2 REVISÃO DA LITERATURA
2.3 O USO DA ÁGUA E GERAÇÃO DE EFLUENTE NO PROCESSO DE IMPRESSÃO GRÁFICA
A indústria gráfica brasileira atende a todos os setores da economia, incluindo serviços públicos, serviços financeiros, publicitários, editoriais, prestadores de serviços e a indústria de manufatura. No Brasil, a indústria gráfica é responsável por aproximadamente 200 mil empreg
os diretos, com investimentos de cerca de US$ 6 bilhões em máquinas, equipamentos, novas tecnologias e infraestrutura, no período de 1990 a 2000. Os principais produtos da indústria gráfica incluem: Jornais, Rótulos/Etiquetas, Periódicos/Revistas, Formulários, Livros, Envelopes, Mapas, Embalagens de Papel Cartão, Cartões-Postais, Embalagens Flexíveis, Calendários, Materiais Publicitários, e outros (SOUZA; SILVA, 2007).
As primeiras máquinas de impressão offset apareceram durante o século XIX. Desde então, contínuos avanços tecnológicos permitiram que as máquinas offset aumentassem seu desempenho e conquistassem espaço no mercado, o qual antes estava reservado para outras técnicas de impressão como fotogravura e tipografia. Hoje, o processo offset é amplamente o mais usado na indústria gráfica (HEIDELBERG, 1997).
Offset é um sistema de impressão indireto, onde a fôrma é uma chapa metálica gravada com uma imagem. Depois de entintada, essa imagem é transferida para um cilindro intermediário, conhecido como blanqueta e, através desta blanqueta, transferida para o substrato. A impressão offset pode ser plana ou rotativa, dependendo do substrato a ser impresso tratar-se de folhas ou bobinas. (ABTG, 2009, p. 31).
O processo industrial gráfico da indústria em estudo é composto pelas atividades de pré-impressão, impressão e pós-impressão (acabamento gráfico), a Figura 1 ilustra o fluxo de operação de uma indústria do setor gráfico.
Figura 1 - Fluxo de operação da indústria gráfica objeto de estudo.
Na indústria em estudo a pré-impressão representa um conjunto de ações gráficas anteriores à impressão, visando a conferência, preparação e montagem de arquivos para possibilitar a gravação das fôrmas de impressão. Também chamadas de matrizes, as fôrmas de impressão são chapas de alumínio onde é realizada a gravação da imagem que, posteriormente, será transferida para o papel. O processo de pré-impressão inicia-se com o tratamento do arquivo digital, após correção e aprovação do arquivo é realizada a atividade de imposição das imagens, seguido do processo de gravação da chapa, utilizando-se a tecnologia Computer to Plate - CTP, ou seja, do computador para a chapa.
O arquivo produzido é gravado a laser diretamente em uma chapa metálica (alumínio) preparada para se tornar fotossensível. A chapa é tratada fotoquimicamente, a fim de produzir áreas de grafismo e de contra grafismo, receptivas à tinta e à água, respectivamente (SOUZA; SILVA, 2007). Deste modo, a chapa fica com uma camada fina de água nas áreas onde não existe gravação, e a tinta adere nas áreas protegidas contra a água, formando na chapa a imagem que será impressa. Após o processo de revelação, a chapa de gravação é banhada em água e a qualidade da mesma pode interferir diretamente no processo.
Finalizado o processo de confecção da fôrma de impressão, a mesma segue para a etapa de impressão. Há dois tipos de impressão offset, a impressão plana e a impressão rotativa. No processo de impressão offset, a fôrma de impressão é inserida na máquina de impressão ao redor de um cilindro, chamado cilindro de chapa. Trata-se de um processo de impressão indireto, no qual a imagem não é transferida diretamente da fôrma de impressão para o papel, para tanto se utiliza a blanqueta. A blanqueta é uma superfície de borracha revestida inserida na máquina de impressão ao redor de um cilindro, chamado cilindro de blanqueta. A fôrma de impressão, depois de entintada, transfere a imagem para o cilindro de
blanqueta e, por meio deste cilindro a imagem é transferida para o papel (BEACH; KENLY, 1998).
As Figuras 2 e 3 apresentam a posição dos cilindros dentro de uma máquina de impressão rotativa, localizados em uma área da máquina chamada unidade de impressão.
Figura 2 - Imagem de uma unidade de impressão de uma impressora rotativa da indústria em estudo.
