menu ICTR20 04 | menu inic ial ICTR 2004 – CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA EM RESÍDUOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Costão do Santinho – Florianópolis – Santa Catarina ESTUDO DA VIABILIDADE DE UTILIZAÇÃO DE CONCHAS DE SURURU EM MATERIAIS À BASE DE CIMENTO PORTLAND. Rocha, Sergio Renato Ávila Glasherster da Gomes, Paulo César Correia Barboza, Aline da Silva Ramos Lima, Flávio Barboza de Barros, Alexandre Rodrigues de PRÓXIMA Realização: ICTR – Instituto de Ciência e Tecnologia em Resíduos e Desenvolvimento Sustentável NISAM - USP – Núcleo de Informações em Saúde Ambiental da USP menu ICTR20 04 | menu inic ial ESTUDO DA VIABILIDADE DE UTILIZAÇÃO DE CONCHAS DE SURURU EM MATERIAIS À BASE DE CIMENTO PORTLAND Rocha, Sergio Renato Ávila Glasherster da; Gomes, Paulo César Correia (2); Barboza, Aline da Silva Ramos (3); Lima, Flávio Barboza de (4); (5)Barros, Alexandre Rodrigues de. RESUMO A gestão dos resíduos urbanos constitui um dos mais relevantes desafios das administrações públicas nas sociedades atuais. Como conseqüência do crescimento dos centros urbanos, a quantidade destes resíduos tem aumentado consideravelmente e, paralelamente, os espaços físicos para depositá-los têm sido mais escassos e mais caros. Além destes aspectos relacionados com a disponibilidade de superfícies de deposição, existe a preocupação com os problemas de preservação ambiental, de higiene populacional e de aparência das cidades que podem decorrer de uma má gestão de tais resíduos. Um dos resíduos produzidos diariamente em grande quantidade na Cidade de Maceió é a concha do molusco conhecido como Sururu (Mytella falcata). No aproveitamento desse molusco na culinária local, a casca em forma de concha é descartada, gerando assim um entulho (poluente) para a região. Um estudo do aproveitamento do resíduo passa inicialmente pela caracterização física e química do resíduo. Numa segunda etapa são produzidas argamassas e concretos utilizando tal resíduo. No estudo o resíduo foi usado para substituir parte da areia. No concreto a substituição de 5% de areia por resíduo resultou em um aumento de resistência à compressão. Palavras-Chave: Resíduo da concha do Sururu, argamassa, concreto. (1) Bolsista de IC/FAPEAL. Professor Doutor, Univ. Federal de Alagoas/Centro de Tecnologia/Núcleo de Pesq. Tecnológicas/Laboratório de Estruturas e Materiais, BR 104 Norte, km 14, CEP 57072-970, Tabuleiro do Martins - Maceió-AL - e-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]; (5) Aluno de Engenharia Civil e Estagiário do Núcleo de Pesquisa Tecnológica – NPT. (2),(3) e(4) 4050 anter ior próxima menu ICTR20 04 | menu inic ial INTRODUÇÃO A grande variedade de resíduos que são produzidos diariamente e lançados ao meio ambiente é um problema cuja magnitude excede em muitas vezes o controle dos órgãos competentes. Como conseqüência do crescimento dos centros urbanos, a quantidade destes resíduos tem aumentado consideravelmente e, paralelamente, os espaços físicos para depositá-los têm sido mais escassos e mais caros. Além destes aspectos, existe a preocupação com os problemas de preservação ambiental, de higiene populacional e de aparência das cidades que podem decorrer de uma má gestão de tais resíduos. A necessidade de estabelecer planos amplos para a questão de gerenciamento, controle, armazenamento e aproveitamento de resíduos se torna emergencial devendo ser encarado hoje como uma atividade complementar. O gerenciamento dos resíduos sólidos consiste entre outros aspectos controlar a produção dos resíduos e buscar soluções para o armazenamento e uso dos mesmos. O processo de reciclagem dos resíduos é uma alternativa que pode proporcionar a produção de produtos de baixo custo, onde tais produtos