CENTRO UNIVERSITÁRIO DE UNIÃO DA VITÓRIA-UNIUV CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL DA MADEIRA SILVIA S. JOHANN UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO SÓLIDO (LODO) GERADO NA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES DE UMA INDÚSTRIA DE PAPEL NO PREPARO DO ADESIVO PARA A CONFECÇÃO DE PAINÉIS DE MADEIRA SÓLIDA UNIÃO DA VITÓRIA-PR 2010
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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE UNIÃO DA VITÓRIA-UNIUV
CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL DA MADEIRA
SILVIA S. JOHANN
UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO SÓLIDO (LODO) GERADO NA ESTAÇÃO DE
TRATAMENTO DE EFLUENTES DE UMA INDÚSTRIA DE PAPEL NO PREPARO
DO ADESIVO PARA A CONFECÇÃO DE PAINÉIS DE MADEIRA SÓLIDA
UNIÃO DA VITÓRIA-PR
2010
SILVIA S. JOHANN
UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO SÓLIDO (LODO) GERADO NA ESTAÇÃO DE
TRATAMENTO DE EFLUENTES DE UMA INDÚSTRIA DE PAPEL NO PREPARO
DO ADESIVO PARA A CONFECÇÃO DE PAINÉIS DE MADEIRA SÓLIDA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito final para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Industrial da Madeira pelo Centro Universitário de União da Vitória – UNIUV. Orientador: Ademir de Mattos Co-orientador: Elaine Ribeiro
UNIÃO DA VITÓRIA-PR
2010
SILVIA S. JOHANN
UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO SÓLIDO (LODO) GERADO NA ESTAÇÃO DE
TRATAMENTO DE EFLUENTES DE UMA INDÚSTRIA DE PAPEL NO PREPARO
DO ADESIVO PARA A CONFECÇÃO DE PAINÉIS DE MADEIRA SÓLIDA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito final para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Industrial da Madeira pelo Centro Universitário de União da Vitória – UNIUV. Orientador: Ademir de Mattos Co-orientador: Elaine Ribeiro
BANCA EXAMINADORA:
Prof. Dr. Roberto Pedro Bom
Presidente da Banca
UNIUV
Prof. Ademir de Mattos
Orientador
UNIUV
Profª Elaine Ribeiro
Co - Orientadora
UNIUV
13 DE DEZEMBRO DE 2010
Dedico este trabalho em especial a Deus
por mais uma vitória concedida, aos meus
pais, Lourenço e Sirlei, por ter me dado a
vida e por nunca ter deixado nada me
faltar, a minha irmã Franciane por ter sido
a minha maior incentivadora e amiga e ao
Everton Baptista, por seu apoio e carinho.
Vocês sempre estarão presentes em meu
coração.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus que foi o meu porto seguro, me concedendo força e
sabedoria para buscar os meus ideais permitindo assim, crescer profissionalmente e
pessoalmente, com a Sua ajuda eu tive força para conseguir chegar ao final desta
jornada de cinco anos. Agradeço ao professor Ademir pela sua orientação,
ensinamentos e apoio na concretização deste trabalho. Ao professor Dr. Roberto
Pedro Bom, pelos sábios conhecimentos repassados durante estes cinco anos. A
professora Elaine pelo auxilio e orientação. Aos meus colegas de turma, em especial
ao meu grande amigo Sandro por tornar a vida acadêmica divertida, agradável, por
seu apoio e amizade nos momentos difíceis. A todos os professores que já tive,
pelos conhecimentos transferidos. Ao estagiário do CEMAD, Cássio pelo auxilio. As
indústrias Novacki pelo estágio concedido, em especial a co-orientadora do meu
estágio Leila, por todo o aprendizado nestes meses que trabalhamos juntos. Aos
colegas Josni e Cleiton por não medirem esforços em transferir seus conhecimentos
profissionais. E a todos que aqui não foram citados, mais que tiveram sua parcela de
contribuição na realização deste trabalho. Com carinho agradeço a minha família por
acreditar em mim e me apoiar.
