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UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO
FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
Renan Brezolin
CARACTERIZAÇÃO DE RESÍDUO CAPTADO EM
FILTRO DE AR DE UMA USINA DE ASFALTO
Passo Fundo, 2012.
1
Renan Brezolin
CARACTERIZAÇÃO DE RESÍDUO CAPTADO EM
FILTRO DE AR DE UMA USINA DE ASFALTO
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao
curso de Engenharia Ambiental, como parte
dos requisitos exigidos para obtenção do título
de Engenheiro Ambiental.
Orientador: Prof. Antônio Thomé, Dr.
Passo Fundo , 2012.
2
Renan Brezolin
CARACTERIZAÇÃO DE RESÍDUO CAPTADO EM FILTRO
DE AR DE UMA USINA DE ASFALTO
Trabalho de Conclusão de Curso como requisito parcial para a obtenção do título de
Engenheiro Ambiental – Curso de Engenharia Ambiental da Faculdade de Engenharia e
Arquitetura da Universidade de Passo Fundo. Aprovado pela banca examinadora:
Orientador:_________________________
Antônio Thomé
Faculdade de Engenharia e Arquitetura, UPF
___________________________________
Maciel Donato
Faculdade de Engenharia e Arquitetura, UPF
___________________________________
Pedro Domingos Marques Prietto
Faculdade de Engenharia e Arquitetura, UPF
Passo Fundo, 14 de novembro de 2012.
3
Universidade de Passo Fundo
Faculdade de Engenharia e Arquitetura
Engenharia Ambiental
A T E S T A D O
Atesto para os devidos fins que o aluno Renan Brezolin, autor do Trabalho de
Conclusão intitulado “CARACTERIZAÇÃO DE RESÍDUO CAPTADO EM FILTRO
DE AR DE UMA USINA DE ASFALTO” realizou as alterações sugeridas pela banca
examinadora no relatório final.
Passo Fundo, 30 de novembro de 2012.
_____________________________________________
Prof. Dr. Antônio Thomé
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RESUMO
Palavras-chave: Resíduo; Carcterização Física; Classificação.
O grande crescimento econômico vivido no Brasil nos últimos anos tem
impulsionado cada vez mais a construção civil. Esse aumento de obras traz consigo uma
grande geração de resíduos que necessitam de um destino adequado devido às legislações
cada vez mais restritivas que vem sendo discutidas pela sociedade. Além da destinação
adequada dos resíduos, segundo alguns autores, o aproveitamento desses materiais pode,
além de reduzir os impactos ao meio ambiente, gerar produtos de qualidade com custos
inferiores aos que tem um processo produtivo com matérias-primas tradicionais. O
trabalho visa caracterizar um resíduo coletado na tubulação de saída de um filtro manga de
uma usina de asfalto localizada no município de Erechim-RS. A caracterização do material
é importante para que se conheça as características físicas e químicas do resíduo, podendo
assim conhecer o seu comportamento geotécnico e ambiental para que se possa avalizar
sua utilização em diversos processos produtivos da construção civil e/ou substrato na
agricultura ou então fazer sua disposição final de forma correta. Fisicamente, foram
analisadas a granulometria, os Limites de Atterberg e o formato e dimensões das
partículas. Foram realizados também ensaios de solublização, lixiviação, além de CTC e
nutrientes. Conhecendo-se algumas características do material, o resíduo foi classificado
geotecnicamente como ML (silte de baixa compressibilidade) pelo Sistema Unificado de
classificação de Solos (SUCS) e como A4 pelo Sistema Rodoviário de Classificação
(HRB). Ambientalmente, através da NBR 10004, o resíduo foi classificado como Classe
IIA não inerte, devido ao fato de no ensaio de solubilização os teores de cádmio terem se
mostrado superiores ao estabelecido pela norma. As características do resíduo
demonstraram que embora não seja possível sua utilização como substrato devido à baixa
CTC e o pH alto, existem diversas formas de reaproveitamento do material em processos
produtivos da construção civil, sendo necessário estudos mais aprofundados das
quantidades de resíduos que podem ser adicionados e as alterações que podem ocorrer nos
produtos finais, além de um estudo de viabilidade econômica da utilização do resíduo.
5
ABSTRACT
The high economic growth lived in Brazil in recent years have ever more boosted civil
construction. This increase brings a great generation of waste who needing a appropriate
destination due to ever more restrictive legislation that is being discussed by the society.
Beside the appropriate destination of the waste, according to some authors, the use of these
materials may also reduce impacts to the environment and produce quality products with
lower cost than having a production process with traditional raw materials. The study aims to
characterize a waste collected in a exit pipe of a filter sleeve of an asphalt plant in the city of
Erechim-RS. The characterization of the material is important to know that the physical and
chemical characteristics of the waste, so you can meet your environmental and geotechnical
behavior so that we can endorse their use in various processes of construction and / or
agriculture or make your disposal final correctly. Physically, have been analyzed as
granulometry, Atterberg Limits and shape and particle size. Were also performed tests of
solubilization, lixiviation and CEC and nutrients. Knowing some of the characteristics of the
material, the waste was classified geotechnically as ML (silt of low compressibility) of the
Unified System of Soil Classification (USCS) and as the A4 of the Highway System of
Classification (HRB). Environmentally through NBR 10004, the residue was classified as
Class IIA non-inert, due to the fact that the solubilization tests show levels of cadmium higher
than in the standard. The characteristics of the residue showed that although you cannot use as
a substrate due to low pH and high CEC, there are several ways to reuse the material in the
construction processes, requiring further study of the quantities of waste that can be dropped
in and changes that may occur in the final products, plus an economic viability study of the
use of residue.
