borracha recuperação e reuso

Borracha – Recuperação e Reuso

Luis Tormento

Considerações

A disposição segura e reuso de rejeitos de borrachas industriais ou de pós–consumo é um sério desafio ao meio ambiente e à saúde pública. Rejeitos de borracha são borrachas quimicamente reticuladas; são os materiais mais difíceis de serem reciclados, uma vez que não podem ser dissolvidos ou fundidos. Geralmente, a reciclagem da borracha pode ser feita através das seguintes técnicas:

Reciclagem

• Reuso• Redução de tamanho e produção de pós;• Desvulcanização e regeneração;• Recuperação de químicos e energia

O que é borracha?

• A borracha natural é extraída da árvore da espécie Hevea Brasiliensis, originária da América do Sul.

• Atualmente, cerca de 90% de toda borracha natural vem de plantações da Indonésia, Península Malaia e Sri Lanka.

O que é borracha?

• A borracha é extraída das árvores na forma de látex. A árvore é “sangrada” por cortes diagonais, por onde flui o látex, que é coletado em pequenos recipientes.

• A produção anual média é de 2,5 kg por árvore ou 450 kg por hectare; algumas árvores especiais podem produzir 3000 kg por hectare.

O que é borracha?

Hevea Brasiliensis

O que é borracha?

• O látex extraído é mesclado, diluído em água e coagulado por meio de ácidos.

• É prensado entre rolos para formar lâminas finas.

• É seco com ar ou defumado e enviado para consumo.

Borracha Sintética

• Existem vários tipos de borrachas sintéticas. Elas são produzidas de maneira similar aos plásticos, por um processo químico conhecido como polimerização.

• Incluímos aqui: CR, SBR, NBR, BR, IIR, etc.• Muitas borrachas foram desenvolvidas para

aplicações específicas, como a borracha butílica que, pela sua baixa permeabilidade, é utilizada no interior de pneumáticos.

Borrachas

Tipo de borracha AplicaçãoBorracha Natural Veículos comerciais tais

como automóveis, ônibus e traillers

Borracha SBR e BR Automóveis, motocicletas e bicicletas

Borracha butilica (IIR) Câmaras e interior de pneus

Produção de artefatos de borracha

• Os modernos processos de manufatura de artefatos de borracha envolvem uma sofisticada série de processos, tais como:– Mastigação– Mistura– Laminação– Pré-formação– Moldagem – Vulcanização

Compostos de Borracha• As matérias-primas que compõem um artefato

de borracha, ainda compreendem:– Polímeros– Ativadores– Cargas (negro-de-fumo ou minerais)– Antidegradantes– Plastificantes– Aceleradores de vulcanização– Agentes de vulcanização– Retardantes de chama– Corantes ou pigmentos– Amaciantes

Compostos de Borracha

• Além disso são utilizadas:– Fibras– Metais– Têxteis– Etc...

• Após a vulcanização teremos uma peça única, onde todos os componentes ficam entrelaçados e, algumas vezes tão unidos que dificultam a separação.

Vulcanização

• Para entender o processo de vulcanização:– Devemos saber que a borracha possui muitas

cadeias poliméricas, longas e flexíveis.A vulcanização junta estas cadeias para prevenir seu deslocamento e garantir suas características elásticas.

– O processo de vulcanização ocorre pelo aquecimento desta borracha na presença de enxofre. Selênio e telúrio fazem a mesma função, mas enxofre é o mais comum.

Vulcanização

• Molécula de borracha com enxofre

Vulcanização

• Os processos de vulcanização mais comumente usados são dois:– Vulcanização sobre pressão – este processo

envolve o aquecimento da borracha com enxofre, sobre pressão @ 150C. Muitos artigos são vulcanizados em moldes que são comprimidos por prensas hidráulicas.

Vulcanização

– Vulcanização livre – este processo é utilizado quando a vulcanização sob pressão não é possível, tais como vulcanização contínua, extrusão de produtos. Ocorre pela aplicação de vapor ou ar quente.

