Lixo ou Tesouro?

Fernando Galembeck

Laboratório Nacional de Nanotecnologia/CNPEM

Universidade Estadual de Campinas

O que é bom ou ruim?

• Para quem?

• Quando?

• Por que?

• Onde?

Petróleo aflorando à superfície: ruim para agricultores e criadores

McKittrick_Tar_Seep, Califórnia

Petróleo já foi indesejável...

“Antes do boom do petróleo, a região Seminole era uma das mais pobres do Oklahoma. Das Five Civilized Tribes, os Seminoles eram os menos numerosos e os mais pobres.”

http://aoghs.org/petroleum-almanac/

Os personagens de Cimarron, de Edna Ferber

...mas só para quem estava desinformado

• Um século antes, George Washington comprou 250 acres em Burning Springs, porque havia afloramentos de oleo e gas.

• “This was in 1771, making the father of our country the first petroleum industry speculator,” notes David McKain, author of Where It All Began, a history of the West Virginia petroleum industry.

Lixo • Em 26/5/2010: Um estudo realizado pela Associação Brasileira

de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais revela que mais de um terço (36%) do lixo produzido pelos moradores do Rio de Janeiro vai diretamente para o fundo de lagoas, rios e baías ou é despejado em lixões clandestinos ou aterros irregulares. São 7.189 toneladas diárias de detritos, dos quais 879 toneladas sequer são recolhidas de ruas e favelas.

• Local que deveria servir para coleta de materiais de contrução se transformou em depósito de lixo

• Foto: Claudia Baartsch / Agencia RBS

Soluções?

• Incineração: debates apaixonados e radicalizados

“The consequence is that whereas in 1990 one third of all dioxin emissions in Germany came from waste incineration plants, for the year 2000 the figure was less than 1%. Chimneys and tiled stoves in private households alone discharge approximately twenty times more dioxin into the environment than waste incineration plants.”

• Em 1990, 1/3 de todas as emissões de dioxinas na Alemanha foram produzidas por incineradores. Em 2000, menos que 1%.

• Lareiras e chaminés residenciais emitem aproximadamente 20 vezes mais dioxinas no ambiente do que as usinas de incineração

• Incinerador em Malmoe, Suécia

• 25 toneladas por hora.

• À esquerda: nova unidade em construção (2007).

• 29 incineradores na Dinamarca, 10 em construção (2010). Redução de volume a 4%.

• 400 incineradores na Europa, liderados pela Alemanha, Holanda e Escandinávia.

Incinerador em Viena

• Nos EUA, em 1987, os incineradores eram veis pela o de 82% das dioxinas no s (ARANDA et alli, 2001). Em 2002, esse mero caiu para apenas 3%, sem que o total de es tenha aumentado significativamente.

• Na -Bretanha, entre 1990 e 2000, as es de chumbo ram 97% e as de dioxinas ram 99%. Nos

ltimos 4 anos, diversas usinas de o de lixo inglesas, como a de Edmonton (Londres), emitiram menos de 1/3 do limite brasileiro de dioxinas.

TICO DE LIXO E DE

BIODIESEL DE INSUMOS RESIDUAIS NO BRASIL. Tese de Doutorado de Luciano Basto Oliveira, orientado por L. Pinguelli Rosa e Maria Sylvia M. de Araujo (COPPE, UFRJ, 2004).

• “…o aproveitamento energético do lixo justifica-se por poder ofertar até 30% da eletricidade consumida no país…”

• A expectativa dos custos de investimento e de operação e manutenção são de US$1000/kW e US$7/MWh, com combustível a preço nulo.”

TICO DE LIXO E

DE BIODIESEL DE INSUMOS RESIDUAIS NO BRASIL. Tese de Doutorado de Luciano Basto Oliveira, orientado por L. Pinguelli Rosa e Maria Sylvia M. de Araujo (COPPE, UFRJ, 2004).

A USINAVERDE, NA UFRJ

Mas há fortes oposições

Há forte oposição

Soluções de alto nível

http://www12.senado.gov.br/noticias/materias/2012/05/25/juca-vai-propor-2018pac-dos-lixoes2019-no-orcamento-de-2013

Tecnologia existe, exige investimento

• Tem de ser associada à redução na produção de lixo, à reciclagem, reaproveitamento, compostagem.

• Do leito ao túmulo: análise de ciclo de vida.

• “Vamos deixar de produzir os produtos que não podemos reciclar”(?)

como?

Mineração urbana, segundo Forbes

Trevor Butterworth 7/17/2012 Welcome To The Age Of Urban Mining

• “There’s gold in them thar’ hills” – mas muito menos

do que em todos os computadores, celulares e outros equipamentos que são fabricados e descartados todos os anos.

