IGOR MIRANDA RIBEIRO
INCORPORAÇÃO DE RESÍDUO DREGS DA INDÚSTRIA DE CELULOSE NA PRODUÇÃO DE CERÂMICA
ARACRUZ 2022
IGOR MIRANDA RIBEIRO
INCORPORAÇÃO DE RESÍDUO DREGS DA INDÚSTRIA DE CELULOSE NA PRODUÇÃO DE CERÂMICA
Monografia apresentada à Coordenadoria do Curso de Química Industrial do Instituto Federal do Espírito Santo, Campus Aracruz, como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Química Industrial.
Orientador: Prof. Me. Edson Siqueira Nunes
ARACRUZ 2022
Declaro para fins de pesquisa acadêmica, didática e técnico-cientifica, que este Trabalho de Conclusão de Curso pode ser parcialmente utilizado, desde que se faça referência à fonte e à autor.
Aracruz. 07 de dezembro de 2022.
Agradeço primeiramente a Deus, por te me sustentado em todos os momentos.
Aos meus pais e irmãos, que me incentivaram nos momentos difíceis e compreenderam a minha ausência enquanto eu me dedicava à realização deste trabalho.
Aos Professores, pelas correções e ensinamentos que me permitiram apresentar um melhor desempenho no meu processo de formação profissional, em especial ao orientador Professor. Me. Edson Siqueira Nunes pelo apoio, ajuda, incentivo e paciência em todo o processo de desenvolvimento desse trabalho.
Aos amigos, que sempre estiveram ao meu lado, pela amizade incondicional e pelo apoio demonstrado ao longo de todo o período em que me dediquei a este trabalho.
Aos servidores do Ifes Campus Aracruz por sempre nos ajudarem.
Meus sinceros, Muito Obrigado!
Esse estudo trata do estado da arte de trabalhos científicos para verificar o cenário da incorporação de resíduos dregs na produção da indústria cerâmica.
O resíduo em questão trata-se de um resíduo proveniente da produção de celulose, cuja indústria tem batido recordes em sua produção, gerando 22,5 milhões de toneladas de celulose no ano de 2021. Com essa alta produção, consequentemente à um fator ambiental que chama atenção, a também alta geração de resíduo celulósico, que tem como destino segundo a Lei Federal de n° 12.305 de 02 de agosto de 2010, aterros industriais. A verificação da viabilidade técnica da utilização do resíduo dregs vem da ideia de fazer com que os resíduos dregs substitua a massa argilosa, fazendo com que se torne um novo produto, que tem como um possível destino a indústria cerâmica, que vem se destacando em co-processar diferentes tipos de resíduos na sua produção, que envolve as etapas de preparação da matéria-prima, preparação da massa, formação das peças, tratamento térmico, secagem, queima, decoração e acabamento. Para isso foram verificados artigos científicos de diferentes autores para ter uma resposta consistente em relação ao tema. Os autores apresentam todos os estudos necessários para validar o uso desses resíduos, nesses estudos são propostos que a incorporação seja em termos percentuais entre 5%
e 40% de resíduos dregs. A metodologia utilizada seguiu de forma escalada, localizando e selecionando as referências, após isso, analisando as composições químicas dos resíduos dregs e análise das diferenças de composições do dregs devido a localização.
Palavras-chave: Resíduos sólidos. Produção de celulose Kraft. Produção de cerâmica. Dregs. Meio ambiente.
This study deals with the state of the art of scientific works to verify the scenario of the incorporation of dreg residues in the production of the ceramic industry.
The residue in question is a residue from pulp production, whose industry has broken records in its production, generating 22.5 million tons of pulp in the year 2021. With this high production, consequently there is an environmental factor that attention is drawn to the also high generation of cellulosic waste, which, according to Federal Law No. 12,305 of August 2, 2010, is destined for industrial landfills. The verification of the technical viability of using dregs waste comes from the idea of making dregs waste replace the clayey mass, making it a new product, which has the ceramic industry as a possible destination, which has been standing out in co -process different types of waste in its production, which involves the stages of preparing the raw material, preparing the dough, forming parts, heat treatment, drying, firing, decorating and finishing. For this, scientific articles by different authors were checked to have a consistent response in relation to the topic. The authors present all the necessary studies to validate the use of these residues, in these studies it is proposed that the incorporation be in percentage terms between 5% and 40% of dreg residues. The methodology used followed in a scaled way, locating and selecting the references, after that, analyzing the chemical compositions of the dregs residues and analysis of the differences in dregs compositions due to the location.
Keywords: Solid waste. Kraft pulp production. Ceramic production. Dregs.
Environment.
Figura 2 - Fluxograma do Processo Kraft. ... 14
Figura 3 - Diagrama da natureza cíclica de recuperação dos produtos do processo kraft ... 15
Figura 4 - Ciclo do plano de gerenciamento de Resíduos Sólidos. ... 19
Figura 5 - Imagem do resíduo dregs ... 20
Figura 6 - Filtros rotativo à vácuo. ... 21
Figura 7 - Deposito de dregs. ... 21
Figura 8 - Fluxograma do processo de fabricação da Cerâmica Vermelha. ... 23
Figura 9 - Secador de Peças ... 26
Figura 10 - Forno usado para o processo de queima. ... 26
Figura 11 - Acabamento do material cerâmico de revestimento. ... 27
Figura 12 - Mapa de localização de algumas plantas de celulose ... 37
Sumário
1. INTRODUÇÃO ... 9
2. OBJETIVOS ... 11
2.1 OBJETIVO GERAL ... 11
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 11
3. REFERENCIAL TEÓRICO ... 12
3.1. Produção de celulose Kraft ... 12
3.1.1.3. Dregs ... 16
3.2. Normas de descarte de resíduos sólidos ... 16
3.2.1 Destinação dos dregs. ... 19
3.3 Processo de produção de Cerâmicas ... 22
3.3.1 Etapas de Fabricação de tijolos cerâmicos ... 22
3.3.2. Preparação da matéria-prima ... 24
3.3.3. Preparação da massa ... 24
3.3.5. Formação das peças ... 25
3.3.6. Tratamento térmico ... 25
3.3.7. Acabamento ... 27
3.3.8. Esmaltação e decoração ... 27
3.4 Impacto ambiental ... 28
3.5.2. Influência do cálcio, mais precisamente o carbonato de cálcio. ... 29
3.5.3. A NBR 13818 – ANEXO P – determinação de Chumbo e Cádmio em placas cerâmicas para revestimentos ... 30
3.5.4. NBR 10258 - Superfície de peças cerâmicas vidradas. ... 30
3.5.5. Teor de Cromo em cerâmica ... 31
3.6. Plasticidade em material cerâmico ... 32
4. METODOLOGIA ... 33
4.1.2. Estratégias de seleção das referências ... 33
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 35 5.1. Composição química do dregs ... 35 5.2. Localização das unidades das plantas de celulose que geram dregs. .. 36 5.3. Aplicação de dregs na indústria de cerâmica. ... 38 6. CONCLUSÕES ... 44 7. REFERÊNCIAS ... 46
1. INTRODUÇÃO
O Brasil segue como uma das referências mundiais na produção de celulose, o país se manteve como segundo maior produtor, atingindo 19,7 milhões de toneladas fabricadas. Houve leve recuo em relação a 2018 (-6,6%), em função da estratégia de parte da indústria em buscar um maior ajuste entre a oferta e a demanda. A qualidade e origem ambientalmente correta do produto mantiveram o segmento nacional como um dos mais desejados do mundo. De toda a produção, 75% foram destinadas para exportação, totalizando 14,7 milhões de toneladas. O mercado doméstico foi responsável pelo consumo de 5,2 milhões de toneladas. (IBÁ, 2019). A exportação de celulose pelo Brasil, é dado pelo volume x receita x preço médio, onde o volume de exportação está girando em torno de 12 milhões de toneladas, a receita em 6 bilhões de dólares e o preço médio da celulose em 700 dólares.(SCHMID, 2017).
