DESENVOLVIMENTO DE UM PROTÓTIPO MECÂNICO EM 3D PARA RECICLAGEM DE RESÍDUOS PLÁSTICOS
Marcos Alexandre da Silva Araújo Aluno do IFMT, Campus Cuiabá, bolsista PIBIC/Cnpq Mathews Hemerson da Silva Matos Aluno do IFMT, Campus Cuiabá, bolsista PIBIC/Cnpq Patrick Adan Santana do Santos Aluno do IFMT, Campus Cuiabá, bolsista PIBIC/Cnpq Tony Inácio da Silva Prof. Dr. IFMT, Campus Cuiabá, orientador Mário Anderson de Oliveira Prof. Dr. IFMT, Campus Cuiabá, orientador
Resumo
O presente projeto aborda o desenvolvimento de um protótipo 3D para reciclagem de resíduos plásticos de forma a minimizar os impactos ao meio ambiente advindo do acúmulo de lixo. Esse trabalho também pode contribuir para reduzir as deficiências do transporte dos resíduos sólidos urbanos das grandes cidades. O sistema desenvolvido consiste de um sistema de extrusão no qual utiliza uma espécie de cuba de armazenamento dos resíduos plásticos. Dentre dessa cuba há um sistema do tipo rosca sem fim que é utilizado para triturar as garrafas em pequenas partículas antes de serem derretidos através do calor gerado a partir de uma resistência elétrica. Como resultado do projeto, são apresentados os desenhos mecânicos em 3D desenvolvido utilizando um software comercial aplicado ao desenvolvimento de peças mecânicas.
Palavras-chave: Reciclagem. Plástico. PET. Desenho 3D.
Introdução
Atualmente um dos principais problemas enfrentados pela humanidade é o lixo. A demanda de espaço para abrigar um volume cada vez maior de resíduos descartados pelo homem, bem como o seu acúmulo em lugares impróprios e a proliferação de agentes transmissores de doenças são apenas algumas das suas consequências (GRIPPI, 2006).
Antes da Revolução Industrial, o lixo era composto basicamente de restos e sobras de alimentos, animais e outros materiais orgânicos que se degradam pela ação da natureza e se transformam em nutrientes para o solo (MANO, 2005). No entanto, a partir dessa fase, o modo de vida das pessoas modificou-se profundamente. A maior parte das famílias se retirou das áreas rurais onde viviam e se transferiu para as cidades, as quais se tornaram
preparadas. As pessoas deixaram de produzir somente aquilo que precisavam e passaram a adquirir produtos industrializados, barateados pela produção em massa (GONÇALVES, 2003). Embora o desenvolvimento tenha elevado o conforto e o bem-estar humano, por outro lado, o lixo diversificou-se e passou a constituir-se de materiais que muitas vezes levam gerações para se decomporem (NANI, 2007).
Dados atuais apontam que, entre 1970 e 1990, a população mundial cresceu 18%, enquanto a produção de lixo, impulsionada pela disseminação de embalagens e produtos descartáveis, aumentou 25%. Essa tendência indica um cenário de sérios riscos ao meio ambiente (MANO, 2005).
A partir dos anos 70, a preservação ambiental tornou-se uma das grandes preocupações mundiais, sobretudo no que se refere à produção de lixo. A reciclagem ganhou seu sentido ecológico e passou a designar o conjunto de técnicas que busca reprocessar substâncias jogadas no lixo para que elas se tornem novamente úteis e possam ser reinseridas no mercado (GRIPPI, 2006).
Cada brasileiro produz de 600 gramas a 1 quilo de lixo por dia. Se este número for multiplicado pela quantidade de pessoas que vivem hoje no Brasil, o volume de lixo produzido diariamente no país deve ultrapassar 190 mil toneladas (ANDRADE, 2011).
E apesar de 45% do lixo produzido no Brasil ser reciclável, apenas 2% é reciclado, segundo dados da associação Compromisso Empresarial para Reciclagem. O restante do lixo vai para lixões (75%), aterros controlados (13%) e aterros sanitários (10%). O país perde cerca de R$ 4,6 bilhões ao ano por não aproveitar todo o seu potencial de reciclagem (Revista VEJA, 2008).