“Deus nos fez perfeitos e não escolhe os
capacitados, capacita os escolhidos.
Fazer ou não fazer algo só depende de
nossa vontade e perseverança”.
Albert Einstein
RESUMO
Os resíduos sólidos que são gerados na fabricação de papel, têm como destino final
os aterros industriais, resíduos estes que tornam-se um problema a ser superado,
devido ao alto custo com manejo até os aterros industriais. Com base nestas
informações, o presente trabalho busca responder através de testes físicos e
mecânicos, a viabilidade de utilização do “lodo” como extensor alternativo no
adesivo utilizado na linha de cola para a fabricação de painéis de madeira sólida
(compensado), sob diferentes percentuais de peso na substituição da farinha de
trigo, buscando com este novo produto, contribuir para um desenvolvimento mais
sustentável e obter economia nas indústrias de papel e de painéis de madeira sólida.
Para tal estudo foram feitos comparativos dos painéis convencionais e os produzidos
com substituição parcial do trigo pelo “lodo”. Os corpos de prova foram
confeccionados com base nas normas européias EN-310, EN-314, EN-322, EN-323.
O objetivo deste trabalho também foi à reativação de uma máquina secadora de
“lodo”, utilizada para secar rejeitos de fibras, que no momento, as mesmas são
reobtidas no processo de recuperação de fibras da fábrica de papel, em decorrência
disto, esta máquina se encontra sem a devida utilização, não gerando benefícios
econômicos para a empresa, que atrelado a isso vem contribuir para tornar tal
equipamento obsoleto.
Palavras- chave: Efluente, “lodo”, extensor, painéis de madeira sólida (compensado),
máquina secadora de “lodo”.
ABSTRACT
The solid residues that are generated in the paper production, they have as final
destiny the industrial embankments, residues these that become a problem to be
overcome, for cause of the high cost with handling until the industrial embankments.
With base in these information, this work search answers through physical and
mechanical tests, the viability of use of the mud as extending alternative in the glue
line for the production of panels of solid wood (plywood), under different percentile of
weight in the substitution of the wheat, looking for with this new product, to contribute
for a development more maintainable and to obtain economy in the paper industries
and of panels of solid wood. For such study, were compared conventional panels and
the produced with partial substitution of the wheat for mud. The test bodies were
made with base in the European norms EN-310, EN-314, EN-322, EN-323,. The
objective of this work also went to reactivation of a drying machine of mud, used to
dry remains of fibers, that in the moment, the same are obtained again, in the
process of recovery of fibers of the paper factory, due to this, this machine meets
without the due use, not generating economic benefits for the company, that together
to that it comes contribute to turn such equipment obsolete.
Key words: mud, extending, panels of solid wood (plywood), drying machine of mud
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Prensa manual a frio ................................................................................ 31
Figura 2 – Estufa ....................................................................................................... 31
Figura 3 - Serra circular ............................................................................................. 32
Figura 4 – Paquímetro ............................................................................................... 32
Figura 5 - Trena métrica ............................................................................................ 32
Figura 6 – Balança .................................................................................................... 33
Figura 7 – Equipamento para fervura ........................................................................ 33
Figura 8 – Máquina universal de ensaios .................................................................. 33
Figura 9 – Canaleta: receptora do efluente da fábrica .............................................. 36
Figura 10 – “Side-hill” ................................................................................................ 36
Figura 11 – Decantador ............................................................................................. 37
Figura 12 – Flotador .................................................................................................. 37
Figura 13 – Final do flotador, reservatório das fibras floculadas ............................... 37
Figura 14 – Saída lateral da água do flotador ........................................................... 38
Figura 15 – Tanques receptores da água do flotador ................................................ 38
Figura 16 – Prensa do lodo ....................................................................................... 38
Figura 17 – Fluxograma do processo da estação de tratamento de efluentes .......... 39
Figura 18 – Lodo retirado da prensa ......................................................................... 41
Figura 19 – Lodo seco e triturado .............................................................................. 45
Figura 20 – Prensa dentro da estufa ......................................................................... 46
Figura 21 – Descolamento dos corpos de prova na primeira tentativa ...................... 46
Figura 22- Corpos de prova acondicionados na câmara climática ............................ 48
Gráfico 1- Comparação da densidade ....................................................................... 49
Gráfico 2- Comparação do teor de umidade ............................................................. 51
Figura 22- Corpo de prova sendo submetido ao teste de flexão ............................... 51
Figura 23- Corpos de prova para testes de flexão acondicionados na câmara
Tabela 22 – Comparação dos valores de falha e tensão à fervura Extensor Falha média
(análise qualitativo) (%)
Tensão média (Kgf)
100% trigo 5 46,36 85% trigo e 15% lodo 49 66,43
Fonte: Johann, 2010
Gráfico 6 – Comparação de cisalhamento da falha e tensão (fervura). Fonte: Johann, 2010.
