tratamento de resíduos de materiais compósitos

Tratamento de Resíduos de Materiais Compósitos Estruturais Produzidos com Fibra de Vidro e Fibra de Carbono

Daniel Kersting

Disciplina PMT-5835 / Novembro-2012

Tópicos Abordados

- Conceitos Básicos: Compósitos / Resina Termofixas / Fibra de Vidro / Fibra de Carbono

- Dados Comerciais- Reciclagem: Conceitos / Viabilidade / Tipos- Iniciativas no Brasil- Aspectos Legais- Principais Processos

Conceitos Básicos

- Compósito ou Material Compósito:

É um tipo de material composto de dois ou mais materiais reunidos com o objetivo de associar e agregar as melhores propriedades de ambos: Matriz (meio agregante), e Reforço (meio agregado);

Exemplos: tanques para gás veicular, tubos para transporte de fluidos perigosos, peças aeronáuticas, vigas para pontes, etc.

Parede produzida de argila e

galhos, e pilar de concreto armado

reforçado com tecido de fibra de

carbono pré-impregnado com

resina epóxi

Exemplos

Aerogeradores Tanques PontesMais aviões, navios, carros esportivos, etc...

Compósitos Estruturais

Tipo Laminar Tipo Sanduíche

Resinas Termofixas

- São materiais compostos de macromoléculas altamente ligadas umas as outras de forma a resultar em um polímero infusível e insolúvel a solventes comuns. Esta classe de polímeros, após passar por uma reação de cura, forma uma estrutura semelhante a uma rede tridimensional que não pode ser desfeita por uma simples adição de calor.

- Exemplos: resina epóxi (boa resistência química), resina fenólica (boa resistência térmica e a chama), resina poliéster (propriedades medianas com baixo custo), etc...

Fibra de Vidro-Os primeiros usos que se tem registro de fibras de vidro datam da Antiguidade ;

-Em 1938, foi estabelecido pela empresa Owens-Corning o primeiro processo para a fabricação de fibras longas, para uso em isolamento térmico de motores ;

-Primeiros usos de fibra de vidro como reforço datam dos anos de 1940, durante o esforço de guerra empreendido pelos EUA ;

-Composição: óxidos de silício, alumínio, entre outros componentes conforme o tipo de aplicação;

-Principais tipos: tipo A, tipo AR, tipo E, tipo C, etc.

Processo de Fabricação

Fibra de Carbono

-São fibras que possuem pelo menos 92% de teor de carbono em sua composição;

-As fibras de carbono podem ter diferentes constituições, com fibras curtas ou longas, e sua estrutura molecular pode ser cristalina, amorfa ou parcialmente cristalina, dependendo do processo de produção escolhido;

-Estrutura Grafítica: propriedades mecânicas e físicas altamente dependentes deste tipo de estrutura;

-Divididas em três tipos, a saber: uso geral (GP, general purpose), alta performance (HP, high-performance), e fibras de carbono ativadas (ACF, activated carbon fiber).

Estrutura / Fabricação

Dados ComerciaisIndicador de Desempenho 2007 2008 2009 2010 2011 2012*

Valor de Produção (milhões R$)

1.964 2.226 2.244 2.584 2.796 3.000

Consumo de matérias-primas (mil toneladas)

172 184 183 205 214 230

Nível Operacional (%) 71,9 75,0 73,9 82,8 83,4 85

Porque Compósitos Estruturais?

Dados ComerciaisPorque Resinas

Termofixas?Porque Fibra de Vidro e

Fibra de Carbono?

Bahia vai ganhar primeira fábrica de fibras de carbono do Hemisfério Sul

“A DurolineTec, grupo constituído entre as gaúchasDuroline e Vipal, investiráinicialmente R$ 325 milhões para implantar na Bahia a primeira fábrica de fibra de carbono do Hemisfério Sul. O anúncio foi feito, nesta quarta-feira (23FEV2011), durante assinatura do protocolo de intenções entre a empresa e o Governo do Estado para produzir três mil toneladas do produto e mais 1,2 mil toneladas de tecidos ou impregnados, além de gerar 400 novos empregos”.

Reciclagem

Definição adotada pela EPA (Environmental Protection Agency) a agência ambiental dos Estados Unidos:“reciclagem é a ação de coletar,

reprocessar, comercializar e utilizar materiais antes considerados como lixo”.

Principais problemas atualmente:

-Falta de sistemas de coleta seletiva / triagem adequados; e

-Baixo valor agregado para material reciclado.

Reciclar Compósitos: Viabilidade

- Disponibilidade do Resíduo;

- Coleta e Transporte Eficientes;

- Reprocessamento; e

- Mercado Consumidor

Iniciativas

- No Brasil: Empresas realizando reciclagem

primária (mecânica); eALMACO/IPT: mapeamento da

situação nacional.

- No Exterior:Consórcios / Associações /

Iniciativas / Grupos de Pesquisa Setoriais compostos por empresas e universidades: Fibrecycle, Compocycle, etc.

Reciclagem Mecânica

Corte / Quebra

Moagem Peneiras Ciclone Fase Rica: Fibras

Fase Rica: Resina

No exterior: Ercom (Alemanha), e Phoenix Fiberglass (Canadá)

No Brasil: Fibrav

Reciclagem Mecânica

Fibrecycle:

Advanced Composites Group

Tilsatec

Sigmatex

NetComposites

Exel

University of Leeds

Reciclagem Química

Extração com Fluidos Supercríticos

Reator de Pirólise

Fibras Longas e Cargas Inorgânicas

Separação Fibras Longas

Cargas Inorgânicas Hidrocarbonetos

Líquidos/Gasosos CO, CO2 e H2O

Pirólise com Altas Temperaturas

Reciclagem Química

Pirólise com Catalisadores / Vácuo

Reciclagem Química

Solvólise

Irradiação com Micro-ondas (com e sem solventes)

Corte / Quebra

Reator com Irradiação de Micro-ondas

Separação e Limpeza

Fibras Prontas

Reciclagem Térmica

Via Leito Fluidizado

Corte / Quebra

Reator c/Leito Fluidizado

Limpeza das Fibras

Fibras soltas, com 6 a 10mm de comprimento

Reciclagem Térmica

Corte / Quebra

Trituração / Moagem

Ajuste de Carga Térmica para Uso em Forno Rotativo

Forno Rotativo para Produção de Cimento

Cimento

Via Fabricação de Cimento

Compocycle: Fiberline (Dinamarca), Zayons (Alemanha), Holcim (Alemanha)

Obrigado pela atenção.

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