podem substituir ou diminuir o consumo de matérias-primas não renováveis, além de transformar a ação do resíduo de nociva a uma aliada ao meio ambiente. Em Maceió, o resíduo de grande abundância na região lacustre alagoana é a casca ou concha de moluscos. Os moluscos são organismos invertebrados que têm o esqueleto do lado de fora do corpo na forma de uma concha. O molusco de interesse econômico da região é o Sururu (Mytella falcata), tanto no aspecto comercial como no volume de coleta. A captura de moluscos na região lacustre alagoana se caracteriza por ser uma atividade econômica principal para boa parte das populações ribeirinhas, que exploram de forma artesanal esse recurso natural. No aproveitamento desse molusco na culinária local, a casca em forma de concha é descartada, gerando assim um grande volume de entulho (poluente) para a região, que geralmente é abandonada no próprio local de coleta causando prejuízo ao meio ambiente. A ausência de informações sobre a produção, quantidade, técnicas de obtenção e destinos dos resíduos, além da definição das características químicas e físicas dos mesmos, inviabiliza o gerenciamento e a utilização destes resíduos. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo apresentar um estudo bibliográfico sobre o molusco Sururu, informar sobre a produção, armazenamento e destino dos mesmos, determinar suas características químicas e físicas, e obter materiais cimentícios à base de cimento. No laboratório, os resíduos foram triturados até obter dimensões próximas da areia e utilizados como constituintes dos materiais à base de cimento. Diversas proporções de resíduo foram introduzidas em argamassas e concretos. Em termos de resistência à compressão o uso do resíduo nas argamassas proporcionou diminuição, entretanto no concreto a substituição de 5% da aréia por resíduo resultou em um ligeiro aumento. ÁREA DO CONHECIMENTO Os estudos desenvolvidos para o aproveitamento da casca de Sururu são em números muito pequenos. Algumas consultas e visitas foram realizadas no sentido de colher informações sobre a utilização deste resíduo: A Superintendência de Limpeza Urbana de Maceió (SLUM), onde foram apresentados dados das coletas do resíduo e seu destino para o “lixão” e a Federação dos Pescadores do Estado de 4051 anter ior próxima menu ICTR20 04 | menu inic ial Alagoas (FEPEAL), ambos sem conhecimento da utilização da casca. Segundo dados do Projeto de Conservação e Utilização Sustentável da Diversidade Biológica Brasileira, empreendida pela Comissão Coordenadora do Programa Nacional da Diversidade Biológica (PRONABIO), do Ministério do Meio Ambiente, dos Recursos Hídricos e da Amazônia Legal (MMA), cujos principais objetivos são: a identificação de oportunidades, opções e ações prioritárias para a conservação da biodiversidade, utilização sustentável dos recursos biológicos e a repartição dos benefícios derivados da utilização de seus recursos genéticos; tem-se desenvolvidas algumas pesquisas visando o uso da casca de sururu para correção de solos e ração animal. No entanto, documentos ou artigos que registrem esta utilização não foram encontrados. Devido a esta falta de informações sobre o uso da casca do Sururu, o estudo bibliográfico ficou resumido aos trabalhos realizados por Pereira Barros e outros sobre a exploração do Sururu. O molusco sururu (Mytella falcata) tem como um de seus habitats no Nordeste brasileiro, a lagoa Mundaú. A lagoa Mundaú tem uma área de aproximadamente 23km². Sua profundidade, com exceção dos canais, raramente excede a 2m. A natureza do fundo é predominantemente lama, muito rica em matéria orgânica, com razoável teor de fragmento de conchas de molusco, carapaças de crustáceo e outros elementos grosseiros. É nesse tipo de substrato onde