A produção de celulose impacta fortemente a economia brasileira, seja em sua participação na geração da riqueza nacional – que pega uma fatia de aproximadamente 5% do Produto Interno Bruto (PIB) – como na geração de divisas fortes pela exportação de produtos destinados a mercados externos.
(CENTRO DE GESTÃO E ESTUDOS ESTRATÉGICOS, 2016). Isso se deve ao fato de o Brasil deter avançada tecnologia no plantio e um imenso maciço florestal com elevado potencial de exploração econômica. (BASSETO, 2017).
Os quantitativos de produção de valores econômicos, a magnitudes desses fatores demonstram a importância desse segmento na economia. Com o passar do tempo, a escalada da produção neste ramo aumentou significativamente, dados demonstrados pelo IBÁ (Instituto Brasileiro de Árvore), e com o aumento da produção, consequentemente houve um aumento na geração de resíduos.
Define-se como resíduo das indústrias de base florestal, as sobras que ocorrem no processamento mecânico, físico ou químico, e que não são incorporadas ao produto final. No caso da celulose, a casca, a lama de cal, o lodo biológico, o resíduo celulósico e a cinza de caldeira resultante da queima de biomassa, e que são produzidos ao longo do processo de produção, são genericamente classificados como resíduos. A geração de resíduos tem sido significativa no setor florestal. As fábricas de papel e celulose deparam-se com problemas de
ordem ambiental, devido à grande quantidade de resíduos gerados, tendo em sua produção geral 21 milhões de toneladas de celulose produzida. (QUINA, 2020). As opções de aterros sanitário para disposição final desses resíduos não são viáveis devido ao alto custo de sua implantação e manutenção e a necessidade de cuidados especiais no manuseio considerando o risco de poluição ambiental.
Assim, a questão ambiental concentra-se na geração de resíduos com potencial poluente. O processo Kraft, é potencialmente danoso ao meio ambiente. Pode causar poluição atmosférica decorrente da emissão de uma gama de compostos.
Entre eles estão: dióxidos de enxofre, óxidos de nitrogênio, material particulado e compostos orgânicos tóxicos (cloro e sulfetos de hidrogênio).A indústria com seus diversos processos produtivos, geram materiais residuais que de certa forma não possuem mais valor para a continuação do processo, fazendo assim, ser utilizado em outra área, como insumo em uma nova produção. Portanto, uma saída para a utilização dos resíduos gerados nessa produção é encontrar uma área em que ela possa ser utilizada. (JUNIOR, 2022). Portanto, a proposta do trabalho é estudar a incorporação do resíduo Dregs na produção de cerâmica, a indústria de cerâmica se destaca pelo seu potencial fabril, e a de celulose de ser uma industrial de valor agregado, neste caso, as duas nas suas determinas contribuições, serão destacadas para verificar a incorporação dos resíduos dregs.
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Fazer uma revisão bibliográfica sobre a utilização do resíduo dregs da indústria de celulose para a produção de material cerâmico.
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
● Localizar/ Selecionar as referências;
● Revisar as composições químicas dos resíduos dregs citadas nos artigos;
● Analisar as diferenças de composições do dregs devido a localização;
● Verificar a viabilidade técnica de utilização do dregs para a produção de cerâmica;
3. REFERENCIAL TEÓRICO
3.1. Produção de celulose Kraft
As principais matérias-primas para a produção de celulose são madeira, diversos produtos químicos e água, enquanto quantidades significativas de resíduos também são geradas. Com efeito, para além do impacto associado à madeira de consumo, as fábricas de celulose geram grandes quantidades de emissões sólidas, líquidas e gasosas, exigindo tratamento antes de serem liberados no meio ambiente (QUINA, 2020). A Figura 1 é uma demonstração da produção brasileira de celulose com base na produção ao longo do tempo, mostrando a produção total para cada ano específico.
Figura 1 - Evolução da produção Brasileira de Celulose- 1. 000 Toneladas.
Fonte: (IBÁ, 2021)
Um recorte temporal no intervalo de tempo de 10 anos, permite mostrar a produção exponencial de celulose no Brasil, subentendendo assim que a quantidade de resíduos também está aumentando. O processo mais utilizado para a fabricação de polpa celulósica é o Kraft, o qual consiste na digestão da celulose com NaOH e Na2S, a fim de realizar a deslignificação da celulose, seguida da etapa de recuperação química dos reagentes. As indústrias que utilizam o processo Kraft geram diversos resíduos sólidos, principalmente nesta última etapa, que se tornam um inconveniente devido aos custos com a disposição em aterros e impactos ambientais. Em função do emprego de cal para
regeneração do NaOH, os resíduos precipitados durante a recuperação dos reagentes têm como principal componente o Ca, geralmente na forma de carbonato (calcita) ou hidróxido (portlandita). Nesse contexto, algumas pesquisas já abriram a possibilidade de reaproveitamento desses resíduos. Por esta razão, foi necessário conhecer o processo químico em que este resíduo foi submetido. (RODRIGUES et al., 2019).
O processo é dividido em seis etapas principais: polpação, lavagem, evaporação, combustão, clarificação e caustificação. A etapa de polpação do processo Kraft ocorre da seguinte forma, a lignina é removida parcialmente em uma solução química de cozimento chamada licor branco, os processos químicos alcalinos consistem no cozimento dos cavacos de madeira com uma solução alcalina forte, dentre eles, tem-se os processos soda e Kraft, sendo o último o mais utilizado pelas fábricas do setor de celulose desde a década de 1930 (ALMEIDA et al., 2014). A polpa do digestor (licor negro) passa por um processo de lavagem (segunda etapa) para separar as fibras (polpa) dos insumos químicos e resíduos.
As fibras de celulose passam por várias etapas (diluição, refino e adição química) para a produção de papel, enquanto o restante do licor negro é submetido ao processo de recuperação dos insumos. Na recuperação do licor branco, a solução sofre evaporação e combustão para aumentar o teor de sólidos.
(SIMÃO, et al., 2018)
Para mostrar mais claramente do que foi mencionado aqui, a Figura 2 representa um fluxograma do processo como um todo, mostrando tanto a linha de fibras onde ocorre a polpação, quanto a parte de recuperação de licor e geração de energia. (DA CUNHA, 2021).
Figura 2 - Fluxograma do Processo Kraft.
