21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
III-026 - MINIMIZAÇÃO DE RESÍDUOS EM INDÚSTRIA DE ACABAMENTO DE
METAIS (ESTUDO DE CASO)
Márcia Capelini(1)
Engenheira de Produção Mecânica formada pela Escola de Engenharia de São Carlos,
Universidade de São Paulo. Mestrado em Engenharia Civil, ênfase em Hidráulica e
Saneamento, pelo Departamento de Hidráulica e Saneamento, EESC-USP.
Valdir schalch(2)
Engenheiro Químico, Prof. Doutor do Departamento de Hidráulica e Saneamento, EESCUSP, Instrutor em Cursos da Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental –
ABES, professor visitante da Universidade de Nebraska, Lincoln-EUA (1999/2000).
Endereço (1): Rua Piracicaba 1646, Ap. 32 – Jadim Paulista – Ribeirão Preto - SP - CEP: 14090-230 - Brasil - Tel:
(16) 627-0894 - e-mail: [email protected]
RESUMO
A minimização de resíduos, através da redução na fonte ou da reciclagem, tem, cada vez mais, ocupado espaço
dentro das indústrias como estratégia de gerenciamento de resíduos. Isso porque, os benefícios da minimização
de resíduos não são unicamente ambientais, mas podem também ser econômicos, com a diminuição de gastos
com tratamento e disposição de resíduos e maior eficiência no processo produtivo. As alternativas de
minimização de resíduos compreendem vários níveis de complexidade, de alternativas mais simples e
econômicas a outras mais complexas, que exigem maiores investimentos, porém, com resultados mais efetivos
a longo prazo.
No presente trabalho, a minimização é vista através de um estudo de caso em uma indústria que fabrica
correntes submetidas a processos de revestimentos metálicos, a indústria Correntes São Carlos Ltda. Estes
processos são vastamente utilizados em diversas indústrias, sendo seus resíduos constituídos, em grande parte,
de substâncias perigosas. Os resultados obtidos neste estudo de caso levaram a identificação de várias
alternativas de minimização de resíduos, algumas de fácil aplicação e custo reduzido.
PALAVRAS-CHAVE: Minimização de Resíduos, Acabamento de metais, Gerenciamento de Resíduos.
INTRODUÇÃO
Os processos industriais de acabamento de metais consistem no revestimento de superfícies metálicas com
alguns metais como o zinco, o cobre, o cromo, o níquel e o cádmio. As matérias-primas utilizadas são
basicamente substâncias químicas, muitas dessas perigosas, que saem em maior parte, como resíduos no final
do processo.
A minimização de resíduos, aplicada a estes processos, através da redução na fonte ou da reciclagem, traz
benefícios ambientais com diminuição da carga poluidora lançada no meio ambiente, para a saúde dos
trabalhadores com a menor exposição a substâncias perigosas e adoção de práticas operacionais mais seguras, e
benefícios econômicos da redução de despesas com transporte, tratamento e disposição de resíduos.
A redução de resíduos na fonte pode ocorrer através de mudanças no produto ou no processo:
•
Mudança no produto: modificações no projeto do produto, com objetivo de gerar menos resíduo;
substituição do produto por similar menos poluente;
•
Mudança no processo: substituição de matéria-prima por outra menos perigosa e utilização de matériaprima com maior grau de pureza; melhoria das práticas operacionais (treinamento de funcionários, práticas
seguras de manejo, inspeções e manutenção preventivas de equipamentos, segregação de resíduos etc);
mudança de tecnologia.
ABES – Trabalhos Técnicos
1
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
A reciclagem já vem sendo bastante utilizada nas indústrias, e com o aumento do custo de transporte e
disposição de resíduos, tende a tornar-se mais atrativa. As técnicas de reciclagem dividem-se em uso e reuso do
resíduo como matéria-prima para o próprio processo que o gerou ou em outro processo e recuperação de um
composto do resíduo para utilização no próprio processo ou em outro processo.