prolifera em grande abundância o sururu, que cobre toda a superfície dos aterros (bancos), formando como que um tapete felpudo. Nessa lagoa, o referido molusco encontra ambiente favorável para se tornar o maior estoque nacional entre os seus congêneres e uma das maiores reservas naturais do mundo. Sua produção média anual é em torno de 3.000 toneladas, cujo rendimento das partes comestível é em torno de 1.200 toneladas (dados de 1980). Às suas margens estão localizadas algumas cidades e vários bairros da periferia de Maceió. Nessas localidades residem predominantemente pescadores que vivem exclusivamente da pesca, representando a pesca do sururu a principal atividade e a sua carne, o suporte alimentar dessa população que é quase na sua totalidade pobre, (Pereira-Barros, 1987). MATERIAL E MÉTODO A coleta do resíduo é feita por contêiner de 5m³ em pontos próximos a maior concentração das atividades geradoras de resíduo no Dique-estrada, figura 1,. Devido à deficiência da coleta, disposição de contêineres não suficiente, é comum encontrar montes de conchas no espaço reservado para práticas esportivas e no local próximo a retirada do sururu da Lagoa. Figura 1 – Coleta da casca de Sururu no Dique-estrada. 4052 anter ior próxima menu ICTR20 04 | menu inic ial Geralmente de 3 contêineres são preenchidas por conchas. Essa quantidade de contêiner depende da época do ano, pois no período da semana santa, quando a pesca se intensifica devido à procura do mercado consumidor, a quantidade de contêiner preenchida com conchas de sururu costuma duplicar. Quando preenchido o contêiner é recolhido e levado ao lixão. O peso líquido fica em torno de 1,5 t. Considerando que diariamente se consegue coletar 3 contêineres de casca de sururu, sua produção diária chega a 4,5 t./dia. As conchas de Sururu levadas para o laboratório foram coletadas de vários contêineres, em mais de um dia de coleta, onde foram espalhadas e lavadas, como forma de minimizar o odor e posteriormente secas ao sol e logo depois armazenadas. Os diferentes tamanhos das conchas de Sururu e características podem ser vistas na figura 2. As conchas de Sururu apresentam incrustações ou craca na maioria da casca, figura 2. As conchas foram moídas com o auxílio de um triturador mecânico e posteriormente peneiradas utilizando-se de uma peneira de abertura de 6,3 mm. Figura 2 –Diferentes tamanhos e características das conchas de Sururu. A composição granulométrica das conchas do sururu determinadas segundo a NBR 7217/87 é mostrada na tabela 1. A massa específica 2,52 foi determinada pela NBR 9776/87. Tabela 2 – Composição granulométrica do resíduo de sururu Abertura Amostra 1 (500 g) Amostra 2 (500 g) % média Peneira Massa Massa % retida % retida retida acumulada (mm) retida (g) retida (g) 4,8 3,00 0,60 4,00 0,80 0,7 2,4 51,3 10,27 58,0 11,63 10,82 10,92 1,2 143,5 28,72 143,1 28,70 28,71 40,23 0,6 187,5 37,53 189 37,90 37,72 77,94 0,3 69,0 13,81 65,9 13,21 13,51 91,45 0,15 29,3 5,87 24,7 4,95 5,41 96,86 0,075 10,1 2,02 10,2 2,05 2,04 98,90 fundo 5,9 1,18 3,8 0,76 0,97 99,9 total 499,6 100 498,7 100 99,9 317,4 Tamanho máximo 4,8 4,8 Módulo de finura 3,17 As amostras para análise química, termogravitimétrica (ATG) e termodiferencial (ATD), foram preparadas da seguinte forma: Concha de Sururu sem incrustações CS, com craca – CR, e outra com concha e craca misturadas - CC. Na tabela 3 e figuras 3, 4 e 5 podem ser vistas os resultados das análises. 