Kamila Almeida de Oliveira
SISTEMÁTICA CPQvA PARA A VALORIZAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS INDUSTRIAIS: UM GUIA PARA
TOMADA DE DECISÃO
Dissertação submetida ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina para a obtenção do Grau de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. Orientador: Prof. Dr. Fabiano Raupp Pereira.
Florianópolis 2017.
Ficha de identificação da obra elaborada pelo autor através do Programa de Geração Automática da Biblioteca Universitária
Kamila Almeida de Oliveira
SISTEMÁTICA CPQvA PARA A VALORIZAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS INDUSTRIAIS: UM GUIA PARA
TOMADA DE DECISÃO
Esta dissertação foi julgada adequada para obtenção do Título de “Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais”, e aprovada em sua forma final pelo Programa de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia de Materiais.
Florianópolis, 14 de dezembro de 2017.
___________________________________ Prof. Guilherme Mariz de Oliveira Barra, Dr.
Coordenador do Curso
____________________________________ Prof. Fabiano Raupp Pereira, Dr.
Orientador
Banca Examinadora:
_________________________________ Prof. Oscar Rubem Kleques Montedo, Dr. Eng Universidade do Extremo Sul Catarinense (UNESC)
__________________________________ Prof. Antonio Pedro Novaes de Oliveira, Dr. Ing Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
Este trabalho é dedicado aos meus pais João Lourenço de Oliveira e Claudia Almeida de Oliveira, meu irmão Rafael Almeida de Oliveira e a meu namorado e companheiro Fernando Maccari.
AGRADECIMENTOS
Ao meu orientador Prof. Fabiano Raupp Pereira pelo incentivo, ensinamentos, conselhos sábios, pela paciência, tempo dedicado, pela confiança e incentivo para que o trabalho pudesse ser concretizado
Ao Prof. Antônio Pedro Novaes de Oliveira, coordenador do laboratório de Materiais Vitrocerâmicos (VITROCER), pelos ensinamentos e espaço concedido para o desenvolvimento deste trabalho de mestrado.
Ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PGMAT, aos professores e demais funcionários, em especial ao secretário Rogério Antônio Campos por todo o conhecimento e suporte durante o período de mestrado.
Aos amigos e colegas do laboratório VITROCER pela amizade e colaboração durante todo o período do mestrado, fazendo desse período, uma experiência enriquecedora de crescimento profissional e pessoal, em especial a Lara Barros Rebouças e Francielly R. Cesconeto, pela ajuda, amizade e disponibilidade durante a realização deste trabalho.
Aos colegas Vando Lopes Ferreira e Danieli Tardas por todo suporte acerca dos conhecimentos quanto a Engenharia de Produção.
Aos membros da banca, pela disposição e considerações para melhora deste trabalho.
Ao CNPq pelo financiamento durante o período da pesquisa. À minha família, meus pais João e Claudia e meu irmão Rafael, pelo carinho e apoio para que essa conquista fosse possível.
E a meu namorado e companheiro, Fernando Maccari, por toda ajuda e apoio em todos os momentos.
A todos que direta ou indiretamente me auxiliaram na realização deste trabalho.
“If one advances confidently in the direction of his dreams and endeavors to live the life which he has imagined, he will meet with a success unexpected in common hours”.
RESUMO
A necessidade por materiais e energia para atender as demandas de consumo, acarreta em um dos principais problemas da atualidade, a crescente geração de resíduos sólidos. Segundo a Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE), a produção mundial de resíduos (industriais e urbanos) está na ordem de 5,5 bilhões de toneladas, sendo que 88% deste valor corresponde a Resíduos Sólidos Industriais (RSI), materiais de potencialidades intrínsecas e diversificadas. Medidas vem sendo tomadas em todo o mundo, em prol de soluções tecnológicas voltadas a valorização de RSI. De modo a adequar o falho gerenciamento desses materiais, hoje mascarado pelo impacto social dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU). Com o objetivo de aprimorar a sistemática de valorização de resíduos, fundamentada nos critérios de Classificação, Potencialidade, Quantidade/viabilidade e Aplicabilidade (CPQvA). Desenvolveu-se um guia sistêmico estabelecido por meio do conceito de tomada de decisão, a fim de auxiliar gestores e pesquisadores quanto ao caminho (passo a passo) que conecte a potencialidade de um RSI com a viabilidade de aplicação em um produto existente ou de concepção inovadora. O caminho da valorização passa pela análise sequenciada de todos os critérios sistemáticos CPQvA, os quais consistem: na avaliação quanto aos aspectos legais (critério “C”), nas características de potencialidade do resíduo como material de interesse tecnológico (critério “P”), na análise da viabilidade técnica, econômica e ambiental (critério “Qv”) e no desempenho do resíduo para a aplicação identificada (critério “A”). E por uma avaliação arbitrária, definida por meio de um índice de criticidade (Ic) para a valorização. O guia proposto é demonstrado através do caso de valorização do Resíduo Casca Cerâmica (RCC). Para isto, 13 diferentes trabalhos que reutilizam RCC no desenvolvimento de produtos, foram analisados. Destes selecionou-se 8 produtos, que juntamente com outros 2 produtos potenciais, compuseram 10 alternativas de reutilização para o RCC, avaliadas quanto a viabilidade para a aplicação. Demonstra-se de forma sistêmica que, na prática, mesmo reunindo diferentes trabalhos os dados relevantes para a efetiva valorização não foram apresentadas ou discutidos por nenhum dos autores. As semelhanças e diferenças das diversas propostas de reutilização do resíduo, apontam, independentemente da alternativa de reuso escolhida, que a dificuldade efetiva de aplicabilidade está relacionada com a ausência de reflexões de todos os aspectos necessários para se obter um produto viável, estas elencadas no processo de tomada de decisão sequenciada pelos critérios sistemáticos CPQvA para a valorização de RSI.
