sanitárias. Foram testadas duas substituições: do feldspato em 5%, 10% e 15% em massa e da pegmatita nas mesmas porcentagens. Os corpos de prova foram prensados com 320 kg/cm² em formato de 100x50 mm e queimados a 1185ºC. Os resultados da substituição do feldspato pelo resíduo foram de diminuição da resistência à flexão e aumento considerável da absorção de água e da retração de queima. Por outro lado, a substituição por pegmatita foi benéfica, havendo aumento da resistência à flexão e redução da absorção de água com o aumento do teor de resíduos.
O estudo de Li et al. (2018) investigou a influência do teor de Fe2O3 nas cerâmicas
com substituição parcial das matérias-primas tradicionais por escória de aço. Sabe- se que o Fe2O3 (substância presente em materiais resultantes de processos
metalurgicos) pode ter efeito prejudicial nas propriedades das peças cerâmicas dependendo da proporção adicionada, tendo em vista que essa substância reduz o ponto de fusão durante o processo de sinterização, podendo resultar em deformações. No entanto, o estudo da variação de 0 a 10% em massa de Fe2O3
revelou ser vantajosa tal substituição. O Fe2O3 atuou como um fundente no
processo, promovendo a formação de fase líquida em temperaturas mais baixas: a temperatura ótima de sinterização reduziu de 1275°C para 1200°C com o aumento de 0 a 10% da substância. Além disso, houve melhora nas propriedades das peças, como o aumento da resistência mecânica e redução da absorção de água, fatores cujos valores ótimos ocorreram com a presença de cerca de 5% de Fe2O3. Concluiu-
se que resíduos sólidos com alta concentração de ferro podem ser incorporados à produção de materiais cerâmicos, desde que observada a composição adequada. A reciclagem dos resíduos de vidro dentro do próprio processo é, por vezes, uma tarefa difícil tendo em vista que, para isso, o resíduo deve estar livre de impurezas e separado por tipo e cor. O uso do resíduo de vidro na produção de cerâmicas brancas não é tão restritivo, e, somado a isso, a grande quantidade de matéria-prima utilizada na produção de cerâmicas torna o setor atrativo para a reciclagem desses materiais. Portanto, muitos estudos foram realizados na área e algumas das variáveis constatadas relevantes na densificação dos corpos de prova cerâmicos foram: granulometria das partículas; temperatura e tempo de queima; quantidade de fase vítrea e viscosidade durante a queima. Além disso, os estudos concluíram por meio da composição química dos pós de vidro que esse é um possível substituto dos feldspatos, podendo atuar como fundente na massa cerâmica e favorecendo a preservação dos minerais naturais. As cerâmicas com resíduo de vidro de estudos comumente apresentaram resistência mecânica inferior às usuais, isso porque esse resíduo proporciona o crescimento dos poros fechados, menor teor de fase cristalina e menor resistência da matriz vítrea. Apesar disso, foi amplamente comprovado que o pó de vidro é um substituto parcial de matérias-primas cerâmicas (ZIMMER; BRAGANÇA, 2019).
A incorporação dos resíduos escória de alto-forno e cinzas provenientes de sistemas de despoeiramento de termelétricas em massa de porcelanato foi estudada por Dana; Dey e Das (2005). A massa de porcelanato estudada trata-se de um sistema caulim-quartzo-feldspato. Parte do trabalho observou os efeitos da substituição de 15% em massa de feldspato por escória. Quando realizada a análise da composição química da mistura sem resíduos e da mistura com escória incorporada, observou-
se a redução de sílica e o aumento dos teores de óxidos alcalinos terrosos, principalmente CaO. Esse fator promoveu alta ação fundente na mistura com escória, resultando na densificação dos corpos de prova, diminuição da absorção de água e aumento da retração linear de queima e resistência à flexão, em relação à composição sem resíduo.
Pal et al. (2016) estudaram uma massa padrão de porcelanato constituída por 45% de argila caulinítica, 40% de feldspato potássico e 15% de quartzo. A partir dessa massa outras duas foram analisadas: uma com substituição de 30% do feldspato por escória de alto-forno e outra com substituição de 30% do feldspato por escória de aciaria. Foram analisadas as características físicas, as transformações de fases e perdas de massa de acordo com análises termogravimétricas e análises térmicas diferenciais. Observou-se um aumento significativo na resistência mecânica dos corpos de prova quando incorporada e escória de alto-forno, a qual atingiu 81 MPa, enquanto a massa padrão obteve 52 MPa. Esse aumento significativo foi atribuído ao estresse causado pela diferença no coeficiente de expansão térmica entre a matriz vítrea, o quartzo e os grãos de anortita durante o processo de resfriamento. Ainda, concluíram que a substituição de feldspato por escória implica na vitrificação em menor temperatura quando comparado à massa padrão.
Todos os trabalhos citados acima comprovam a possibilidade de incorporação dos resíduos às formulações cerâmicas com base nos requerimentos das normas de certificação. Tal fato evidencia a capacidade de inserção de resíduos em materiais cerâmicos e indica o setor como alternativa à redução da disposição inadequada de resíduos industriais no meio ambiente.
Além disso, autores comprovaram a possibilidade de incorporar a escória de alto- forno em massas de porcelanato. O presente estudo visa avaliar essa possibilidade dentro de um contexto industrial atual do Espírito Santo, de acordo com a avaliação das matérias-primas que são atualmente utilizadas.