• Segundo os organizadores da primeira e-Waste Academy, realizada em Accra, Ghana, equipamentos descartados contem 40 a 50 vezes a quantidade de ouro e metais preciosos que é minerada anualmente.

Congressos, empresas...

Alquimia, hoje?

• Os químicos modernos clamam aos céus que nada

têm a ver com a Alquimia mas, de fato, realizam os

sonhos dos alquimistas, transmutando doença em

saúde e transformando lama em ouro.

• Roald Hoffmann, American Scientist 92 (2004) 312

– http://www.americanscientist.org/template/AssetDetail/assetid/3414

1?&print=yes

Nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.

• ˜1900: Carvão, salitre e minerais transformados em corantes, explosivos e fertilizantes

Produção de índigo na BASF, 1890

Usina da IG Farben em Leuna, 1928

Cenários em mudança

• Depois de 1930: Petroquímica, produzindo materiais, hidrogênio, fertilizantes , enxofre e matérias-primas para toda a indústria.

– No Brasil, 1942: Implantação da produção de cana-de-açúcar para alcoolquímica em Paulínia (SP).

Fábrica de combustível para autos: Usina Serra Grande em

Alagoas, 1927

Mudanças na indústria química, depois de Seveso, Bophal e outros episódios:

• segurança

• respeito ao meio-ambiente

• redução no uso de recursos naturais

• redução no uso da água

• restrição na disseminação dos produtos

1928

2010

A usina de Leuna

No Brasil: o setor químico cria conhecimento que gera riqueza

• Na academia, vigoroso – Crescimento de produção científica no Brasil, desde 1981

• Um setor industrial próspero, depois de superar a abertura econômica • Sexto maior produtor do mundo, só perde para países desenvolvidos

• Gera tecnologias próprias e exporta tecnologia

• 2005: primeira patente PCT de fármaco

• Grandes empresas de capital nacional, duas “global players”

• Empregos qualificados

• Redes

• Em 1983: um setor acadêmico bom mas pequeno, uma indústria dependente

• Por que mudou? PADCT, SBQ, ABIQUIM

Inovação no Brasil

• Áreas bem sucedidas – Alimentos

– Petróleo e gas

– Combustíveis da biomassa

– Metal-mecânica

– Equipamentos de transportes

– Produtos químicos, petroquímicos, polímeros

– Produtos florestais, papel e celulose

– Tecnologia bancária e eleitoral

• Poucas realizações em outras áreas – Iluminação (inclusive lasers)

– Materiais magnéticos

– Semicondutores

• Casos intermediários – Saude e bem estar

– Lazer

– Outras tecnologias de informação

• O canavial: uma poderosa fonte de alimentos, energia e matérias-primas. Área plantada em 2020: 14 MHa. Área de pastagem total: 142 MHa; pastagens subutilizadas: 80 MHa.

Etanol, butanol, polietileno, polibutadieno, cera, solventes “verdes”, surfatantes, nanosilica, celulose, papel e polpa, celulose microcristalina, PHB-PLA e

outros termoplásticos. Armazenagem e reciclagem de água e de fertilizantes

P/K. No futuro: dimetilfurano, combustíveis de álcoois

superiores, microalgas…

Um novo “petróleo”: resíduos do agronegócio

• Justificativa – Sustentável – Abundante e barato

• Disponibilidade – Atual: 1 bilhão de

toneladas/ano (estimado) • x US$100/ton: US$ 100

bilhões

– Bagaço e palha da cana de açucar: 174 Mtons (2010)

– L. Valadares (Embrapa) http://www.portaldoagronegocio.com.br/conteudo.php?id=52497

Produtos atuais

Nanocompósitos de borracha natural para rolos-prensas de papel, correias transportadoras de minérios, solados.

Fazer papel de alta qualidade, de celulose? SIM!!

Produtos fabricados com bagaço de cana.

Alquimia das cinzas da cana de açucar

• 4 milhões de toneladas/ano contendo 7,4% de K

• Cinzas contêm 290 mil toneladas de K, equivalente a 557 mil toneladas de KCl valendo 209 milhões de dólares

• Produção brasileira de KCl em 2008: 300 mil t

• Importação brasileira de KCl em 2010: 5,2 milhões de toneladas, equivalente a 1,9 bilhão de dólares.

Alquimia das cinzas da cana de açucar

• 4 milhões de toneladas/ano contendo 7,4% de K

• Cinzas contêm 290 mil toneladas de K, equivalente a 557 mil toneladas de KCl valendo 209 milhões de dólares

• Produção brasileira de KCl em 2008: 300 mil t

• Importação brasileira de KCl em 2010: 5,2 milhões de toneladas, equivalente a 1,9 bilhão de dólares.

