APLICAÇÃO DE RESÍDUOS INSERVÍVEIS DE PNEUS EM CONCRETOS E ARGAMASSAS
Jefferson Maia Lima 1 José Raimundo Serra Pacha 2 Edgar Luiz da Conceição Ranieres 3 Leonardo Pagotto de Sousa 4 Whitney Suelyn Westmaas 5 RESUMO
É fato que a reciclagem e reutilização de resíduos é de extrema importância para um futuro sustentável. Alguns subprodutos e resíduos de outras indústrias já são utilizados na indústria da construção civil rotineiramente como materiais alternativos. Entre os resíduos considerados não biodegradáveis temos como exemplo os pneus inservíveis que, por sua utilização maciça, deve ser tratado com seriedade. De forma geral, após excederem o seu limite de quilometragem, os pneus são lançados em lixões sem receberem o tratamento necessário para que haja a reutilização do mesmo. Visando contribuir com o referido tema, este trabalho propõe apresentar, através de levantamento de material bibliográfico, os principais aspectos relacionados ao aproveitamento das partículas de pneus gerado pelas indústrias automobilísticas na indústria de construção civil, disponibilizando, dessa forma, um destino ambientalmente correto. Merece destaque as opções que retratam a incorporação de resíduos da borracha de pneu oriundos do processo de recauchutagem de pneu, obtidos através de processo mecânico de raspagem, em argamassas e concretos de cimento Portland. A despeito de as análises apontarem para reduções de resistência mecânica à compressão e à tração em comparação aos ensaios sem a presença do resíduo, existem melhorias na capacidade de deformação, tenacidade, isolamento térmico e acústico. Esses aspectos estão ligados diretamente às propriedades elásticas advindas da borracha fragmentada presente nestas argamassas e concretos.
PALAVRAS-CHAVE:
Resíduo de borracha, resistência à compressão, agregado miúdo.
1
Professor de Engenharia Civil FACI DEVRY – jlima20@faculdadeideal.edu.br
2
Professor de Engenharia Civil FACI DEVRY – jpacha@faculdadeideal.edu.br
3
Aluno de Engenharia Civil FACI DEVRY – edgar.conceicao@hotmail.com 4
Aluno de Engenharia Civil FACI DEVRY – leonardopagotto@outlook.com
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1. INTRODUÇÃO
1.1. IMPORTÂNCIA
Durante todo o passar do tempo, o ser humano estabeleceu a ocupação da terra, utilizando-se de recursos naturais renováveis e não-renováveis, tudo que considerou necessário, para a sua sobrevivência. Nos primórdios, a geração e a coleta dos resíduos não era um problema significativo já que a população era muito pequena, as áreas disponíveis quase inesgotáveis e a vida das sociedades existentes eram muito simples (ISAIA, 2010).
A ciência e a tecnologia tiveram um desenvolvimento acelerado, gerando sistemas de produção complexos para atender a uma sociedade de consumo exigente e crescente, ainda que uma importante parte da população mundial seja excluída.
Nesse contexto de sociedade complexa do século XXI, ao contrário da sociedade primitiva, os sistemas de produção industrial e agrícola e o próprio sistema demográfico, com suas diversas atividades, geram resíduos sólidos, líquidos e gasosos, os quais impactam o sistema físico-ecológico que nos circunda, comprometendo o equilíbrio do planeta, acarretando diferentes danos ao ambiente, que ocasionam o desequilíbrio ambiental que tendem a aumentar, necessitando assim de soluções e alterações de forma urgente para com o modo de se viver, entre o homem e a natureza (ISAIA, 2010).
Diversas áreas são questionadas pela geração dos impactos ambientais. Cabe destacar a nível nacional a indústria de pneus que aumentou muito a sua produção durante os últimos anos. De forma geral, após excederem o seu limite de quilometragem, os pneus são lançados em lixões sem receberem o tratamento necessário para que haja a reutilização do mesmo. É de vital importância o reaproveitamento desses pneus uma vez que seu material não possui tempo determinado de biodegradação. O aprofundamento das discussões a respeito o que fazer com de pneus depositados inadequadamente nos locais não propícios para esse fim e o que fazer com os pneus coletados de acordo com as normas que vigoram, vem aos poucos, ocupando espaço nas discussões, educacionais, dada a importância do tema e a conscientização ambiental por parte da sociedade.