Fonte: (PIOTTO, 2013)
O processo de deslignificação ocorre em uma etapa da produção de celulose denominada cozimento, sendo o digestor o seu equipamento principal, onde, além dos cavacos e do licor branco, emprega-se vapor para que a reação ocorra em temperaturas e pressões próprias para cada tipo de madeira. (DA CUNHA, 2021).
3.1.2. Geração de resíduo sólidos na produção de celulose Kraft
Durante os processos industriais são gerados muitos resíduos, podendo ser de origem sólida, líquida ou gasosa. Todos são de grande impacto ambiental, porém os de origem sólida, que apresentam reatividade e ocupam grande espaço físico, devem receber um cuidado especial. Existem três técnicas principais para tratamento dos resíduos sólidos: incineração, redução da toxicidade, e disposição no solo. Esta última depende de fatores geográficos, geológicos e climáticos, além da potencialidade de reaproveitamento. (BRANCO et al., 2013).
Já tendo ciência que a geração destes resíduos é um problema do ponto de vista ambiental e econômico, já que, como relatado aqui, devido ao custo referente à
disposição final, do quanto e do que se gera, é possível fazer um planejamento daquilo que já foi estudado e publicado, para ser uma alternativa viável. Da reação do licor branco com a madeira originam-se dois subprodutos: a polpa celulósica e o licor negro. Este último, após ser evaporado a teor de sólidos, é queimado na caldeira de recuperação, resultando em um fundido, que logo após a dissolução com o licor branco fraco proveniente da lavagem da lama de cal, forma o chamado licor verde (Na2CO3 + Na2SO4 + Na2S + Fe(OH)2). Da caustificação do licor verde, ou seja, após a adição de óxido de cálcio (CaO), é extraída a lama de cal, um resíduo de coloração branca formado predominantemente por carbonato de cálcio (CaCO3). O dregs, por sua vez, possui cor acinzentada e é removido durante a clarificação do licor verde, ou seja, por ocasião da remoção de impurezas (carbono, partículas de lama, hidróxidos e sulfetos de metais, além de outros elementos). (MARCELINO, 2019). A Figura 3 apresenta um diagrama com o ponto de eliminação do dregs.
Figura 3 - Diagrama da natureza cíclica de recuperação dos produtos do processo kraft
Fonte: (VENÂNCIO, 2020)
Sua geração é expressiva podendo alcançar valores de 15 kg.tsa-1 (Quinze quilograma por tonelada de celulose produzida), tsa-1 é uma abreviação de Tonelada de Celulose Seca ao Ar, utilizada na quantificação da produção de celulose. A partir desse dado, estima-se que cerca de 315 mil toneladas de dregs
foram gerados no Brasil em 2020 (TORRES et al., 2020). O reaproveitamento desses resíduos como matéria-prima para outros fins é uma opção atrativa, para a sua destinação. Estudos tem sido realizado para aplicação direta ao solo, para correção do pH, produção de cerâmica e pavimentação de estradas. Exceto pelas propriedades físicas do resíduo, que não se alteram conforme descrito acima, a variabilidade fabril em todo o Brasil pode produzir resíduos com composição diferente. As fábricas de papel e celulose produzem grandes quantidades de resíduos com composições que variam em uma ampla faixa de valores. Alguns resíduos são ricos em nutrientes que podem ser devolvidos ao meio ambiente, reduzindo a quantidade descartada em aterros sanitários. Em geral, esses resíduos são considerados resíduos não perigosos e apresentam alta alcalinidade, tipicamente com pH >10. (SIMÃO et al., 2018)
3.1.1.3. Dregs
O processo de polpação kraft produz um efluente de alta carga orgânica denominado “licor negro”, com caráter alcalino (pH aproximadamente 12). O licor negro é queimado para combustão da matéria orgânica e recuperação de produtos químicos gerando um fundido na caldeira, chamando “smelt”, que é dissolvido em água, produzindo o licor verde (BRANCO, 2013). A clarificação do licor verde por ocasião da remoção de impurezas, como carbono, partículas de lama, hidróxidos e sulfetos de metais, além de outros elementos, forma um resíduo acinzentado denominado dregs. constituído por carbonatos, hidróxidos e sulfetos, sobretudo de Na e de Ca. O elemento presente em maior quantidade no dregs é o Ca, seguido de Mg e Na. Contudo, deve-se ressaltar que sua composição varia de acordo com as matérias-primas e parâmetros de processo de cada planta industrial. (BRANCO, 2013)
3.2. Normas de descarte de resíduos sólidos
Mais conhecida como Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), trata não só da destinação, como também determina uma série de diretrizes e metas de gerenciamento ambiental que devem ser cumpridas em todo o território nacional de acordo com a lei Federal nº 12.305, de 02 de agosto de 2010. (BRASIL, 2022).
Das diretrizes aplicáveis aos resíduos sólidos;
De acordo com a Lei 12.305/2010 da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), Art. 3o diz o seguinte sobre a destinação final ambientalmente correta de resíduos:
A destinação de resíduos que inclui a reutilização, a reciclagem, a compostagem, a recuperação e o aproveitamento energético ou outras destinações admitidas pelos órgãos competentes do Sisnama (Sistema Nacional do Meio Ambiente), do SNVS (Sistema Nacional de Vigilância Sanitária) e do Suasa (Sistema Unificado de Atenção à Sanidade Agropecuária), entre elas a disposição final, observando normas operacionais específicas de modo a evitar danos ou riscos à saúde pública e à segurança e a minimizar os impactos ambientais adversos.
Das diretrizes aplicáveis aos resíduos sólidos, sobre a disposições preliminares, a Política Nacional de Resíduo Sólidos destaca que deve ser observada a seguinte ordem de prioridade no artigo 9°.
“Não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamento dos resíduos sólidos e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos.”
O ideal seria a não geração, portanto, como não é possível em várias produções a não geração, a responsabilidade se cobre para aqueles que tem em algum monmento contato com a produção. A PNRS ainda prevê que os responsáveis pela gestão de resíduos e de cumprimento de suas exigências são todos os que participam do ciclo de vida de um produto. Isso quer dizer que desde a produção até o consumo, todos os autores desse ciclo (fabricantes, importadores, distribuidores, comerciantes e consumidores), possuem diferentes responsabilidades. Tanto a NBR 10.004/2004 quanto a PNRS devem ser cumpridas, considerando também a legislação regional, já que podem ser mais restritivas que as leis federais e estaduais. No quesito de maior relevância, deve- se sempre considerar aquela que é mais exigente entre as três esferas. (TERA, 2020).
A classificação de resíduos sólidos foi estabelecida para facilitar o descarte desses resíduos. A classificação de resíduos sólidos envolve a identificação do processo ou atividade que lhes deu origem, de seus constituintes e características, e a comparação destes constituintes com listagens de resíduos e substâncias cujo impacto à saúde e ao meio ambiente é conhecido. A segregação dos resíduos na fonte geradora e a identificação da sua origem são partes integrantes dos laudos de classificação, onde a descrição de matérias- primas, de insumos e do processo no qual o resíduo foi gerado devem ser explicitados. A identificação dos constituintes a serem avaliados na caracterização do resíduo deve ser estabelecida de acordo com as matérias- primas, os insumos e o processo que lhe deu origem.
