No processo de recuperação do petróleo de uma rocha-matriz, grande parte do óleo fica retida nos poros da rocha. Um valor numérico que expressa a ordem de grandeza de recuperação natural corresponde a cerca de 30 %. A produção de um poço tende a diminuir com o tempo tornando-se, às vezes, inviável economicamente. A indústria do petróleo vem desenvolvendo, há mais de meio século, métodos de recuperação dessa grande parcela que fica retida nas rochas.
Os métodos de recuperação são classificados conforme esquema representado pela Figura 2.13, em: métodos convencionais e métodos especiais.
Figura 2.13 – Métodos de recuperação de petróleo.
Os métodos convencionais caracterizam-se pela injeção de um fluido, que pode ser água ou o próprio gás natural produzido, em um conjunto de poços que passarão a se chamar de poços injetores. Os poços injetores deixam de produzir passando a estimular a produção dos demais poços que continuam sendo poços produtores.
Recuperação Primária
Métodos Convencionais
Fluxo Natural Lift artificial: Bombas
Gás lift, etc.
Métodos Especiais
Injeção de Água Manutenção da pressão:
Água, hidrocarbonetos, Injeção de gás
As baixas taxas de recuperação resultantes de um processo convencional de injeção de fluidos podem ser creditadas basicamente a dois aspectos principais: alta viscosidade do óleo do reservatório e elevadas tensões interfaciais entre o fluido injetado e o óleo. Essas duas situações definem a forma de atuação dos métodos especiais de recuperação, sendo o ponto de partida para a sua distribuição nas seguintes categorias: Métodos Térmicos, caracterizados pelo aumento da temperatura da região produtora por meio da injeção de um fluido aquecido ou pela combustão in situ de gás natural; Métodos Miscíveis, caracterizados pela injeção de fluidos (dióxido de carbono, gás natural, nitrogênio, etc.) que se misturam com o petróleo, provocando o seu arrasto para os poços produtores; Métodos Químicos, caracterizados pela injeção de produtos (polímeros, tensoativos, microemulsões, soluções alcalinas, etc.) que interagem quimicamente com os hidrocarbonetos do petróleo resultando em um fluido relativamente homogêneo e de menor viscosidade que é arrastado com mais facilidade para o interior dos poços produtores (Thomas, 2001).
2.2.7.1. Métodos térmicos
A recuperação térmica, particularmente a injeção de vapor, tem sido aplicada com sucesso, considerando que o calor reduz a viscosidade do óleo facilitando o seu deslocamento, embora o seu emprego esteja restrito a reservatórios em terra, particularmente os arenitos relativamente rasos, espessos e permeáveis (Queiroz, 2006).
Inicialmente, os métodos térmicos objetivavam apenas o aumento do fluxo do óleo pela redução da sua viscosidade provocada pela injeção de calor. Os processos evoluíram e, hoje, vários métodos de recuperação são utilizados, dos quais destacamos: combustão in situ, que consiste no aquecimento do reservatório a partir da combustão de parte do óleo ali existente; aquecimento eletromagnético que se baseia na transformação da energia elétrica em energia térmica através da interação direta entre o campo eletromagnético e as partículas eletricamente sensíveis do meio (Costa, 1998); injeção de fluídos aquecidos que consiste no aquecimento do reservatório pela injeção de fluídos, geralmente a água; e injeção de
vapor onde o vapor superaquecido injetado no reservatório forma um banco de
vapor que se condensa e transfere calor para o óleo, para a água e para a própria rocha.
A injeção de vapor é um processo bastante apropriado para poços que apresentam óleo muito viscoso, como é o caso dos poços da bacia de Mossoró – RN, e apresenta dois modos de operação: cíclico e contínuo. O modo cíclico alterna fases de injeção e produção em um mesmo poço, enquanto no modo contínuo a injeção permanece em um mesmo poço injetor até os poços produtores vizinhos serem atingidos pelo banco de alta temperatura. Este método não é recomendado para formações muito profundas haja vista a grande perda de calor ao longo do poço, nem para reservatórios com altas saturações de água, uma vez que grande parte do calor seria consumido no aquecimento da água, sem nenhum benefício para a recuperação do óleo (Queiroz, 2006). As Figuras 2.14 e 2.15 ilustram, respectivamente, a injeção cíclica e contínua de vapor.