Keywords: Waste; Physical Characterization; Classification
6
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Localização do Município. ........................................................................................ 19
Figura 2: Localização da Empresa no Município. .................................................................... 20 Figura 3: Localização do Ponto de Geração do Resíduo na Empresa. ..................................... 20 Figura 4: Ponto de Saída do Resíduo do Filtro de Manga. ....................................................... 21 Figura 5: Preparação das Amostras para Ensaio de Granulometria. ........................................ 23 Figura 6: Ensaio de Limite de Liquidez. .................................................................................. 24
Figura 7: Curva de Distribuição Granulométrica da Amostra 1. .............................................. 26 Figura 8: Curva de Distribuição Granulométrica da Amostra 2. .............................................. 26 Figura 9: Curva de Distribuição Granulométrica da Amostra 3. .............................................. 27
Figura 10: Curva Granulométrica Média entre os 3 ensaios. ................................................... 27
7
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Programa de Ensaios. ............................................................................................... 22 Tabela 2: Teor das Frações Granulométricas do Resíduo. ....................................................... 28 Tabela 3: Tabela de Nutrientes do Resíduo. ............................................................................. 29 Tabela 4: Resultados dos ensaios de Lixiviação e Solubilização do filler. .............................. 30
Tabela 5: Teores de Cádmio de Diferentes Análises. ............................................................... 30
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 9 1.1 Problema da Pesquisa .................................................................................................. 9 1.2 Justificativa .................................................................................................................. 9 1.3 Objetivo Geral ............................................................................................................ 10
1.3.1 Objetivos Específicos ......................................................................................... 10
1.4 Estrutura do Trabalho ................................................................................................ 11 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................................... 12
2.1 Granulometria ............................................................................................................ 12
2.2 Limites de Atterberg .................................................................................................. 12 2.3 CTC e Nutrientes ....................................................................................................... 13 2.4 Solubilização e Lixiviação ......................................................................................... 14 2.5 Classificação Geotécnica ........................................................................................... 14 2.6 Classificação Ambiental ............................................................................................ 15
2.7 Formas de Aproveitamento do Resíduo ..................................................................... 16
3 MATERIAIS E MÉTODOS .............................................................................................. 19 3.1 Resíduo da Produção de Asfalto ................................................................................ 19
3.2 Coleta do Material ..................................................................................................... 21 3.3 Programa de Ensaios .................................................................................................. 22
3.3.1 Análise Granulométrica ...................................................................................... 22
3.3.2 Limites de Atterberg ........................................................................................... 23
3.3.3 CTC e Nutrientes ................................................................................................ 24 3.3.4 Solubilização e Lixiviação.................................................................................. 25
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ..................................................................................... 26
4.1 Granulometria ............................................................................................................ 26 4.2 Limites de Atterberg .................................................................................................. 28
4.3 CTC e Nutrientes ....................................................................................................... 28 4.4 Solubilização e Lixiviação ......................................................................................... 29 4.5 Classificação Geotécnica ........................................................................................... 31 4.6 Classificação Ambiental ............................................................................................ 31
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................ 32 5.1 Conclusões ................................................................................................................. 32 5.2 Sugestões para Trabalhos Futuros ............................................................................. 32
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 34
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1 INTRODUÇÃO
1.1 Problema da Pesquisa
A questão ambiental tem se tornado cada vez mais alvo da preocupação da sociedade.
Diversos setores da indústria têm buscado se adequar a uma nova forma de produzir e gerar
lucros sem que os recursos necessários para gerações futuras se esgotem. O setor da
construção civil não é diferente. De acordo com Oikonomou (2005), este setor é responsável
por 50% do total de resíduos produzidos no mundo.
A alta da construção civil tem sido importante para o crescimento econômico
brasileiro, porém, como contrapartida, temos a grande geração de resíduos.
Os processos produtivos de beneficiamento de rochas geram resíduos que necessitam
soluções adequadas quanto ao destino do material acumulado no processo. Durante o processo
de produção de concreto asfáltico, há a geração de um pó fino que é separado do processo. Os
impactos ambientais causados pela armazenagem inadequada destes rejeitos são inúmeros,
podendo ser citadas a alteração nas condições estéticas e sanitárias do meio ambiente e da
biota (EDLER, 2011).
Uma das maneiras de reduzir os impactos destes resíduos seria incluí-los nos
processos produtivos da construção civil, mas para isso, primeiramente é preciso avaliar as
características físicas e químicas do resíduo. Após conhecer as principais características do
produto, pode-se avaliar a possibilidade de uso deste material.
1.2 Justificativa
A busca de soluções técnicas que tornem as atividades mais rentáveis e menos
agressivas ao meio ambiente deve ser sempre buscada através de pesquisas. Por isso a
avaliação da utilização de resíduos e subprodutos da construção civil, apresenta-se como uma
excelente alternativa para diminuição do impacto ambiental e contribuição para o
desenvolvimento sustentável (EDLER, 2011).
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A legislação exige uma destinação adequada de todo e qualquer tipo de resíduo, o que
pode aumentar os custos da produção. Por isso se faz necessário avaliar a possibilidade de
aproveitamento do resíduo em outros processos.