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4.2.4 Máquina secadora de lodo
A empresa em estudo possui uma máquina secadora de lodo (figura 26), a
qual gerou benefícios econômicos na época, quando encontrava-se em
funcionamento, a aproximadamente dois anos atrás. Esta máquina quando estava
ativada trabalhava para secar as fibras que não eram aproveitadas no processo, em
decorrência da dificuldade em separá-las dos resíduos, estas fibras eram então
secas por esta máquina e enviadas para a caldeira a fim de produzir energia a
vapor, com a sua queima. Porém atualmente estas fibras passaram a ser
recuperadas no processo de fabricação de papel, devido às novas técnicas
implantadas pela empresa gerando um beneficio econômico maior, ocasionando a
desativação desta máquina secadora. O “lodo” que será utilizado como extensor do
adesivo para os painéis de madeira sólida (compensado) (juntamente com os outros
componentes já mencionados) será seco e triturado, podendo assim utilizar esta
secadora como alternativa para secar este “lodo”, tendo como vantagem, que ao
sair, o “lodo” da secadora ele já sairá com um teor de umidade bem menor e em
forma granulada que facilitará na hora de utilizá-lo na batida de cola para os painéis
de madeira sólida (compensado).
Entretanto existe um custo alto para reativá-la, devido aos custos com energia
a vapor, peças que terão que ser substituída anualmente, em decorrência do
desgaste, principalmente das pás que raspam o “lodo” seco, e também haverá
gastos com funcionários capacitados. Portanto é notória que será necessário alguns
cálculos para saber a viabilidade de reativá-la. Considerando o gasto mensal com:
Energia à vapor sendo em torno de R$ 10.000,00/mês;
Cada pá custa em média R$ 5.000,00 seria necessário trocá-las uma vez por
ano, ou seja, a máquina possui 25 pás o que gera um gasto anual de R$
125.000,00;
Gasto com mão de obra capacitada em torno de R$1558.00/mês.
Somando todos os valores gerará um gasto mensal de R$ 22.000,00. É de
importância ressaltar que os cálculos não incluirão a redução dos gastos que a
empresa terá devido a diminuição do volume de “lodo” disposto no aterro industrial,
o qual gira em torno de R$ 8000,00 mensais, acarretando um lucro maior para a
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empresa. Entretanto o “lodo” sai da secadora com um teor de umidade de 40%,
reduzindo o volume mensal de 159 ton./mês para 64,0 ton./mês.
Baseado nestes gastos chegou - se a um valor para a venda deste “lodo”
seco, de R$ 0,35 o quilo, para que não se tenha lucro algum com a venda, (levando
em consideração a venda total deste lodo seco, que é de 64 ton./mês), porém a
redução do gasto com o envio do “lodo” ao aterro industrial, que é de
aproximadamente R$ 8000,00/mês, gerando um beneficio econômico significativo
para a empresa.