A definição de resíduos sólidos é estabelecida pela NBR 10004/04:
Resíduos nos estados sólido e semi-sólido, que resultam de atividades de origem industrial, doméstica, hospitalar, comercial, agrícola, de serviços e de varrição. Ficam incluídos nesta definição os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água, aqueles gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como determinados líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou corpos de água, ou exijam para isso soluções técnica e economicamente inviáveis em face à melhor tecnologia disponível.
(NBR,10.004/2004). A Figura 4 mostra um plano de gerenciamento de resíduos sólidos como guia para gestão de resíduos.
Figura 4 - Ciclo do plano de gerenciamento de Resíduos Sólidos.
Fonte: (VGRESIDUOS, 2020)
Devido aos diferentes tipos de resíduos, como resíduos domésticos, resíduos urbanos e resíduos industriais, existem vários tipos de tratamento para cada um.
O ciclo de planejamento da gestão de resíduos sólidos permite que cada um seja adaptado, identificado e separado a partir de uma perspectiva de classificação, armazenado temporariamente, recolhido e fornecido com destino.
(VGRESIDUOS, 2020)
3.2.1 Destinação dos dregs.
A grande maioria das fábricas de polpa celulósica Kraft direciona os dregs para seus aterros industriais. Existem estudos realizados para o reaproveitamento desses resíduos como matéria-prima para outros fins, que apresentam opções atrativas para o seu gerenciamento. Dentre estas opções podemos citar:
• Aplicação no solo para fins de correção de pH.
A aplicação do dregs aumenta o pH, o teor de cálcio e sódio, e diminui o teor de alumínio e acidez potencial, eleva a relação Ca/Mg, o que pode levar à deficiência em solos com baixo teor de magnésio. (BRANCO et al., 2013).
• Produção de cimento, cerâmica e tijolos.
O cimento Portland possui em sua composição alguns componentes químicos que são encontrados também na composição química dos dregs.
Existe, assim, um grande potencial de uso desses resíduos provenientes da indústria de polpa celulósica para a fabricação de cimento Portland. Pode- se considerar o seu uso antes da formação do clínquer ou como aditivo junto com a adição do gesso. (BURUBERRI et al., 2015).
A Figura 5, mostra uma porção do resíduo devidamente identificado, é possível visualizar uma das suas características, sua coloração escura, algo bem próximo daquilo que é utilizado para pavimentação de estradas por exemplo.
Figura 5 - Imagem do resíduo dregs
Fonte: (MARQUES, 2014)
Há uma variação de coloração, morfologia e características físico-química desse resíduo, de uma planta industrial para a outra, isso depende dos detalhes do processo de cada indústria. A Figura 6 mostra um filtro rotativo, onde os resíduos são separados do licor verde. Sendo tal equipamento o mais usados para esta finalidade.
Figura 6 - Filtros rotativo à vácuo.
Fonte: (Arquivo particular do autor, 2022)
Esse equipamento faz parte de um processo de filtração, o filtro rotativo a vácuo costuma ser aplicado quando uma substância líquida tem grande quantidade de resíduos sólidos, que precisam ser removidos. Na Figura 7 pode- se visualizar um dos pontos de coleta de resíduos dregs em uma indústria, também podendo variar de indústria para outra.
Figura 7 - Deposito de dregs.
Fonte: (Arquivo particular do autor, 2022)
O destaque da morfologia após a saída do filtro é uma morfologia diferente da mostrada na Figura 5. Isso se deve a vários fatores, incluindo: Diferenças na composição física e química do resíduo, e devido à geração recente.
3.3 Processo de produção de Cerâmicas
A palavra cerâmica origina-se no grego keramos, significando “sólido queimado”.
As cerâmicas iniciais remetem ao final do período Neolítico (26000 - 5000 a.c.).
Com a necessidade de armazenar água, o desenvolvimento de recipientes para tal finalidade fez-se necessário. O barro começou a ser utilizado devido a sua plasticidade em presença de água apresentando características eficazes para tal finalidade. Com o decorrer do tempo, necessidade de abrigo, levaram ao desenvolvimento do tijolo cerâmico. Na nossa era, as pesquisas voltadas para a produção de tijolos sofreram vários impulsos nas décadas de 50 e 60 anos, hoje em dia, o avanço tecnológico permite a produção em massa de tijolos, além de maior facilidade na extração da matéria-prima e transporte. A cerâmica vermelha é feita basicamente de argila, pesquisas estão sendo feitas no intuito de adicionar resíduos dos mais diversos na sua produção, visando a melhoria das propriedades mecânicas, redução de custos, mitigação de passivos ambientais e redução da extração de recursos naturais. (CAMARA, 2015).
3.3.1 Etapas de Fabricação de tijolos cerâmicos
O processo de fabricação de produtos de cerâmica vermelha tem como matéria- prima principal as argilas comuns, sendo o mesmo subdividido em várias etapas de processamento como: o pré-preparo da matéria-prima, conformação, secagem, queima e por fim a inspeção e estocagem dos produtos acabados.
(ABCERAM, 2021). Estas etapas estão ilustradas no fluxograma na Figura 8.
Figura 8 - Fluxograma do processo de fabricação da Cerâmica Vermelha.
Fonte: (Associação Brasileira de Cerâmica - ABCERAM).
Os processos térmicos de produção de cerâmicas vermelhas podem ser divididos nas etapas abaixo, segregadas pela temperatura do processo.
• Evaporação (20 - 150°C), a etapa de evaporação elimina a água adicionada durante a produção que não está quimicamente ligada pela hidratação.
• Desidratação (149 - 650°C), elimina os hidratos e material carbonoso, esta etapa deve ser controlada para não haver rachaduras nos tijolos devido velocidade de saída de água.
• Oxidação (300 - 982°C), a oxidação elimina o restante da matéria carbonosa e oxida os metais residuais.
• Vitrificação (900 - 1316°C), é o processo em que partículas sólidas parciais se fundem e recobrem o restante das partículas sólidas, exercendo a sinterização e formando uma camada vítrea, esse processo
é fundamental, levando em consideração a melhora das propriedades mecânicas da cerâmica. A temperatura de queima do artefato cerâmico influência em suas propriedades, como absorção de água, retração, resistência mecânica e porosidade
• Flashing (1150 - 1316°C) fase em que ocorre mudanças na cor do tijolo devido a exposição à alta temperatura por um período.
• Resfriamento (1316 - 20°C), o resfriamento é um processo de perda de energia, que possibilita sua reintegração no ciclo produtivo. Essa energia pode ser reincorporada no processo de secagem antes dos fornos de queima. (JUNIOR et al., 2017).
3.3.2. Preparação da matéria-prima
Grande parte das matérias-primas utilizadas na indústria cerâmica tradicional é natural, encontrando-se em depósitos espalhados na crosta terrestre. Após a mineração, os materiais devem ser beneficiados, isto é, desagregados ou moídos, classificados de acordo com a granulometria e muitas vezes também purificadas. O processo de fabricação, propriamente dito, tem início somente após essas operações. As matérias-primas sintéticas geralmente são fornecidas prontas para uso, necessitando apenas, em alguns casos, de um ajuste de granulometria. (ABCERAM, 2021)
3.3.3. Preparação da massa
Os materiais cerâmicos geralmente são fabricados a partir da composição de duas ou mais matérias-primas, além de aditivos e água ou outro meio. Mesmo no caso da cerâmica vermelha, para a qual se utiliza apenas argila como matéria- prima, dois ou mais tipos de argilas com características diferentes entram na sua composição. Raramente emprega-se apenas uma única matéria-prima.