Segundo Oliveira (2006), a reciclagem ou reaproveitamento de resíduos pode gerar
agregados com propriedades adequadas e custos inferiores aos custos médios encontrados no
mercado.
O processo produtivo do concreto asfáltico da empresa localizada no município de
Erechim-RS gera em torno de 5 toneladas diárias de resíduo, e atualmente o material é
descartado sem maiores cuidados em uma pedreira desativada pertencente a própria empresa
fornecedora do material objeto deste estudo. A destinação final sem conhecimento prévio das
características do resíduo pode ocasionar inúmeros problemas ambientais e acarretar graves
penalidades para a empresa.
1.3 Objetivo Geral
Tem-se como objetivo geral caracterizar o resíduo gerado em filtro de controle de
emissões atmosféricas de uma usina de asfalto e verificar se é possível a sua utilização em
processos produtivos da construção civil e/ou na agricultura.
1.3.1 Objetivos Específicos
Os objetivos específicos deste trabalho são:
Caracterizar fisicamente o resíduo quanto à granulometria e Limites de
Atterberg;
Analisar a capacidade de troca catiônica (CTC), os nutrientes e a solubilização
e lixiviação do resíduo;
Classificar geotecnicamente e ambientalmente o material;
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1.4 Estrutura do Trabalho
O presente trabalho está organizado em cinco capítulos distribuídos da seguinte forma:
No capítulo 1 é apresentado o problema da pesquisa, a justificativa e os objetivos a
serem atingidos.
O capítulo 2 apresenta uma revisão da literatura, que aborda estudos que vem sendo
realizados na parte de aproveitamento de finos gerados em diferentes processos de
beneficiamento de rochas.
No capítulo 3 encontra-se o desenvolvimento do trabalho, é apresentado o local e o
processo produtivo onde é gerado o resíduo, normas e métodos utilizados para coleta e
amostragem do material além das metodologias para realização da caracterização do filler em
laboratório.
No capítulo 4 são apresentados os resultados obtidos na caracterização química e física
do material, a classificação do resíduo e as discussões dos resultados obtidos nas análises
realizadas.
O capítulo 5 apresenta a conclusão do estudo e faz sugestões para trabalhos futuros.
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Granulometria
Para se conhecer o tamanho dos grãos de um solo, é necessário realizar a análise
granulométrica, que consiste nos ensaios de peneiramento e sedimentação.
Para solos com grande quantidade de finos, para obter-se a distribuição
granulométrica, utiliza-se o método da sedimentação, que se baseia na Lei de Stokes: a
velocidade de queda de partículas esféricas num fluído atinge um valor limite que depende do
peso específico do material da esfera, do peso específico do fluído, da viscosidade do fluído, e
do diâmetro da esfera (PINTO, 2002).
Pode-se destacar que as mesmas denominações usadas para expressar as frações
granulométricas de um solo são empregadas para denominar os próprios solos. Um solo é
chamado de argila quando o seu comportamento é de um solo argiloso, embora contenha
partículas com diâmetros correspondentes às frações silte e areia. Da mesma forma, uma areia
é um solo cujo comportamento é ditado pelos grãos arenosos que ele possui, embora contenha
partículas de outras frações (PINTO, 2002).
Lopes Jr (2011) apresentou resultados de alguns ensaios de granulometria onde pode
ser destacado um Resíduo de Britagem que apresentou um teor de 57,5% da fração silte e
38,4% de areia fina, sendo classificado pelo Sistema Unificado de Classificação dos Solos
(SUCS) como um silte arenoso.
Edler (2011) estudou o resíduo oriundo do beneficiamento de pedras preciosas, e
constatou através de ensaios de granulometria com uso de defloculante, que este material é
composto por 1,5% de argila, 1,5% de silte, 95% de areia e 2% de pedregulho.
2.2 Limites de Atterberg
Os Limites de Atterberg são as variáveis que melhor expressam as condições de
trabalhabilidade de um material. Os limites de consistência são divididos em Limite de
Liquidez (LL) e Limite de Plasticidade (LP). Para ser viável tecnicamente, um solo deve
apresentar LL entre 45% e 50% (CEPED, 1984).
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Os Limites propostos por Atterberg se baseiam na constatação de que um solo argiloso
ocorre com aspectos bem distintos conforme o seu teor de umidade. Quando úmido, ele se
comporta como um líquido, quando perde parte de sua água ele fica plástico e quando
mais seco, torna-se quebradiço (PINTO, 2002).
O Limite de liquidez e o de plasticidade são obtidos através da NBR 6459 e NBR
7180, respectivamente. A diferença entre estes dois limites, que indica a faixa de valores em
que o solo se apresenta plástico, é definida como o índice de Plasticidade (IP) do solo. Em
condições normais, só são apresentados os valores do LL e do LP como índices de
consistência dos solos. O LP só é empregado para a determinação do IP.
O limite de Plasticidade é definido como o menor teor de umidade com o qual se
consegue moldar um cilindro com 3 mm de diâmetro, rolando-se o solo coma palma da mão.
Na caracterização de um resíduo do beneficiamento de pedras preciosas Edler (2011)
obteve um resultado de índice de plasticidade (IP) igual a 0, classificando o material como
não plástico. Resultados semelhantes foram encontrados por Thomé (1999) com um resíduo
de usina termoelétrica e por Lopes Jr (2011) para cinzas volantes e um resíduo de britagem.