Portanto se tornará viável a reativação da mesma, se for vendido no mínimo
64,0 ton./mês de “lodo” seco, ou com um valor de venda maior, sendo isto possível,
visto que o quilo da farinha de trigo é vendido, em torno de R$ 0,75 o quilo, caso
contrário torna-se inviável a sua reativação
Figura 26- Máquina secadora de lodo. Fonte da autora, 2010.
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5 CONCLUSÃO
Pode-se concluir ao observar a NBR 10.004/2004 e o laudo feito pela
indústria, em estudo em 2009, que ao sair da prensa o “lodo”, não apresentou
periculosidade por origem, não é inflamável, não é corrosivo, não apresenta
características de reatividade, não é constituído de restos de embalagens
contaminadas, não é produto fora de especificação ou resíduo de derramamento,
não apresenta características tóxicas quando submetido ao ensaio de lixiviação, ou
seja, conclui-se que o resíduo não apresenta qualquer característica que possa
classificá-lo como resíduo perigoso, sendo então de Casse II, e por apresentar
concentrações de surfactantes, alumínio, ferro e manganês encontrando-se acima
dos limites máximos aceitáveis pela NBR 10.004/2004 o resíduo “lodo” foi
classificado como não inerte. Tendo como resultado a conclusão que este resíduo
deve ser classificado como resíduo classe II A-não inerte. Entretanto, esta analise é
apenas para os resíduos que saem da prensa de “lodo” não podendo ser
considerada a longo prazo, com isto, será necessário estudos e testes de
envelhecimentos posteriores, para comprovar que esta classificação não será
alterada com o passar do tempo.
Após a realização dos testes físicos pode-se concluir que os painéis com
extensor de farinha de trigo e o de “lodo”, obtiveram uma densidade de 693,766
Kg/m3 e 665,642Kg/m3 respectivamente, chegando á uma constatação que o painel
com extensor de “lodo” obteve uma densidade menor ao compará-lo com o
produzido apenas com a farinha trigo, chegando a uma diferença de densidade entre
os dois de 28,124K g/m3. Para os testes de teor de umidade observaram-se que a
umidade nos corpos de prova com extensor de “lodo” foi superior em comparação
aos produzidos com extensor de farinha de trigo, obtendo uma diferença do teor de
umidade entre os dois painéis de 1, 421%.
Observando os resultados dos testes mecânicos chegou-se a seguinte
conclusão:
Para os testes de flexão paralela e perpendicular os resultados obtidos não
atingiram as expectativas esperadas, o painel produzido com o extensor de
“lodo” mostrou-se inferior comparado com os de farinha de trigo, porém a
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diferença entre os dois é mínima, para os testes de flexão paralela obteve
uma diferença entre os dois de 21,675Kgf, e para os de flexão perpendicular
de 0,802Kgf sendo insignificante esta diferença.
Os testes de cisalhamento tiveram como finalidade testar o adesivo do painel
e, portanto pode ser caracterizado como o teste mais importante desta
pesquisa, considerando que a finalidade desta, é comprovar a potencialidade
de resistência de cada batida de cola com extensor de “lodo” e farinha de
trigo, os quais foram usado nos painéis de madeira sólida (compensado).
Para tal teste pode-se concluir que a substituição de 15% de farinha de trigo
pelo “lodo” aumentou a resistência dos painéis.
Os corpos de prova submetidos ao tratamento com água fria obtiveram a
tensão de 93,44Kgf para os produzidos com extensor de farinha de trigo e
106,87 Kgf para o extensor de “lodo”, conseguindo uma diferença de
13,43Kgf entre os dois, provando que o extensor de “lodo” obteve uma
resistência maior ao compará-los, necessitando de uma tensão superior que o
de farinha de trigo para ocorrer o cisalhamento. Já na análise de falha, a
diferença foi mínima, porém ocorreu uma resistência a falha de 1% a mais do
painel com “lodo” ao compará-lo com o de farinha de trigo, sendo o de “lodo”
com 31% e o de farinha de trigo com 30% de falha.