ABSTRACT
The need for extraction of natural resources, obtaining of materials and energy to meet current needs, has led to a growing problem of the growing generation of waste. According to the Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD), world production of waste (industrial and urban) is in the order of 5.5 billion tons, ~ 88% of which corresponds to industrial waste. Measures has been taken all over the world, in favor of technological solutions for the valorization of Industrial Waste (IW). In order to adapt the flawed management of these materials, today masked by the social impact of Municipal Solid Waste (MSW). With the objective of improving the system of waste valorization, based on the criteria of Classification, Potentiality, Quantity/viability and Applicability (CPQvA). Thus, the systemic guide established in the concept of decision-making was developed to help managers and researchers on the path (step-by-step) that connects the potential of an industrial waste with the feasibility of application in an existing or design product innovative approach. The path of valorization involves the sequenced analysis of all the systematic criteria CPQvA, which consist of: the evaluation of legal aspects (criterion "C"), potential characteristics of the waste as a material of technological interest (criterion "P"), analysis ("Qv" criterion) and the performance of the waste for the identified application (criterion "A"). And by an arbitrary evaluation, defined by means of a criticality index for the valorization. Aiming to elucidate the proposal, a case of study, using the Investment Casting Ceramic Shell ICCS is presented. We analyzed 13 different papers/publications that used ICCS for different potentialities/ applications. Of these, 8 products were selected, which together with 2 other potential products, comprised 10 alternatives of reuse for the ICCS. It was possible to demonstrate the similarities and differences of the residue through the proposed systematic, pointing out that there is no better or worse alternative in the literature, but the absence of a reflection that encompasses all stages of the valorization process. Thus, the systematic is presented to provoke the reflection of managers and researchers on the path of value for industrial waste.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Representação esquemática dos critérios sistemáticos para a valorização de resíduos, de forma abreviada – CPQvA. ... 35 Figura 2 – Representação dos componentes (pessoas, processo e ferramenta/ tecnologia) fundamentais de um sistema (Lean Thinking). 37 Figura 3 – Representação do tetraedro da Ciência e Engenharia de Materiais. ... 38 Figura 4 – Representação do alicerce fundamental da sustentabilidade. ... 38 Figura 5 – Fluxograma das etapas referentes à classificação de resíduos de acordo com a ABNT NBR 10.004/2004... 42 Figura 6 – Representação da hierarquia para as medidas de gerenciamento de RSI. ... 49 Figura 7 – Representação circular para fluxos de materiais e matérias-primas de acordo com Callister. ... 51 Figura 8 – Fluxograma das etapas de decisão para desclassificação de RSI conforme estabelece o Decreto-Lei nº 71/2016. ... 53 Figura 9 – Representação esquemática das etapas que caracterizam o processo de valorização de RSI. ... 55 Figura 10 – Representação esquemática para processo caracterizado pelos critérios sistemáticos CPQvA para a valorização de RSI. ... 58 Figura 11 – Representação circular para a sistemática de valorização de Resíduos Sólidos Industriais (RSI), critérios CPQvA. ... 61 Figura 12 – Fluxograma do conjunto de ações que compõem o processo do critério C – Classificação. ... 65
Figura 13 – Fluxograma do conjunto de ações que compõem o processo do critério P – Potencialidade. ... 67 Figura 14 – Fluxograma do conjunto de ações que compõem o processo do critério Qv – Quantidade/viabilidade. ... 70 Figura 15 – Fluxograma do conjunto de ações que compõem o processo do critério A – Aplicabilidade. ... 71 Figura 16 – Imagens dos RCCs 0, 1 e 4 (ver Quadro 4), como fornecido. ... 79 Figura 17 – Sequência esquemática das oito principais etapas (confecção do modelos em cera “a” montagem dos modelos “b”, revestimento em lamas refratárias e estucagem “c”, deceragem e sinterização “d”, vazamento doas ligas ferrosas e não forrosas “e”, retirada mecânica e/ou manual de peça “f”, acabamento “g” e expedição “h”). ... 82 Figura 18 – Imagens de RCC 0 (esquerda) no estado de fornecimento com vestígios metálicos aderidos ao molde e (direita) RCC 6 juntamente com rebarbas descartadas. ... 83 Figura 19 – Representação do quadrante correspondente ao critério C, de acordo com representação da sistemática de valorização de RSI. ... 86 Figura 20 – Representação composicional de diferentes amostras de RCC no sistema ternário SiO2-Al2O3-ZrO2... 87
Figura 21 – Difratogramas dos RCC 1, RCC 2 e RCC 3, como fornecido. ... 89 Figura 22 – Representação do quadrante correspondente ao critério P, de acordo com representação da sistemática de valorização de RSI. ... 91 Figura 23 – Imagens fotográficas do RCC 0 como fornecido (canto superior esquerdo) e após moagem (canto inferior esquerdo), juntamente com micrografia (MEV) da parte interna de casca cerâmica. ... 94
Figura 24 – Etapas de (a) separação magnética e de (b) filtragem realizadas no RCC 0 (empresa de São José/SC). ... 97 Figura 25 – Mapa de distribuição geográfica das empresas geradora do RCC e possíveis empresas receptora. ... 100 Figura 26 – Representação do quadrante correspondente ao critério P da sistemática CPQvA para a valorização do RCC... 104 Figura 27 – Representação do quadrante correspondente ao critério A da sistemática CPQvA para a valorização do RCC... 107 Figura 28 – Representação gráfica da sistemática CPQvA construída pela memória visual sequenciada dos diferentes critérios de valorização para a tomada de decisão composta pelo caso RCC - Resíduo Casca Cerâmica. ... 109
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 – Classificação hierárquica para os diferentes setores da economia. ... 44 Quadro 2 – Resumo do perfil e de gestão para resíduos sólidos para Brasil, EU e EUA. ... 48 Quadro 3 – Questionamentos que compõem a sistemática, de acordo com cada critério e seus respectivos pesos (assim fixados de q1 – q12). ... 73 Quadro 4 – Trabalhos da literatura utilizados no estado de caso. ... 80 Quadro 5 – Produtos potenciais (PP) identificados a partir da composição química e mineralógica do RCC. ... 90 Quadro 6 – Alterações consideradas necessárias para adequação da empresa receptora para valorizar o RCC. ... 96 Quadro 7 – Produtos Candidatos (PCs) identificados a partir da quantidade/ viabilidade para aplicação dos produtos potenciais. ... 104
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Dados de geração de resíduos para alguns países por setores da economia (indústria de fabricação, agricultura e indústria florestal, mineração, tratamento de água, construção e outras industrias) e RSU para o ano de 2012 (milhões de toneladas). ... 43 Tabela 2 – Valores atribuídos aos níveis de dificuldade para estabelecer respostas (R) aos questionamentos sistêmicos fixados (q1 – q12). ... 74 Tabela 3 – Faixa de valores e escala qualitativa de cores utilizadas na definição do índice de criticidade (IC) de valorização de RSI. ... 75
Tabela 4 – Questionamentos, respostas e índice de criticidade para o critério C... 85 Tabela 5 – Composição química (FRX) para RCC 1 e RCC 2, como fornecido. ... 88 Tabela 6 – Questionamento, resposta e índice de criticidade para o critério P. ... 91 Tabela 7 – Questionamentos, respostas e Índice de criticidade (Ic) para o critério Qv. ... 102 Tabela 8 – Questionamento, resposta e índice de criticidade para o critério A. ... 106 Tabela 9 – Índice de criticidade para cada um dos critérios sistemáticos CPQvA e produtos (Potenciais e Candidatos). ... 107 Tabela 10 – Índice de criticidade para os critérios sistemáticos e para os produtos selecionados. ... 110
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS RSI Resíduos Sólidos Industriais
RSU Resíduos Sólidos Urbanos
RSA Royal Society of Arts - Sociedade Real para o Encorajamento das Artes, Manufaturas e Comércio OCDE Organisation for Economic Co-operation and
Development - Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ACV Análise do Ciclo de Vida
MFA Análise de Fluxos de Materiais
CE Comissão Europeia
PNRS Política Nacional de Resíduos Sólidos ABNT/NBR Associação Brasileira de Normas Técnicas CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
CRF Code of Federal Regulation - Código de
Regulamentos Federais
EPA Environmental Protection Agency - Agência de Proteção Ambiental
IPEA Instituto de Pesquisas Econômicas
RCRA Lei de Conservação e Recuperação de Recursos PNMA Política Nacional do Meio Ambiente
SISNAMA Sistema Nacional do Meio Ambiente
IBAMA Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente MMA Ministério do Meio Ambiente
SINIR Sistema Nacional de Informações sobre a Gestão dos Resíduos Sólidos
MTR Manifesto de Transporte de Resíduos e Rejeitos FATMA Fundação do Meio Ambiente
PNIR Plano Nacional Integrado de Resíduos LER Lista Europeia de Resíduos
ISO International Organization for Standardization - Organização Internacional de Normalização
RGGR Regime Geral da Gestão de Resíduos
AMD/MCDA Multi-Criteria Decision Aid – Análise Multicritério da Decisão
IC Índice de criticidade
SUMÁRIO APRESENTAÇÃO ... 29 Capítulo I – INTRODUÇÃO ... 31 1. CONTEXTUALIZAÇÃO ... 33 1.1.LACUNAINVESTIGATIVA ... 36 1.2.OBJETIVOS ... 36 1.2.1. Objetivo Geral ... 36 1.2.2. Objetivos Específicos ... 36 1.3.ENQUADRAMENTODAPESQUISA ... 37 Capítulo II – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 39 2. RESÍDUOS SÓLIDOS INDUSTRIAIS (RSI) ... 41 2.1.GESTÃODERESÍDUOSSÓLIDOSINDUSTRIAIS(RSI) ... 44 2.1.1. Gerenciamento de Resíduos Sólidos Industriais ... 49 2.2.VALORIZAÇÃOCOMOOPORTUNIDADEAOSRESÍDUOS SÓLIDOSINDUSTRIAIS(RSI) ... 50 2.3.TOMADADEDECISÃOMULTICRITÉRIO ... 54 2.3.1. Critérios de Avaliação ... 56 Capítulo III – SISTEMA PARA VALORIZAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS INDUSTRIAIS (RSI): INTRODUÇÃO ... 59 3. SISTEMÁTICA CPQvA: UM GUIA PARA A TOMADA DE DECISÃO 61 3.1.CRITÉRIOC–CLASSIFICAÇÃO ... 63 3.2.CRITÉRIOP–POTENCIALIDADE ... 66 3.3.CRITÉRIOQV –QUANTIDADE/VIABILIDADE ... 67 3.4.CRITÉRIOA–APLICABILIDADE ... 71 3.5.ÍNDICEDECRITICIDADE-IC ... 72 Capítulo IV – ESTUDO DE CASO ... 77 4. VALORIZAÇÃO DO RESÍDUO CASCA CERÂMICA (RCC) 79 4.1.CRITÉRIOC–CLASSIFICAÇÃO ... 81 4.1.1. Índice de Criticidade: Critério C – Classificação... 85 4.2.CRITÉRIOP–POTENCIALIDADE ... 86 4.2.1. Índice de Criticidade: Critério P – Potencialidade ... 91 4.3.CRITÉRIOQV –QUANTIDADE/VIABILIDADE ... 92
4.3.1. Índice de Criticidade: Critério Qv – Quantidade/viabilidade .. 101 4.4. CRITÉRIOA–APLICABILIDADE ... 105 4.4.1. Índice de Criticidade: A - Aplicabilidade ... 106 4.5.CRITÉRIOCPQVA– ÍNDICE DE CRITICIDADE (IC) ... 107 4.6.ÍNDICE DE CRITICIDADETOTALDASISTEMÁTICA CPQVA ... 109 Capítulo V – CONCLUSÃO ... 113 5. CONCLUSÃO ... 115 6. SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS ... 117 REFERENCIAS ... 118 APÊNDICE ... 128 ANEXO I ...129 ANEXO II ... 131
APRESENTAÇÃO
Este trabalho foi realizado no Laboratório de Materiais Vitrocerâmicos (VITROCER), inserido no Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PGMAT), do Departamento de Engenharia Mecânica (EMC), da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). A proposta de pesquisa centra-se no desenvolvimento de uma sistemática para valorização de Resíduos Sólidos Industriais (RSI) baseada no conceito de tomada de decisão multicritério. Englobando, em um guia sistêmico, aspectos críticos a serem considerados para que a indústria possa, de forma consistente e efetiva, utilizar o RSI como materiais de interesse tecnológico.
