CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA –DEM PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS - PGCEM

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Texto

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UNIVERSIDADE DO ETADO DE SANTA CATARINA – UDESC

CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA –DEM

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS - PGCEM

Formação: Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO OBTIDA POR

Roberta Tomasi Pires Hinz

ASPECTOS E IMPACTOS AMBIENTAIS ASSOCIADOS AO

PROCESSO DE INJEÇÃO DA BLENDA PPO/PSAI ATRAVÉS DO

INVENTÁRIO DO CICLO DE VIDA

Apresentada em 30 / 07 / 2007 Perante a Banca Examinadora:

Dr. Luiz Veriano Oliveira Dalla Valentina - Presidente (UDESC) Dr. César Edil da Costa (UDESC)

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA - DEM PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA

E ENGENHARIA DE MATERIAIS – PGCEM

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Mestrando: ROBERTA TOMASI PIRES HINZ – Engenheira Química

Orientador: Prof. Dr. LUIZ VERIANO OLIVEIRA DALLA VALENTINA CCT/UDESC – JOINVILLE

ASPECTOS E IMPACTOS AMBIENTAIS ASSOCIADOS AO

PROCESSO DE INJEÇÃO DA BLENDA PPO/PSAI ATRAVÉS DO

INVENTÁRIO DO CICLO DE VIDA

DISSERTAÇÃO APRESENTADA PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE MESTRE EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS DA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA, CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT, ORIENTADA PELO PROF. DR. LUIZ VERIANO OLIVEIRA DALLA VALENTINA.

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT

COORDENAÇÃO DE PÓS-GRADUAÇÃO - CPG

"Aspectos e impactos ambientais associados ao processo de injeção da

blenda PPO/PSAI através do inventário do ciclo de vida"

por

Roberta Tomasi Pires Hinz

Essa dissertação foi julgada adequada para a obtenção do título de

MESTRE EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS

na área de concentração "Polímeros", e aprovada em sua forma final pelo CURSO DE MESTRADO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS

DO CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA

Dr. Luiz Veriano Oliveira Dalla Valentina (presidente)

Banca Examinadora: Dr. César Edil da Costa

UDESC/SC

Dra. Marilena Valadares Folgueras UDESC/SC

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FICHA CATALOGRÁFICA

NOME: HINZ, Roberta Tomasi Pires

DATA DEFESA: 30/07/2007

LOCAL: Joinville, CCT/UDESC

NÍVEL: Mestrado Número de ordem: 82– CCT/UDESC

FORMAÇÃO: Ciência e Engenharia de Materiais

ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: Polímeros

TÍTULO: Aspectos e impactos ambientais associados ao processo de injeção da blenda PPO/PSAI através do inventário do ciclo de vida

PALAVRAS - CHAVE: Inventário do Ciclo de Vida, Blenda de PPO/PSAI,Polímeros.

NÚMERO DE PÁGINAS: 96 p.

CENTRO/UNIVERSIDADE: Centro de Ciências Tecnológicas da UDESC PROGRAMA: Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PGCEM

CADASTRO CAPES: 4100201001P-9

ORIENTADOR: Dr. Luiz V. Dalla Valentina

PRESIDENTE DA BANCA: Dr. Luiz Veriano Oliveira Dalla Valentina

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AGRADECIMENTOS

Ao professor Dr. Luiz V. O. Dalla Valentina, meu orientador, que honrou com sua dedicação, motivação e incentivo em todas as etapas deste projeto.

Aos professores do programa de pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Estado de Santa Catarina, pelo empenho e compreensão, apresentando um novo horizonte a quem acredita.

A professora Dra. Daniela Becker, pela ajuda na caracterização da blenda e ainda por compartilhar seus conhecimentos na área de polímeros.

À empresa CRW Plásticos pelo fornecimento do material analisado e pelas informações cedidas, em especial à Derian de Oliveira Campos pela oportunidade e Francine de Jesus pelo envolvimento com o projeto.

À Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC e ao Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PGCEM pela realização do presente trabalho.