Alquimia do potássio da cana

• Como está distribuído? – Cinzas, vinhaça, torta de filtro

• Em que forma ele está? – (silicato, fosfato, sal misto…)

• É disponível para as plantas?

• Como se pode aproveitá-lo realmente bem?

• Qual é o destino das cinzas:

poluição ou riqueza?

Água doce e alimento no semi-árido, a partir de água salobra?

Em Uruçu (Pb) , a água dessalinizada é destinada a um sistema de irrigação por gotejamento, que irriga uma plantação de pimenta. Há ainda, dois tanques abastecidos com a água salobra para dar condição à criação de camarão e tilápia e uma estufa de cultivo de Spirulina, uma alga que se transforma em ração animal com alto teor de proteína. http://www.senarpb.com.br/noticias.php?id=1105 (25/7/2012)

Mas: “70% dos dessalinizadores do país estão danificados por falta de manutenção, então a responsabilidade social é gigante”

NEWater em Cingapura

http://www.pub.gov.sg/about/historyfuture/Pages/NEWater.aspx

“NEWater may sound like an overnight success for Singapore. But its evolution is a journey that spanned 3 decades. The costs were astronomical and the membranes were unreliable, so the idea was shelved to await further technological advancement. In 1998, the necessary technology had matured and driven production costs down. In May 2000, the first NEWater plant was completed.” Hoje, a água é usada pela indústria microeletrônica.

Quem quer ficar no mesmo lugar não pode parar de correr

• Uma grande vantagem brasileira: 20% da água doce do mundo.

• É possível dessalinizar a água do mar: hoje, 32 milhões de m3/dia (10 x a cidade de SP).

• Quanto custa? – Em uma planta nova, no Kuwait: R$ 0,85/m3.

• Custo da água de irrigação na Palestina: R$ 0,60/m3

– Na conta de água em Campinas: R$ 2-3,8/m3. • Água para irrigação (S.Francisco): R$ 0,03/m3

Até quando vai durar a vantagem brasileira?

Pasteur: ciência básica e aplicada

• Não existe uma categoria de ciência que se

possa chamar de ciência aplicada. O que

existe são ciências e aplicações da ciência,

interligados como uma árvore e seu fruto.

• Lembrete: A árvore que produz maus frutos não é boa e a árvore que

produz bons frutos não é má…(São Lucas, cap. VI, v.43-45)

Rumo à sociedade do conhecimento

• Hoje, lixões alimentam miseráveis

• Amanhã, lixo e outros resíduos serão fonte de riquezas

Laboratório Nacional de Nanotecnologia/CNPEM 2012-

2015

Novos Objetivos, Estratégias, Metas e Orçamento

CNPEM

LNNANO – Missão e Visão Missão:

Participar do desenvolvimento científico, tecnológico e inovação por meio da criação e aplicação de conceitos e ferramentas em nanotecnologias geradoras de impactos econômicos e estratégicos.

Visão:

Ser reconhecido como um laboratório de excelência, com competências e instalações dedicadas à produção de conhecimento científico e tecnológico e de inovação em nanotecnologias.

Objetivos Estratégicos

EIXO 1 Instalações Abertas a Usuários Externos OE1 - Atuar como centro facilitador do desenvolvimento científico e tecnológico nas áreas da nanotecnologia, provendo instalações competitivas e capacitação no estado da arte. OE2 - Atuar por meio de instalações abertas na caracterização, fabricação e processamento de materiais e sistemas desde a escala atômica até a microscópica, buscando posição competitiva no cenário mundial. OE3 - Ampliar a comunidade de usuários das instalações abertas do LNNano no âmbito nacional, sempre melhorando a qualidade, quantidade e relevância dos resultados obtidos. 0E 4 - Fortalecer e aprimorar o atendimento e o apoio técnico-científico aos usuários das instalações do LNNano por meio de treinamento, capacitação e fixação de recursos humanos. OE 5 - Promover e fomentar a criação de cursos de formação e capacitação de usuários das instalações do LNNano, de maneira a estabelecer novos patamares no uso das instalações, na análise e interpretação de resultados.

Propostas de Pesquisa de Usuários Executadas nos Equipamentos do LNNano Laboratório de Microscopia Eletrônica – LME: 142 • TEM-HR (JEOL 3010) Mic.de Transmissão de Alta Resolução: 22 • TEM-MSC (JEOL 2100) Mic. de Transmissão dedicado à ciência dos materiais: 29 • TEM-FEG (JEOL 2100F) Mic. de Transmissão STEM: 13 • SEM-FEG (JEOL 6330F) Mic.de Varredura de Alta Resolução: 27 • SEM-LV (JEOL 5900LV) Mic.de Varredura de Baixo Vácuo: 26 • Inspect- Mic.Eletrônico de Varredura de Alta Resolução (início de operação em fevereiro de 2012): 20 • Quanta- Mic.Eletrônico Ambiental de Varredura (início de operação em fevereiro de 2012): 5 Laboratório de Microscopia de Tunelamento e Força Atômica – MTA: 6 Laboratório de Microfabricação – LMF: 26 Total: 174

Atendimento a usuários (2012)

LNNano/CNPEM 2012-2015: propostas

• Intensificação das atividades de criação e produção de materiais inovadores e respectivos processos de fabricação. – Aproveitamento de resíduos da biomassa.