O sistema de impressão combina entitamento e lavagem. A água e a tinta são depositadas na chapa por meio do sistema de rolaria. O movimento de rotação dos dois cilindros permite que o cilindro de chapa seja entintado, transferindo a imagem ao cilindro de blanqueta, o qual, finalmente, transfere a imagem para o papel, conforme demonstra a Figura a seguir.
Figura 3 - Imagem de uma unidade de impressão de uma impressora rotativa (BEACH; KENLY, 1998).
Na indústria em estudo o principal uso da água no setor gráfico está relacionado à utilização como fluido auxiliar na preparação de soluções químicas, reagentes químicos ou em operações de lavagem. Na etapa de impressão, usa-se uma solução, chamada solução de
molha1 (também conhecida como solução de fonte), que tem como finalidade realizar a limpeza das áreas de contra grafismo da chapa. A solução de molha é preparada utilizando-se água e solução tensoativa2. O preparo da solução de molha tem relação direta com a eficácia do processo de impressão, sendo assim a qualidade da água exerce influência na dosagem da solução tensoativa utilizada no preparo da solução de molha. Além de compor a solução de fonte, a água também é utilizada na aplicação de silicone, realizada com o objetivo de umidificar o papel e evitar o atrito do mesmo com as rolarias da máquina de impressão.
O consumo total de água em indústrias gráficas varia de 0,17 m³ a 9 m³ de água por tonelada de papel acabado produzido. Além do significativo consumo de água, em uma indústria gráfica, quase todos os processos de fabricação são fonte de águas residuárias e geradores de resíduos sólidos (CETESB:SINDIGRAF, 2009). O Quadro 1 apresenta o fluxograma do sistema de impressão offset com suas principais entradas (matéria-prima e insumos) e saídas (resíduos gerados).
Quadro 1 - Fluxograma do sistema de impressão offset (CETESB:ABIGRAF, 2009). (continua).
Entrada Etapa Saída
Filme Revelador / Fixador Água Processamento da imagem (sistema convencional) Filmes usados
Efluentes Fotográficos Saturados
Chapa de alumínio Revelador / Fixador Goma
Água
Confecção da fôrma Retalhos de chapa de alumínio Efluentes Fotográficos
Tinta pastosa e verniz Substrato de impressão Chapa de Alumínio Solução de Fonte Blanquetas
Panos, toalhas ou estopas de limpeza
Impressão
Latas de tinta e verniz vazias Aparas de substrato com e sem impressão
Chapa de alumínio usada Efluente líquido
Blanquetas usadas
Panos / Toalhas de limpeza com solvente
VOCs - Compostos Orgânicos Voláteis
Resíduos de pó Solventes sujos
1 Solução de molha: Sistema de umectação responsável pela aplicação de água na fôrma do sistema de impressão offset convencional que trabalha com a repulsão entre água e tinta, grafismo lipofílico e contra grafismo hidrófilo (ZANIN, 2013).
2 Substâncias tenso ativas são amplamente utilizadas com agentes de limpeza, são chamadas tenso ativas, pois reduzem a tensão superficial da água por possuir em sua molécula uma parte solúvel e outra não solúvel em água. Entre as dificuldades causadas pelos agentes tensoativos destacam-se: i) afetam o gosto e o odor da água; ii) formar espuma; iii) dificultam a coagulação, a decantação e a filtração da água (MACÊDO, 2001).
Quadro 1 - Fluxograma do sistema de impressão offset (CETESB:ABIGRAF, 2009). (conclusão).
Entrada Etapa Saída
Cola
Plásticos de embalagem Papel e papelão de embalagem Pallets e tampas de madeira Tubetes Lâminas de corte Pós-Impressão Resíduos de cola Resíduos de plástico Poeira de papel Resíduos de madeira Aparas de substrato Lâminas usadas Fita adesiva
Embalagens de papel e plástico Papelão ondulado
Presilhas metálicas Pallet e tampas de madeira
Produto final
Resíduos de fita adesiva Resíduos de papel e plástico Resíduos de papelão
Restos de presilhas metálicas
Os resíduos líquidos contem óleos lubrificantes, resíduos de tintas, solventes, produtos químicos para a limpeza, ácidos, bases, e metais tais como prata, ferro, cobre, cromo e outros. Os processos de impressão produzem também compostos e poluentes orgânicos voláteis emitidos principalmente devido a agentes de limpeza, álcool, soluções para o preparo das chapas de impressão e tinta (JELENA et al., 2011).