A indústria da construção civil que procura alternativas, principalmente por ser apontada como uma das áreas mais poluidoras. O emprego de resíduos na construção civil pode se tornar uma atividade de extrema importância e mais frequente dada a diversidade e,
da utilização de subprodutos e resíduos6 (urbanos, metalúrgicos, industriais, agrícolas, entre outros), necessariamente, verifica-se a possibilidade de minimização dos impactos ambientais e uma contribuição à proteção do meio ambiente (CINCOTTO; KAUPATEZ, 1988), evidenciado por uma provável redução no consumo de energia e de matéria prima, além do aproveitamento dos materiais regionais (CINCOTTO, 1988). Alguns subprodutos e resíduos de outras indústrias já são utilizados na indústria da construção civil rotineiramente como pozolanas e agregados para argamassas e concretos (CINCOTTO, 1988; JOHN, 2000).
Merecem destaques pesquisas sobre utilização de resíduos de pneus proveniente do processo de recauchutagem, com objetivo de apresentar propriedade técnicas que se tornam interessantes para seu uso em aplicação como agregados aos pavimentos asfálticos e compósitos de cimento Portland (concretos e argamassas), colaborando com a preservação do meio ambiente, bem como o desenvolvimento de novos materiais, com características físicas e mecânicas semelhantes ou melhoradas se comparada aos materiais convencionais.
1.2. OBJETIVOS
Visando contribuir com o referido tema, este trabalho propõe apresentar, através de levantamento de material bibliográfico, os principais aspectos relacionados ao aproveitamento das partículas de pneus gerado pelas indústrias automobilísticas na indústria de construção civil, disponibilizando, dessa forma, um destino ambientalmente correto.
2. PNEUS INSERVÍVEIS
2.1. COMPOSIÇÃO DOS PNEUS
Em 1839 o norte americano Charles Goodyear descobriu casualmente o processo de vulcanização submetendo borracha e enxofre a altas temperaturas observou que as propriedades da borracha eram melhoradas. Alguns anos mais tarde, em 1845, os irmãos Michelin foram os primeiros a patentear o pneu para automóvel. As etapas iniciais de desenvolvimento dos pneus ainda passaram pelo feito do inglês Robert Thompson que, em
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Os subprodutos são geralmente denominados a partir do conhecimento de suas características e do seu potencial de utilização, enquanto que os resíduos industriais são considerados materiais sem destino, normalmente lançados e acumulados no ambiente (CINCOTTO, 1988).
1847, colocou uma câmara cheia de ar dentro dos pneus de borracha maciça. Em 1888, o escocês John Dunlop utilizou a borracha para revestir rodas de bicicleta e a partir de então, os pneus de borracha passaram a substituir os aros de ferro e de madeira que eram utilizados nos automóveis da época, que seguiam as mesmas concepções de carroças e carruagens (ANIP, 2015). Atualmente os pneus são constituídos aproximadamente por 20% de borracha natural, 30 % de borracha sintética, 30% de aditivos, entre eles o negro fumo e 20 % de aço e tecidos, que servem para fortalecer a estrutura dos pneus.
No que tange a composição, todo pneu é formado de quatro partes principais: a carcaça, os flancos, os talões e a banda de rodagem. Resumidamente a carcaça é a estrutura interna do pneu, com função de reter o ar sob pressão e suportar o peso do veículo. É constituída por lonas de nylon, aço ou poliéster, dispostas diagonalmente nos pneus convencionais e radialmente nos pneus radiais. Os flancos são constituídos de um composto de borracha de alto grau de flexibilidade, dispostos lateralmente, com o objetivo de proteger a carcaça contra os agentes externos. Os talões são constituídos internamente por arames de aço de grande resistência, unidos e recobertos por borracha. Sua finalidade é manter o pneu firmemente acoplado ao aro, impedindo-o de ter movimentos independentes. Por fim, a nada de rodagem é a parte do pneu que entra diretamente em contato com o solo. Oferece grande resistência ao desgaste devido à sua composição de borracha. Seus desenhos, criteriosamente estudados, visam proporcionar boa tração, estabilidade e segurança ao veículo.
Figura 1 – Estrutura do pneu (ANDRIETTA, 2010).
A banda de rodagem, por estar em contato direto com o solo, sofre um desgaste mais rápido que as outras partes do pneu. Isto permite a sua recomposição, mantendo-se as outras partes para uma reutilização. A este procedimento dá-se o nome de recauchutagem ou recapeamento. Neste processo, sofre uma raspagem manual e por cilindros automatizados. Assim, um resíduo de borracha constituído por um material grosseiro e por um material fino é gerado. O
tratar-se de fibras.