Capítulo 1 – Neste capítulo contextualiza-se a valorização de Resíduos Sólidos Industriais (RSI) no cenário científico-tecnológico mundial. Apresenta-se o objetivo geral e os específicos, bem como, o enquadramento da pesquisa, quanto à multidisciplinaridade da proposta e a contribuição esperada para a área de Ciência e Engenharia de Materiais. Capítulo 2 – No segundo capítulo, fundamenta-se o tema nas diferentes áreas de estudo envolvidas no desenvolvimento da dissertação. Abordam-se os aspectos legais, medidas de gestão e de engenharia e as oportunidades associadas à valorização dos RSI. Na sequência, discute-se o conceito de tomada de decisão multicritério e como este pode auxiliar na solução para valorização dos RSI, integrando os aspectos legais, ambientais, econômicos e técnicos em uma mesma sistemática.
Capítulo 3 – Apresenta-se a sistemática de valorização para RSI a partir dos critérios sistemáticos: Classificação, Potencialidade, Quantidade viabilidade e Aplicabilidade (CPQvA, de forma abreviada). A tomada de decisão, por meio de um guia sistêmico para a valorização de resíduos é elucidada por representações gráficas e a construção de um índice de criticidade de valorização.
Capítulo 4 – Neste capítulo, demonstra-se a aplicação sistemática CPQvA no caso de valorização do Resíduo Casca Cerâmica (RCC). Capítulo 5 – O último capítulo expõe as conclusões e sugere novas oportunidades identificadas neste trabalho e possíveis ancoragens para o desenvolvimento contínuo da sistemática.
Capítulo I – INTRODUÇÃO ____________________________________________________
1. CONTEXTUALIZAÇÃO
Segundo a Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE), para o ano 2012, a produção mundial de resíduos (industriais e urbanos) foi de aproximadamente 5,65 bilhões de toneladas. Destes, ~ 88%, 5 bilhões de toneladas, equivalem a Resíduos Sólidos Industriais (RSI), materiais gerados nos setores primário e secundário da economia. Os 12% restantes referem-se aos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU), aqueles gerados no setor terciário da economia [1].
A sustentabilidade, antes quantificada quase que exclusivamente pelos indicadores demográficos, passa a considerar e avaliar também as relações produtivas de produção e consumo. O pesquisador Michael Asbhy (2015) considera que determinar a capacidade suporte da terra somente em relação aos 7 bilhões de habitantes é desconsiderar o problema real da produção e consumo de bens e serviços. Isso porque, nos últimos 40 anos, o crescimento populacional de 1,8% foi inferior às taxas de crescimento para Produto Interno Bruto de 3,0%, produção de energia de 1,9% e bens comercializados de 5,3% [2].
Nas últimas décadas, a necessidade de extração de recursos naturais, se tornou uma questão vital ao desenvolvimento. As economias mundiais se concentram na constante obtenção de materiais e energias para atender suas atuais necessidades de consumo [2] [3]. Estima-se que em 2020 o consumo de recursos naturais será de 82 bilhões de toneladas [4]. Um crescimento superior a 200% ao ano de 1980, por exemplo. Em 2030 a estimativa é que o consumo mundial atinja a marca dos 100 bilhões de toneladas [5]. A taxa de consumo de bens comerciais associado à perspectiva do aumento no consumo de recursos naturais resulta em um dos principais problemas da atualidade, a geração crescente de resíduos. A Sociedade Real para o Encorajamento das Artes, Manufaturas e Comércio (Royal Society of Arts - RSA) revela que 90% dos materiais extraídos da natureza se tonam resíduos antes dos produtos saírem das indústrias, ou seja, durante as etapas de extração, beneficiamento e/ou produção [6]. Nos EUA, por exemplo, estima-se que aproximadamente 10 toneladas de recursos naturais são extraídos por pessoa a cada ano. Destes, 94% são convertidos em resíduos sólidos poucos meses após a extração [3].
Os RSI mesmo contribuindo com a maior parcela dos resíduos gerados e por possuir expressivo impacto negativo ao ambiente, por questões históricas, legislativa e social, tiveram gestão negligenciada e a maior parte da discussão técnico-científica recaiu sobre os RSU [7] [8]. Esta situação leva a crescente necessidade de mudanças de cunho técnico,
econômico, legislativo e ambiental quanto o gerenciamento sustentável dos RSI.
No Brasil, as legislações que regulamentam os RSI estabelecem que estes materiais sejam descartados depois de esgotadas todas as possibilidades de tratamento e recuperação por processos tecnológicos disponíveis e economicamente viáveis [9]. No entanto, na prática isso não é identificado. A fim de intensificar as fiscalizações e a cobrança para que as empresas busquem por soluções tecnológicas de valorização ao RSI, encontra-se em desenvolvimento no país o Sistema Nacional de Informações sobre a Gestão dos Resíduos Sólidos (SINIR). Por meio desse sistema será possível conhecer os dados quanto à origem, transporte e destinação final dos resíduos, em uma plataforma digital que facilitará o acesso aos dados de geração, gerenciamento e valorização dos RSI no país [10].
A Comissão Europeia, por meio do Decreto-Lei nº 71/2016 intensificou a tentativa de valorização, a partir de diretrizes fundamentadas no princípio circular de desenvolvimento com a implementação da desclassificação de RSI. Baseado nos conceitos de tomada de decisão o Decreto-Lei apresenta mecanismos que torna possível a desclassificação de RSI, de modo a tratar esses materiais como subprodutos industriais [11]. Embora ofereça um caminho para identificar oportunidades de reaproveitamento dos RSI, as diretrizes ainda são insuficientes na avaliação da viabilidade da valorização ou para explorar potencial dos RSI para a aplicação como material de interesse tecnológico.