4053 anter ior próxima menu ICTR20 04 | menu inic ial Tabela 3 –Análise química das diferentes amostras de concha de Sururu. Tipo de amostra Composição Química CS CR CC Pr (Perda ao Rubro) 47,36% 45,83% 45,02% SiO2 (Óxido de Silício) 0,80% 1,80% 1,65% RI (Resíduo Insolúvel) 0,34% 1,57% 0,75% Fe2O3 (Óxido de Ferro) Traços 1,04% 1,60% Al2O3 (Óxido de Alumínio) 2,43% 2,40% 1,43% CaO (Óxido de Cálcio) 43,12% 42,56% 45,36% MgO (Óxido de Magnésio) 3,52% 4,05% 3,63% Na2O (Óxido de Sódio) 0,47% 0,47% 0,47% K2O (Óxido de Potássio) 0,02% 0,09% 0,07% ATD - CS ATG - CS 60 45 40 35 30 25 20 15 40 20 0 -20 0 200 400 600 800 1000 1200 10 5 0 -5 0 -40 -60 -80 200 400 600 Temperatura 800 1000 800 1000 1200 Temperatura Figura 3 – Análise ATG e ATD da CS. ATD - CR ATG - CR 60 40 0 -20 0 200 400 600 800 1000 Dm (%) Dt (ºC) 20 1200 -40 -60 -80 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 -100 200 400 600 1200 Temperatura Temperatura Figura 4 – Análise ATG e ATD da CC. ATD - CC ATG - CC 60 40 35 40 30 20 25 20 0 -20 0 200 400 600 800 1000 1200 15 10 5 -40 0 -60 -5 0 Temperatura 200 400 600 800 1000 1200 Tempera tura Figura 5 – Análise ATG e ATD da CR. Na tabela 3, verifica-se que as três amostras apresentam valores próximos, mesmo CR sendo só de craca. As diferenças que se destacam em relação a amostra só 4054 anter ior próxima menu ICTR20 04 | menu inic ial com craca - CR, são: resíduo insolúvel, óxido de Ferro, óxido de silício e óxido de magnésio. Pela análise química verifica-se que a casca de sururu moída apresenta uma baixíssima atividade pozolânica. Na figura 3, a análise ATG do CS mostra a perda de massa total de 40,11%, correspondente a perda de água livre e decomposição do carbonato. Pela análise ATD o pico endotérmico a 120ºC mostra presença de água livre. E o pico endotérmico de grande intensidade a 930ºC correspondente a presença de carbonato. Na figura 4, a análise ATG do CC mostra a perda de massa total de 38,10, correspondente a perda de água livre e decomposição do carbonato. Pela análise ATD o pico endotérmico a 120ºC mostra presença de água livre. E o pico endotérmico de grande intensidade a 930ºC correspondente a presença de carbonato. Na figura 5, a análise ATG do CR mostra a perda de massa total de 38,10, correspondente a perda de água livre e decomposição do carbonato. Pela análise ATD o pico endotérmico a 120ºC mostra presença de água livre. E o pico endotérmico de grande intensidade a 930ºC correspondente a presença de carbonato. A grande perda de massa destes resíduos comprova sua instabilidade em temperaturas altas. O cimento do tipo Portland composto - CP II-Z-32, de acordo com a norma NBR 11578/1991, foi utilizado. O agregado miúdo usado foi areia natural quartzosa e o agregado graúdo foi a brita 01, com características apresentadas na tabela 4. Tabela 4: Características dos agregados Agregado Agregado graúdo Ensaios miúdo (brita 01) Diâmetro característico máximo (mm) 2,4 19,0 Módulo de finura 2,5 6,8 Massa específica (g/cm³) 2,611 2,62 Absorção (%) 0,58 0,49 Teor de material pulverulento (%) 0,58 0,33 As argamassas com CSM foram moldadas em argamassadeira automática, com relação a/c de 0,55 e relação 1:2 (um de cimento e dois de agregado miúdo). Foram feitas argamassas de referência, sem CSM, e com substituição de 5%, 10%, 15% e 20% de agregado miúdo por CSM, na quantidade de 10 corpos de prova para cada tipo de argamassa. As composições dos concretos são mostradas na Tabela 5. Tabela 5 – Composição das misturas de concreto Concreto a/c Composição (kg/m³) Referência 1: 2,0:2,1:0,0 5% CSM 0,55 1: 1,8:2,1:0,1 10% CSM 1: 1,7:2,1:0,2 A determinação da consistência das argamassas foi determinada pelo ensaio do tronco de cone da mesa de consistência, figura 6, de acordo com a norma NBR 13276/1995. A determinação da consistência do concreto foi feita através do abatimento do tronco de cone, segundo a NBR NM 67 (ABNT, 1998a), figura 6. 