2.2. APROVEITAMENTO DE PNEUS INSERVÍVEIS
De acordo com a Associação Nacional da Indústria de Pneumáticos (ANIP), a indústria brasileira produziu 68,8 milhões de pneus em 2014. No mesmo ano foram coletados e destinados corretamente 445 mil toneladas de pneus inservíveis, o que corresponde a 89 milhões de pneus de passeio. Quando coletados os pneus inservíveis são levados a pontos de coleta e depois transportados às empresas de trituração que os transformam em pedaços de borracha, denominados chips, que podem ser moídos com separação do aço e tecido para gerar novos produtos como asfalto borracha, pisos, tapetes, etc., ou destinados à co-geração energética, substituindo outros combustíveis.
Atualmente, a forma mais comum de destinação dos pneus inservíveis é como combustível alternativo para a indústria de cimento, que em 2014 respondeu por 69,7% do total. Em segundo lugar no ranking está a fabricação de granulado e pó de borracha para utilização em artefatos de borracha, ou asfalto borracha, respondendo por 17,8% da destinação. Na sequência, está a laminação, que utiliza o pneu inservível como matéria prima para fabricar solado de sapato, dutos fluviais, etc., que representam 6,0%. O aço corresponde a 6,5% e é também reaproveitado (ANIP, 2015).
Os principais processos de reciclagem e reutilização de pneus são:
a) Recuperação da borracha de pneu através dos processos de trituração (mecânico ou criogênico): este processo consiste em fragmentar a carcaça do pneu e fazer seu processamento, transformando-o em elemento secundário ou subproduto, para ser matéria-prima de outro produto acabado em função de não ser possível sua vulcanização, os resíduos triturados são comumente usados em pavimentação asfáltica, em indústrias de solados de calçados, pisos, tubos, construção civil, entre outras.
b) Desvulcanização da borracha: depois de triturados os pneus são submetidos a temperatura, pressão e tratamento químico, assim a borracha é separada dos outros elementos que constituem a borracha de pneu e se torna passível de novas formulações e aplicações. Porém a borracha resultante do processo de desvulcanização possui propriedades mecânicas inferiores às da borracha original,
podendo ser aplicadas na confecção de tapetes de automóveis, câmaras de ar, cobrimento de quadras esportivas, entre outras.
c) Laminação de pneus: consiste na extração de lâminas da borracha de pneu através do processo de corte. Neste processo preferencialmente são utilizados pneus convencionais ou diagonais, por estes na possuírem em sua construção, malhas de aço, o que facilita sua reciclagem. As lâminas de pneus são utilizadas em indústrias de estofados, de calçados, em tubos, e em diversas aplicações.
A Figura 2 representa um esquema estruturado e resumido de destinação dos resíduos inservíveis de pneus.
Figura 2 – Destinação dos pneus inservíveis (MOTTA, 2008).
3. ALTERNATIVAS DE APLICAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Diversas pesquisas têm sido realizadas com o objetivo de identificar formas viáveis de reutilização dos pneus inservíveis na construção civil. A utilização desses resíduos como materiais de construção alternativos é uma maneira de diversificar e aumentar a oferta desses materiais, viabilizando eventualmente a redução do preço gerando benefícios sociais adicionais através da política habitacional (MARTUSCELLI, 2013).
3.1. ASFALTO
A solução mais promissora para os pneus inservíveis é fazê-lo voltar para as estradas, porém sob a forma de asfalto. O pó gerado na recauchutagem e os restos de pneus moídos podem ser
apontada nos EUA como uma das melhores soluções para o fim dos cemitérios de pneus (CEMPRE, 2016). A borracha de pneu serve como modificador de ligantes asfálticos. A incorporação pode ser feita por dois processos. O primeiro, chamado de processo seco, consiste em utilizar a borracha como mais um agregado da mistura asfáltica, quando a borracha passará a ser chamado de Agregado-Borracha. O segundo, processo úmido, adiciona a borracha moída diretamente ao Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP), a alta temperatura (240°C), tornando os dois uma única mistura chamada de ligante Asfalto-Borracha com propriedades diferentes do ligante inicial (BERTOLLO, 2002).
Bertollo (2002) observaram que misturas modificadas com agregado-borracha com granulometria fina (1,18 – 0,15 mm) possuíam um melhor desempenho quanto à deformação permanente e flexibilidade, quando comparadas a misturas convencionais. Já misturas com agregado-borracha de granulometria mais grossa (9,5 – 0,60 mm) mostra um excesso de deformação permanente e maior resiliência. A teoria aceita é que as partículas finas de Agregado-Borracha reagem parcialmente com o ligante, enquanto as partículas maiores funcionam como agregados elásticos.