De acordo com a Cetesb (2003), a tinta utilizada no processo de impressão offset é composta por Resinas (ésteres), Óleos vegetais à base de hidrocarbonetos alifáticos e minerais refinados, Pigmentos orgânicos (amarelo e laranja benzidina, azul ftalocianina, vermelho rubi) e inorgânicos (negro de fumo, dióxido de titânio, sulfato de bário, cromato e molibdato de chumbo), Secantes (Naftenatos e octoanatos de zircônio, manganês e cobalto) e ceras a base de polietileno. O Quadro 2 a seguir apresenta as principais substâncias presentes nos produtos utilizados no processamento tanto da imagem como da chapa.
Quadro 2 - Principais produtos usados na pré-impressão do processo de offset (CETESB, 2003). (continua).
PROCESSO PRODUTO SUBSTÂNCIA
Processamento da Imagem
Filme Gelatina, haleto de prata
Revelador Hidroquinona, sulfito de potássio, carbonato de potássio
Fixador Tiossulfato de amônio, sulfito de sódio, acetato de sódio, ácido acético
Redutor Ferricianeto de potássio, permanganato de potássio, cloreto férrico
Quadro 2 - Principais produtos usados na pré-impressão do processo de offset (CETESB, 2003). (conclusão).
PROCESSO PRODUTO SUBSTÂNCIA
Preparo da chapa Chapa positiva, negativa e reversa
Removedor de camada Hidróxidos alcalinos, silicato de sódio, agente molhador, surfactante, álcoois.
Agente corretor Ácidos, álcoois, glicóis, fluoretos, hidrocarbonetos Adesivo Goma arábica, dextrina, polímeros e biocida
Chapa Eletrográfica
Cura Polímeros, surfactantes
Tonner Isoparafinas, Poliacrilatos, Negro de fumo Removedor de camadas Aminas monoetanol, hidróxido de sódio,
surfactantes, alcoóis
Adesivo Goma arábica, dextrina, polímeros e biocida
Difusão de sais de prata
Ativador Hidroquinona, carbonato de sódio, tiossulfato de sódio, 2-metil-amil-etanol
Fixador Mercaptanas
Revelador Hidroquinona, sulfito de potássio, carbonato de potássio
Haletos de prata
Removedor de camadas Sais alcalinos, surfactantes, alcoóis
Adesivo Goma arábica, dextrina, polímeros e biocida
Isento de água
Agentes de pré-tratamento (revelador)
Parafinas, hidrocarbonetos, propileno-glicol, dietileno-glicol, monobutil-éter
Agentes de pós-tratamento Isoparafinas, hidrocarbonetos, álcoois, butil-etileno-glicol, etil-dibutil-etileno-glicol, éter Limpeza placas Isoparafinas, polipropileno-glicol Preservantes Isoparafinas, hidrocarbonetos e fenóis Agentes corretivos Silicones, hidrocarbonetos, parafinas
A ABIGRAFSC (2009) realizou uma relação entre os resíduos líquidos produzidos pela indústria gráfica nas diferentes etapas do processo industrial apresentado no Quadro 3.
Quadro 3 - Resíduo líquido gerado no processo industrial gráfico (ABIGRAFSC, 2009). (continua).
Etapa Processo Consequência
Pré-impressão Processamento
de imagem Efluentes contendo resíduos de reveladores, fixadores e prata.
Pré-impressão Preparação de
fôrmas
Efluente podendo conter resíduos de solventes, reveladores, soluções ácidas, alcalinas, lacas, metais pesados, e gerar demanda
química de oxigênio (DQO).
Impressão
Limpeza de rolos e fôrmas,
solução de molha
Líquido contendo hidrocarbonetos e resíduos de tintas, estes podem gerar odor, sólidos suspensos, DQO e, dependendo da tinta,
vestígios de metais pesados. Este líquido pode conter também, resíduos de lubrificantes e graxas.
Quadro 3 - Resíduo líquido gerado no processo industrial gráfico (ABIGRAFSC, 2009). (conclusão).
De acordo com Zanin (2013), o efluente da indústria gráfica é distribuído em várias etapas da impressão e é característico pela presença de metais como arsênio, cadmio, chumbo, cobre, cromo, ferro, manganês e zinco, o que evidencia o uso destes metais pesados na composição dos pigmentos utilizados de impressão gráfica, bem como possui uma grande quantidade de sólidos em suspensão, provenientes das limpezas dos rolos de impressão que concentram o excesso de corantes na forma sólida, além dos solventes e outras soluções utilizadas para impressão. A Tabela 3 apresenta as características físico-químicas do efluente bruto gerado em uma indústria gráfica.
Tabela 3 - Características físico-químicas do efluente bruto de gráfica (ZANIN, 2013).