Por que regenerar ou reciclar a borracha?

• A recuperação da borracha envolve processos difíceis e complicados. Existem muitas razões para a necessidade de regenerar ou reusar a borracha:– A borracha recuperada pode custar metade do preço da

borracha natural ou sintética.– A Borracha recuperada possui algumas propriedades que são

melhores que a borracha no estado virgem.– A produção de borracha a partir de regenerados requer menos

energia no processo total de produção do que o material virgem.– É um excelente meio de recuperar rejeitos ou peças

defeituosas.– Conserva produtos de petróleo não-renováveis, que são

utilizados para produzir borrachas sintéticas.

Por que regenerar ou reciclar a borracha?

– A atividade de regeneração pode gerar empregos.

– Muitos produtos úteis são derivados do reuso de pneus e outros produtos de borracha.

– A incineração fornece energia. A queima da borracha pode gerar uma quantidade muito elevada de energia. Algumas fábricas de cimento utilizam pneus inservíveis como fonte de energia.

Recuperação da borracha

• Alternativas de recuperação– Existem muitas maneiras pelas quais os

pneus e câmaras podem ser reutilizados e regenerados. A regra de gerenciamento de resíduos sugere a seguinte hierarquia: reuso, reciclagem e geração de energia, como opções superiores ao gerenciamento de resíduos e disposição

Recuperação da borrachaTipo de Recuperação Processos de recuperação

Reuso do produto Reparar • Recapagem (retreading)• Regravação

Reuso físico • Uso como peso• Uso como forma• Uso do volume• Uso das propriedades

Reuso do material Físico • Recortar• Processar em grãos

Químico • Regeneração

Térmico • Pirólise• Combustão

Reuso da energia • Incineração

Reuso do Produto

• Os pneus danificados são reparados com frequência: – Câmaras podem ser consertadas e pneus

podem ser reparados por vários métodos.• Regravação é uma prática que ocorre em muitos

países, onde as velocidades nas estradas são menores. Frequentemente é feita manualmente e requer muita mão-de-obra.

Reuso do Produto

• Regravação

Reuso do produto

• Recauchutagem

Reuso do produto

• A recauchutagem economiza energia e recursos.– Um pneu novo usa o equivalente a 23 litros

de petróleo cru em matéria-prima e 9 litros na energia de processo.

– Um pneu recauchutado usa 7 e 2 litros, respectivamente.

Reuso do produto– Pneus de carros de passeio podem geralmente ser

recapados uma vez, enquanto que os pneus de caminhões podem ser recapados até 6 vezes.

– Cerca de 70% dos pneus de caminhões são adequados para a recauchutagem.

– Cerca de 15-20% dos pneus de automóveis são adequados para recauchutagem.

– A técnica de recapagem é bem estabelecida e segura. O processo envolve a remoção da banda de rodagem remanescente e a colocação e vulcanização de uma nova.

– Os preços dos pneus recapados são cerca de 20% inferiores em relação a um pneu novo.

Reuso do produto• São três os processos conhecidos de

recapagem.– Recapagem a frio

• Uma nova banda de rodagem pré-formada é “colada” à carcaça. A nova banda de rodagem pode ser uma tira ou um “anel” que é estirado sobre a carcaça.

– Recapagem a quente• Uma nova banda de rodagem é remoldada sobre a carcaça.

A banda de rodagem é aquecida sob sobre pressão e vulcanizada, aderindo à carcaça.

– Remoldagem• É similar à recapagem a quente mas envolve a completa

modificação da superfície, incluindo as laterais.

Reuso do produto

• O reuso secundário do pneu todo é a segunda etapa do gerenciamento de resíduos. Os pneus são frequentemente utilizados por suas dimensões, peso, forma ou volume. Alguns exemplos são:

Reuso do produto– Controle de erosão– Proteção de árvores– Recifes artificiais– Cercas– Decoração de jardim– Absorvedores de choques em docas.– Protetores contra colisão.– Contentores de água.– Auxiliares de piscinas

Reuso do produto

• Proteção

Reuso do material

• A próxima etapa de nossa hierarquia, envolve o reuso para a produção de um produto novo.