O lixo no Brasil é composto, em média, por 3% de vidro, 4% de metal, 3% de plástico, 25% de papel e os outros 65% incluem resíduos orgânicos, rejeitos inertes de difícil reciclagem, lixo hospitalar e outros resíduos domésticos variados (TEIXEIRA, 2004, CAVALCANTE, 2009).
Nesse sentido, este artigo apresenta o desenvolvimento de peças de um protótipo de um sistema de reciclagem, projetado em 3D, tendo em vista a redução do lixo doméstico e à melhoria da coleta seletiva de resíduos plásticos.
Fundamentação Teórica
O presente projeto irá se concentrar na reciclagem de plásticos, cuja maior dificuldade é a grande diversidade de tipos, visto que a sucata de plásticos misturados
dificulta muito o processo. Uma tonelada de plástico reciclado implica em uma economia de 130 quilos de petróleo, que é uma fonte esgotável. Entretanto, apenas 17,5% dos plásticos são reciclados no Brasil, segundo dados da Plastivida (MAE-WAN, 2005).
Embora os plásticos sejam cada vez mais utilizados no cotidiano, é preciso considerar que a sua produção exige a extração de recursos naturais e que a sua incineração provoca sérios danos ao meio ambiente e agravos à saúde, sendo a reciclagem uma alternativa importante para a redução dos impactos advindos desses materiais.
Assim, a reciclagem dos plásticos é viável sob os pontos de vista econômico e ambiental. Este método pode ser empregado desde que se faça uma coleta seletiva do lixo, separando-se e identificando os diferentes materiais plásticos descartados. Esta separação torna-se possível empregando-se uma das propriedades físicas do plástico: a densidade.
Para facilitar a separação em usinas de reciclagem, muitos materiais plásticos trazem uma marcação de identificação:
1- PET – Polietileno tereftalato – frascos e garrafas para uso alimentício/hospitalar, cosméticos, bandejas para micro-ondas, filmes para áudio e vídeo, fibras têxteis, etc.
2- HDPE (PEAD) – Polietileno de alta densidade – embalagens para detergentes e óleos automotivos, sacolas de supermercados, tampas, utilidades domésticas, etc.
3- PVC – Policloreto de vinila – embalagens para água mineral, tubulações de água e esgoto, mangueiras, embalagens para remédios, material hospitalar, etc.
4- LDPE (PEBD) – Polietileno de baixa densidade – filmes, sacolas de supermercado, embalagens de lanches, etc.
5- PP – Polipropileno – filmes para embalagem de alimentos, embalagens industriais, cordas, fios e cabos, frascos, fibras para tapetes, seringas descartáveis, etc.
6- PS – Poliestireno – copos de água e de café, potes para iogurtes, frascos, bandejas de supermercados, aparelhos de barbear descartáveis, brinquedos, etc.
7- Outros: PC – Policarbonato – mamadeira, coberturas de residências, lentes de óculos, escudo protetor contra balas, etc.
Para serem reciclados, os diferentes polímeros devem ser amolecidos a altas temperaturas, separadamente. A separação, portanto, é a primeira etapa do processo de reciclagem e deve utilizar diferentes propriedades físicas dos polímeros, isto é, densidade, condutividade térmica, temperatura de amolecimento, etc. A reciclagem pode ser feita mecânica ou quimicamente. No processo mecânico o lixo plástico é classificado, fundido, triturado ou transformado em grânulos e moldado em novos modelos.
Na reciclagem química, os polímeros dos plásticos são quebrados até seus monômeros que os constituem pelo tratamento a calor (despolimerização térmica) e poderão então ser novamente utilizados em refinarias ou na produção petroquímica e química. Mesmo com a vasta possibilidade de aplicações dos plásticos reciclados, a atual quantidade de lixo plástico que retorna ao ciclo de consumo de materiais reciclados ainda é relativamente pequena. Plásticos reciclados são raramente empregados para embalar alimentos – o maior mercado isolado para plásticos – em razão da preocupação quanto à segurança alimentar. Outra dificuldade no emprego de plásticos reciclados é que, para ser economicamente viável, os processadores de plásticos requerem grandes quantidades de plásticos reciclados produzidos para especificação rigidamente controlada em relação a um preço competitivo quando comparado ao polímero virgem.