2.3 CTC e Nutrientes
A análise da CTC e de micro e macro nutrientes é de grande importância para
verificação da possibilidade de utilização do resíduo como substrato para espécies vegetais.
Embora as plantas produzam muitos compostos orgânicos, elas necessitam de
nutrientes minerais que estão presentes no solo e nos fertilizantes (adubos).Os nutrientes
minerais se dividem em macronutrientes e micronutrientes. A falta de um deles diminui o
crescimento das culturas, reduzindo a produção agrícola ou florestal (SERRAT, 2002).
A CTC, segundo Penteado (2007), indica a capacidade do solo de trocar nutrientes
com a planta. Quanto maior a CTC do solo, maior será a disponibilidade potencial de
nutrientes.
De acordo com Fageria (2004), a CTC pode ser classificada como baixa quando
apresentar valores inferiores à 10cmol/kg. Estudos de Tatsch (2006) e Magro (2011)
apresentaram valores de cerca de 9cmol/kg para os solos da região de Passo Fundo, portanto,
valor considerado baixo pelas referências consultadas.
A leitura do pH do material é fundamental, pois reflete um conjunto de reações entre o
solo ou o resíduo fertilizante com a água. O conhecimento do valor de pH é extremamente útil
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quando relacionados com propriedades do solo e com a solubilidade de alguns
micronutrientes.
2.4 Solubilização e Lixiviação
Os órgãos responsáveis pelo controle da qualidade ambiental têm demonstrado
grandes preocupações com a possibilidade de contaminação dos meios aquáticos através da
solubilização e a lixiviação de elementos perigosos presentes em resíduos ou solos.
Reed et al. (1996) destacaram que pH, granulometria, CTC e quantidade de matéria
orgânica são alguns fatores que interferem no processo de solubilização e lixiviação, sendo
reduzida a quantidade de metais solubilizados quando há um aumento do pH.
O processo de lixiviação é fundamental para compreensão da forma de avaliação da
periculosidade de resíduos. Se as águas superficiais ou subterrâneas entram em contato com
um material, cada um de seus constituintes se dissolve a uma taxa finita. (CONNER, 1990
apud BAPTISTA, 2001).
O ensaio de lixiviação busca reproduzir o comportamento de um material perante os
fenômenos químicos e físicos que ocorrem durante a percolação de uma solução aquosa,
apresentando o potencial de transferência de contaminantes do solo ou resíduo para o meio
natural.
Lixiviação é um movimento de contaminantes ou nutrientes por meio de um fluxo
descendente de água (QUAGGIO, 1986). Este processo é um dos principais mecanismos de
perdas de nutrientes, contribuindo de maneira significativa para a acidificação do solo
(REICHARDT, 1986)
Segundo Cauduro (2006), os testes de lixiviação de resíduos mais difundidos são o
“Environmental Protection Agency’s Extraction Procedure (EP), Toxicity Test” e o teste de
lixiviação especificado pela norma brasileira NBR 10005 (lixiviação de resíduos sólidos)
2.5 Classificação Geotécnica
Segundo Sória (1985), a classificação geotécnica é importante para que se possa
correlacionar com classificações de solos já conhecidos, permitindo prever o comportamento
do solo e/ou resíduo nas obras.
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Para Santos (2006) as classificações geotécnicas tem grande importância pois
permitem agrupar materiais de características semelhantes permitindo prever ou estimar o
comportamento desses material.
As classificações tradicionais são baseadas nos Limites de Atterberg e nas
classificações granulométricas dos solos.
As classificações mais difundidas no Brasil são o Sistema Unificado de Classificação
dos solos (Unified Soil Classifications System – USCS) ou SUCS e a classificação para fins
rodoviários, a Higway Research Board (HRB).
O SUCS utiliza como parâmetros para classificação a granulometria, os Limites de
Atterberg e o teor de matéria orgânica. Os solos são distribuídos em quinze grupos diferentes
representados por duas letras, sendo a primeira referente à granulometria e a segunda à
plasticidade.
Pela HRB os solos são divididos em 8 grupos (A-1 à A-8), de acordo com a
granulometria. Foram introduzidos também o índice de grupo (IG), que varia de 0 à 20 que é
determinado de acordo com a quantidade de material que passa pela peneira 200, sendo pior o
material quanto maior o IG (Santos, 2006).
2.6 Classificação Ambiental
A grande quantidade de resíduos produzida pela indústria da construção civil tem sido
motivo de grandes preocupações porque vem há tempos causando sérios problemas urbanos,
sociais e econômicos (Pinto, 1992). A dificuldade de gerenciamento e a quantidade de
geração, segundo John (2002), torna indústria da construção civil a atividade humana com
maior impacto sobre o meio ambiente.
Para que o haja um meio ambiente de qualidade, se faz necessário o conhecimento e a
aplicação da NBR 10.004 (ABNT, 2004), a qual, estabelece formas de classificação dos
resíduos em perigosos e não-perigosos. A classificação dos resíduos sólidos é uma ferramenta
imprescindível, pois a partir disso o gerador do resíduo pode facilmente identificar o potencial
de risco do material bem como identificar as melhores alternativas de tratamento e disposição
final (Massukado, 2004).