• A borracha de reuso derivada de pneus é um material tão fácil de processar como o couro, e, de fato, o tem substituído em muitas aplicações.

Reuso do material

• As ferramentas utilizadas nesta recuperação são simples: tesouras, facas, alicates, martelos, etc..., e muitas outras improvisadas para o uso.

• Os produtos mais representativos são:

Reuso do material

• Solados e Sandálias

Reuso do material

• Decoração

Espelho Mesa para café

Tapetes Brinquedos

Reuso do material

• Decoração

Vaso Relógio

Reuso do material

• Artesanato– Cintos

Reuso do material

• Artesanato– Bolsas

Reuso do material

• Artesanato– Pastas

Reuso do material

• Outra forma de uso físico dos resíduos de borracha reside na sua granulação e posterior uso.

• É um processo de maior investimento em equipamentos e rede de distribuição.

• Os resíduos de borracha provenientes dos processos de recauchutagem e sobras de processo podem ser utilizados nesta aplicação.

Reuso do material

• Equipamento de granulação

Reuso do material

• Granulados

Reuso do material

• Os granulados tendem a ser utilizados em produtos de baixo custo e qualidade, tais como:– Tapetes de automóveis– Solas de sapatos– Rodas para cart e carrinho de mão– Adicionado ao asfalto, onde melhora algumas

características das estradas.

Reuso do material• Uso de material granulado

– Estradas e pavimentos

Estradas Playgrounds

Passeios públicos - Walmart Passeios públicos – Universal Studios

Reuso do material

• Uso de material granulado– Estradas

• O mercado potencial para o uso de borracha granulada em estradas é da ordem de milhares de toneladas, que literalmente supera a disponibilidade de refugo. As barreiras ao seu uso são:

– Como um agregado, a borracha compete com rocha fragmentada, de custo menor;

– Estradas que utilizaram borracha no asfalto, tiveram sua vida útil ampliada, mas o custo foi dobrado;

– Relata-se aumento na emissão de poluentes durante a re-recapagem de estradas feitas com borracha;

Reuso do material

• Uso de material granulado– Produtos moldados

• O mercado potencial para o uso de borracha granulada em produtos moldados é significativo. As barreiras ao seu uso são:

– O granulado compete com outras cargas de menor custo;

– O mercado exige consistência de qualidade e segurança de fornecimento.

Reuso do material

• Uso de material granulado– Pavimentação

• O mercado potencial para o uso de borracha granulada em pavimentação de pistas de atletismo e arenas eqüestres tem crescido. As barreiras ao seu uso são:

– Disponibilidade de um produto de qualidade constante e custo competitivo;

– Competição com produtos existentes.

Reuso do material

• Uso de material granulado– Adesivos

• Adesivos é um dos maiores mercados para o uso de borracha granulada, atualmente suprido com pneus granulados.

– Este é um mercado já existente e não está claro como crescerá com a expansão da oferta de granulados.

Reuso do material

• Uso de material granulado– Material granulado solto

• Atualmente sua maior utilização é em playgrounds, mas é possível uso em absorção, explosivos e drenagem. A barreira ao seu uso é:

– Disponibilidade de granulados adequados e conhecimento das aplicações.

Recuperação química e térmica

• Este tipo de recuperação não é somente baixa na hierarquia de manuseio de resíduos, mas também envolve equipamentos sofisticados de alta tecnologia.

• A recuperação química consiste em aquecer o resíduo de borracha, tratá-lo com produtos químicos e então processar a borracha mecanicamente.

Recuperação química e térmica– Recuperação ácida – Utiliza ácido sulfúrico quente

para destruir o tecidos incorporados ao artefato, além de conferir ao composto de borracha plasticidade suficiente para permitir seu uso como carga na borracha crua.