A tomada de decisão, princípio da desclassificação é apresentado na literatura por uma variedade de métodos e/ou ferramentas, que buscam propor estratégias de gestão a RSI. De acordo com Morrissey e Browne (2004) a maioria dos trabalhos da literatura buscam nos métodos a solução absoluta ao problema e esquecem de considerar os aspectos, incertezas e questionamentos associados a valorização de RSI [12].
De fato, para a efetiva valorização de resíduos pela indústria, as incertezas técnicas (soluções de engenharia), econômicas (prospecção de mercado/logística) e ambientais (prerrogativas ambientais, licenciamento e conservação de recursos), precisam ser discutidas e analisadas como um todo, uma vez que estão inter-relacionadas [13] [14].
Embora seja de consenso entre os autores da área, são poucos os trabalhos que efetivamente levantam os questionamentos necessários a uma discussão aprofundada sobre o tema [12]. Para Pires, Martinho e Chang (2011), as ferramentas disponíveis na literatura hoje empregadas, na maioria dos casos de forma isolada, deveriam ser utilizadas em
cooperação, de modo que as relações entre elas visem melhores estratégias de gestão [14]. Raupp-Pereira em 2006, sintetizou as relações para uma estratégia viável de valorização de resíduos, em uma estrutura holística, que correlaciona os aspectos principais à valorização, por meio da concepção de quatro critérios sistemáticos, conforme monstrado na Figura 1.
Figura 1 – Representação esquemática dos critérios sistemáticos para a valorização de resíduos, de forma abreviada – CPQvA.
Fonte: [13].
Os critérios sistemáticos CPQvA, a saber: Classificação, Potencialidade, Quantidade/viabilidade e Aplicabilidade, reúnem os aspectos principais para a valorização de resíduos. Sob esta óptica, um resíduo será valorizado como fonte alternativa ao desenvolvimento de produtos, mediante a: (i) classificação legislativa quanto à periculosidade (critério “C”); (ii) ter identificada a potencialidade do resíduo (critério “P”), e avaliado a quantidade/disponibilidade e homogeneidade da fonte geradora (critério “Qv”), de modo a propor ao fim uma aplicação (critério “A”), viável ao resíduo, como um novo produto [13]. Projetada inicialmente para atender às demais classes de resíduos, o CPQVA
demonstra melhor enquadramento para avaliação de Resíduos Sólidos Industriais (RSI).
1.1. LACUNA INVESTIGATIVA
Fundamental ao desenvolvimento sustentável, a valorização de RSI ainda é tratada na literatura de forma incompleta para respaldar uma estratégia viável para o efetivo uso dos RSI como materiais de interesse nas indústrias. A abordagem simplista normalmente aplicada à valorização destes materiais, acaba por atribuir uma baixa perspectiva ao desenvolvimento real de produtos de aplicação tecnológica, criando assim uma lacuna investigativa. Embora os critérios fundamentais a serem observados tenham sido criados por Raupp-Pereira (2006), torna-se imprescindível diminuir as restrições em termos de interação entre as ferramentas disponíveis utilizadas na avaliação RSI, para que de forma sistêmica tenham-se estes recursos assimilados em um guia para as tomadas de decisão necessárias à valorização.
1.2. OBJETIVOS 1.2.1. Objetivo Geral
Estabelecer uma sistemática para a valorização de Resíduos Sólidos Industriais (RSI), fundamentada no conceito de tomada de decisão multicritério, orientada por resultados informativos e experimentais, obtidos pela aplicação dos critérios sistemáticos CPQvA. 1.2.2. Objetivos Específicos
• Desenvolver uma representação gráfica para memória visual da sistemática CPQvA e da sequência dos processos de tomada de decisão multicritério que os compõem.
• Estabelecer um guia sistêmico, para cada um dos critérios CPQvA;
• Identificar ferramentas de suporte a decisão para cada critério; • Estabelecer uma avaliação qualitativa quanto à dificuldade de
valorizar o RSI de acordo com cada critério e quanto à dificuldade de encontrar uma aplicação viável;
• Elucidar a sistemática através do caso de valorização do Resíduo Casca Cerâmica (RCC).
1.3. ENQUADRAMENTO DA PESQUISA
Em termos de área de conhecimento, a valorização de resíduos encontra-se em uma condição obrigatória de interação multidisciplinar, baseada em técnicas de gestão, de engenharia e de fundamentos econômicos e ambientais. Desta forma, o desenvolvimento desta pesquisa é embasado em conceitos de engenharia relacionados às áreas de ciência dos materiais, da ciência ambiental e gestão de processos. Primeiramente, torna-se necessário definir no que consiste um sistema. Dentre as diversas definições encontradas na literatura, Arbnor e Bjerke (1997) descrevem sistema como: "um conjunto de componentes e as relações entre eles" [15]. Essa definição sintetiza a metodologia de negócio, Lean Thinking proposta por James P. Womack e Daniel T. Jones. Para estes autores um sistema consiste na interação mútua entre processos, pessoas e tecnologias/ferramentas (Figura 2). Fundamentada no desenvolvimento de produtos para manufatura, essa abordagem sistêmica pode ser utilizada em diferentes áreas de gestão, muito além da produção [16].
Figura 2 – Representação dos componentes (pessoas, processo e ferramenta/ tecnologia) fundamentais de um sistema (Lean Thinking).
Fonte: Adaptado de [16].
Para a sistemática de valorização de resíduos, inserida nesta proposta, pessoas são gestores, pesquisadores ou qualquer indivíduo interessado na valorização de um RSI. O processo configura um guia sistêmico para a tomada de decisão estruturado nos critérios CPQvA (Classificação, Potencialidade Quantidade/viabilidade e Aplicabilidade). As ferramentas representam instrumentos técnico-científicos indicados como suporte para tomada de decisão. Para a qualificação de RSI como matéria-prima alternativa no desenvolvimento de produtos, torna-se fundamental correlacionar as características composicionais, microestruturais e processuais necessárias para a atribuição de
propriedades exigidas pela aplicação investigada. Tal condição sintetiza o princípio básico da Ciência e Engenharia de Materiais, conforme representado pela Figura 3.
Figura 3 – Representação do tetraedro da Ciência e Engenharia de Materiais.
Fonte: Adaptado de [17].
Tratando-se de Resíduos Sólidos Industriais (RSI), os aspectos ambientais também precisam ser considerados. Questões legislativas e econômicas são fundamentais para a efetiva valorização e, por isso, estratégias para o seu desenvolvimento devem ser analisadas. Pois a valorização de resíduos é uma atividade multidisciplinar e também se encontra consolidada sobre os três pilares fundamentais da sustentabilidade (ambiental, social, econômico), conforme ilustra a Figura 4. Assim, espera-se que a interação destes pilares com questões técnicas da ciência dos materiais e com princípios de sistemas e de legislação ambiental, proporcione o desenvolvimento de um guia sistêmico para a valorização RSI.
Figura 4 – Representação do alicerce fundamental da sustentabilidade.
Capítulo II – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ________________________________________________________________
2. RESÍDUOS SÓLIDOS INDUSTRIAIS (RSI)
Por definição da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), Lei nº 12.305/2010, resíduo sólido consiste em todo material, substância, objeto ou bem descartado resultante da atividade humana, presente nos estados sólido ou semissólido, bem como gases contidos em recipientes e líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou em corpos d’água [9].
O resíduo sólido pode ser classificado de diferentes maneiras, tendo duas principais: quanto a origem ou quanto aos potenciais riscos associados ao meio ambiente e saúde humana. Conforme a origem a PNRS classifica os resíduos em dez categorias, sendo Resíduos Sólidos Industriais (RSI) aqueles gerados nos processos produtivos e instalações industriais [9].
O Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) define RSI como todo material, nas condições estabelecidas pela PNRS para resíduos sólidos, desde que, resultante de atividades industriais, incluindo lodos provenientes de sistemas de tratamento de água e aqueles gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição [19].