Para os corpos de prova submetidos ao tratamento a fervura, a diferença
entre os valores obtidos foram bem significativos, a tensão dos corpos de
prova para o extensor de farinha de trigo foi de 46,36 Kgf e o de “lodo” de
66,43Kgf, comprovando que a potencialidade do painel com “lodo” mostrou-se
superior obtendo a diferença de 20,07Kgf a mais que o de farinha de trigo. Na
análise de falha, os painéis com “lodo” obtiveram um valor bem significativo
ao submetê-los a análise qualitativa, obtendo uma diferença de 44% a mais
que o confeccionado apenas com farinha de trigo, sendo o de “lodo” com 49%
e o de farinha de trigo com 5% de resistência a falha.
Pode-se concluir ao observar os resultados, que a substituição de 15% da
farinha de trigo pelo “lodo” é viável, mostrando-se até mesmo superior em alguns
testes, obtendo uma alta potencialidade na batida de cola, comprovando que o
“lodo” não tem uma interferência negativa que possa caracterizá-lo como inviável na
substituição parcial da farinha de trigo pelo “lodo” na batida de cola para
confeccionar painel de madeira sólida (compensado). Essa constatação é
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importante, visto que existem inúmeras vantagens de se utilizar o “lodo” para este
fim.
Sob o ponto de vista econômico, se destaca à necessidade da indústria de
painéis de madeira sólida (compensado) tornar-se mais competitiva e reduzir gastos
industriais com matéria-prima, com a substituição parcial da farinha de trigo pelo
“lodo” na batida de cola para confeccionar os painéis de madeira sólida
(compensado) se tornará mais barata e diminuirá o custo final para o consumidor,
tornando–se um diferencial no mercado.
Para a indústria de papel terá a redução de gastos com o manejo até os
aterros industriais.
Sob o ponto de vista ambiental, terá como diferencial dos concorrentes no
mercado, um produto que contribui para um desenvolvimento sustentável, visto que
o “lodo” não terá como destino final os aterros e sim sua reutilização nos painéis de
madeira sólida (compensado).
É de grande importância salientar, que este estudo inicial, buscou responder
se existia a possibilidade de utilização do “lodo” na confecção do adesivo para a
fabricação dos painéis de madeira sólida (compensado), provando que há.
Entretanto, devido a confecção dos painéis de madeira sólida, terem sido feitos de
forma artesanal no laboratório do CEMAD, existe a necessidade de se realizar novos
estudos, com equipamentos mais adequados e modernos. Portanto estudos
posteriores deverão ser realizados, para provar com mais exatidão as propriedades
mecânicas dos painéis, e também a realização de testes de envelhecimento para
avaliar se as propriedades químicas dos painéis confeccionados com o extensor do
“lodo” não irão se alterar ao longo do tempo, devido a estes critérios de avaliação
das propriedades químicas.
Conclui-se que será viável a reativação da máquina secadora de lodo, se for
vendido no mínimo 64,0 ton./mês do “lodo” seco, ou com um valor de venda maior.