(ABCERAM, 2021)
3.3.4. Moagem
Na indústria cerâmica, o principal objetivo do processo de moagem é a redução do tamanho das partículas das matérias-primas através da ação dos corpos moedores, que normalmente é realizada em moinhos de bolas de alta alumina.
O impacto e o atrito provocados entre os corpos moedores e as paredes internas
sobre as matérias-primas promovem a diminuição das partículas. (NANDI, 2019)
3.3.5. Formação das peças
Existem diversos processos para dar forma às peças cerâmicas, e a seleção de um deles depende fundamentalmente de fatores econômicos, da geometria e das características do produto. Os métodos mais utilizados compreendem:
colagem, prensagem, extrusão e torneamento. (ESTEVES, 2021)
3.3.6. Tratamento térmico
O processamento térmico é de fundamental importância para obtenção dos produtos cerâmicos, pois dele dependem o desenvolvimento das propriedades finais destes produtos. Esse tratamento compreende as etapas de secagem e queima. (ABCERAM, 2021)
3.3.6.1 Secagem
Após a etapa de formação, as peças em geral ainda contêm grande quantidade de água, proveniente da preparação da massa. Para evitar tensões e, consequentemente, defeitos nas peças (como trincas, bolhas, empenos) é necessário eliminar essa água de forma lenta e gradual até um teor suficientemente baixo, de 0,8% a 1,5% de umidade residual. Para isso é preciso colocar em uma estufa para ocorrer a secagem, mostrada na Figura 9.
Figura 9 - Secador de Peças
Fonte: (SACMI, 2022)
Esses secadores podem ser considerados intermediários ou contínuos, a temperatura variando entre 50°C e 150°C. O calor de secagem é fornecido principalmente por queimadores a gás natural. (SACMI, 2022)
3.3.6.2 Queima
Nessa operação, os produtos adquirem suas propriedades finais. As peças, após secagem, são submetidas a um tratamento térmico a temperaturas elevadas como é visto na Figura 10.
Figura 10 - Forno usado para o processo de queima.
Fonte: (PINTO, 2021)
Para a maioria dos produtos situa-se entre 800 ºC a 1700 ºC, em fornos contínuos ou intermitentes que operam em três fases. (ABCERAM, 2021)
3.3.7. Acabamento
Normalmente, a maioria dos produtos cerâmicos é retirada dos fornos, inspecionada e remetida ao consumo. Alguns produtos, no entanto, requerem processamento adicional para atender a algumas características, não possíveis de serem obtidas durante o processo de fabricação. O processamento pós- queima recebe o nome genérico de acabamento e pode incluir polimento, corte, furação, entre outros. (ABCERAM, 2021)
3.3.8. Esmaltação e decoração
Muitos produtos cerâmicos, como louça sanitária, louça de mesa, isoladores elétricos, materiais de revestimento, recebem uma camada fina e contínua de um material denominado de esmalte ou vidrado, que após a queima adquire o aspecto vítreo. Esta camada vítrea contribui para os aspectos estéticos, higiênicos e melhoria de algumas propriedades como a mecânica e a elétrica.
Muitos materiais também são submetidos a uma decoração, a qual pode ser feita por diversos métodos, como serigrafia, decalcomania, pincel e outros. Neste caso da Figura 11, são utilizadas esteiras que aplicam suas características finais as peças. (ABCERAM, 2021).
Figura 11 - Acabamento do material cerâmico de revestimento.
Fonte: (PINTO, 2021)
Casos como esses, onde tem a ajuda de sistemas automatizados, fazem a produção ser mais rápida.
3.4 Impacto ambiental
Os uso de resíduos sólidos como substitutos de recursos naturais, na construção civil, possibilitam mitigar passivos ambientais em produtos com valor agregado, reduzindo muitas vezes os custos com insumos e prejuízos ao meio ambiente causados pela disposição final destes materiais. Esta tendência mundial está fazendo crescer a indústria da reciclagem/reuso que, por sua vez, demanda pesquisas e estudos que avaliem e garantam o processo de reaproveitamento e/ou reciclagem dos resíduos em todos os aspectos, desde o técnico, econômico até o grau de impacto ambiental. Neste sentido, a utilização de resíduos aplicados como materiais de reuso em cerâmicas requer avaliação ambiental ao longo do pós-uso do produto, especificamente da avaliação ambiental é uma metodologia necessária, a avaliação ambiental de um resíduo que foi estabilizado em um material cerâmico, requer ensaio de lixiviação, o qual é fundamental, prevendo a liberação, a longo prazo, de substâncias que podem ser impactantes a saúde humana e ao meio ambiente de modo geral. (KULAKOWSKI, 2014).
3.5.1 Influência da composição química nas massas cerâmicas
A análise química das amostras pode revelar a presença de diversos constituintes químicos, por isso é importante verificar seus respectivos efeitos nos corpos cerâmicos.
As massas cerâmicas apresentaram teores de óxidos e plasticidade de acordo com as utilizadas para a produção de produtos da cerâmica. As peças obtidas com a massa contendo menores teores de óxido de ferro e óxidos alcalinos, quando submetidas às taxas de aquecimento mais rápidas apresentaram melhor estabilidade e propriedades tecnológicas. Há predominância dos óxidos SiO2 e Al2O3, os teores de óxidos cromóforos (Fe2O3 + TiO2), que são responsáveis pela coloração da peça queimada, definem a coloração avermelhada do produto, devido à predominância do Fe2O3 em todas as argilas. O óxido de ferro é o principal composto cromóforo encontrado nas argilas queimadas. Os minerais à
base de ferro mais comuns nas argilas são goethita (FeO(OH)), hematita (Fe2O3), magnetita (Fe2O3.FeO), pirita (FeS2) e limonita (Fe(OH)3.nH2O). Em argilas com teor de Fe2O3 maior que 2,5% já se é possível constatar a coloração avermelhada característica do grupo de cerâmica vermelha, e com apenas 1% a argila se torna amarela. Destaca-se ainda que nem sempre há proporcionalidade entre a cor e a quantidade de óxidos de ferro indicados na análise química, pois o ferro pode estar combinado com outros componentes da argila, formando vidros. Há ainda o fato de que a formação de mulita pode afetar consideravelmente a cor de queima, pois esta fase é capaz de absorver alguns íons de ferro. Seja pela desodroxilação e/ou pela oxidação, todos os compostos de ferro, em atmosfera oxidante, se convertem em hematita. Por isto, ela é a fase responsável por conferir a coloração avermelhada na peça queimada (SOUSA et al., 2017).