Ao Centro de Ciências Tecnológicas e ao Departamento de Engenharia Mecânica pela infraestrutura oferecida.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 3.1 Estrutura do TC-207... 27

Figura 3.2 Subcomitês da ISO 14000 e suas áreas de atuação... 27

Figura 3.3 Normas de Gestão Ambiental – Avaliação do Ciclo de Vida (1ª. edição)... 30

Figura 3.4 Normas de Gestão Ambiental – Avaliação do Ciclo de Vida (2ª. edição)... 31

Figura 3.5 Estágios da ACV... 32

Figura 3.6 Ciclo de Vida... 33

Figura 3.7 Fases de uma ACV... 34

Figura 3.8 Ciclo de uma cadeia produtiva ... 35

Figura 3.9 Fases da ACV segundo Chehebe... 36

Figura 3.10 Dimensões da ACV... 39

Figura 3.11 Exemplo de um sistema de produto para análise de inventário do ciclo de vida.... 40

Figura 3.12 Procedimentos simplificados para análise do inventário... 41

Figura 3.13 Fases da interpretação de uma ACV... 44

Figura 4.1 Estrutura química do poli (óxido de fenileno) e do poliestireno... 51

Figura 4.2 Árvore das aplicações técnicas do termoplásticos... 52

Figura 4.3 Anéis de fenileno que constituem o PPO... 53

Figura 5.1 Tampa de Relê EM montada em compressor para refrigeração... 56

Figura 6.1 Cadeia produtiva da indústria de transformação de plásticos... 61

Figura 6.2 Fluxograma da cadeia produtiva da Tampa de Relê EM... 62

Figura 6.3 Fluxo relativo ao sistema na produção da Tampa de Relê EM... 64

Figura 6.4 Atividades auxiliares relativas ao sistema... 64

Figura 6.5 Formulário padrão para FMEA... 66

Figura 6.6 FMEA de Processo da Tampa de Relê... 71

Figura 6.7 Espectro de FTIR do Noryl SE1-701... 86

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LISTA DE TABELAS

Tabela 5.1 Propriedades Físicas, Mecânicas, Térmicas, Elétricas e de Certificação UL do

Noryl SE1-701... 55

Tabela 6.1 Critérios de avaliação para severidade - FMEA... 67

Tabela 6.2 Critérios de avaliação para ocorrência – FMEA... 69

Tabela 6.3 Critérios de avaliação para detecção – FMEA... 69

Tabela 6.4 Balanços de Massa Referentes as Diversas Etapas do Processo... 72

Tabela 6.5 Balanço de Massa – Recebimento de Matéria-Prima e dos Materiais Auxiliares... 72

Tabela 6.6 Balanço de Massa – Transporte de matéria-prima para estoque... 74

Tabela 6.7 Balanço de massa – Inspeção da matéria-prima e dos materiais auxiliares... 75

Tabela 6.8 Balanço de massa – Transporte de matéria-prima para injetora... 75

Tabela 6.9 Balanço de massa – Regulagem da injetora para início de produção, liberação para set-up e injeção de peças... 76

Tabela 6.10 Balanço de massa – Embalagem de peças... 76

Tabela 6.11 Balanço de massa – Transporte de peças para estoque final e armazenamento na expedição... 77

Tabela 6.12 Balanço de massa – Embarque de peças e entrega ao cliente... 77

Tabela 6.13 Balanço total de massa... 79

Tabela 6.14 Temporalidade do aspecto... 80

Tabela 6.15 Descrição da situação para os aspectos... 80

Tabela 6.16 Descrição da incidência dos aspectos... 81

Tabela 6.17 Critérios para pontuação da freqüência/probabilidade de ocorrência do aspecto... 81

Tabela 6.18 Classe do impacto... 81

Tabela 6.19 Pontuação para abrangência do aspecto... 82

Tabela 6.20 Critérios para pontuação da freqüência/probabilidade de ocorrência do aspecto... 82

Tabela 6.21 Critérios para pontuação da gravidade do impacto gerado... 83

Tabela 6.22 Levantamento e Avaliação dos Aspectos e Impactos Ambientais associados a injeção de Tampas de Relê EM... 85