Segundo Soares e Tochetto (2003), para classificar os resíduos sólidos deve-se
primeiramente conhecer os materiais utilizados no processo produtivo e as substâncias
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geradas durante este processo. Após a coleta das amostras seguindo orientações contidas na
NBR 10007 (ABNT, 1987) é necessário realizar uma caracterização química do material para
verificação da presença de substâncias perigosas apresentadas nos anexos da norma NBR
10.004 (ABNT, 2004). Com estes dados torna-se possível classificar o resíduo como Classe I
(perigoso) ou Classe II.
Segundo Schalch et al. (2002), resíduos industriais são resíduos gerados nos diversos
tipos de indústrias de processamentos. Em função dos riscos oferecidos por alguns desses
resíduos, eles são agrupados pela ABNT-NBR 10.004 (1987) da seguinte forma:
Resíduos Classe I (perigosos): pelas suas características de inflamabilidade,
corrosividade, reatividade, toxidade e patogenicidade, podem apresentar riscos à
saúde pública, provocando ou contribuindo para o aumento da mortalidade ou
apresentarem efeitos adversos ao meio ambiente, quando manuseados ou dispostos de
forma inadequada;
Resíduos Classe II-A (não inertes): incluem-se nesta classe os resíduos potencialmente
biodegradáveis, combustíveis ou solúveis em água;
Resíduos Classe II-B (inertes): pertencem a esta classe os resíduos sólidos ou mistura
de resíduos sólidos que, submetidos ao teste de solubilização (Norma NBR 10006 -
"Solubilização de Resíduos - Procedimento") não tenham nenhum de seus
constituintes solubilizados em concentrações superiores aos padrões definidos na
NBR 10004.
2.7 Formas de Aproveitamento do Resíduo
Diferentes indústrias de beneficiamento de rochas geram uma grande quantidade de
resíduo cujas características variam conforme o material que é beneficiado. A preocupação
com o meio ambiente, os altos custos das matérias-primas e os gastos com a disposição deste
resíduo, tem intensificado a busca por formas de aproveitamento deste material.
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Segundo Rebmann et al.,(2001) análises verificaram que adicionando-se até 30% de
filler em massa cerâmica vermelha não há maiores alterações no corpo cerâmico, podendo-se
então usá-lo como material de enchimento. Na mesma linha da indústria cerâmica, Maia e
Salvetti (2001) estudaram a adição de filler em tijolos extrudados, o que se mostrou viável
quando a dopagem ocorre com 10% do resíduo. O autor cita ainda que pelo filler possuir
características não plásticas, o tempo de secagem é reduzido e há uma redução nas perdas por
trincas na secagem e na queima.
Silva et al. (2005) testaram a influência do filler de rocha calcária em argamassas de
revestimento. Verificaram que a adição deste resíduo provoca um aumento na resistência à
compressão e à tração na flexão, e melhora a aderência, porém tem como fator negativo a
formação de fissuras.
Outro meio de aproveitamento do resíduo é a sua utilização em misturas com solo-
cimento em estacas brocas. Edler (2011) testou o comportamento deste material e concluiu ser
viável para residências unifamiliares, por apresentarem um comportamento similar ao do
concreto tradicional, além de apresentar uma redução nos custos de execução das estacas
escavadas.
Pissato (2006) testou a utilização de finos de pedreira em misturas de solo-cimento
para correção granulométrica. As análises mostraram que a adição do material provocou um
aumento na resistência da mistura final e quanto maior a quantia de finos, menor o teor de
cimento necessário para estabilização.
De acordo com Batalione (2007), existem diversas pesquisas na área de engenharia
rodoviária que atestam a viabilidade da utilização de agregados reciclados e de rejeitos sejam
eles oriundos da construção civil, indústria siderúrgica, usina termoelétrica, mineração e
outras.
Através de testes com diferentes dosagens em ensaios de resistência a compressão
simples, Mendes (1999) conclui ser viável técnica e economicamente a substituição de areia
natural por finos de uma pedreira de origem basáltica na produção de pavimentos executados
com tecnologia de concreto compactado a rolo.
Na mesma linha de Mendes, Fujimura et al (1996), analisaram o resíduo gerado na
britagem do granito. O autor conclui ser 11% mais barato a pavimentação com o uso deste
material comparando-se com os custos da pavimentação tradicional. Em seus ensaios,
Fujimura concluiu que a adição destes finos melhora a textura da composição, além de
aumentar a resistência mecânica do pavimento.
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O uso de finos de pedreira de rocha gnaica na produção de concreto betuminoso foi
estudada por Seidl et al (2005). Os pesquisadores testaram uma mistura deste resíduo com
diferentes tipos de cimentos asfálticos do Petróleo (CAP), e concluíram ser satisfatório o
resultado em relação à resistência a abrasividade e consideraram o material com boa
adesividade. Conde (2006) testou a adição de rejeitos de pedreira de Ardósia na produção de
Concreto Betuminoso Usinado a Quente (CBUQ), também concluindo ser econômica e
ambientalmente satisfatórios os resultados.
Lopes Jr (2007) estudou a utilização de um pó de pedra gerado na britagem de rochas
basálticas em conjunto com cal na estabilização de um solo areno siltoso. Para o autor, a
utilização deste resíduo se mostrou viável para projetos de fundações superficiais e
pavimentos de baixo custo.
O aproveitamento de cinzas volantes oriundas da queima do carvão de usinas
termoelétricas é objeto de diversos estudos. Ceratti (1979) concluiu ser possível a utilização
de uma mistura de cal e cinzas volantes na base de pavimentações asfálticas.