3.5.2. Influência do cálcio, mais precisamente o carbonato de cálcio.
Na indústria cerâmica é comum a adição de diversos materiais ou resíduos para corrigir deficiências da matéria-prima, visando melhorar as especificações do produto. Este procedimento é interessante, pois não altera a planta industrial existente. A blendagem de uma massa cerâmica com um calcário (carbonato de cálcio) talvez seja uma alternativa plausível para melhorar as propriedades mecânicas dos tijolos ou mesmo proporcionar uma razoável redução na temperatura de sinterização na fabricação de tijolos, uma vez que esta substância tem sido comumente utilizada como fundente em vários processos industriais. O calcário é uma rocha formada predominantemente por calcita [Ca(CO3)] e, subsidiariamente, por muitos outros minerais, especialmente aragonita [Ca(CO3 )], dolomita[CaMg(CO3 )2 ]. A composição química teórica da calcita, principal constituinte do calcário, é Ca(CO3 ), onde o cálcio é comumente substituído por outros cátions, como ferro, zinco, magnanês, magnésio e estrôncio . O calcário é uma substância largamente encontrada na natureza e que tem um alto teor de carbonato de cálcio. As indústrias do município de Campos Goytacazes, no Estado do Rio de Janeiro, Brasil, tem procurado evitar o uso de carbonatos e resíduos de mármores (calcita e/ou dolomita) como aditivos para as suas massas cerâmicas, pois admitem que os grãos isolados de
carbonatos, durante a queima, se transformam em óxidos de cálcio e magnésio e que na presença da umidade podem sofrer hidratação e causar problemas para as peças cerâmicas. No entanto, em países europeus, como Itália e Espanha, é comum a utilização de argilas carbonatadas, especialmente na fabricação de revestimentos cerâmicos. (OLIVEIRA et al., 2012)
3.5.3. A NBR 13818 – ANEXO P – determinação de Chumbo e Cádmio em placas cerâmicas para revestimentos
A presença de outros componentes químicos é problemática para os materiais cerâmicos, como por exemplo o chumbo e cádmio. Algumas NBR´s mostram estas problemáticas, como a NBR 13818, NBR 10258. A não liberação de chumbo e cádmio em placas cerâmicas é uma exigência essencial para placas que mantêm contato direto com alimentos, sendo uma característica específica para placas cerâmicas esmaltadas, já que na composição do esmalte tais elementos podem estar presentes (JUNIOR, 2022)
A NBR 13818, mais precisamente no Anexo P detalha os procedimentos que determinam a presença de chumbo e cádmio em placas cerâmica para revestimento, bem como os reagentes utilizados, aparelhagem, preparação dos corpos-de-prova, procedimento e por fim a verificação da presença desses dois elementos, gerando um relatório final sobre tais resultados.
3.5.4. NBR 10258 - Superfície de peças cerâmicas vidradas.
No Brasil, com o cancelamento da norma ABNT NBR 10258 de 1988, com a falta de atualização da Portaria da Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde 27/1996 da ANVISA, não há um procedimento válido para a determinação do teor de chumbo em peças cerâmicas de uso doméstico. A Portaria da Secretaria de Vigilância Sanitária 27/1996 da ANVISA estabelecia os teores máximo permitidos de chumbo segundo a categoria da peça em questão (Tabela 1). Contudo, não existe uma legislação específica que controle a entrada da porcelana e de materiais semelhantes, cujos elevados níveis de chumbo e cádmio estejam fora dos padrões da Organização Mundial de Saúde (OMS).
(BARACHO, 2012).
Tabela 1: Limites máximos de migração específica de chumbo e cádmio estabelecidos pela Resolução nº27/96.
Fonte: (BARACHO, 2012)
Os efeitos do envenenamento por chumbo podem gerar desde problemas neurológicos e fisiológicos (danos ao rim, ao coração e ao fígado) ao coma e morte. Em crianças, esse efeito é ainda mais perigoso, pois níveis muito pequenos de chumbo no sangue podem produzir sequelas a longo prazo, tais como, encefalopatia, hipertensão, infertilidade, problemas de baixo Q.I., depressão, déficit de atenção, hiperatividade, comportamentos antissociais e/ou agressivos, etc. (BARACHO, 2012)
3.5.5. Teor de Cromo em cerâmica
A esmaltação de uma cerâmica é feita para adicionar cor ou decorar sua superfície ou para variar sua textura. O esmalte é geralmente feito de pó de vidro com óxidos coloridos de elementos como cobalto (Co), cromo (Cr), manganês (Mn) ou níquel (Ni), suspensos em água. Podem ser adicionados no esmalte vários componentes como óxidos alcalinos, boratos e óxidos de chumbo. (DA SILVA et al., 2015)
A partir dos experimentos realizados por (ALBUQUERQUE, 2016), é possível concluir que a estrutura cristalina proposta para formação do pigmento pode ser obtida controlando-se a composição da mistura e a temperatura de síntese.
O aumento da temperatura favorece a formação de silicatos de cálcio. Por sua vez, o aumento do teor de óxido de cromo também tem um efeito positivo na formação de wollastonita, desde que seja respeitado o limite máximo de adição.
Adições de quantidades superiores de óxido de cromo tendem a evitar a formação de silicatos, mesmo em temperaturas maiores. De forma geral, o aumento do percentual em massa de óxido de cromo resulta em um pigmento
que, após a aplicação, apresenta maior tonalidade e menor luminosidade do verde nas temperaturas de calcinação utilizadas. Este efeito pode ser associado, em parte, pela ação pigmentante do óxido de cromo. O aumento da temperatura de síntese resulta em menor eficiência de moagem do pigmento, o que pode ser associado à formação de fase líquida e aumento da dureza dos agregados formados. A presença dessa fase líquida favorece o processo de síntese do pigmento, entretanto pode resultar em menor estabilidade do mesmo em temperaturas elevadas, refletindo também em instabilidade da cor.
(ALBUQUERQUE, 2016)
3.6. Plasticidade em material cerâmico
Plasticidade é a propriedade de um material que permite que ele seja deformado sem romper quando atua uma força suficiente para causar deformação e que lhe permite manter a sua forma após a força aplicada ter sido removida. Dentre os fatores que afetam a plasticidade destacam-se a mineralogia e a granulometria das amostras. A plasticidade decorre das partículas mais finas das matérias- primas e o seu excesso causa trincas de secagem. A plasticidade é controlada pelo conteúdo de absorção de água. Essa água é removida por aquecimento a 105-110ºC, destruindo a plasticidade da argila. Com água em pequena quantidade, a argila não é suficientemente plástica para ser trabalhada, e com muita água os tijolos perdem a sua forma. O grau de plasticidade pode ser definido em se tratando do limite de plasticidade. O limite de plasticidade consiste no teor de água expresso em porcentagem de argila seca a 110ºC de uma massa plástica, acima da qual essa argila pode ser moldada na forma de cilindros de cerca de 3 mm a 4 mm de diâmetro. O procedimento de ensaio é normatizado pela NBR 7180-84. Existem substâncias que aumentam esta plasticidade (carbonatos, hidróxidos, silicatos e oxalatos) ou as que diminuem (ar incorporado, detergentes, sabões, pó de minerais, areia e pó de cerâmica). Estas substâncias são usadas como aditivo para correções na fabricação da cerâmica.
(ANDRADE et al., 2012).