Tabela 6.23 Correlação das bandas do espectro do Noryl SE1-701... 87

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LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

ABCV Associação Brasileira de Ciclo de Vida

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

ACV Avaliação do Ciclo de Vida

AICV Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida

AMA Grupo de Adequação Ambiental em Manufatura

CDS Comissão de Desenvolvimento Sustentável das Nações Unidas

COP Conferência das Partes

EPA Agência de Proteção Ambiental (Environmental Protection Agency)

FMEA Análise do Modo e Efeito de Falhas (Failure Mode & Effect Analysis)

ICV Inventário do Ciclo de Vida

ISO Organização Internacional para Normalização (International Organization for Standardization)

ONG Organizações Não Governamentais

ONU Organização das Nações Unidas

PNUMA Programa de Meio Ambiente das Nações Unidas

POP Poluentes Orgânicos Persistentes

PPO Poli (óxido de fenileno)

PS Poliestireno

PSAI Poliestireno de alto impacto

SAGE Grupo de Aconselhamento Estratégico sobre o Meio Ambiente

(Strategic Advisory Group on the Environmental)

SC Subcomitês

SETAC Society of Environmental Toxicology and Chemistry

TC Comitê Técnico

TR Relatório Técnico

TS Especificação Técnica

UNCED Conferência das Nações Unidas

UNEP United Nations Environmental Programe

WBCSD Conselho Empresarial para o Desenvolvimento Sustentável

(Word Business Council for Sustainable Development)