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6 REFERÊNCIAS
ALBUQUERQUE, C.E.C..Processo mecânico da madeira. . 84p Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro- Instituto de florestas- Departamento de Produtos Florestais. Rio de Janeiro, 1996. ALMEIDA, C.S; VIDAL C.M. Avaliação do desempenho da estação de tratamento de efluentes ( ETE) de uma industria papeleira após alteração em seu fluxograma de tratamento.( 2008). Disponível em: <http://web03.unicentro.br/especializacao/Revista_Pos/P%C3%A1ginas/6%20Edi%C3%A7%C3%A3o/Agrarias/PDF/TRATAMENTO%20DE%20EFLUENTES.pdf>. Acesso em 23 out. 2010 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DA MADEIRA PROCESSADA MECANICAMENTE (ABIMCI) Painéis de Madeira Fabricada no Brasil e suas Particularidades. Artigo técnico n°1. Disponível em: http://www.abimci.com.br. Acesso em 22 set. 2010 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DA MADEIRA PROCESSADA MECANICAMENTE (ABIMCI). Fluxograma de produção de Compensado de madeira. 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CELULOSE E PAPEL (BRACELPA). Evolução do
consumo brasileiro de aparas. Disponível em:
<http://www.bracelpa.org.br/bra2/?q=node/141>. Acesso em 11 set. 2010 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 10.004. Resíduos sólidos – Classificação; 2004 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 10.007. Amostragem de resíduos; 2004 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 9001. Sistemas de gestão da qualidade; 2000 BALDWIN, R. F. Plywood manufacturing practices. . 388 p. San Francisco: Miller Freeman, 1995.
CONCELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE (CONAMA). Inventário Nacional de Resíduos Sólidos Industriais. Resolução Nº 313, de 29 de out. de 2002. EUROPEN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. European Standard EN310 -Wood – based panels – Determination of modulus of elasticity en bending and bending strength. Berlin: august, 1993. EUROPEN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. European Standard DIN EN 314-1-Plywood – bonding quality : part 1- test methods. Berlin: February, 1993. EUROPEN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. European Standard DIN EN 314-2-Plywood – bonding quality : part 2- requirements, Berlin: February, 1193. EUROPEN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. European Standard EN322 -Wood – based panels – Determination of moisture content. Berlin: February, 1993. EUROPEN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. European Standard EN323 -Wood – based panels – Determination of density. Berlin: February, 1993. FUNDAÇÃO DE PESQUISA FLORESTAIS DO PARANÁ. Painéis de madeira. 15 p. Curitiba, 2003. LAVORATO, M. L. A. A importância da educação ambiental para o Brasil e o mundo. 2004. Disponível em: <http://www.pautasocial.com.br/artigo.asp?idartigo=117> Acesso em 14 set. 2010. LEI FEDERAL Nº 6938. Política Nacional do Meio Ambiente, 1981. LEI FEDERAL Nº 9605 de 12/02/1998. Sanções penais e administrativas derivadas de condutas e atividades lesivas ao meio ambiente LORA, E. E. S. Prevenção e controle da poluição nos setores energéticos, industrial e de transporte.. 481 p. Rio de Janeiro. 2002. MARRA, A. A. Technology of wood bonding: principles in practice. 453p. New York: Van Nostrand Reinhold, 1992. MOREIRA, W. S. Extensores Alternativos para Produção de Compensados com Resina Uréia Formaldeído. Dissertação (Mestre em Ciências Florestais). Universidade Estadual do Paraná – UFPR. Curitiba, 1985.
NUNES, J. A. Tratamento físico-químico de águas residuárias industriais 298 p. Aracaju, 2004. REIS, M, A. G. Procedimentos para a realização de ensaios em painéis de compensados. 69 fls. Trabalho de conclusão de curso ( Graduação em Engenharia Industrial da madeira) – Centro Universitário de União da Vitória, União da Vitória, 2008 REZENDE, A. A. P.; MATOS, A.T. de ; SILVA, C. M. Uso do Efluente da Indústria de Papel e Celulose na Irrigação. Saneamento Ambiental. . 32-40 p . Viçosa, 2000. REZENDE, C. I. O. Influência da aplicação do lodo de esgoto (biossólido) sobre a concentração e o estoque de nutrientes na biomassa do sub-bosque, na serapilheira e no solo de um talhão de Eucalyptus grandis. Disponível em <http://www.rhportal.com.br/artigos/wmview.php?idc_cad=fa329zyn3> acessado em 11set. 2010. TOMASELI, I. Tendências de mudanças na indústria de painéis. Revista da Madeira, 36-42p. Curitiba, 1999.