Neste trabalho são identificadas várias alternativas de minimização de resíduos a partir da análise do processo
industrial executado pela indústria Correntes São Carlos LTDA. São discutidos também a viabilidade de adoção
destas alternativas frente as realidades técnicas e econômicas desta indústria.
INDÚSTRIA DE ACABAMENTO DE METAIS – ESTUDO DE CASO
A indústria Correntes São Carlos LTDA fabrica correntes soldadas, polidas e galvanizadas, correntes antiderrapantes, para vacas, para lustre, para xaxim e artigos para cães.
O processo produtivo inicia-se com o recebimento da matéria-prima, que segundo a especificação da indústria
fornecedora, a Belgo Mineira Bekaert Trefilaria S/A, constitui-se de arame BTC (aço com baixo teor de
carbono) para correntes industriais soldadas. A seguir, os elos são conformados e unidos formando-se as
correntes. A próxima etapa é a soldagem dos elos, através do processo de soldagem por resistência, que não
utiliza eletrodos. As correntes passam então por um teste de resistência a tração, são pesadas e seccionadas em
lotes de 25 ou 50 kilogramas. A próxima etapa, o polimento, é feita em tambor rotativo onde as correntes são
colocadas juntamente com pedaços de couro e querosene. O atrito entre os pedaços de couro e as correntes é
responsável pelo polimento. Depois do polimento, algumas das correntes já se encontram prontas para a venda,
outras irão passar pelo processo de revestimento metálico.
Os revestimentos metálicos a que são submetidas parte das correntes produzidas (aproximadamente 60%) são o
de níquel, seguido do de cromo e o de zinco, com objetivo de melhorar as características estéticas e aumentar a
resistência a corrosão.
Os processos de revestimento ocorrem por imersão simples das correntes a serem revestidas em tanques com
soluções adequadas a cada caso, sem introdução de corrente elétrica externa.
Antes dos banhos, as correntes passam por processo de pré-tratamento para limpeza e preparação da superfície a
serem revestidas e após os banhos, por tanques de enxague para retirada das substâncias usadas nos banhos.
Em todas as etapas do processo, a introdução e a retirada das peças dos tanques, o transporte de um tanque a
outro e o descartes das soluções gastas são manuais.
O principal resíduo deste processo é o efluente líquido dos descartes dos tanques. Este efluente que contém
metais e soluções químicas usadas nos tanques é segregado em 3 tipos, tratados separadamente conforme sua
característica: efluente ácido, de cromo e com cianeto.
Para o estudo do processo produtivo, necessário para a identificação das alternativas de minimização de
resíduos, foram feitas visitas à área de produção, durante os meses de julho a agosto de 1998, entrevistas com
funcionários e consulta a bibliografia específica.
REVESTIMENTOS METÁLICOS
•
Pré-tratamento
São 7 tanques consecutivos: desengraxe (desengraxante químico à quente); lavagem 1 (água); decapagem (ácido
muriático); lavagem 2 e 3 (água); ativação (água e ácido sulfúrico); lavagem 4 (água). Todos os tanques têm
volume de 200 litros e são descartados semanalmente, com exceção do tanque de decapagem, descartado a cada
2 ou 3 meses. Para suprir as perdas por arraste (carreamento de líquido para o piso e para o tanque subseqüente
durante a retirada das correntes dos tanques) e evaporação, aproximadamente 15 litros de água são adicionadas
a cada tanque diariamente. As soluções descartadas são enviadas para o tratamento de efluente ácido.
A figura 1 mostra o fluxograma do pré-tratamento.
2
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
A simbologia utilizada nos fluxogramas do pré-tramento e dos revestimentos é a seguinte:
entrada de materiais
saída de resíduos
movimentação das correntes
Figura 1: fluxograma do pré-tratamento.