No Brasil os padrões de avaliação de periculosidade são regidos pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) NBR 10.004/2004. A norma foi fundamentada no regulamento técnico federal Norte-americano denominado Code of Federal Regulation (CFR) – Title 40 – Protection of environmental - Hazardous waste management e com princípio semelhante à Diretiva nº 98/2008 da Comissão Europeia (CE) [20].
A norma ABNT NBR 10.004/2004 estabelece os critérios de classificação e os códigos para a identificação da atividade de origem, constituintes e características específicas que conferem periculosidade ao resíduo. A periculosidade é definida mediante a comparação das características de riscos e impactos conhecidos do processo de origem e/ou constituintes presentes no resíduo. Os resíduos são classificados em dois grupos: Classe I - Resíduos Perigosos e Classe II - Não Perigosos, com duas subdivisões: Classe II A para os resíduos não inertes e Classe II B para os resíduos inertes, conforme apresentado na Figura 05 [20].
Figura 5 – Fluxograma das etapas referentes à classificação de resíduos de acordo com a ABNT NBR 10.004/2004.
Fonte: [20].
Nos Estados Unidos, a Agência de Proteção Ambiental (Environmental Protection Agency – EPA) define como resíduos industriais e comerciais em geral, todos os materiais sólidos provenientes de indústria, comércio, governo, áreas públicas ou privadas que não se enquadre, ou que não seja destinado com Resíduo Sólido Urbano (RSU),
nem sejam radioativos ou resíduos perigosos previamente conhecidos [21]. Essa classificação faz com que os resíduos ditos como industriais sejam ainda mais volumosos. Segundo a EPA cerca de 7,6 bilhões de toneladas/ano de RSI são gerados e descartados de instalações industriais americanas [22]. No Brasil, de acordo com o último levantamento do Instituto de Pesquisas Econômicas (IPEA), são gerados aproximadamente 98 mil toneladas de RSI/ano [23]. Com definição similar a PNRS, a Agência Europeia do Ambiente (EEA) define RSI como resíduos sólidos, líquidos ou gasosos originários da indústria [24]. A Tabela 1 traz os dados da geração de RSI de alguns países Europeus em diferentes setores da economia e RSU.
Tabela 1 – Dados de geração de resíduos para alguns países por setores da economia (indústria de fabricação, agricultura e indústria florestal, mineração, tratamento de água, construção e outras industrias) e RSU para o ano de 2012 (milhões de toneladas).
Categorias Países
Áustria Alemanha Itália Portugal
RSU 4.883 49.759 29.994 4.766 Ind. Fabricação 3.633 56.074 34.031 3.155 Ind. Florestal 179 648 318 83 Mineração 51 8.606 718 243 Tratamento de água 1.172 28.948 22.813 2.499 Construção 19.471 197.442 52.945 927 Outras Ind. 7.309 51.926 34.828 6.498 RSI (TOTAL) 31.815 343.644 145.653 13.405 TOTAL 36.698 393.403 175.647 18.171 Fonte: [01].
O fato é que, independente da definição, os objetivos são os mesmos: categorizar o resíduo frente à definição da melhor estratégia de gestão. A categoria de resíduo utilizada nesse trabalho refere-se aos resíduos de origem industrial, conforme estabelece o CONAMA nº 313/2012, com grau de risco atribuído pela classificação ABNT/NBR 10.004/2004. Para além dos aspectos legais, os RSI, objeto desse estudo, foram categorizados conforme compreendem a hierarquização econômica. Portanto, a sistemática proposta nesse estudo aplica-se a RSI oriundos em atividades dos setores primário e secundário da economia, conforme definição apresentada no Quadro 1.
Quadro 1 – Classificação hierárquica para os diferentes setores da economia.
Setores Definição
Primário
Setor que produz as matérias-primas para indústria de transformação. Exemplo: mineração, agricultura e extrativismo.
Secundário
Setor de transformação das matérias-primas em produtos industrializados. Exemplo: siderurgia, alimentícia máquinas e construção civil.
Terciário
Setor de prestação de serviços, serviços esse não materiais. Exemplo: saúde, limpeza, comércio e educação.
Fonte: [25].
2.1. GESTÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS INDUSTRIAIS (RSI)
No Brasil, em 1981 a Política Nacional do Meio Ambiente (PNMA) foi instituída no país. A Lei nº 6.938/1981 teve como base a Primeira Conferência da ONU sobre Meio Ambiente de 1972. A PNMA tinha por objetivo a preservação, melhoria e recuperação da qualidade ambiental, visando assegurar no país, condições ao desenvolvimento socioeconômico e aos interesses da segurança nacional e à proteção digna a vida humana [26].
A Constituição Federal de 1988, manteve este princípio garantindo o direito a um meio ambiente ecologicamente equilibrado e para assegurar a efetividade desse direito, no art. 225 incumbe ao poder público: “[...] controlar a produção, comercialização e o emprego de técnicas, métodos e substâncias que comportem riscos para a vida, qualidade de vida e o meio ambiente [...]” [27].
No país, o avanço mais recente quanto à gestão de resíduos sólidos, deu-se pela Lei nº 12.305/2010 que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS). No entanto, que se refere a RSI poucas são as ações efetivas e concretas acerca dessa classe de resíduo. Um dos problemas está relacionado à Lei nº 9.605/1998 de crimes ambientais. Por meio dessa lei, o gerador (empresa) é o único responsável pelo gerenciamento do resíduo gerado na empresa. Prevalecendo no país o princípio legal do “poluidor–pagador”, onde basicamente o poluidor (empresa) deve arcar com os custos da reparação do dano (resíduo - custos com o tratamento do resíduo) por ele causado ao ambiente. O poder público age como agente fiscalizador, exigindo dos geradores a correta
gestão dos resíduos no que se refere ao manuseio, estocagem, transporte e destinação final [9] [28].
Contudo, nem sempre essa interferência é eficaz, o que faz com que informações relevantes sobre os resíduos sejam omitidas e somente uma parcela do RSI gerado no país seja dado o tratamento adequado [10]. Regulamentada pelo Decreto nº 7.404/2010, a PNRS propôs regras para o cumprimento de gestão de resíduos no âmbito nacional e interpreta a responsabilidade como compartilhada entre governo, empresas e sociedade [29].
Atualmente, no país os RSI são controlados por meio do Inventário Nacional de Resíduos Sólidos, uma obrigatoriedade instituída pelo CONAMA nº 313/2002, onde as empresas devem registrar mensalmente e manter na unidade industrial os dados de geração, características, armazenamento, tratamento, transporte e destinação dos resíduos gerados, que são repassados a órgãos ambientais estaduais e ao Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA). O inventário consiste em um instrumento fundamental de fiscalização, que auxilia no controle e gestão de resíduos industriais no país [10] [19]. Quando comparado com outros países, ainda falta ao Brasil um aporte legal mais eficiente para o gerenciamento de RSI.
Sabendo disso, o Ministério do Meio Ambiente (MMA) adequou a resolução CONAMA nº 313/2002, por meio de uma série de medidas que visam consolidar as informações sobre RSI em ações direcionadas ao Cadastro Técnico Federal (CTF) e Classificação Nacional de Atividades Econômicas (CNAE) das indústrias. Desta forma, pretende-se estabelecer estratégias para o atendimento da PNRS [10]. Uma das principais medidas implantadas consiste no Sistema Nacional de Informações sobre a Gestão dos Resíduos Sólidos (SINIR). Um sistema de informações onde as empresas devem preencher dados associados à gestão dos resíduos, sinalizando a origem, transporte e destinação. Por meio do SINIR, do Sistema Nacional do Meio Ambiente (SISNAMA) e do Ministério do Meio Ambiente pretende-se, de forma conjunta, com os estados e municípios, analisar, classificar, sistematizar, consolidar e divulgar os dados e informações qualitativas e quantitativas sobre a gestão de RSI, possibilitando acompanhamento, monitoração, fiscalização e avaliação do gerenciamento dos resíduos, bem como a avaliação dos resultados e impactos dos serviços industriais [10].