Tessari (1998) estudou o comportamento de fundações superficiais realizadas com
cinzas pesadas estabilizadas com cimento. Através da realização dos ensaios, o autor conclui
que a capacidade de carga das fundações aumentou com o aumento da espessura das camadas
cimentadas. Neste estudo foram realizados ensaios de solubilização e lixiviação para analisar
a possibilidade de contaminação do lençol fréatico pela mistura cinza pesada – cimento. Os
resultados obtidos mostraram que somente o teor de alumínio foi superior aos limites
estabelecidos na legislação.
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3 MATERIAIS E MÉTODOS
A seguir são abordados o processo de geração do resíduo e os métodos utilizados para
coleta e análise do material em laboratório. Os ensaios realizados seguem os procedimentos
propostos nas normas técnicas as quais são citadas junto com a descrição das análises
executadas.
3.1 Resíduo da Produção de Asfalto
O resíduo analisado no trabalho, provém de uma usina de asfalto pertencente a uma
empresa de pavimentação do município de Erechim-RS.
O município de Erechim está localizado na região do Alto Uruguai, norte do Rio
Grande do Sul. Com uma população de 96.094 habitantes e um território de 409,06 Km², o
município destaca-se pelo grande poder industrial, setor que é responsável por 37,96% da
arrecadação municipal. A figura 1 apresenta a localização do município na região sul do
Brasil.
Fonte: Editora São Cristovão, 2012.
Figura 1: Localização do Município.
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A produção asfáltica da empresa ocorre na unidade situada na localidade de Rio Tigre,
interior do município, conforme indica a Figura 2:
Fonte: Goolge Earth
Figura 2:Localização da Empresa no Município.
A empresa trabalha na produção de pré-moldados, obras rodoviárias, concreto,
argamassa e britagem, sendo a usina de asfalto localizada na parte dos fundos da unidade,
conforme apresenta a figura 3:
Fonte: Goolge Earth
Figura 3:Localização do Ponto de Geração do Resíduo na Empresa.
21
3.2 Coleta do Material
A produção de asfalto envolve inúmeros processos que acaba gerando resíduos. Após
a mistura dos agregados, os materiais passam por um secador com uma temperatura de 165ºC
e recebem uma mistura de asfalto líquido.
Como medida de controle ambiental, um filtro de manga recolhe os finos para que não
sejam lançados diretamente no ambiente. São gerados cerca de 5 toneladas diárias de resíduo.
O material é despejado na pedreira da própria empresa, não sendo reaproveitado.
O resíduo gerado na usina de asfalto foi coletado em uma pilha de material localizada
na tubulação de saída do filtro manga conforme indica a Figura 4:
Figura 4: Ponto de Saída do Resíduo do Filtro de Manga.
O procedimento seguiu a metodologia proposta na NBR 10007. O material foi retirado
com o auxílio de uma pá, onde a coleta ocorreu em diferentes pontos do monte conforme o
procedimento indicado na literatura. O filler foi colocado em 3 sacos plásticos com cerca de
5kg de material em cada um e posteriormente encaminhado para o Laboratório de Geotecnia
da Universidade de Passo Fundo. Recipientes plásticos menores foram utilizados para envio
de amostras para os laboratórios de Solos e de Saneamento Ambiental para realização de
outras análises.
22
3.3 Programa de Ensaios
Os ensaios de caracterização do resíduo foram feitos conforme o indicado pela Tabela
1:
Tabela 1: Programa de Ensaios.
Análise Número de Amostras Número de Análises
Granulometria
Limites de Atterberg
CTC e Nutrientes
Solubilização
Lixiviação
3
2
3
3
3
2
2
1
2
1
Excetuando-se os ensaios de Limtes de Atterberg, os demais foram realizados em
triplicata, sendo que as análises de Granulometria, Limites e Solubilização necessitaram ser
repetidas para confirmação dos resultados obtidos nas primeiras análises.
3.3.1 Análise Granulométrica
O ensaio de granulometria foi realizado com base na norma NBR 7181/84, através do
método de solubilização de 120g de resíduo em 125ml de defloculante. A análise foi realizada
em triplicata, onde foi feita uma média dos resultados obtidos nas três amostras. A preparação
das 3 amostras pode ser vista na Figura 5.
23
Figura 5: Preparação das Amostras para Ensaio de Granulometria.
3.3.2 Limites de Atterberg
O limite de liquidez do material foi determinado com base na norma NBR-
6459/ABNT, onde com o auxílio de um recipiente de porcelana foi misturado água ao resíduo
e posteriormente em um aparelho de Casagrande (Figura 6), foram realizados inicialmente 36
golpes e 19 no quinto teste para determinação do limite de liquidez. No momento em que os
dois lados do material se tocam, foram retirados aproximadamente 5g para determinar o teor
de umidade do resíduo. Os ensaios de Limites de Atterberg foram realizados em duplicata.
24
Figura 6: Ensaio de Limite de Liquidez.
Para o Limite de Plasticidade foi seguido a metodologia proposta na NBR-
7180/ABNT, onde foi adicionado água até homogeneizar o resíduo e posteriormente moldou-
se certa quantidade da massa em forma elipsoidal rolando-a sobre uma placa de vidro até que
houvesse uma fragmentação. Retirou-se o material fragmentado para determinação da
umidade.