Correntes polidas
Desengraxante
água
Desengraxe
Lavagem 1
água
ácido muriático
Decapagem
Lavagem 2
água
Lavagem 3
água
ácido sulfúrico
água
Ativação
Lavagem 4
água
efluente líquido
efluente líquido
efluente líquido
efluente líquido
efluente líquido
efluente líquido
efluente líquido
correntes desengraxadas e decapadas
•
Revestimentos de níquel e cromo
São 9 tanques consecutivos: niquelagem (sulfato de níquel, cloreto de níquel, ácido bórico e outros aditivos);
lavagens 1, 2 e 3 (água); cromagem (água, composto com cromo hexavalente e ácido bórico e outros aditivos);
lavagem 1, 2, 3 e 4 (água). Os tanques de lavagem da niquelagem e cromagem com volume de 200 litros cada
são descartados todas as semanas e enviados respectivamente para o tratamento de efluente ácido e de cromo. A
água perdida é reposta diariamente (aproximadamente 10 litros por dia em cada tanque). Os tanques de
revestimentos de níquel e cromo só são descartados em caso de contaminação ou perda de eficiência e
aproximadamente 20 litros de água, além de outros componetes são colocados diariamente para repor as
perdas.
Na figura 2 é mostrado o fluxograma do revestimento de níque e cromo.
ABES – Trabalhos Técnicos
3
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Figura 2: fluxograma do revestimento de níquel e cromo.
Correntes desengraxadas e Decapadas
banho de níquel
Niquelagem
efluente líquido
água
Lavagem 1
efluente líquido
água
Lavagem 2
efluente líquido
água
Lavagem 3
efluente líquido
banho de cromo
Cromagem
efluente líquido
água
Lavagem 1
efluente líquido
água
Lavagem 2
efluente líquido
água
Lavagem 4
efluente líquido
água
Lavagem 3
efluente líquido
Secagem
correntes revestidas
•
Revestimento de zinco
São 4 tanques consecutivos: zincagem (zinco metálico, óxido de zinco, cianeto de sódio, hidróxido de sódio e
outros aditivo); lavagem 1 (água); neutralização (água e ácido nítrico); lavagem 2 (água). Os 2 tanques de
lavagem com 200 litros cada são descartados semanalmente e enviados para o tratamento de efluente com
cianeto. O tanque de neutralização com 150 litros é descartado todos os dias para o tratamento de efluente de
cianeto. O tanque de zincagem, com 3000 litros só é descartado em caso de perda de eficiência ou
contaminação.
A figura 3 apresenta o fluxograma do revestimento de zinco.
4
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Figura 3: fluxograma do revestimento de zinco.
Correntes desengraxadas e decapadas
banho de zinco
Zincagem
efluente líquido
água
Lavagem 1
efluente líquido
ácido nítrico
água
água
Neutralização
efluente líquido
Lavagem 2
efluente líquido
Secagem
correntes revestidas
OUTROS RESÍDUOS
Efluente de lavagem do piso, com substâncias químicas derramadas dos tanques durante a retirada das correntes
e transporte de um tanque a outro. O piso é lavado com água corrente semanalmente e o efluente é lançado
indiscriminadamente nos tanques de tratamento através dos orifícios no piso.
Lodo de fundo de tanque dos banhos de revestimento e do tanque de decapagem no caso de descartes destas
soluções.
Resíduos sólidos da filtragem periódicas das soluções dos banhos.
Lodos gerados nos tratamentos dos efluentes, que são desidratados em um filtro prensa separadamente e
estocados.
ALTERNATIVAS DE MINIMIZAÇÃO
As propostas identificadas consistem em melhorias nas práticas operacionais, prevenção do arraste, controle da
composição dos banhos, substituição de materiais perigosos, redução de efluente dos enxagues e reciclagem.