Figura 2.15 – Esquema da injeção contínua de vapor (Green e Willhite, 1998) Esses poços são sempre cimentados na superfície e quando o calor é inicialmente injetado, o aumento da temperatura deve ser controlado para prevenir choque térmico inadequado, tanto no tubo de revestimento como na bainha de cimento. Contudo, por causa da expansão térmica, altos níveis de tensão são despertados na tubulação e na bainha de cimento. Cimentos resistentes a temperaturas elevadas e com baixa permeabilidade são os preferidos para estas situações (Bezerra, 2006).
Figura 4: Injeção de vapor.
Lavador de gás
Gerador de vapor
Unidade de separação e armazenamento dos fluidos produzidos (óleo, água e água)
Poço injetor
Vapor e água
condensada quente Água Banco de óleo Água e óleo próximos a temperatura de reservatório Poço Produtor
2.3. PNEUS
2.3.1. Generalidades
O látex natural é a matéria-bruta extraída da seringueira, principalmente do tipo Hevea brasiliensi, e um dos principais componentes do pneu. A partir da extração o látex poderá tornar-se uma borracha sólida após a evaporação ou ser preservada líquida para posteriormente tornar-se um artefato de borracha. A Figura 2.16 ilustra o processamento da borracha natural desde a sua extração até o embarque.
Figura 2.16 – Esquema do processamento da borracha natural (Borracha Atual, 2000).
A borracha natural possui uma grande reatividade química, tornando possível sua vulcanização por enxofre e aceleradores, por peróxidos e outros agentes vulcanizantes especiais, por radiações de grande energia, dentre outros. O mais comum é a vulcanização por enxofre devido à velocidade de vulcanização relativamente alta.
O pneu possui papel fundamental e insubstituível em nossa vida diária, tanto no transporte de passageiros quanto no de cargas. Entretanto, quando tornam-se inservíveis acarretam uma série de problemas. São objetos volumosos que precisam ser armazenados em condições apropriadas para evitar a proliferação de mosquitos
e roedores. A sua disposição em aterros é inviabilizada pela baixa compressibilidade e lenta degradação.
Outro problema relacionado à falta de controle quanto à disposição dos pneus é a possibilidade de incêndios nos locais de descarte. Uma vez iniciado um incêndio, sua extinção é dificultada devido ao elevado poder calorífico da borracha de pneu. Além disso, na combustão de pneumáticos há liberação de grandes quantidades de dióxido de enxofre (altamente nocivo à saúde humana) e de óleos tóxicos que podem contaminar o solo e o lençol freático, como pode ser visto na Figura 2.17.
(A) (B)
Figura 2.17 – (A) Fogo em amontoado de pneus durante o verão de 1999, em Stanislaus, EUA; (B) córrego de óleo liberado pela queima (Campos, 2006).
Nos últimos 25 anos, o problema dos pneus inservíveis tem se agravado, principalmente, pelo grande incremento no número de automóveis e pela redução do preço de borrachas sintéticas de petróleo em comparação ao da borracha reciclada, o que resultou em menor utilização de borracha reciclada na produção de novos pneus. Somente nos Estados Unidos são produzidos cerca de 250 milhões de pneus inservíveis todos os anos, que somados aos anos anteriores alcança a casa dos
bilhões de unidades. No Brasil, o montante de pneus/ano colocados no mercado chega a 68 milhões (Santos et al., 2002).
O conselho nacional do meio ambiente – CONAMA, conseguiu em agosto de 1999, que o governo brasileiro oficializasse, através da resolução nº 258, publicada no diário oficial de 2/12/1999, uma destinação final de forma ambientalmente adequada e segura aos pneumáticos inservíveis dispondo, entre outras coisas, sobre a reciclagem e os prazos de coleta. Esta resolução proíbe a destinação final de pneus inservíveis em aterros sanitários, mar, rios, lagos ou riachos, terrenos baldios ou alagadiços e queima a céu aberto.
Estimativas indicam que, atualmente, o Brasil ainda possui um passivo ambiental de mais de 900 milhões de pneus e, apenas cerca de 50% desse total são descartados de forma adequada, enquanto os demais são descartados em campos, terrenos baldios, aterros sanitários, beiras de estradas ou córregos (ANIP, 2008).
