UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA COORDENADORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MATERIAIS RECUPERAÇÃO DE RESÍDUOS INDUSTRIAIS DE SBR: AVALIAÇÃO TÉCNICA E AMBIENTAL Larissa N. Carli, Aline Zanchet, Tatiana Weber, Ângela A. Gugel Rosmary N. Brandalise, Regina C. R. Nunes e Janaina S Crespo ([email protected])
Palestra apresentada pela professora Janaína Crespo, da seção UCS do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, para cerca de 25 estudantes e profissionais de empresa, no dia 22 de novembro de 2011 na UCS. Evento realizado pelo Instituto junto ao PGMAT-UCS, com apoio do Simplás (Sindicato das Indústrias de Material Plástico do Nordeste Gaúcho).
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL
PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA
COORDENADORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MATERIAIS
RECUPERAÇÃO DE RESÍDUOS
INDUSTRIAIS DE SBR:
AVALIAÇÃO TÉCNICA E AMBIENTAL
Larissa N. Carli, Aline Zanchet, Tatiana Weber, Ângela A. Gugel
Rosmary N. Brandalise, Regina C. R. Nunes e Janaina S Crespo ([email protected])
ROTEIRO DE APRESENTAÇÃO
Introdução
Objetivo
Métodos e técnicas
Resultados e discussões
Conclusões
Caracterização do pó obtido
Metodologias para a recuperação
Revulcanização
Incorporação como carga
Desvulcanização em microondas
Indústria da borracha: matérias-primas
indústria pesada – pneus
indústria leve – artefatos diversos
INTRODUÇÃO
Consumo (103 t)1,2:Produção (103 t)1,2:
Brasil
314
400
Brasil
110
445
Mundo
Borracha natural: 8.881
Borracha sintética: 12.209
Mundo
Borracha natural: 9.645
Borracha sintética: 12.525
1INTERNATIONAL RUBBER STUDY GROUP. Statistical summary of world rubber situation. 2010. 2SINBORSUL. Perfil da indústria de artefatos de
borracha do Brasil e do RS. 2007.
INTRODUÇÃO
SBR – copolímero de butadieno-estireno3,4,5:
- amplamente utilizado na indústria de artefatos de borracha para
a produção de componentes para autopeças (perfis expandidos,
maciços e prensados)
- vantagens em relação à borracha natural: maior resistência à
abrasão, maior resistência à flexão, maior resistência ao calor,
melhor retenção e uniformidade de cor e menor odor; maior
estabilidade de plasticidade, menor tendência à pré-vulcanização;
e melhores características de extrusão
3LOVISON, V. M.; ROCHA, E. C. DA.; PIEROZAN, N. J. Tecnologia de transformação dos elastômeros, 2003. 4PEDRINHA, I. Elastômeros
Petroflex, 2008. 5CIESIELSKI, A. An introduction to rubber technology, 1999.
INTRODUÇÃO
Geração de resíduos de borracha:
Rio Grande do Sul6:
- 11.800 t de resíduos por ano
- 87% correspondem a resíduos industriais Classe II – não
perigosos
Problema ambiental:
- Materiais de difícil degradação (ligações cruzadas)
- Problemas de disposição final
- Desperdício de matérias-primas e energia
6FEPAM. Relatório sobre a geração de resíduos sólidos industriais no RS, 2003.
INTRODUÇÃO
Alternativas para o reaproveitamento de resíduos de borracha7-10
- geração de energia
- reutilização na construção civil
- regeneração:
física (mecânica, termo-mecânica, crio-mecânica, microondas e ultrassom)
química (compostos orgânicos/inorgânicos)
-recuperação ou reciclagem
7ADHIKARI, B.; DE, D.; MAITI, S. Progress in Polymer Science, 2000. 8MYHRE, M.; MACKILLOP, D. A. Rubber Chemistry and Technology, 2002.
9FANG, Y.; ZHAN, M.; WANG, Y. Materials & Design, 2001. 10JANG, J. W.; YOO, T. S.; OH, J. H.; IWASAKI, I. Resources, Conservation and Recycling,
1998.
- utilização dos resíduos na forma de pó como carga em composições com
elastômeros virgens, através de sua incorporação e subsequente vulcanização11
- não altera a composição química do material11
- perda de propriedades mecânicas fraca interação entre a borracha vulcanizada
e a borracha virgem7,8,9
- estudos indicam a possibilidade de incorporação de altos teores de resíduos em
formulações com borracha virgem12,13,14
INTRODUÇÃO
Recuperação de resíduos de borracha
7ADHIKARI, B.; DE, D.; MAITI, S. Progress in Polymer Science, 2000. 8MYHRE, M.; MACKILLOP, D. A. Rubber Chemistry and Technology, 2002.