Oda et al. (2001), em seu estudo sobre a incorporação de borracha de pneus em ligantes asfálticos utilizados em obras de pavimentação mostra as seguintes alterações nas misturas asfalto-borracha: o ponto de amolecimento é crescente com o teor de borracha, indicando um aumento na resistência à deformação permanente das misturas contendo asfalto- borracha; a adição de borracha torna o ligante mais viscoso, resultando em valores mais baixos de penetração em função do aumento do teor de borracha nas misturas; os resultados obtidos, no entanto, mostram que a penetração aumenta até um teor de 12 %, estabilizando ou diminuindo para os teores de 18 e 24% de borracha.
3.2. COMPÓSITOS CIMENTÍCIOS
De forma geral, os valores de resistência à compressão de argamassas e concretos diminuem com o aumento da quantidade de borracha incorporada. Outrossim, a redução será maior para maiores tamanhos de partículas de borracha. Diversos autores comentam que o problema da redução da resistência é ocasionado pela baixa aderência entre a matriz de cimento e as partículas de borracha. No entanto, quando se deseja compósitos especiais, a adição de partículas de borracha é capaz de aumentar a resistência ao impacto e reduzir a massa específica, por exemplo.
Na pesquisa de Santos (2012) concluí-se que a resistência à compressão de argamassas contendo resíduos da recauchutagem de pneus foi reduzida quando da diminuição da relação a/c de 0,50 para 0,40, ao contrário do que se tem na literatura. Este comportamento pode ser atribuído a não hidratação da fase cimentícia, promovendo o aumento da porosidade/permeabilidade e consequente redução da resistência em todas as faixas de substitição de quartzo pelos resíduos de pneus (0% á 100%). Ainda neste mesmo trabalho, a adição de aditivo superplastificante promove o aumento da resistência mecânica, principalmente quando uma maior percentual de quartzo esta presente. Logo, observa-se que quando da maior quantidade de partículas de borracha, o efeito do aditivo na reologia não é significativo. De forma geral a substituição de borracha por quartzo afetou as propriedades dos compósitos, aumentando a porosidade e em contrapartida reduzindo a resistência à compressão.
Produzindo argamassas mistas (cimento e cal) com adição pó de borracha (diâmetro inferior a 0,5mm – Figura 3)), os autores Canova, Bergamasco e De Angelis Neto (2015), encontraram redução de resistência à compressão axial e à tracão por compressão diametral com o aumento dos teores do pó de borracha na argamassa (adição de 6%, 8%, 10% e 12%). Este fato pode estar ligado ao aumento no teor de ar incorporado no estado plástico e, também, pela característica elástica da borracha possuindo baixas resistências mecânicas bem como possuir baixa massa específica.
Figura 3 – Distribuição granulométrica do pó de borracha (CANOVA; BERGAMASCO; DE ANGELIS NETO, 2015).
4. CONCLUSÃO
As pesquisas mostram que a incorporação de borracha triturada de pneus inservíveis em pavimentação asfáltica pode ser uma das alternativas tecnicamente viáveis de reciclagem para esse tipo de resíduo. Indicam que a inclusão de resíduos de borracha como agregados nas misturas asfálticas não compromete o seu desempenho, e sim, pode melhorar algumas propriedades mecânicas.
No que tange aos compósitos cimentícios, em geral, conclui-se que é possível o reuso de partículas de borracha de pneu para aplicações não estruturais, em se tratando das propriedades físicas e mecânicas estudadas.
A despeito de as análises apontarem para reduções de resistência mecânica à compressão e à tração em comparação aos ensaios sem a presença do resíduo, existem melhorias na capacidade de deformação, tenacidade, isolamento térmico e acústico. Esses aspectos estão ligados diretamente às propriedades elásticas advindas da borracha fragmentada presente nestas argamassas e concretos.
5. REFERÊNCIAS
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BERTOLLO, S. A. M. Avaliação laboratorial de Misturas asfálticas densas modificadas com Borracha reciclada de pneus. 2002. Tese (Doutorado) – Escola de Engenharia de São Carlos. Universidade de São Paulo, São Carlos, 2002.
CANOVA, J. A.; BERGAMASCO, R.; DE ANGELIS NETO, G. Pó de borracha de pneus inservíveis em argamassa de revestimento. Revista Eletrônica de Engenharia Civil, v. 10, n.
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CINCOTTO, Maria A. Utilização de subprodutos e resíduos na indústria da construção civil. In: Tecnologia das Edificações. São Paulo: PINI/IPT, 1988, p. 71 – 74.
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______. Reciclagem de resíduos na construção civil: Contribuição para metodologia de pesquisa e desenvolvimento. 2000. 113 p. Tese (Livre Docência) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo.
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