• Ampliação (em escala menor) das atividades de caracterização de materiais, cuja contribuição à inovação é importante mas não é decisiva.

• Ampliar parcerias com empresas – Garantir o máximo aproveitamento dos resultados de pesquisa, transformando-os

em novos produtos e processos...

– ...dentro de uma escala de tempo compatível com a importância das demandas e oportunidades existentes.

Novos Objetivos de Pesquisa

• Produtos baseados em materiais nano-estruturados e respectivos processos de fabricação.

• Produção em escala piloto de insumos para a produção de materiais nanoestruturados verdes

– especialmente daqueles de acesso restrito por razões estratégicas de empresas ou países produtores.

• Microfabricação e implementação de atividades de nanofabricação de sensores e dispositivos.

• Atualização das facilidades de pesquisa abertas, multi-usuário.

• Novas metodologias de pesquisa.

Modelo: INCT Inomat

SERVIÇOS EVENTUAIS

Quattor Petroquímica S/A, Camaçari - BA (SE)

Pirelli Pneus Ltda, São Caetano - SP (SE)

Globe Química Ltda, Cosmópolis – SP (SE)

Citrosuco S/A, Matão - SP (SE)

Araújo Engenharia e Integr. em Equipamentos Ind. SS, Vinhedo - SP (SE)

Indaia Brasil Águas Minerais, Fortaleza – CE (SE)

Agripec Química e Farmacêutica, Maracanaú – CE (SE)

Cesde - Indústria e Comércio de Eletrodomésticos Ltda, Maranguape - CE (SE)

Bracol – Indústria de Couros Ltda, Cascavel – CE (SE)

Bermas - Indústria e Comércio Ltda, Maracanaú - CE (SE)

Petropar Embalagens S/A, Horizonte - CE (SE)

Esmaltec S/A, Maracanaú – CE (SE)

Camy Plast Br – Indústria e Comércio de Plásticos Ltda, Fortaleza – CE (SE)

Carnaúba do Brasil, Fortaleza – CE (SE)

Blausigel – Indústria e Comércio Ltda., Cotia - SP (SE)

GEA Niro Soavi Brazil, Campinas - SP (SE) LICENCIAMENTO DE PATENTES

Contech Produtos Biodegradáveis LTDA, Valinhos – SP (PC, LIC)

Orbys Desenvolvimento de Tecnologia de Materiais Ltda, São Paulo - SP (LIC)

Bunge Biphor LLC, White Plains, NY - EUA (PC, LIC)

Bunge Participações, São Paulo - SP (PC, LIC)

IQT S/A, Taubaté - SP (LIC)

CONSULTORIA

Oxiteno S/A, Mauá - SP (CONS)

Celulose Irani S/A, Porto Alegre - RGS (CONS)

Nutec – Núcleo de Tecnologia do Estado do Ceará, Fortaleza – CE (CONS)

Natura Ltda, Cajamar - SP (CONS)

Laboratório Evidence, Fortaleza –CE (CONS)

Montana Química S/A, São Paulo - SP (CONS, SE)

Johnson & Johnson, São José dos Campos - SP (CONS, SE)

PROJETOS CONJUNTOS

Braskem S/A, Salvador - BA (PC)

Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda, Itapira –

SP (PC)

Embrapa Agroindustria Tropical, Fortaleza – CE (PC)

Embrapa Pesquisa Agropecuária, Rio de Janeiro - RJ (PC)

Petrobras S/A, Salvador – BA (PC)

Petrobras S/A, Rio de Janeiro - RJ (PC, CONS)

Inmetro, Rio de Janeiro - RJ (PC)

Souza-Cruz S.A./British American Tobacco, Rio de Janeiro – RJ (PC)

Siemens, Curitiba - PR

Boticário, Curitiba - PR

Cameron – (USA)

Apresentado na 4a Conferência Nacional de C,T & I

Conclusão

• Toda grande indústria química derivou da exploração de uma matéria-prima abundante, barata e muitas vezes indesejável.

• Hoje, lixo (de todos os tipos) representa um grande acúmulo de problemas, em muitas partes do Brasil...

• ...mas há muitas maneiras de transformá-lo em riqueza, satisfazendo a muitas necessidades.