9FANG, Y.; ZHAN, M.; WANG, Y. Materials & Design, 2001. 12ZANCHET,A.; DAL’ACQUA, N.; WEBER, T.; CRESPO, J. S.; BRANDALISE, R. N.;
NUNES, R. C. R. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 2007. 11PAPAUTSKY, D. Borracha Atual, 2003. 13GIBALA, G.; HAMED, R. Rubber chemistry and
Technology, 1994. 14NELSON, P.A.; KUTTY, S. K. N. Progress in Rubber, Plastics and Recycling Technology, 2002.
- incorporação de resíduos industriais, de origem e composição conhecida, no processo
produtivo onde são gerados
- desenvolvimento de composições com propriedades de interesse tecnológico12
alterações no processo produtivo alternativa ambientalmente viável?
- busca pela minimização dos impactos ambientais da geração de resíduos
- duas variáveis10,15:
INTRODUÇÃO
Recuperação de resíduos de borracha
consumo energético
consumo de matérias primas
9FANG, Y.; ZHAN, M.; WANG, Y. Materials & Design, 2001. 12ZANCHET,A.; DAL’ACQUA, N.; WEBER, T.; CRESPO, J. S.; BRANDALISE, R. N.;
NUNES, R. C. R. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 2007. 15BJÖRKLUND, A.; FINNEVEDEN, G. Resources, Conservation and Recycling, 2005.
INTRODUÇÃO
- Materiais elastoméricos: poucos estudos de ciclo de vida disponíveis na literatura
Avaliação do Ciclo de Vida (ACV)
- impactos ambientais na produção: extração de recursos naturais18
- fim de vida: pneus inservíveis16,17,20
resíduos pós-consumo em pó21
produção – uso – disposição final19
16FERRÃO, P.; RIBEIRO, P.; SILVA, P. A. Waste Management, 2007. 17AMARI, T.; THEMELIS, N. J.; WERNICK, I. K. Resources Policy, 1999. 18RYDH,
C. J.; SUN, M. Journal of Cleaner Production, 2005. 19ZACKRISSON, M. Journal of Cleaner Production, 2005. 20CORTI, A.; LOMBARDI, L. Energy, 2004.
21BOUGHTON, B.; HORNATH, A. Resources, Conservation and Recycling, 2006.
OBJETIVO
Verificar a viabilidade técnica e ambiental da
recuperação de resíduos elastoméricos vulcanizados em
pó, visando o desenvolvimento de artefatos com
aplicação tecnológica.
MÉTODOS E TÉCNICAS: Coleta e Caracterização do resíduo
Coleta do resíduo (NBR 10.007-04)
Moagem
Caracterização do pó obtido
(SBR-r)
- Análise granulométrica (ASTM D 5644-01)
- Microscopia eletrônica de varredura – SEM
- Análise termogravimétrica – TGA
- Calorimetria exploratória diferencial – DSC
MÉTODOS E TÉCNICAS: Metodologias para a recuperação
- Sistema de aceleração convencional
Revulcanização (T. Weber)
Incorporação como carga
- Formulação sem negro de fumo (A. Zanchet)
- Composição industrial (perfis automotivos) (L. N. Carli)
- Composição industrial (banda de rodagem de
motocicleta) (A. A. Gugel)
MÉTODOS E TÉCNICAS
Caracterização dos compósitos de SBR-r
- Densidade (ASTM D 297-06)
- Dureza Shore A (ASTM D 2240-05)
- Resistência à tração (ASTM D 412-06a)
- Resistência ao rasgamento (ASTM D 624-00)
- Deformação permanente à compressão (ASTM D 395-03)
- Resistência à abrasão (DIN 53516-87)
- Resiliência (ASTM D 1054-02)
- Microscopia eletrônica de varredura – SEM
- Análise térmica dinâmico-mecânica – DMA
- Densidade de ligações cruzadas (equação de Flory e Rehner)22
- Analisador do processamento de borracha – RPA
- Envelhecimento acelerado (termo e foto-oxidação)
22FLORY, P. J. Principles of polymer chemistry. Cornel University, New York, 1953.