3.3.3 CTC e Nutrientes
Foram avaliados além da CTC e dos nutrientes, o pH do resíduo, os teores de: carbono
orgânico, cálcio, magnésio, manganês, enxofre, ferro, cobre, zinco e bário.
As análises químicas foram realizadas no laboratório de solos da Universidade de
Passo Fundo, seguindo metodologias descritas por Tedesco (1995). Os metais contidos no
material foram quantificados de acordo com o método 3050B Environment Protection Agency
(EPA), 1996.
25
3.3.4 Solubilização e Lixiviação
Os ensaios de solubilização e lixiviação são realizados conforme metodologias
propostas nas normas NBR 10005 (ABNT, 1987b) e NBR 10006 (ABNT, 1987c),
respectivamente. O procedimento para obtenção dos resultados de lixiviação e solubilização é
baseado no ensaio de extração recomendado pela EPA (Environmental Protection Agency –
USA).
Antes do ensaio de lixiviação foi realizado um teste preliminar para a determinação do
tipo de solução de extração a ser utilizada. Como o pH da solução resultante do teste
preliminar foi superior a 5, fez-se uso de uma solução de pH 2,88 ± 0,05, composta por ácido
acético glacial e água.
Na execução do ensaio utilizou-se uma massa de 50 g do material sólido com uma
massa 20 vezes superior da solução de extração. A mistura obtida foi agitada em um agitador
rotatório, a 30 rpm por 18 h, e por fim a amostra foi filtrado em uma bomba a vácuo.
Amostras de aproximadamente 100 ml dos extratos lixiviados e solubilizados foram
coletadas e enviadas para análise por espectrofotometria de absorção atômica para
determinação de Cádmio, Chumbo, Ferro, Manganês e Zinco.
26
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 Granulometria
A distribuição granulométrica do resíduo após a execução dos ensaios de
sedimentação e o peneiramento fino, feitos em triplicata, é representado pelas figuras 7, 8 e 9.
Figura 7: Curva de Distribuição Granulométrica da Amostra 1.
Figura 8: Curva de Distribuição Granulométrica da Amostra 2.
27
Figura 9: Curva de Distribuição Granulométrica da Amostra 3.
Pode-se notar uma grande semelhança entre os gráficos, o que indica uma boa precisão
dos valores. Para uma melhor análise dos resultados, determinou-se uma média entre os três
valores obtidos, conforme apresenta a Figura 10:
Figura 10: Curva Granulométrica Média entre os 3 ensaios.
28
Analisando-se os resultados obtidos, podemos notar que por ser um resíduo muito fino
pode ser considerado um material mal graduado porém com uma boa uniformidade.
Também pode-se depreender do gráfico acima, os teores de cada material que
constituem o resíduo, conforme a tabela abaixo:
Tabela 2: Teor das Frações Granulométricas do Resíduo.
Podemos notar a predominância da fração silte e uma considerável presença de areia
fina, apresentando ainda uma pequena quantidade de grãos com diâmetro típico de argila.
4.2 Limites de Atterberg
Nos ensaios para determinação dos limites de consistência do material, chegou-se ao
valor de 26% para o limite de liquidez do material.
Para determinação do limite de plasticidade, tentou-se moldar um filete do resíduo
sobre uma superfície de vidro rugosa até atingir os 100mm de comprimento e 3mm de
diâmetro, porém, não foi possível executar o ensaio pois o material perdia umidade muito
rapidamente e fragmentava-se quando se iniciava o processo de moldagem.
Essa característica de não formar o filete cilíndrico, faz com que o resíduo seja
classificado como não-plástico.
4.3 CTC e Nutrientes
O resíduo da usina de asfalto, ao ser analisado, apresentou uma CTC inferior ao dos
solos da região, ficando com um valor de 2cmol/kg. Conforme podemos verificar na tabela a
seguir.
TEOR (%)
Argila
Silte
Areia Fina
2%
66,6%
31,4%
29
Tabela 3: Tabela de Nutrientes do Resíduo.
Parâmetro
CTC (cmol/kg)
pH
Ca (%)
Mg (%)
S (%)
Fe (%)
C (%)
Cu (mg/kg)
Zn (mg/kg)
Mn (mg/kg)
B (mg/kg)
2,001
9,3
1,08
0,35
0,22
4,34
1,39
139,53
79,47
323,88
489,91
Nesta análise foram apresentados também os teores de alguns nutrientes encontrados
no material e o pH. Pode-se notar uma boa presença de alguns elementos como cobre e zinco,
que apresentam valores interessantes para que possam ser aproveitados por plantas.
Porém, pelo fato de apresentar uma CTC considerada baixa, o uso do material como
substrato se torna inviável, pois as plantas não têm esses nutrientes disponíveis para serem
absorvidos da mistura resíduo-solo.
Outro fator que diminui as chances de utilização do material como fertilizante é o fato
de possuir um pH considerado alto. Timbola et al. (2011), caracterizaram um solo de Passo
Fundo, obtendo um valor de ph de 5,0. O pH ideal para um melhor aproveitamento dos
nutrientes pelas plantas é uma faixa de 6,0 a 7,0 (Kämpf, 2000b; Schmitz et al., 2002),
portanto, o valor de pH = 9,3 encontrado no resíduo, confere a ele um caráter básico,
prejudicando a opção de utilização do material no solo.
4.4 Solubilização e Lixiviação
As concentrações dos metais encontrados no lixiviado e no extrato do solubilizado do
resíduo são representados pela Tabela 4:
30
Tabela 4: Resultados dos ensaios de Lixiviação e Solubilização do filler.