MELHORIAS NAS PRÁTICAS OPERACIONAIS
§
Treinamento de funcionários: como todas as atividades realizadas são manuais, qualquer alternativa de
minimização de resíduos dependerá do bom treinamento e conscientização dos funcionários para que
sejam alcançados resultados satisfatórios e também melhorar a segurança para os trabalhadores;
§
Prevenção da contaminação dos banhos: melhora no controle de compra e estoque das matérias-primas,
manutenção e limpeza de equipamentos e do local dos banhos, colocação de tampas nos tanques que não
estiverem em uso. Estes procedimentos simples diminuem descartes desnecessários das soluções,
garantem maior eficiência dos revestimentos, possibilitam a recuperação de componentes dos banhos ou o
reuso das soluções em outros tanques;
ABES – Trabalhos Técnicos
5
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
§
Planejamento da produção e estabelecimento formal de procedimentos e operações: melhora o
controle e aumenta a eficiência dos processos e facilita a identificação de falhas nas operações, gastos de
água, energia e matérias-primas desnecessários, perdas de material e geração de resíduos. O que foi
observado na indústria estudada, é que as execuções das operações e procedimentos baseiam-se na
experiência prática de muitos anos, mas não estão bem estabelecidas. Esta é uma das medidas mais
importantes para que um programa de minimização de resíduos possa ser implantado, já que sem ela o
conhecimento e controle do processo é muito limitado.
PREVENÇÃO DO ARRASTE
O arraste é um carreamento de líquido, que aderido à superfície da peça quando esta é retirada de um tanque, é
derramado no piso ou transportado para o tanque (de lavagem, de banhos de revestimentos, de decapagem etc.)
subseqüente, podendo contaminar a solução deste tanque, diminuindo sua eficiência ou mesmo provocando sua
perda.
A quantidade total de soluções perdidas por arraste e evaporação foi estimada, considerando-se as necessidades
diárias de reposição de água e outras substâncias nos tanques, em aproximadamente 965 litros, volume alto
comparando-se com os volumes de efluentes gerados. Os procedimentos para prevenção do arraste reduzem a
quantidade de contaminantes derramados no piso, evitam a contaminação dos banhos, diminuem as perdas e
aumentam a vida das soluções.
•
Aumento do tempo de escorrimento das correntes após a retirada dos tanques: pôde-se constatar
durante as visitas à fábrica que as correntes são mergulhadas e retiradas dos tanques muito rapidamente.
Grande quantidade de solução é carreada para o piso. Praticamente não há tempo para escorrimento das
peças;
§
Instalação de dispositivos para captação do arraste: placas colocadas entre um tanque e outro, com
certa inclinação, captando e reconduzindo a solução que escorre das correntes para o tanque de origem;
§
Introdução de tanques para escorrimento das peças no final de cada linha de revestimento: as
soluções recolhidas nestes tanques poderiam ser concentradas e reutilizadas.
§
Mudança nos parâmetros de processo: o aumento da temperatura e a diminuição da concentração das
soluções dos tanques diminuem a viscosidade, facilitando o escorrimento e diminuindo a quantidade de
líquido aderida à superfície das peças. A adição de agentes molhadores (que já estão presentes em alguns
banhos) diminui a tensão superficial da solução, reduzindo também o arraste. Esta alternativa requer um
controle rigoroso para que a qualidade dos revestimentos seja assegurada. Além da possibilidade de perda
de qualidade, outros problemas do aumento da temperatura, segundo NWMOA (1997), são uma maior
perda de solução por evaporação, maior custo de energia, aumento de emissões representando perigo para
os trabalhadores, principalmente no caso do uso de cianeto nas soluções.
SUBSTITUIÇÃO DE MATERIAIS PERIGOSOS
O processo estudado utiliza dois dos materiais mais perigosos citados na bibliografia consultada que são o
cromo hexavalente (na forma de ácido crômico da cromagem) e o cianeto (na forma de cianeto de sódio da
zincagem).
As vantagens das substituições destes dois materiais são uma menor exposição dos funcionários a substâncias
perigosas, geração de um efluente mais fácil de tratar, menor complicação com orgãos de proteção ambiental,
geração de lodo menos perigoso e no caso da cromagem utilizando cromo trivalente, uma menor geração de
lodo. Porém estas substituições requerem maiores investimentos e controle dos processos e do pré-tratamento.