PARÂMETRO UNIDADE RESULTADO
Temperatura °C 27
pH - - 4
Cor Não informado Azul Escuro
Sólidos Totais mg.L-1 2264
Sólidos Totais Dissolvidos mg.L-1 1054
Sólidos Suspensos Voláteis mg.L-1 1033
Arsênio mg.L-1 0,0004 Cadmio mg.L-1 0,0153 Chumbo mg.L-1 0,0449 Cobre mg.L-1 0,122 Cromo mg.L-1 0,0935 Ferro mg.L-1 4,4125 Manganês mg.L-1 0,5598 Zinco mg.L-1 0,453
Bragagnolo (2007) realizou a caracterização do efluente bruto de indústria gráfica obtendo os valores descritos na Tabela 4.
Etapa Processo Consequência
Pós-impressão Diversas
etapas
Água contaminada com despejos oriundos da lavagem de pisos, molhas ácidas, solventes, corantes, bem como resíduos de óleo e
Tabela 4 - Características físico-químicas do efluente bruto de gráfica (BRAGAGNOLO, 2007).
PARÂMETRO UNIDADE RESULTADO
Alcalinidade mg.L-1 319,53 Cor HAZ 770 DQO mg.L-1 2620 DBO mg.L-1 764,44 Fenol mg.L-1 0,064 Turbidez NTU 800
Óleos e graxas totais mg.L-1 27
Ph - - 9,6 Sólidos Totais mg.L-1 1143 Sólidos Fixos mg.L-1 744 Sólidos Voláteis mg.L-1 399 Sólidos Sedimentáveis mg.L-1 0,1 Ferro Total mg.L-1 1,47
Para Flores (2010), o efluente bruto da indústria gráfica possui características como odor desagradável, coloração forte, sólidos em suspensão e presença de compostos voláteis, devido à alta carga orgânica, diversidade de compostos e produtos químicos largamente utilizados pela indústria que possuem em sua composição metais pesados e corantes que intensificam a coloração do efluente.
Os processos de pré-impressão e impressão offset possuem como aspecto ambiental a geração de efluentes industriais que, consequentemente, precisam ser tratados antes de descartados em corpos hídricos ou na rede de esgotos. Neste sentido, o reúso do efluente tratado se mostra como uma forte alternativa na utilização de efluentes gerados localmente, após tratamento adequado para a obtenção da qualidade necessária aos usos possíveis dentro da indústria (FIRJAN, 2006).
Neste cenário, a viabilização do reúso de água na indústria gráfica, além de contribuir com o aumento da disponibilidade deste recurso natural, devido à redução do consumo, pode trazer benefícios também ao processo produtivo, uma vez que a qualidade da água é de suma importância em algumas etapas do processo de impressão industrial.
2.4 REÚSO DE ÁGUA
Os processos industriais costumam usar água uma vez e depois descarregá-la de volta para o meio ambiente como efluente. No entanto, as crescentes demandas de água industriais e domésticas estão causando enorme tensão sobre o ciclo hidrológico. Neste sentido, há um interesse crescente no setor industrial em relação aos benefícios da reutilização de águas residuárias, pois esta ação pode trazer implicações como a redução dos custos de produção e minimização do impacto potencial da descarga de efluentes no meio ambiente (FENG; CHU, 2004).
O reúso de efluente residual doméstico e industrial tratados é considerado como opção de fonte de água competitiva e viável. O reúso de água é reconhecido como um recurso que pode contribuir para preencher as crescentes dificuldades relacionadas ao fornecimento de água (IWA, 2011).
Apesar de o reúso de água residuárias ser um conceito amplamente praticado há muitos anos em todo o mundo, no Brasil a prática de reúso começou a se intensificar a partir da publicação da Lei nº. 9.433, no ano de 1997. De acordo com a Resolução nº. 54 do Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH), de 28 de novembro de 2005, os conceitos de água residuária, reúso de água e água de reúso são complementares. Para efeito desta Resolução, em seu Artigo 2°. (BRASIL, 2005), são adotadas as seguintes definições:
I - água residuária: esgoto, água descartada, efluentes líquidos de edificações, indústrias, agroindústrias e agropecuária, tratados ou não;
II - reúso de água: utilização de água residuária;
III - água de reúso: água residuária, que se encontra dentro dos padrões exigidos para sua utilização nas modalidades pretendidas.
Para Schaefer, Exall e Marsalek (2004), reúso de água é normalmente definido como a utilização de águas residuárias tratadas para fins benéficos. Em todo o mundo, aplicações de reutilização da água incluem a irrigação agrícola, reúso urbano não potável para lazer, reutilização de águas cinzas, reutilização industrial, reutilização de água da chuva, aumento águas superficiais e subterrâneas de recarga, e até mesmo a reutilização potável.