Elemento
Lixiviação Solubilização
Ensaio
NBR 10005
Limites
NBR 10004
Ensaio
NBR 10006
Limites NBR
10004
Cádmio (mg/L)
Chumbo (mg/L)
Ferro (mg/L)
Manganês (mg/L)
Zinco (mg/L)
0,063
0,1075
0,3580
1,7841
0,4251
0,5
1
--
--
--
0,0520
0
0,2929
0,0939
0,0490
0,005
0,01
0,3
0,1
5
Podemos notar que os metais analisados no lixiviado apresentaram teores dentro dos
limites estabelecidos pela norma. O que possibilitaria classificar o resíduo com não-perigoso e
inerte.
Porém, no solubilizado, o cádmio apresentou teores superiores aos definidos pela NBR
10004. O fato de ser solubilizado em água faz com que o resíduo seja classificado como não-
inerte classe IIA.
Por não ser um resultado esperado, as análises foram feitas em triplicata e repetidas
para garantir a precisão dos resultados, todas apresentaram teores semelhantes do elemento,
conforme mostra a Tabela 5:
Tabela 5: Teores de Cádmio de Diferentes Análises.
Resultados
(mg/L)
Média
(mg/L)
Limites da
NBR (mg/L)
Cád
mio
Anál
ise
1 Amostra 1 0,0568
0,0520
0,005 Amostra 2 0,0426
Amostra 3 0,0568
Anál
ise
2 Amostra 1 0,0142
0,0284
0,005 Amostra 2 0,0426
Amostra 3 0,0284
31
Embora tenha diminuído a concentração do cádmio encontrado no solubilizado da
segunda análise, o contaminante ainda se encontra com teor superior ao estabelecido pela
norma. Devido a esse resultado inesperado, se faz necessário que em pesquisas futuras, sejam
analisadas as composições das matérias-primas utilizadas na produção do asfalto, para que se
consiga encontrar a origem deste cádmio encontrado no solubilizado.
Segundo Thomé (1999) ensaios de lixiviação e solubilização propostos pelas normas
brasileiras, podem superestimar os resultados, sendo indicado, para maior confiabilidade das
análises, realizar ensaios de coluna, pois o mesmo mantém a estrutura real do material.
4.5 Classificação Geotécnica
A partir dos resultados obtidos através dos ensaios de granulometria e de limites de
consistência podemos classificar o resíduo segundo algumas normas. Pela classificação HRB,
que é conhecida como sistema rodoviário de classificação, classifica-se o filler como A4, que
segundo esta classificação indica um solo de comportamento regular à ruim para uso em sub-
leito de obras rodoviárias.
Pelo fato de o resíduo apresentar, em sua maioria, grãos com dimensões de silte e pelo
fato de os ensaios de Limites de Atterberg apresentarem o material como não plástico, o
resíduo, segundo o Sistema Unificado de Classificação, é classificado como um silte arenoso
(ML) – não plástico.
4.6 Classificação Ambiental
Com os resultados dos ensaios de solubilização e lixiviação, classificou-se
ambientalmente o resíduo, conforme a NBR 10004. Como apenas o teor de cádmio
encontrado foi superior ao estabelecido na norma, o resíduo não foi classificado como
perigoso, sendo portanto considerado um Resíduo Classe IIA – não inerte.
32
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
5.1 Conclusões
- Na análise granulométrica do resíduo, constatou-se que o material possui uma
grande quantidade de finos, com uma predominância da fração silte (66,6%) e uma
quantidade considerável da fração areia fina (31,4%).
- Através dos ensaios de Limites de Atterberg, determinou-se que o resíduo
possui características não-plásticas.
- Apesar de possuir alguns nutrientes em boa quantidade, a utilização do resíduo
como substrato para plantas é inviável, pois apresenta uma CTC muito baixa, além de um pH
alto, o que reduz a possibilidade de disponibilização desses nutrientes para as plantas.
- Através de ensaios de lixiviação e solubilização, concluiu-se que na lixiviação
não houve passagem de metais acima dos limites estabelecidos na legislação. Na
solubilização, verificou-se a presença de cádmio com teores superiores ao indicado na NBR
10004.
- Através dos ensaios de granulometria e de Limites de Atterberg, é possível
concluir que o resíduo é classificado geotecnicamente como A4 pelo sistema “HRB” que é
conhecido como sistema rodoviário de classificação dos solos, sendo portanto, de má
qualidade para utilização em rodovias. Pelo Sistema Unificado de Classificação dos Solos
(SUCS), o material foi classificado como ML (silte de baixa compressibilidade).
- O fato de a concentração de cádmio estar alta no solubilizado, embora não
torne o resíduo perigoso, faz com que o resíduo seja classificado ambientalmente como um
resíduo não inerte classe IIA.
5.2 Sugestões para Trabalhos Futuros
- Analisar a constituição do resíduo através de análise de Difração de Raios-X.
- Estudar a composição das matérias-primas para descobrir a possível origem do
cádmio encontrado no solubilizado.
- Realizar testes em diferentes processos produtivos da construção civil, para
encontrar a dosagem mais adequada para utilização do resíduo.
33
- Utilizar microscópios que possibilitem uma medição direta dos tamanhos dos
grãos do material.
- Realizar uma análise de custos para comparar os possíveis ganhos com o
aproveitamento do resíduo.
34
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