6
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
REDUÇÃO DE EFLUENTE NO PROCESSO DE LAVAGEM
A redução de resíduos gerados durante a lavagem das peças pode ocorrer por aumento da eficiência ou
modificações nos processos de lavagem. As formas de melhorar a eficiência das lavagens são o aumento do
tempo de contato, agitação e o uso de água purificada no tanque de lavagem, ao invés de água de torneira que
possui impurezas.
Outra alternativa para reduzir o efluente é a utilização da água de lavagem de um tanque no tanque anterior,
nos locais onde são usados dois ou mais tanques de lavagens sucessivos. Isto poderia ser feito nos quatro
tanques de lavagem da cromagem, nos três da niquelagem e nos dois tanques de lavagem após a decapagem,
lavagens 2 e 3 do pré-tratamento. Este procedimento diminuiria a taxa de descarte das soluções, porém, poderia
também comprometer a qualidade do revestimento. Como o volume de efluente da indústria Correntes São
Carlos Ltda não é elevado, deve-se verificar se haveria realmente vantagem que justificasse a adoção desta
alternativa.
RECICLAGEM
A recuperação de metais das soluções gastas e do efluente traz como benefícios a possibilidade de reuso destes
metais como componentes nos banhos de revestimento, ou sua venda para os próprios fornecedores, e ainda
diminui a quantidade de lodo gerado no tratamento de efluente. Algumas das tecnologias de reciclagem, como a
troca iônica, possibilita, além da recuperação de metais, o reuso da água purificada nos tanques de lavagem.
Outra alternativa seria concentração da água de lavagem dos banhos de revestimento com objetivo de reusa-las
como reposição de perdas por arraste e evaporação nos banhos.
CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÕES
Entre as propostas de minimização de resíduos para processos de acabamento de metais existem alternativas
simples, que poderão ser implantadas em curto espaço de tempo e com baixo custo. Os resultados obtidos com
a adoção destas práticas, junto com uma cosncientização da necessidade da minimização de resíduos como
estratégia de diminuição da poluição ambiental e de custos, podem levar as indústrias a se capacitar para
mudanças posteriores mais profundas.
Para o caso da indústria estudada, onde embora haja uma preocupação em obedecer as leis ambientais as
questões ambientais ainda não estão embutidas na sua visão estratégica, e cuja realidade econômica não
possibilita grande dispêndio de capital, as alternativas mais simples apresentam-se como mais adequadas para
serem implantadas em um primeiro momento. Estas conscentram-se em prevenção de arraste e mudança nas
práticas operacionais.
As propostas referentes à substituição de materiais foram feitas lembrando-se que dois dos materiais mais
perigosos usados em processos de acabamento de metais, que são o cromo hexavalente e o cianeto, fazem parte,
respectivamente, dos componentes da cromagem e da zincagem realizadas por essa indústria. Estas
substituições estariam entre as medidas mais eficazes para reduzir resíduos nessa indústria, através da
eliminação do uso de dois contaminantes perigosos. Contudo, reconhece-se que a atual realidade da indústria
provavelmente inviabilize a adoção desta alternativa em um primeiro momento. Entretanto, diante dos
benefícios ambientais e para a própria saúde e segurança dos trabalhadores, esta alternativa merece um estudo
mais profundo.
As alternativas identificadas neste estudo de caso são aplicáveis em outras indústrias que realizem processos de
revestimentos metáticos, principalmente pequenas e médias indústrias com baixo nível de automação, dadas as
características semelhantes das condições de operação, procedimentos e materiais utilizados.
ABES – Trabalhos Técnicos
7
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1.
2.
3.
8
HIGGINS, T. E. Harzadous waste minimization handbook. Lewis Publishers, Michigan, 1989.
NORTHEAST WASTE MANAGEMENT OFFICIALS’ ASSOCIATION-NEWMOA. Pollution prevention
for the metal finishing industry: a manual for pollution prevention technical assistence providers. Boston,
1997.
CAPELINI, M. (1999). Proposta de minimização de resíduos em indústria de acabamento de metais:
estudo de caso. São Carlos, 1999, 120p. Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia de São Carlos,
Universidade de São Paulo.
ABES – Trabalhos Técnicos