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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.

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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

4

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

8

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

9

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).

10

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;

11

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.

12

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).

13

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

14

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.

15

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

16

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.

17

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.

18

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.

19

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.

20

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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