– Recuperação alcalina – A borracha é regenerada através do tratamento com álcali aquecido de 12 a 30 horas; esta borracha regenerada pode ser utilizada com borracha crua para reduzir o preço do artefato final. A quantidade a ser utilizada dependerá da qualidade do reciclado e das especificações do artefato.

Recuperação química e térmica– Desvulcanização - relatado como um processo que utiliza

grande quantidade de energia e produtos químicos que podem ser perigosos ao meio ambiente.

– Processo CSIRO – técnica desenvolvida para tratar a superfície do granulado, modificando-a para ter compatibilidade com qualquer substância. É um processo em fase de desenvolvimento e início de comercialização.

– Reciclagem com látex – O processo envolve a cobertura do granulado com látex, que melhora sua adesão a outros substratos.

– Halogenação fase gasosa – O processo halogena o granulado, oxidando sua superfície e permitindo sua compatibilização com outros substratos.


• Pirólise é a mais comum forma de uso em recuperação térmica. Envolve o aquecimento dos resíduos na ausência de oxigênio, que causa a sua decomposição em gases e outros componentes.


• A decomposição térmica de pneus produz:– Negro-de-fumo (22%);– Óleo (30%);– Gás (28%);– Aço (10%); e– Pequena quantidade de cinza inorgânica 5%)


• Uso dos produtos resultantes da pirólise– Negro-de-fumo – Utilizado em uma grande

variedade de aplicações na indústria da borracha – Pneus utilizam cerca de 20% de negro-de-fumo.

• O valor do carbono é determinado pela pureza e teor VOC. Os fatores limitantes são o alcance do padrão de qualidade necessário e um preço competitivo.


– Óleo – O óleo de pirólise é similar ao diesel e pode ser utilizado como combustível. Devido ao seu alto teor de aromáticos é valioso para a indústria química.

– Aço – O aço recuperado de pneus por pirólise contém inúmeras impurezas metálicas, que afetam sua qualidade e limitam seu valor de venda.

Recuperação energética

• A incineração para gerar energia em vários processos.– Fornos de cimento – Os pneus são utilizados

como combustível em substituição ao carvão e gás natural. São utilizados no forno, entre 5 e 7 GJ de energia para cada tonelada de cimento produzido. Os pneus podem substituir 15% deste combustível.

Recuperação energética

– Co-incineração – é um processo de combustão onde os pneus são utilizados em conjunto com outros combustíveis para gerar energia. As razões desta co-incineração são:

• Poluição• Dificuldade de manuseio

– Combustão direta – Processo de combustão para geração de energia em substituição ao carvão

Aterro

• Aterro sanitário

Aterro• Aterro é a etapa final na hierarquia de manejo

de resíduos. • O aterro devidamente gerenciado não constitui

um problema ambiental; contudo, as pressões para conservação de recursos e energia têm gerado forte oposição ao seu uso.

• O aterro impropriamente gerenciado pode ser causa de sérios problemas de saúde, com a proliferação de parasitas e alto risco de incêndio, devido ao alto teor de hidrocarbonetos presentes nestes artefatos.


• Incêndio – Problema típico do gerenciamento ambiental


• Proliferação de parasitas

Sites interessantes

• www.itra.com/corporate/recycling/trrac.htm• www.wrf.org.uk• www.rapra.net• www.usrubber.com

Sites interessantes• Borracha Reciclada/Produtos de Pneus

• ECOsurfaces - http://www.floortec.net/ECOsurfaces.htm

• Enviro-mat - http://www.geocities.com/enviromat2002/ • Recycled Rubber Bags - http://www.englishretreads.com • Recycled Rubber Flooring - http://www.diamond-

safety.com/Rubber%20Flooring.html • Tire Swings - http://www.ponyswings.com

• Used Rubber USA - http://www.usedrubberusa.com

borracha recuperação e reuso

Engineering