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO... 14

1.1 PROBLEMÁTICA... 14

1.2 OBJETIVOS... 15

1.2.1 Objetivo Geral... 16

1.2.2 Objetivos Específicos... 16

1.3 METODOLOGIA... 16

1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO... 17

2 DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL... 18

2.1 HISTÓRICO AMBIENTAL... 18

2.2 DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL NAS ORGANIZAÇÕES... 21

3 GESTÃO AMBIENTAL... 25

3.1 NORMAS DA SÉRIE ISO 14000... 25

3.2 NORMAS PARA UM SISTEMA DE GESTÃO AMABIENTAL... 28

3.2.1 Norma ISO 14001... 28

3.2.2 Série ISO 14040 - Gestão Ambiental – Avaliação do Ciclo de Vida... 29

3.3 AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA... 32

3.3.1 Fases da Avaliação do Ciclo de Vida... 33

3.3.1.1 Definição de objetivo e escopo... 36

3.3.1.2 Análise de inventário... 39

3.3.1.3 Avaliação de impacto... 42

3.3.1.4 Interpretação... 43

3.3.2 Limitações na elaboração de um estudo de ACV... 44

3.3.3 Ciclo de vida dos produtos na visão das organizações... 46

4 MATERIAIS POLIMÉRICOS... 48

4.1 POLÍMEROS... 48

4.1.1 Polímeros Termoplásticos... 49

4.1.2 Polímeros Termofixos... 50

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4.1.4 Fibras... 50

4.2 BLENDAS... 51

4.2.1 Poli (óxido de fenileno) – PPO... 52

4.2.1.1 NORYL... 54

5 MATERIAIS E MÉTODOS……….. 55

5.1 MATERIAIS... 55

5.2 MÉTODOS... 56

6 RESULTADOS E DISCUSSÃO... 60

6.1 DEFINIÇÂO DO OBJETIVO E ESCOPO DO ESTUDO... 60

6.1.1 Análise do Modo e Efeito de Falhas – FMEA (Failure Mode & Effect Analysis).... 65

6.2 MAPEAMENTO DOS PROCESSOS, IDENTIFICAÇÃO DAS VARIÁVEIS DE ANÁLISE E REALIZAÇÃO DO INVENTÁRIO DO CICLO DE VIDA... 72

6.3 INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS... 78

6.4 CARACTERIZAÇÂO... 86

6.4.1 Resultados obtidos após caracterização... 89

6.5 ENSAIOS MECÂNICOS E FÍSICO/QUÍMICOS... 89

6.5.1 Resultados obtidos após ensaios mecânicos e físico/químicos... 90

CONCLUSÃO... 91

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RESUMO

Em virtude da percepção, de que os alguns problemas ambientais estão associados à produção industrial, torna-se necessário trabalhar e aplicar conceitos para a sustentabilidade. Apesar de amplo e até mesmo complexo é possível realizar uma análise para o desenvolvimento sustentável através de ferramentas que auxiliam na coleta de dados e interpretação dos resultados. Entre elas, a Avaliação do Ciclo de Vida pode ser considerada uma das mais apropriadas, pois busca soluções para problemas ambientais globais, uma vez que inclui todas as etapas do ciclo de vida de um produto ou processo, desde: a extração e processamento de matérias-primas, fabricação e embalagem, transporte e distribuição, uso e reemprego, reciclagem ou reutilização até a disposição final. A ACV está estruturada sob uma metodologia que inclui: a definição do objetivo e escopo do estudo, análise do inventário, avaliação dos impactos ambientais e interpretações dos resultados. O objetivo geral deste trabalho é propor uma sistemática adequada para realizar o Inventário do Ciclo de Vida da Tampa de Relê EM injetada com uma blenda de poli (óxido de fenileno) e poliestireno de alto impacto (PPO/PSAI), para auxiliar uma posterior Avaliação do Ciclo de Vida completa. Assim, para realização deste trabalho foram seguidas as seguintes etapas: definição do objetivo e escopo do estudo; mapeamento dos processos e identificação das variáveis de análise; coleta de dados para realização do inventário do ciclo de vida; interpretação dos resultados obtidos; caracterização da blenda e execução de ensaios mecânicos e físico/químicos no material virgem e reciclado. O inventário foi realizado considerando todas as entradas e saídas de cada etapa do sistema em análise e a partir dos dados obtidos, foram identificados os aspectos e impactos ambientais associados a ele. Diante dos resultados do inventário, obteve-se como principais impactos ambientais, o esgotamento de recursos naturais renováveis e não renováveis, contaminação do solo e poluição atmosférica. Com relação as análises feitas no material virgem e reciclado, as amostras apresentaram resultados similares no que tange resistência térmica, mecânica e físico/química.

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ABSTRACT

In view of that some environmental problems are associated to the industrial production, it becomes necessary to work and to apply concepts for the sustainability. Spite of complex system it’s possible to accomplish an analysis for the sustainable development through method that support to obtain data and interpretation of the results. Life Cycle Assessment can be considered one of the most appropriate, that because it propose solutions for global environmental problems, once it includes all of the stages of the life cycle of a product or process, from: the extraction and processing of raw materials, production and packing, transport and distribution, use and recycling until the final disposition. LCA studies comprise four phases: the goal and scope definition, inventory analysis, impact assessment and interpretation the results. The objective of this research is to propose an appropriate systematic to accomplish the Inventory of Life Cycle Assessment for the Tampa de Relê EM that it’s injected with a blend of poly (phenylene oxide) and polystyrene of high impact (PPO/PSHI), to support in a subsequent Life Cycle Assessment studies. This research was structured in the following stages: the goal and scope definition; analysis of the processes; obtaining of data for inventory analysis; impact assessment and interpretation the results, characterization of the material and mechanical and physical/chemical analyses. The inventory was accomplished considering all the inputs and outputs of each stage of the system in analysis and starting from the obtained data, they were identified the aspects and impacts environmental associates to it. The main environmental impacts obtained were the exhaustion of natural resources, contamination of the soil and atmospheric pollution. The analyses done in the virgin material and recycled, presented similar results in thermal resistance and properties mechanics and physical/chemical.

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1 INTRODUÇÃO

1.1 PROBLEMÁTICA

A sociedade encontra-se hoje num vasto crescimento econômico, gerado pelo aumento vertiginoso da demanda de produção de bens e consumo, com base na extração ilimitada de recursos naturais, renováveis ou não, sem considerar as intervenções e os impactos causados ao meio-ambiente. Desta forma, há de se desenvolver uma consciência ambiental, que envolva o acesso à informação, cultura, desenvolvimento tecnológico e até mesmo a fatores políticos e econômicos.