Metodologia e Resultados
O sistema desenvolvido consiste basicamente de uma cuba em aço inox, cujo interior receberá o plástico a ser derretido, e seu exterior um dispositivo formado com resistência elétrica para aquecimento. A cuba possui um formato cônico-retangular, para que o plástico em estado líquido escoa para a forma. A cuba possui um volume aproximado de 30 litros, capaz de receber objetos como garrafas PET 2,5 l. A cuba possui uma tampa de fácil acesso, porém com proteção para não exalar vapores, e será concebida para ser de fácil limpeza.
O protótipo em 3D foi desenvolvido utilizando-se um software comercial.
Primeiramente foi desenvolvido o protótipo 3D para o sistema de rosca sem fim utilizado para triturar os resíduos. Esse resultado é mostrado na Figura 1.
Figura 1 – Desenho da rosca sem fim desenvolvida para o protótipo.
Posteriormente foi desenvolvida a boca do protótipo conforme Figura 2. A boca consiste no meio por onde a cuba, contendo a rosca sem fim, recebe os resíduos plásticos para ser triturados e posteriormente derretidos.
Figura 2 – Vistas da boca do protótipo de reciclagem de plásticos.
Também foi desenvolvida a tampa inferior do protótipo conforme apresentado na Figura 3.
Figura 3 – Vista da parte inferior da cuba.
Como complemento da tampa superior apresentada na Figura 3, também foi desenvolvida a parte superior da cuba. Esse resultado é apresentado na Figura 4.
Figura 4 – Vista da tampa superior da cuba desenvolvida.
A Figura 5 apresenta o desenvolvimento de todas as peças desenvolvidas. São apresentados os detalhes da boca, rosca sem fim, partes inferior e superior da cuba.
Figura 5 - Sistema desenvolvido contendo todas as peças em conjunto.
Considerações Finais
Este trabalho apresentou o desenvolvimento de um protótipo em 3D de peças mecânicas, utilizando um software comercial, aplicado à reciclagem de resíduos plásticos.
Tais desenhos já estão em formato utilizado pela maioria dos sistemas de usinagem de peças encontradas no mercado. Nesse sentido, pretende-se futuramente fabricar as peças e desenvolver o sistema de aquecimento térmico a fim de derreter os resíduos plásticos de forma automática e com segurança. Espera-se que esse sistema possa ser empregado na reciclagem doméstica em escolas públicas promovendo assim a consciência ambiental dos estudantes e respectivas famílias.
Referências Bibliográficas
NANI, Everton Luiz. Meio Ambiente e Reciclagem – um caminho a ser seguido.
Curitiba: Juruá, 2007.
MANO, Eloisa Biasotto. Meio Ambiente, Poluição e Reciclagem. São Paulo: Livrocerto, 2005.
GRIPPI, Sidney. Lixo, Reciclagem e sua História. 2. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2006.
GONÇALVES, Pólita. A Reciclagem Integradora dos Aspectos Ambientais, Sociais e Econômicos. Rio de Janeiro: DP&A / Lamparina, 2003.
TEIXEIRA, Antonio Carlos. Lixo ou rejeitos reaproveitáveis?, Revista Eco 21, Ano XIV, Edição 87, Fevereiro 2004.
ANDRADE, Cristiane. Brasil produz 240 mil toneladas de lixo por dia, 01/2011.
Disponível em: <http://consumidoresresponsaveis.blogspot.com/2011/01/brasil-produz- 240-mil-toneladas-de-lixo.html> Acesso em: 20/04/2011.
CAVALCANTE, Deivison. Composição Média do Lixo Domiciliar no Brasil, 2009.
Disponível em:
www.verdegaia.com.br/index.php/portal/descricao/geral/1/Composi%C3%A7%C3%A3o+
M%C3%A9dia+do+Lixo+Domiciliar+no+Brasil+.html> Acesso em: 19/04/2011.
MAE-WAN HO. A redenção do mundo de lixo plástico. The Institute of Science in Society. ISIS Press Release 24/11/05. Disponível em:
<http://www.nossofuturoroubado.com.br/old/12te%20lixo.htm> Acesso em: 19/04/2011.
VEJA. Reciclagem e coleta seletiva, set/2008. Disponível em:
<http://veja.abril.com.br/idade/exclusivo/perguntas_respostas/reciclagem/index.shtml>
Acesso em: 19/04/2011.