4055 anter ior próxima menu ICTR20 04 | menu inic ial Figura 6 – Ensaio de determinação da consistência da argamassa e do concreto. Os corpos-de-prova de 5 cm de diâmetro por 10 cm de altura foram usados para determinação da resistência das argamassas. E de 10 cm de diâmetro por 20 cm de altura para o concreto. Os procedimentos adotados no processo de moldagem dos corpos-de-prova foram os descritos na NBR 5738 (ABNT, 1994a). Os ensaios foram realizados nas idades de 07 e 28 dias. Os procedimentos utilizados para determinação das resistências à compressão dos corpos-de-prova foram de acordo com os descritos na NBR 5739 (ABNT, 1994b). O Ensaio de determinação da absorção de àgua da argamassa por imersão foi realizado seguindo os procedimentos descritos na NBR 9778 (ABNT, 1987i). Para cada tipo de argamassa foram utilizados três corpos-de-prova na idade de 07 dias. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na tabela 6 são mostradas as consistências obtidas para as argamassas. Os maiores diâmetros alcançados nas misturas com CSM podem estar relacionados com a maior quantidade de água livre presente nestas misturas, já que o CSM apresentou um módulo de finura superior ao da areia, e pela a absorção do CSM. Tabela 6 – Consistências das argamassas Mesa de Abatimento Concreto Diâmetro (mm) Referência 289 5% de CSM 302 10% de CSM 301 15% de CSM 301 20% de CSM 301 Nos concretos a determinação da consistência foram feitos buscando-se um abatimento de 100 mm. Na tabela 7 são mostradas as consistências obtidas para esses concretos. É verificado que o comportamento do concreto foi semelhante aquele das argamassas, isto é, os concretos com CSM apresentaram maiores consistências. Tabela 7 – Consistências dos concretos. Abatimento do Tronco de Concreto Cone (mm) REF 95 05% de CSM 103 10% de CSM 98 4056 anter ior próxima menu ICTR20 04 | menu inic ial A tabela 8 mostra os resultados correspondentes às absorções das argamassas, realizada em corpos-de-prova. Os resultados indicam uma maior absorção para as argamassas produzidas com substituição da areia pelo resíduo CSM. Observa-se também que há um pequeno aumento na absorção de água à medida que se aumenta a proporção de agregado substituído pelo resíduo. Isto estar relacionado com a porosidade da argamassa que depende da granulometria e forma dos agregados. Provavelmente, devido à forma lamelar do resíduo, isto é, espessura pequena em relação às outras dimensões; as argamassas com CSM apresentaram uma maior percentagem de vazios. Tabela 8 – Absorção de água das argamassas. Concreto Absorção (%) Referência 11,69 5% de CSM 13,14 10% de CSM 13,18 15% de CSM 13,60 20% de CSM 13,72 A tabela 9 apresenta as resistências à compressão média de 4 corpos-de-prova de argamassas. Os resultados evidenciam que, para todas as argamassas, independentemente da idade de ensaio, a substituição do agregado miúdo pela concha de sururu moída (CSM), apresentou uma diminuição da resistência à compressão das argamassas, já ocorrendo de maneira acentuada na dosagem de 5% de CSM, e praticamente linear nas demais dosagens. Este resultado pode estar relacionado com a porosidade do material, fato que é comprovado pelo ensaio de absorção, visto na tabela 8, pois quanto maior a porosidade menor é a resistência à compressão. Tabela 9 – Resistências à compressão das argamassas. Resistência à Compressão Média (MPa) Concreto 7 dias 28 dias Referência 26,3 32,2 5% de CSM 20,1 23,6 10% de CSM 16,5 20,8 15% de CSM 15,0 17,3 20% de CSM 13,5 14,5 A tabela 10 apresenta os resultados de resistência à compressão dos concretos na idade de 7 dias e 28 dias. É verificado que o comportamento da resistência do concreto não seguiu a mesma tendência da resistência à compressão dos c.p. de argamassa, isto é, a substituição de 5% da areia por resíduo CSM proporcionou um ligeiro aumento na resistência do concreto, e na susbtituição de 10 % uma ligeira queda de