Muitas das leis e normas brasileiras são baseadas nos regulamentos da Lei de Conservação e Recuperação de Recursos (RCRA) norte-americana. Criada em 1965, a lei para eliminação de resíduos sólidos, que foi alterada em 1975 pela (RCRA) e estabeleceu a proteção da saúde
humana e do meio ambiente contra os perigos potenciais da eliminação de resíduos. A lei é constituída por 43 partes divididas em três de ação: resíduos não perigosos, resíduos perigosos e outros regulamentos [30]. Com o intuito de assegurar o correto gerenciamento, a redução na geração e a conservação de energia e recursos naturais.
Na União Europeia (EU), as legislações sobre os RSI foram estabelecidas como estratégia comunitária de gestão. Essas estratégias primeiramente foram agrupadas na Diretiva-Quadro de Resíduos (75/442/ CE) pela antiga Comunidade Econômica Europeia, em 1975, e posteriormente na Diretiva de Resíduos Perigosos (91/689/CE). Inúmeras diretrizes, emendas e revogações ocorreram desde então [31].
Em 2008 foi aprovada a Diretiva de Gerenciamento de Resíduos Sólidos da UE, com a junção e revogação de outras diretivas, a Diretiva-Quadro de Resíduos (2008/98/CE) que estabeleceu novas definições para gestão de resíduos como, a eliminação, rejeito e subprodutos, a obrigatriedade na gestão por empresas (podendo essa ser compartilhada entre outros envolvidos) e a responsabilidade do produtor. A legislação UE sobre os RSI também reafirma princípios, similares à antiga lei brasileira, como do poluidor-pagador dentro de uma hierarquia de gestão para resíduos [32]. Em 2016 foi atualizado o Decreto-Lei nº 71 de 2011 pelo parlamento europeu e foram implementadas alterações a diferentes regimes jurídicos na área dos resíduos, dentre eles a desclassificação de resíduos, um avanço a gestão e valorização de resíduos [11].
Atendendo a exigência nacional para o correto gerenciamento dos RSI, o estado de Santa Catarina implantou um sistema de movimentação de resíduos, denominado de Manifesto de Transporte de Resíduos e Rejeitos (MTR). Criado segundo a Lei 15.442/2011 e regulamentado pela Portaria nº 324/2015 da Fundação do Meio Ambiente (FATMA), o MTR, será um sistema informatizado que pretende facilitar o controle e fiscalização do transporte, bem como o tratamento de RSI dentro do estado. A obrigatoriedade já existia, mas a emissão em guias impressos dificultava a fiscalização [33]. Pioneiro no país, esse sistema deve ser ampliado para todos os estados da federação.
Iniciativas como o MTR e o SINIR assemelham-se a programas já desenvolvidos em outros países para gestão ambiental, permitindo o rastreamento e análise da geração, transferência e tratamento de dado aos resíduos.
Nos Estados Unidos, a RCRA já regulamenta um sistema semelhante ao MTR desde 1976 [21]. Na Espanha, por exemplo, existe o Plano Nacional Integrado de Resíduos (PNIR), o projeto visa procedimentos para ações preventivas, estudos e análises de resíduo.
Estruturado de modo a ser um sistema de gestão para a tomada de decisões, o plano é guiado pelas diretrizes estabelecidas de acordo com a Lista Europeia de Resíduos (LER), em conformidade com a classe das atividades econômicas. Além do PNIR, cada região do país possui diferentes planos estratégicos com base em suas políticas locais [7].
Na sequência, o Quadro 2 sintetiza os elementos básicos dos aspectos legais do Brasil, Estados Unidos da América (EUA) e União Europeia (EU), apresentando as principais ações legais aplicadas, responsabilidades e práticas de gestão de resíduos empregadas em cada país. Conforme pode ser observado, não existe diferenças significativas nas legislações do Brasil, UE e EUA. A responsabilidade pela gestão dos RSI é compartilhada entre estado, produtor e sociedade em todos os países analisados, assim como é de consenso entre todos que há a necessidade de redução, de reutilização, de reciclagem e de adequação da disposição final dos resíduos [34] [35].
Quadro 2 – Resumo do perfil e de gestão para resíduos sólidos para Brasil, EU e EUA. País Forma de
Legislação Ações de Legislações
Responsabilidade
da Gestão Ações de Gestão
Brasil
Leis, Decretos e Resoluções
1981: Política Nacional do Meio Ambiente
1988: Constituição Federal 1998: Lei de Crimes Ambientais 2010: Política Nacional de Resíduos
Sólidos Compartilhada: Poder Público, sociedade, indústria Reduzir (geração de resíduos); Reutilizar e/ou
Reciclar. Repensar as atitudes; Recusar produtos danosos ao homem e a saúde.
União Europeia
Diretivas, Decretos e
Leis
1975: Medidas para reduzir, reciclar e transformar resíduos;
1991: prevenção e redução de resíduos e uso como fonte de energia; 2006: redução na geração, mercado
para resíduos 2008: Diretiva-Quadro de Resíduos 2011: Desclassificação de Resíduos. Compartilhada: Poder Público, sociedade, indústria
Evitar a produção de resíduo sólidos; Praticar o reuso e/ou
reciclagem de materiais; Recuperar energia; aterrar os
rejeitos
Estados
Unidos Leis
1965: Lei Federal de Eliminação de Resíduos Sólidos;
1976: Conservação de Recursos; 1984: Emendas sobre os resíduos da Lei de Conservação e Recuperação de
Recursos;
1990: Lei Prevenção da Poluição;
Compartilhada: Poder Público,
sociedade, indústria
Sistema “berço/túmulo” gestão de geração até a disposição. Compreende a
redução, reutilização, reciclagem, disposição em
aterro e incineração Fonte: [34].
As ações de gestão do RSI de cada país são fundamentalmente similares: no entanto, estas não repercutem com a mesma eficácia. Conforme discutido anteriormente, a legislação sobre resíduos no Brasil é recente e a responsabilidade social econômica e ambiental ainda é imprecisa. Por mais que tenha legislado sobre a temática e se conheça as diretrizes a serem seguidas, exemplos de ações vivenciadas em outros países, caminhamos a passos lentos rumo à implementação de sistemas de gestão para RSI. Atualmente as ações no país são concentradas, na implementação de medidas para o correto gerenciamento dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU), por meio de planos municipais de gestão. Com um impacto social grande, acaba por mascarar o problema gerado pelo RSI quando comparados. Além de disso, os sistemas de gestão para RSU são muito bem consolidados, com coleta seletiva, triagem e destinação, seja ela: reciclagem, incineração, aterro sanitário ou compostagem para resíduos orgânicos [34] [35].
2.1.1. Gerenciamento de Resíduos Sólidos Industriais
O gerenciamento de RSI possui como alicerce a hierarquia da gestão de resíduo da Diretiva-Quadro resíduos da União Europeia. Ao contrário de muitos sistemas em que se almeja o topo do processo para a eficiência, o gerenciamento de RSI tem seu êxito na consolidação das ações presentes na base da pirâmide, conforme monstra a Figura 6 (adaptação da representação gráfica da pirâmide hierárquica original). Figura 6 – Representação da hierarquia para as medidas de gerenciamento de RSI.
Ao analisar a Figura 6, à medida que as ações se distanciam da base ocorre a perda de materiais e consequentemente menor será a valorização. A base da pirâmide, alicerce do gerenciamento, consiste no Princípio dos 3R’s (Reduzir, Reutilizar e Reciclar). De acordo com esse princípio, o gerenciamento de RSI deve primeiramente evitar (i) a geração (redução), de modo preventivo por meio da otimização de processos e matéria-prima. Posteriormente recomenda-se o (ii) prolongamento da vida útil do resíduo, por meio da reutilização no próprio processo ou (iii) por meio da valorização, diante da potencialidade inerente de cada material. Somente quando é inviável, recomenda-se a recuperação energética por meio da incineração, e ao fim a eliminação segura em aterros [36].