Os polímeros provenientes da extração e refino do petróleo, recurso natural não-renovável, devem ser gerenciados, levando em consideração o uso adequado dos recursos empregados, incluindo a capacidade de recuperação dos mesmos. Assim, a conservação destes recursos e os impactos ambientais gerados, provenientes do processamento dos polímeros, devem ser avaliados, de tal forma que seja feita uma análise de adequação, vinculada às tecnologias empregadas e a qualidade necessária do produto final, incluindo ainda os custos associados, independente do processo ou do polímero em questão.

Sob este âmbito, faz-se necessário conciliar uma relação benéfica junto ao meio-ambiente, de forma a definir e aplicar estratégias para garantir o desenvolvimento sustentável das empresas envolvidas com a transformação de polímeros. Com este intuito, a proposta para esta dissertação é realizar o Inventário do Ciclo de Vida de componente injetado com uma Blenda de PPO/PS, o qual será posteriormente utilizado em compressores para refrigeração, para auxiliar num futuro estudo completo de Avaliação do Ciclo de Vida deste produto.

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encadeados de um sistema de produto, desde a aquisição da matéria-prima ou geração de recursos naturais à disposição final”. E segundo a própria norma, o estudo da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) está divido em quatro etapas: definição do objetivo e escopo, análise do inventário, avaliação de impacto e interpretação dos dados e resultados.

O processamento de polímeros, utilizando matérias-primas a partir de recursos naturais não renováveis, gera produtos dos quais podem ser na maioria dos casos facilmente recicláveis ou reutilizáveis. Para tanto, há de se elaborar planejamentos adequados com foco também na preservação dos recursos empregados e dos impactos ambientais gerados. Uma das formas de englobar todos esses aspectos é considerar os impactos ambientais durante a “vida” de um produto (do berço ao túmulo), da aquisição de matérias-primas à produção, uso e disposição. E é justamente isto que a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) propõe: estabelecer uma sistemática que quantifica os fluxos de energia e material empregados para produção de um determinado produto em toda sua cadeia.

Considerando esta idéia, pode-se afirmar que a Avaliação do Ciclo de Vida é uma ferramenta de apoio para tomada de decisão quanto aos aspectos e impactos ambientais, contribuindo para práticas sustentáveis de produção e consumo, através do monitoramento e gerenciamento ecológico de todos os recursos empregados e de todos os resíduos gerados ao longo da cadeia produtiva do processamento de polímeros.

1.2 OBJETIVOS

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1.2.1 Objetivo Geral

O objetivo geral deste trabalho, é propor uma sistemática adequada para realizar o Inventário do Ciclo de Vida da Tampa de Relê EM injetada com uma blenda de poli (óxido de fenileno) e poliestireno de alto impacto (PPO/PSAI), para auxiliar uma posterior Avaliação do Ciclo de Vida completa.

1.2.2 Objetivos Específicos

- Identificação das variáveis de análise (no processo e no produto),

- Elaboração do mapeamento dos processos,

- Realização do inventário do ciclo de vida (balanços de massa e energia);

- Caracterização da blenda e realização de ensaios mecânicos e físico/químicos no componente injetado.

1.3 METODOLOGIA

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1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO

Este trabalho está estruturado em seis capítulos. O primeiro capítulo apresenta os aspectos gerais do trabalho. O segundo capítulo aborda questões relativas ao desenvolvimento sustentável incluindo o histórico ambiental e o desenvolvimento sustentável nas organizações. O terceiro capítulo enfoca a gestão ambiental, as normas da série ISO 14000 e a avaliação do ciclo de vida. O quarto capítulo apresenta informações referentes aos materiais poliméricos, incluindo o PPO, as blendas e especificamente a blenda de PPO/PSAI utilizada nesta pesquisa. Em continuidade ao trabalho, são apresentados no quinto capítulo os materiais e métodos utilizados na pesquisa e no sexto capítulo, têm-se os resultados e discussões. Finalizando o trabalho, são apresentadas as conclusões obtidas e as bibliografias utilizadas.

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Referências