resistência. Este aumento de resistência na menor dosagem do resíduo pode estar relacionado com a distribuição granulometrica atingida pelos três materais o qual pode ter propocionado um melhor preencimento dos vazios. Embora se tenha conseguido um resultado positivo do uso do resíduo CSM, em percentagem de 5%, futuros estudos são necessários para comprovação deste 4057 anter ior próxima menu ICTR20 04 | menu inic ial resultado, principalmente, ensaios que envolvam idades mais avançadas e de durabilidade. Tabela 10 – Resistências à compressão dos concretos. Corpos de Resistência à Compressão Média (MPa) - 7 dias prova Referência 05% de CSM 10% de CSM I 17,65 18,24 16,22 II 18,49 19,71 18,40 III 17,98 19,72 16,45 IV 18,43 19,45 17,06 MÉDIA 18,04 19,22 17,02 CONCLUSÃO Pelos resultados alcançados no presente estudo podem ser consideradas as seguintes conclusões: - O resíduo da concha de sururu se encontra no meio ambiente em grande quantidade. Não existe uma política de gerenciamento para tal resíduo. Seu destino é o mesmo que o lixo domestico. - A análise química do resíduo da concha do sururu, mostrou que o resíduo é rico em óxido de cálcio. Verifica-se que a presença de craca em torno da concha do sururu não altera consideravelmente os componentes da conha. As diferenças que se destacam, são: resíduo insolúvel, óxido de ferro, óxido de silício e óxido de magnésio. Em termos de óxido de cálcio forma bastante semelhante. - É verificado pela análise química da concha do sururu, que este resíduo não oferece atividade pozolânica, não podendo neste caso sustituir o cimento. - Sua utilização em materiais cimentícios fica limitado ao uso como agregado, entretanto devido a sua forma de concha, o qual é prejudicial na formação da microestrutura dos materiais cimentícios, podendo acumular água ou grande quantidade de vazios. Seu uso como agregado tem que ser em pequenas dimensões passando por um processo de trituração. - O ideal de utilização deste resíduo seria como filler, dimensões da ordem de 100 μm, entretando para se obter tal dimensão é necessário um processo de trituração bastante eficiente e que produza uma quantidade satisfatória - A opção de utilizar o resíduo na mesma dimensão da areia foi adotada. Na argamassa, foi verificado que seu uso não proporcionou melhora das propriedades da argamassa, mas diminuiu a resistência á compressão e proporcionou uma amior prorosidade da microestrutura. - No concreto, sendo usado como areia, com limite de dosagem, aproximadamente 5%, seu uso trouxe uma ligeira melhora na resistência á compressão. Sendo portanto necessário uma investigação experiemntal mais extensa, para que se possa tirar maiores conclusões. 4058 anter ior próxima AGRADECIMENTOS Os autores agradecem o apoio financeiro da FAPEAL - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Alagoas. Aos funcionários do LEMA/NPT/ /UFAL pelo apoio indispensável na experimentação. Às empresas BRITEX, IMCREL e CIMENTO ZEBU pelo fornecimento de materiai REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBRNM 67 - Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 1998. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 3432 - Cimento Portland – Determinação da finura por meio da peneira 75μm (nº 200). Rio de Janeiro, 1991. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5738 - Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos de concreto. Rio de Janeiro, 1994. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5739 - Concreto – Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 1994. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6508 - Grãos de solos que passam na peneira de 4,8 mm - Determinação da massa específica. Rio de Janeiro, 1984. 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