Na prática, a valorização dos RSIs é realizada, em sua maioria, para materiais ditos como recicláveis. Esta categoria de resíduo (plástico, sucata metálica e papel), embora gerado também na indústria, tem características e composições similares aos RSUs. Ainda há escassez de soluções de engenharia para a devida valorização de resíduos tipicamente industriais, fatores como o grau de periculosidade, maior nesta categoria que nos RSUs, e a cultura de tratar os resíduos como material de descarte ainda prevalece nas indústrias. Além disso, economicamente a eliminação dos RSIs em aterros ainda é uma alternativa mais viável para a maioria dos casos.
Fernández et al (2014), entretanto, prevê que a destinação destes materiais para aterros se tornará mais cara, quando os custos ambientais e de esgotamento de recursos naturais forem contabilizados [37]. Nesse sentido, dentro da cadeia produtiva, faz-se importante avaliar a atratividade intrínseca de cada RSI, para torná-los materiais com maior valor agregado.
2.2. VALORIZAÇÃO COMO OPORTUNIDADE AOS RESÍDUOS SÓLIDOS INDUSTRIAIS (RSI)
Especialistas apontam que com a escassez de recursos naturais, novas estratégias de desenvolvimento serão criadas, como a difusão de tecnologias, adequações de modelos de negócios, diminuição no consumo de recursos naturais e pôr fim a utilização de RSI como matérias-primas alternativas [38], onde os processos produtivos e produtos possam ser mais eficientes e duradouros [39].
Segundo estabelece uma das vertentes da economia circular, do Berço ao Berço (Cradle to Cradle), os materiais devem ser otimizados. Idealmente, componentes do ciclo biológico devem retornar ao seu valor biológico, como nutrientes ao meio natural. Já os materiais pertencentes
ao ciclo técnico devem recircular entre sistemas fechados de produção, propondo a esses materiais fonte de alimentação continuada, a geração de novos produtos [39] [40].
Outra vertente, dentro do ciclo dos materiais, que visa uma solução aos desafios de sustentabilidade, no que se refere à gestão de resíduos e escassez de recursos, diz que os componentes de um produto podem ser reutilizados no desenvolvimento de novos produtos, reciclados ou devolvidos ao meio ambiente [17]. A Figura 7 apresenta um esquema do fluxo dos materiais segundo definido por Callister.
Figura 7 – Representação circular para fluxos de materiais e matérias-primas de acordo com Callister.
Fonte: Adaptado de [17].
No entanto, para que o resíduo industrial seja considerado uma matéria-prima passível de ser utilizado em outra atividade industrial será necessário tempo, inovação, dinheiro, planejamento e flexibilização entre os diferentes setores da economia [39] [32].
A ecologia industrial, por meio da Simbiose Industrial (SI), uma prática na qual, atividades industriais desenvolvem negócios não tradicionais, em prol de benefícios ambientais e/ou econômicos, visa estabelecer redes de interação entre empresas, de modo a conectar as potencialidades de seus resíduos, desenvolvendo negócios não estruturados, com o uso de RSI como matéria-prima alternativa [41].
No entanto, para a efetiva utilização do RSI como matéria-prima alternativa, deve haver instrumentos governamentais que regulamentem com clareza e forneçam incentivo político-legal e subsídios à valorização,
além de exigência de reciclagem, de uso de tecnologias de controle da poluição e de ajustes de preços para tornar os arranjos simbióticos economicamente viáveis [42] [43] [41].
Atendendo a essa necessidade, a União Europeia (UE), por meio do Decreto-Lei n.º 71/2016, em alteração ao Decreto-Lei n.º 178/2006, adaptou a Diretiva Quadro de Resíduos estabelecendo uma proposta de promoção à economia circular, por meio da desclassificação de resíduo sólido, caracterizando-o como um subproduto [11].
A Agência de Proteção Ambiental Portuguesa (APA) define a desclassificação como um processo de decisão, ao qual será atendida quando: (i) for é utilizado para fins específicos; (ii) existir mercado consumidor; (iii) satisfazer requisitos técnicos para os fins específicos e respeitar a legislação e as normas aplicáveis aos produtos; e (iv) não ocasionar impactos negativos ao ambiente ou a saúde humana conforme ilustra o fluxograma da Figura 8 [44].
A desclassificação é aplicável aos resíduos industriais, com exceção: efluentes gasosos, terra in situ, radioativos, explosivos, sedimentos, água residuais, minerais e subprodutos anormais, que embora satisfaçam a definição de resíduos, por motivos diversos não devem estar sujeitos às disposições do RGGR [11].
conforme estabelece o Decreto-Lei nº 71/2016.
A tomada de decisão multicritério é considerada um campo de estudo abrangente e complexo, diversas são as definições para tomada de decisão apresentadas por pesquisadores. Exemplos processuais, políticos, de racionalidade ou racionalidade limitada, entre outros, são amplamente discutidos na literatura. Desse modo, pretende-se introduzir o leitor acerca do conceito básico de tomada de decisão, que contribuirá para a compreensão da sistemática proposta.
Pela teoria clássica da racionalidade, uma decisão deverá ser baseada em um processo de seleção e/ou escolha que conduza à alternativa considerada ótima, em que, por meio de uma estrutura, o decisor faça a escolha baseada no melhor curso da ação, frente às alternativas existentes, minimizando assim a influência das experiências anteriores, preferências pessoais, capacidade limitada de processamento de informações, características da tomada de decisão alicerçada apenas na avaliação da intuição humana [45] [8], prática de decisão recorrente na valorização de resíduos.
O processo decisório pode ser classificado de acordo como o grau de complexidade do problema, podendo ser: estruturado, semiestruturado e não estruturado [45]. Problemas estruturados podem ser descritos por modelos matemáticos clássicos, tais como: programação linear ou métodos estatísticos. Os não estruturados são expressos qualitativamente, a decisão será baseada em indicadores, descrição de recursos ou seleção das características mais importantes. Já problemas semiestruturados incluem elementos quantitativos e qualitativos. A resolução para esse caso pode ser dada por meio da combinação das soluções previstas nos modelos estruturados e não estruturados [46].
A valorização de RSI pode ser considerada um problema semiestruturado. uma vez que a decisão quanto ao rumo das ações necessita da correlação entre aspectos quantitativos e qualitativos, como: classificação e características físicas, químicas e mineralógicas, dados de produção, disponibilidade contínua, grau de pureza, custos de destinação, reutilização aplicada, custo inerente ao processo de reutilização, tecnologia disponível, condições de mercado, além de prejuízos ambientais que advém de sua não reutilização, entre outros [13] [47].
Associados aos aspectos acima, há ainda os estratégicos de gestão que compõem os cenários das empresas (geradora e receptora do RSI), como por exemplo: processamento, política e perfil de investimentos, os
fortemente dependentes da natureza do decisor.
Encontrar a solução para problemas semiestruturados requer que o decisor estabeleça e selecione critérios que sejam utilizados para avaliação da tomada de decisão. Tais critérios devem englobar o maior número de aspectos que influenciam na obtenção de um produto fruto da valorização de RSI [48] [49] [50]. Neste caso, também se devem avaliar os objetivos pessoais do decisor, os objetivos que caracterizam os aspectos qualitativos e quantitativos do resíduo e o cenário relacionado ao resíduo. Assim, o uso do processo de tomada de decisão permite que o problema, denominado “Como agregar valor ao Resíduo Sólido Industrial (RSI)?” seja simplificado em: entrada, processo e saída, conforme monstra a Figura 9.
Figura 9 – Representação esquemática das etapas que caracterizam o processo de valorização de RSI.
Fonte: Autora, 2017.
A entrada consiste no RSI, o que configura a questão-chave ou problema em análise; neste caso, agregar valor ao resíduo industrial. O processo representa o conjunto de ações a serem tomadas para a valorização do resíduo. A saída é resultado da avaliação que compõe o processo, que para a proposta, será um material de interesse tecnológico, denominado produto.
Encontrar a solução (saída) para problemas semiestruturados requer que o decisor estabeleça e selecione critérios de avaliação, de modo que estes sejam utilizados para avaliação da tomada de decisão, englobando o maior número de aspectos que influenciam o resultado final - produto resultante da valorização de RSI [48] [49] [50].