O reúso pode ser classificado quanto à sua finalidade em relação ao uso final. Para tanto, Hespanhol (2003) considera que, apesar das muitas possibilidades de reúso de água no Brasil, as mais significativas são as formas de reúso na área urbana, o reúso industrial, o reúso
agrícola e o reúso associado à recarga artificial de aquíferos. O Quadro 5 sintetiza as principais formas de reúso de água e suas características.
Quadro 4 - Principais formas de reúso e suas características (HESPANHOL, 2003).
FORMA DE
REÚSO CARACTERÍSTICAS
Usos Urbanos
- Demanda de água com qualidade elevada; - Sistemas de tratamento de controles avançados;
- Uso para fins potáveis: alto risco devido a presença de organismos patogênicos, metais pesados e compostos orgânicos sintéticos. É viável, mas demanda alto controle sanitário; - Uso para fins não potáveis: por envolverem riscos menores devem ser considerados a primeira opção de reúso. Sua aplicação pode ser em atividade de irrigação (Ex. Parques, jardins públicos, gramados, ao longo de rodovias), reserva de proteção contra incêndios, descarga sanitária, lavagem de veículos, controle de poeiras em obras e construção civil.
Usos Industriais
Pode ser dividido em:
- Reúso macroexterno: efetuado por companhias municipais ou estaduais de saneamento que fornecem esgoto tratado para um conjunto de indústrias;
- Reúso macrointerno: trata-se do uso do efluente tratado pela própria indústria em atividades que não exijam níveis avançados de tratamento;
- Reúso interno específico: trata-se do uso do efluente tratado na própria indústria nos próprios processos nos quais foram gerados.
Usos Agrícolas
- Utilizado na irrigação;
- Constitui um importante elemento das políticas e estratégias de recursos hídricos, visto que o setor agrícola, em particular a irrigação, é o responsável pela maior vazão de retirada de água da natureza.
Recarga artificial de aquíferos
- Proporciona reservatórios de água para o futuro;
- Deve ser realizada com alto nível de planejamento e controle, uma vez que pode aumentar a possibilidade de contaminação do aterro;
- Os custos de recarga incluindo os relativos a tratamento de efluentes, energia elétrica e necessidades construtivas, podem ser muito altos, inviabilizando a atividade.
Na indústria, o reúso pode ser classificado quanto ao método e diferenciado conforme a intenção em utilizá-lo. Neste sentido, Mierzwa (2002) propôs duas classificações para reúso de efluente industrial, sendo elas, o reúso direto de efluentes e o reúso de efluentes tratados.
• Reúso direto: neste caso, o efluente gerado em algum processo industrial é encaminhado diretamente para outro processo subsequente, após avaliação das
características do efluente e do padrão de qualidade necessário para o uso pretendido.
• Reúso de efluentes tratados: neste caso, faz-se necessário que o efluente seja submetido a alguma tecnologia de tratamento para atendimento ao padrão de qualidade necessário para o uso pretendido.
No Brasil, a Resolução CNRH nº. 54/2005 (BRASIL, 2006) define, em seu artigo segundo, o reúso indireto de água como sendo o uso planejado de água de reúso, conduzida ao local de utilização, sem lançamento ou diluição prévia em corpos hídricos superficiais ou subterrâneos. Além de definir modalidades para reúso em seu artigo 3º., como segue:
I - reúso para fins urbanos: utilização de água de reúso para fins de irrigação paisagística, lavagem de logradouros públicos e veículos, desobstrução de tubulações, construção civil, edificações, combate a incêndio, dentro da área urbana;
II - reúso para fins agrícolas e florestais: aplicação de água de reúso para produção agrícola e cultivo de florestas plantadas;
III - reúso para fins ambientais: utilização de água de reúso para implantação de projetos de recuperação do meio ambiente;
IV - reúso para fins industriais: utilização de água de reúso em processos, atividades e operações industriais; e,
V - reúso na aquicultura: utilização de água de reúso para a criação de animais ou cultivo de vegetais aquáticos.
A opção pelo reúso do efluente tratado deve ser realizada apenas após avaliação e exclusão de todas as alternativas de reúso direto. Isto se deve ao fato de que, na medida em que a demanda de água e a geração de efluente diminuem, a concentração de contaminantes não muda, dificultando o ciclo de reúso. A escolha do tipo de reúso aplicado deve levar em consideração o padrão de qualidade da água necessário para o uso dentro da indústria. A definição do padrão de qualidade para uso da água determinará também o processo de