4. METODOLOGIA
A busca pelo conhecimento nos leva a vários caminhos, sejam eles, um caminho já descoberto, aqueles que ainda serão desbravados ou até mesmo que já se tem um conhecimento da sua existência, mas não foi explorado totalmente. Em uma revisão bibliográfica existe a mistura desses caminhos, devido ao nicho do tema, alguns atalhos podem ser percorridos, sabendo a forma certa de conduzi- la, para isso, existem diversas maneiras de obter acesso a eles, uma delas é buscando a definição de alguns precursores desses caminhos, e assim podemos ter um conhecimento maior antes de adentrar caminho a fora.
Toda pesquisa deve basear-se em uma teoria, que serve como ponto de partida para a investigação bem-sucedida de um problema. A teoria, sendo instrumento de ciência, é utilizada para conceituar os tipos de dados a serem analisados.
Para ser válida, deve apoiar-se em fatos observados e provados, resultantes da pesquisa. (MARCONI, 2012).
Diante dessa definição, é possível colocar em prática todo conhecimento adquirido, fazendo o método mais adequado para isso. Para uma melhor construção da metodologia, serão utilizadas algumas estratégias, de forma que ficará evidente os passos a seguir.
4.1. Estratégias de localização das referências
Inicialmente foram acessadas as plataformas Sucupira, do sistema Capes (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) e SciELO (Scientific Electronic Library Online).
Para uma busca mais concentrada no tema, utilizou-se palavras-chave:
Resíduos Dregs; Dregs; Produção de Celulose; Processo Kraft; Resíduos Sólidos; Incorporação de Dregs. Após isto, com o resultado gerado das buscas, ocorreu consultas em textos de artigos científicos e revistas em linguagens pré- definidas, como a portuguesa e inglesa.
4.1.2. Estratégias de seleção das referências
A pesquisa de seleção dos periódicos, foi delimitado seguindo o conjunto de procedimentos utilizados na avaliação de periódicos criado pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) um sistema que faz a classificação da produção científica dos programas de pós-graduação no que
diz respeito aos artigos publicados em diversos periódicos, revistas, e livros científicos, englobando todas as áreas do conhecimento, definindo assim: A1 e A2 contempla periódicos de excelência internacional; B1 e B2 abrange os periódicos de excelência nacional; B3, B4 e B5 considera os periódicos de média relevância, e por fim, C contempla periódicos de baixa relevância, ou seja, considerados não científicos e inacessíveis para avaliação. Para obter resultados mais relevantes a opção por qualificações entre A1 e B5 foi a mais favorável, também ocorreu delimitações dos artigos publicados, do ano de 2012 até 2022, para que os resultados estejam atualizados e as referências dentro das normas.
Posterior a isto, ocorreu a exclusão dos artigos que não atenderam os critérios previamente determinados, como as qualificações dos periódicos publicados fora do especificado, teses e dissertações e propriamente trabalho de conclusão de curso (TCC) também foram excluídos considerando não ter o mesmo critério de avaliação comparados com os periódicos avaliados por essas plataformas para serem publicados.
Aqueles que agregaram conhecimento para a construção do projeto foi armazenado como banco de dados com seus respectivos títulos, revistas e periódicos publicados e qualificações dos periódicos. De forma a ser aprovado, os artigos foram separados e entregue ao orientador para análise geral.
Os artigos aprovados nesta etapa foram lidos novamente, desta vez para enfim serem adicionados no trabalho, todos eles referenciados, para uma melhor organização.
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1. Composição química do dregs
Para uma análise das informações foi construída a tabela 2, que se deu através da verificação dos artigos selecionados, está tabela seguirá como base, pois nela é possível consultar os principais componentes químicos encontrados quando foram analisados pelos seus respectivos autores.
Tabela 2: Composição em massa (wt %) das amostras de dregs
Elem. [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
Ca 35,410 23,000 30,450 30,000 24,510 24,940 23,300 22,100 Mg 0,9200 1,3000 30,200 1,0000 6,5700 3,5800 3,5300 1,3600 Na 1,0200 6,7000 1,4700 3,4000 1,5600 7,0400 6,1900 3,6100 K 0,1200 0,6400 0,0600 0,2300 <0,080 0,3100 0,1700 0,1100 Fe 0,3000 - 0,1300 0,2900 0,4300 0,4100 0,3100 0,4775
Mn 0,4800 - - 0,4000 3,2600 0,0500 0,2200 1,6425
S - 1,5000 0,300 0,7100 1,4400 0,0000 1,8100 0,7000
Si - - 0,3900 - 0,1100 0,0000 1,4100 -
Al - - 0,2100 - 1,0300 0,2500 0,8000 -
P - - 0,3100 - 0,0000 0,1600 0,2000 0,5600
Cl - - 0,0150 - - - - -
Sr - - - - - - 0,1400 -
Zn 0,0235 0,0256 0,0088 0,0189 0,3197 0,0160 - 0,0975
Cu 0,0054 0,0123 0,0055 0,0061 0,0229 0,0102 - 0,0485
Pb 0,0062 <2E-5 0,0017 0,0003 0,0006 0,0013 - -
Cd 0,0005 <5E-6 0,0000 9E-5 0,0004 0,0009 - -
Cr - 0,1800 0,0015 0,0284 0,0295 0,0056 0,2300 -
Ni - - 0,0033 0,0099 0,0233 0,0189 - -
B - - - 0,0006 - - - 0,0064
Mo - - - - 3E-5 0,0000 - 0,0030
Total 38,2856 33,35793 63,5558 36,09425 39,3864 36,7929 38,31 30,7154
Fonte: ([1] RODRIGUES et al., 2019, [2] BANDARA et al., 2019; [3] IZIDIO et al., 2014; [4]
MAKITALO et al., 2014; [5] BRANCO et al., 2013; [6] QUINA et al., 2020; [7] FARAGE et al., 2020; [8] RODRIGUES et al., 2020.)
A tabela 2 consiste na caracterização química dos resíduos dregs, verificada pelos autores mencionados na referência. Nesta tabela são dispostas as composições químicas em forma decrescente. Destacando o teor de Ca por ter uma quantidade expressiva, percebe-se uma variação da composição química do Ca de um autor para o outro, a explicação para isso é o processo produtivo em que foi gerado os resíduos dregs, dependendo da localização em que foram geradas, irá influenciar diretamente nesta variação. Destaca-se também a presença dos elementos químicos Pb, Cd e Cr, a presença desses elementos químicos é um indicativo de toxicidade dos resíduos dregs caracterizado, trazendo consequências, como possíveis contaminações caso seja ultrapassado o limite de utilização.
Essa caracterização química viabiliza uma melhor incorporação dos resíduos dregs devido ao comportamento químico desse resíduo. Um exemplo de verificação e aplicação é verificando o elemento com a maior quantidade, neste caso o Ca, a alta presença do elemento químico Ca, que está caracterizada nos resíduos dregs na forma de carbonato de cálcio (CaCO3) e quando é queimada se decompõem em óxido de cálcio (CaO) e dióxido de carbono (CO2), o CO2 em sua forma gasosa gera poros, o que é um indicativo do que irá ocorrer na incorporação, um aumento na porosidade nos materiais cerâmicos, que no caso em questão não é um indicativo positivo.