2.3.2. Constituição do Pneu
Os pneus são constituídos de uma mistura de borracha natural e elastômeros com negro de carbono, que fornece resistência mecânica, durabilidade e resistência à radiação ultravioleta. A mistura é vulcanizada em temperaturas que variam entre 120 ºC e 160ºC, utilizando aceleradores (compostos de enxofre e zinco) e anti- oxidantes. Um fio de aço é embutido no talão que se ajusta ao aro da roda. No pneu radial, uma manta de tecido de nylon reforça a carcaça e a mistura é espalmada a uma malha de arames de aço entrelaçada nas camadas superiores (Andrietta, 2002).
Os pneus para veículos de passeio são constituídos basicamente de carcaça, flancos, talões e banda de rodagem, conforme ilustra a Figura 2.18.
Figura 2.18 – Partes componentes de um pneu. (http://www.rodasepneus.com.br) • Carcaça: parte resistente do pneu que deve resistir à pressão ao peso e a
choques. Compõe-se de lonas de poliéster, nylon ou aço.
• Flancos: são constituídos de um composto de borracha de alto grau de flexibilidade, dispostos lateralmente, com o objetivo de proteger a carcaça contra os agentes externos.
• Talões: são constituídos internamente por arames de aço de grande resistência, tendo por finalidade manter o pneu fixo no aro da roda.
• Banda de rodagem: é a parte do pneu que entra em contato direto com o solo. Oferece grande resistência ao desgaste devido à sua composição.
Um pneu típico para veículos de passeio, como por exemplo, o modelo P195/75R14, possui (Morilha, 2004):
2,50 kg de 30 diferentes tipos de borracha sintética; 2,05 kg de 8 tipos diferentes de borracha natural; 2,27 kg de 8 tipos de negro carbono;
0,68 kg de aço para o cinturão; 0,45 kg de poliester e nylon; 0,23 kg de arame de aço;
1,36 kg de 40 tipos diferentes de componentes químicos, ceras, óleos, pigmentos, etc.
Do total de cerca de 9,54 kg de um pneu de passeio, praticamente a metade é borracha natural ou sintética. Os polímeros mais utilizados são as borrachas naturais (BN), o butadieno (BR), o estireno-butadieno (SBR), cujas concentrações variam de acordo com o fabricante e com a utilização do pneu (Santos et al., 2002).
2.3.3. Reciclagem
Do ponto de vista ambiental, a reciclagem desses resíduos seria a solução mais satisfatória, mas o pneu, por ser um material compósito, não é verdadeiramente reciclável, tornando impossível obter as matérias-primas iniciais a partir da reciclagem.
Algumas soluções utilizadas para dar um descarte adequado aos pneus inservíveis são: o co-processamento em fornos (indústrias de cimento) com o controle rigoroso dos gases de combustão; o processo da pirólise ou a moagem dos pneus, reciclando a borracha como matéria prima. No processo de moagem (Figura 2.19), os pneus são cortados e triturados em várias operações de separação dos diferentes materiais, obtendo-se borracha pulverizada ou granulada que irá ter diversas aplicações.
Figura 2.19 – Processo de moagem do pneu (Reschner, 2006).
De todos os processos de reutilização, a trituração é o método que tem maior capacidade de processamento, sendo etapa prévia para a desvulcanização e para a incineração em fornos. Portanto, normalmente é instalada uma usina de trituração em um ponto estratégico da localidade (Figura 2.20).
Figura 2.20 – Representação do ciclo de destinação do pneu (http://www.institutoventuri.com.br/img)
É importante observar que, quando analisados os vários mercados para utilização da borracha de pneus inservíveis, atualmente, somente dois têm apresentado potencial para utilização de número significativo de pneus: o energético e o de misturas asfálticas. Entretanto, em alguns locais já existe o reaproveitamento de pneus como matéria-prima na construção de arrecifes para criação de espécies marinhas ou na confecção de tatames e tapetes de automóveis, ou ainda, como combustível na produção de cimento Portland.
A possibilidade de incorporação de resíduos de borracha de pneus em misturas à base de cimento poderá contribuir significativamente para reciclagem de resíduos prejudiciais ao meio ambiente, podendo também melhorar o desempenho dos materiais com sua adição. Na construção civil, o resíduo da recauchutagem vem sendo experimentado em alguns centros de pesquisas do país como fibra no concreto, gerando um novo concreto chamado Concreto com Adição de Borracha – CAB. Resistência ao impacto, baixa massa específica e elasticidade são características, muitas vezes, desejadas em pastas de cimento que podem ser melhoradas através da inserção de resíduos de borracha de pneus inservíveis em sua composição.