A seleção de critérios como forma de avaliação em processos decisórios é caracterizada por apoio Multicritério a Decisão (AMD ou MCDA – Multi-Criteria Decision Aid).
Os critérios são estabelecidos/selecionados de modo a sintetizar os objetivos e aspectos que interferem no processo, visando atender as metas estabelecidas para a decisão. A decisão, por sua vez, será tomada por meio da predileção, avaliação, priorização ou seleção de alternativas [48].
Amplamente desenvolvida, o AMD possui duas vertentes principais, a Escola Americana e a Escola Francesa de decisão [50]. Fundamentalmente similares, a decisão por essas vertentes é caracterizada pela (i) estruturação do problema; (ii) definição de critérios que auxiliem a identificação e avaliação de alternativas e (iii) escolha de um método/metodologia de decisão [48]. A diferenciação para essas escolas está associada ao grau de participação do decisor no processo.
Na escola Americana, uma boa decisão acontece por meio da interação entre critérios, alternativas e decisor. Com um posicionamento racionalista, essa vertente agrega os diferentes critérios que compõem uma decisão, de modo, a auxiliar na escolha da melhor decisão. O critério considerado menos importante recebe um peso inferior àquele considerado mais importante. A importância de cada critério vem do conceito de taxa de substituição ou trade-off (ação de escolha entre relações de compromisso, ganho ou perda), no qual o valor das alternativas é determinado pelo decisor [48] [50].
Para a escola Francesa, as preferências dos decisores devem ser minimizadas diante das alternativas disponíveis [49]. Para isso, se avalia a dependência (subordinação) entre as alternativas de um conjunto de critério e, por comparação, são classificadas em melhor ou pior [50] [48]. Na literatura são encontrados diferentes AMD aplicados a resíduos, porém ineficazes para a proposta sistêmica desse trabalho. A maioria dos estudos são voltados a Resíduo Sólido Urbano (RSU) [8]. De acordo com Morrissey e Browne (2004), trabalhos sobre valorização de resíduos possuem o foco voltado na adequação de técnicas utilizadas dentro de um método/modelo ou na comparação de diferentes alternativas de tratamento/destinação para o resíduo. Embora a conclusão dos autores resulte da análise sobre RSU, esta pode ser aplicada também a RSI [12], onde são identificados majoritariamente estudos sobre adequação de métodos e modelos, principalmente com a junção de métodos (TOPSIS,
busca de resultado quanto à eliminação (descarte) para resíduos.
Considerando as características da valorização de RSI, é possível inferir que os critérios de avaliação devem ser estruturados de acordo com a escola Americana. Isso porque os objetivos da valorização são reunidos em um único, o de agregar valor ao RSI. Além de que a seleção e avaliação de alternativas ocorrem com a participação efetiva do decisor.
Nos trabalhos citados, assim como nos AMD tradicionais, a estrutura de decisão encontra-se, sobretudo, voltada a avaliação de um número limitado de alternativas (soluções) específicas a um problema.
Diferentemente, a proposta desse trabalho não pretende propor alternativas, tampouco restringir as possibilidades de soluções viáveis ao RSI. Pretende-se com essa sistemática oferecer um guia sistêmico que conecte o potencial do RSI com um material de interesse, produto, respeitando as condicionantes inseridas na valorização do RSI. Desse modo os critérios para serem utilizados na valorização devem relacionar os aspectos e cenários que interferem no processo decisório da valorização.
Raupp-Pereira (2006) por meio do CPQvA (ver – Figura 1), sintetizou em quatro critérios (C – Classificação; P – Potencialidade; QV – Quantidade viabilidade e A – Aplicabilidade) os aspectos e cenário fundamentais para a valorização de RSI. Estabelecendo, por meio de uma estrutura sistêmica as correlações e flexibilizações necessárias para situações distintas de avaliação aplicadas a resíduos. Outros autores também estabeleceram essa necessidade [47] [37] [8] [52]. Porém, não com uma ordenação e/ou estrutura, característica do CPQvA.
Desse modo, uma vez elucidados e estruturados conforme prevê a literatura, o CPQvA de Raupp-Pereira (2006) pode ser apresentado como um processo de tomada de decisão multicritério (Figura 10).
critérios sistemáticos CPQvA para a valorização de RSI.
Fonte: Autora, 2017.
Tem-se, portanto, com a estruturação do processo de tomada de decisão multicritério CPQvA, a síntese para metas que caracterizam o desafio da valorização de RSI. A partir da especificação sequencial dos critérios, torna-se possível realizar reflexões dos aspectos que influenciaram na obtenção um material de interesse tecnológico a partir de um RSI candidato à valorização.
Capítulo III – SISTEMA PARA VALORIZAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS INDUSTRIAIS (RSI): INTRODUÇÃO ____________________________________________________
DECISÃO
A sistemática de valorização de Resíduos Sólidos Industriais (RSI) consiste em um guia sistêmico para tomada de decisão, estruturado a partir dos critérios sistemáticos CPQvA e por um índice de criticidade (Ic). Este índice estará relacionado à dificuldade de valorizar o RSI ou de conceber um produto viável à aplicação. A Figura 11 apresenta um fluxograma circular representativo da sistemática de valorização CPQvA. Figura 11 – Representação circular para a sistemática de valorização de Resíduos Sólidos Industriais (RSI), critérios CPQvA.
Fonte: Autora, 2017.
Fundamentado no processo de tomada de decisão multicritério, o guia sistêmico para a valorização de RSI, inicia pela entrada do RSI
interesse tecnológico, denominado produto (também representado pela seta em azul claro). Para se alcançar a valorização, deve-se avaliar sequencialmente cada um dos critérios sistemáticos, conforme apresentado pelo sentido horário do fluxo circular do CPQvA (setas azuis escuros). A sequência exemplifica a interação entre cada um dos critérios, como processos distintos, onde a saída de um critério configura a entrada para o critério subsequente.
O RSI Candidato (entrada) será classificado de acordo com os aspectos legais (critério “C”), seguido pela avaliação das características de potencialidade do resíduo como material de interesse tecnológico, com a saída de produto(s) potencial(is) (critério “P”). Na sequência, o(s) produto(s) potencial(is) são avaliados quanto à viabilidade técnica, econômica e ambiental (critério “Qv”), a fim de estabelecer produto(s) candidato(s) à aplicação. Pela avaliação do desempenho técnico do produto(s) candidato(s) tem-se como resultado a aplicação (critério “A”), com um produto de interesse tecnológico (saída do processo sistemático).
O processo de cada critério é composto por um conjunto de ações representados em fluxogramas distintos (Figuras 12 a 15), com o objetivo de guiar e facilitar a tomada de decisão. As ações de cada critério foram transformadas em questionamentos (qn), que ao serem respondidos
auxiliarão o decisor quanto ao caminho a ser seguido para a valorização. Os questionamentos são representados na Figura 11, por linhas tracejadas que saem do centro (CPQvA) em direção ao limite do sistema, sendo atribuídos pesos arbitrários conforme o nível de importância de cada um destes. As respostas (R) aos questionamentos devem ser elaboradas pelo decisor de modo que haja a atribuição de um valor, de acordo com o nível de dificuldade em responder aos questionamentos, estes, valores definidos também arbitrariamente.
O resultado dessa avaliação será o índice de criticidade (IC) para
cada critério e para o CPQvA como um todo, representado na Figura 12 pelas setas coloridas (verde, amarelo, vermelho). Cada cor do índice IC
indica uma faixa de criticidade para a valorização, verde (fácil), amarelo (moderado) e vermelho (difícil). O RSI ou produto(s) que for avaliado como difícil de ser valorizado a cada critério, retornam ao critério anterior, demonstrando que o RSI ou produto(s) possue alguma restrição, que para o caso avaliado não será possível ou viável valorizar. Essa restrição é representada no fluxograma circular pelas setas (finas em preto) em sentido anti-horário.