5.2. Localização das unidades das plantas de celulose que geram dregs.
Devido à escala de produção da indústria de celulose e suas diversas localizações, existem algumas diferenças no processo de produção, resultando em diferentes composições químicas. Alguns dos autores pesquisados basearam-se em alguns desses locais, para verificar tais diferenças, como mostra a Figura 12.
Figura 12 - Mapa de localização de algumas plantas de celulose
Fonte: (Elaborado pelo autor, 2022)
Em destaque, 4 plantas de produção localizadas no Brasil, mas especificamente na América do Sul e 2 plantas de produção localizadas na Europa. A partir dessas localizações é possível detectar que existem variações na composição química do resíduo Dregs, como é possível verificar na tabela 2, que foi feita com base nos artigos de alguns autores destacados. Isso ocorre pela diferença de solo e o processo produtivo que a indústria celulósica adota, esses dois fatores contribuem para que haja a diferença, tendo em vista que são dois fatores muito importante, atuando desde o princípio do ciclo de produção, ou seja, no plantio, que entra em questão o solo que é cultivado uma das matéria-prima dessa produção, além disso, o processo produtivo em sí pode variar bastante, podendo ser uma produção moderada, ou até mesmo uma alta produção, o que impacta nos resíduos gerados.
Esses estudos em diferentes localidades corroboram para uma análise mais amplificada sobre os resíduos dregs, e o que isto impacta em suas aplicações futura, seja ao seu destino primário, que são os aterros industriais e o efeito que ela pode ocasionar no solo, ou possíveis reaproveitamento.
5.3. Aplicação de dregs na indústria de cerâmica.
Tabela 3: Uma visão geral das características das cerâmicas segundo os autores em relação a utilização do resíduo Dregs.
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
Absorção de água
Favorável Não avaliado
Favorável Não avaliado Não avaliado Inadequada Não avaliado
Favorável
Densidade Não avaliado
Não avaliado
Favorável Não avaliado Não avaliado Não avaliado Não avaliado
Não avaliado Porosidade Alta
porosidade
Não avaliado
Não avaliado
Não avaliado Não avaliado Não avaliado Alta porosidade
Alta porosidade Resistência
Mecânica
Melhor resistência
Não avaliado
Melhor resistência.
Insuficiente Não avaliado Melhor resistência
Não avaliado
Melhor resistência Toxicidade Não
avaliado
Possível Perigo
Não avaliado
Inofensivo Possível Perigo
Possível Perigo
Não avaliado
Não avaliado Granulometria Influência Não
avaliado
Não avaliado
Não avaliado Não avaliado Não avaliado Não avaliado
Não avaliado
Fonte: ([1] RODRIGUES et al., 2019, [2] BANDARA et al., 2019; [3] IZIDIO et al., 2014; [4]
MAKITALO et al., 2014; [5] BRANCO et al., 2013; [6] QUINA et al., 2020; [7] FARAGE et al., 2020; [8] RODRIGUES et al., 2020.)
A tabela 3 foi construída analisando as características das cerâmicas segundo os autores após a incorporação dos resíduos dregs. Foram verificadas as características de Absorção de Água, Densidade, Porosidade, Resistência Mecânica, Toxidade, Granulometria.
A absorção de água foi destacada por 3 autores como favorável após a incorporação do resíduo, isso indica que não houve uma absorção de água, o que é bom para o material cerâmico, apenas 1 autor citou que a incorporação foi inadequada, nesse caso, o estudo desse autor apontou que houve absorção de água após a incorporação.
Em relação a densidade, apenas 1 autor avaliou a incorporação dos resíduos dregs, e classificou como favorável, neste caso, houve uma diminuição da densidade, deixando o material cerâmico mais leve. E uma observação em relação a essa característica no material cerâmico, a densidade e a porosidade são inversamente proporcionais, quando a densidade diminui a porosidade aumenta.
A porosidade foi avaliada por 3 autores, e classificada com alta porosidade, o que não é bom para o material cerâmico, isso ocorre pela concentração de Ca em sua grande quantidade encontrada nesse resíduo, o Ca está presente no resíduo dregs na forma de carbonato de cálcio, quando queimado ela se decompõe reagindo e formando o CaO e CO2, o CO2 na forma gasosa gera poros, por isso que combinado com a grande quantidade de Ca e sua reação gerou uma alta porosidade como classificados pelos autores em suas observações.
Outra característica que foi analisada e classificada após a incorporação do resíduo, foi a resistência mecânica, que é um dos principais pontos a serem observados nos materiais cerâmicos, os 4 autores que classificaram que houve uma melhora na resistência mecânica estão destacando as seguintes melhoras:
resistência ao cisalhamento, resistência a flexão e a ruptura, apenas 1 autor avaliou como insuficiente a resistência mecânica.
Sobre a toxidade, 3 autores classificaram como um possível perigo devido a presença dos elementos Pb, Cd e Cr, e um autor definiu como inofensivo, um ponto a ser considerado, é que um desses autores também tem como base a incorporação em outra área, mais especificamente no solo, por conta disso a observação sobre a toxicidade é ainda maior.
A granulometria foi avaliada por 1 autor e classificada como uma influência diretamente na resistência mecânica caso a granulometria dos resíduos dregs incorporados seja superior a 20 µm, nesse caso é preciso controlar a granulometria dos resíduos. Portanto, a tabela 3 permite que essas classificações geradas pelos autores podem ser utilizadas para uma escolha de aplicabilidade.
A tabela 4 destaca as conclusões dos autores em relação as características verificadas após a incorporação, porém, agora será destaca de forma resumida, essas conclusões serviram de base como construção da tabela 3.
Tabela 4: Resumo dos resultados dos artigos citados.
Autor Resultados
RODRIGUES et al., 2019
Considerando os ciclos de queima avaliados, é recomendado que o uso de dregs seja limitado em 30% para que a queda na resistência mecânica, em relação à argila pura, não seja significativa. Contudo, o ciclo de queima deve ser realizado em 950°C e com patamar de pelo menos 300 min. Esse tempo longo para reação não é um problema para indústrias de cerâmica vermelha, pois normalmente são usados ciclos longos de queima, os quais podem ultrapassar 24 h, entre aquecimento e resfriamento, porosidade aparente foram detectadas e a absorção de água muito favorável a substituição.
BANDARA et al., 2019
Este estudo reforça que uma bateria de testes é fundamental para uma melhor compreensão do comportamento dos resíduos no meio ambiente e que esses resultados devem prevalecer sobre os resultados da análise química para avaliação da toxicidade.
A análise química indicou o resíduo dregs analisado como um “Perigo Possível”, enquanto a bateria de testes mostrou altos efeitos tóxicos para três dos cinco organismos. A correção do pH testados para valores neutros não modulou os efeitos observados. Globalmente, os resultados sugerem que o dregs deve ser classificado como tóxico. No entanto, a legislação europeia sobre resíduos deve fornecer diretrizes para aplicar os critérios de fim de resíduos e evitar o aterro, mesmo para materiais como o resíduo dregs.
IZIDIO et al., 2014
A partir dos resultados obtidos em bancada, foram comprovadas as reais melhorias dos testes físicos, maior resistência mecânica à flexão do material cerâmico, podendo ser utilizado parte do resíduo substituindo a argila nas indústrias de cerâmica, reduzindo a quantidade de resíduo descartado para aterro. As análises dos resultados
