Puro Tijolo + B% resíduo Alumínio 0,20 2,08 4,95 3,23 Arsênio 0,05 < LQ < LQ < LQ Bário 1,00 < LQ < LQ < LQ Cádmio 0,005 < LQ < LQ < LQ Chumbo 0,05 < LQ < LQ < LQ Cianetos 0,10 < LQ < LQ < LQ Cloretos 250,0 7,26 4,35 4,84 Cobre 1,00 < LQ < LQ < LQ Cromo Total 0,05 < LQ < LQ < LQ Fenol 0,001 < LQ < LQ < LQ Ferro 0,3 < LQ < LQ < LQ Fluoretos 1,5 0,26 0,12 0,18 Manganês 0,1 < LQ < LQ < LQ Mercúrio 0,001 < LQ < LQ < LQ Nitrato 10,0 < LQ < LQ < LQ Prata 0,05 < LQ < LQ < LQ Selênio 0,01 < LQ < LQ < LQ Sódio 200,0 13,20 5,20 23,40 Sulfato 400,0 - 21,41 57,52 Dureza 500,0 7,0 < LQ 57,00 Surfactantes 0,20 < LQ < LQ < LQ Zinco 400,0 < LQ < LQ < LQ
4.6 ANÁLISE DOS GASES EMITIDOS DURANTE A SINTERIZAÇÃO DOS TIJOLOS
As medidas das emissões foram realizadas com base na curva de sinterização da figura 2. Elas iniciaram em torno de 200 oC e se estenderam durante todo o período de sinterização dos tijolos (período de aproximadamente 8 horas).
Na tabela 14 estão apresentados os resultados médios obtidos através do analisador de gases TEXTO 350 XL com as medições, “on-line” a cada 10 segundos, para o processo de sinterização dos tijolos comuns (medidas 1 a 4) e para os tijolos alternativos (medidas 1’a 4’). As concentrações fornecidas em ppm foram calculadas levando em consideração os valores de oxigênio medidos no ambiente da fábrica enquanto que os valores fornecidos em mg/m3 foram calculados com um valor padrão de oxigênio de 11%.
As figuras 11 e 12 apresentam os gráficos das médias obtidas para as medidas correspondentes ao mesmo estágio de sinterização dos tijolos comum e alternativo. Observa-se que na maioria das medidas as emissões resultantes do processo de sinterização do tijolo alternativo estiveram acima das emissões do tijolo comum.
Tabela 14: Médias das concentrações dos gases emitidos durante o aquecimento e sinterização dos tijolos comuns (medidas 1 a 4) e alternativos (medidas 1’ a 4’).
CO NOx SO2 Medida [ppm] [mg/m3]* [ppm] [mg/m3]* [ppm] [mg/m3]* O2 [%] Eficiência Térmica [%] CO2
[%] Temp. gases [°C] Temp.
Ambiente [°C] 1 2947,2 3479,0 56,7 109,8 24,0 64,9 10,4 79,3 9,3 260,3 21,3 2 845,5 1205,9 29,9 69,7 0 0 12,2 84,4 7,7 175,5 26,8 3 255,1 449,0 38,2 110,2 22,9 92,1 13,9 66,7 6,2 303,0 36,0 4 137,3 347,4 39,0 161,8 69,2 400,4 16,1 33,2 4,3 415,7 33,2 Médias 1046,3 1370,3 41,0 113,9 29,0 139,3 13,2 65,9 6,9 288,6 29,3 1’ 2470,4 2810,9 79,5 148,4 11,6 30,1 10,0 90,9 9,6 112,0 19,1 2’ 1973,8 2403,4 64,9 129,6 1,2 3,3 10,7 88,8 9,0 138,4 19,7 3’ 549,8 896,5 51,6 137,9 103,6 386,4 13,3 67,0 6,7 309,9 30,6 4’ 188,0 1059,5 18,7 172,9 61,0 786,1 18,8 11,9 1,7 417,7 28,3 Médias 1295,5 1792,6 53,7 147,2 44,4 301,5 13,2 64,7 6,8 244,5 24,4 *Nota: Condições normais: 101,3 kPa, 273K, base seca, considerando-se a diluição para O2 de referência (11 %).
Para quantificação da diferença da emissão dos gases no processo de cozimento de tijolos simples e alternativo, calculou-se um fator de comparação para cada gás, conforme a equação 4 (tabela 15).
valor médio do parâmetro no processo de sinterização do tijolo alternativo fator de
comparação =
valor médio do parâmetro no processo de sinterização do tijolo comum
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 2 4 6 8 Tempo [h] Concentração de CO [mg/m 3 ] Tijolo Comum Tijolo Alternativo
Figura 11: Concentração de CO nas emissões dos processos de sinterização dos tijolos comum e alternativo. 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 2 4 6 Tempo [h] Concentração [mg/m 3 ]
NOx (Tijolo Comum) NOx (Tijolo Alternativo) SO2 (Tijolo Comum) SO2 (Tijolo Alternativo)
8
Figura 12: Concentração de NOx e SO2 nas emissões dos processos de sinterização dos tijolos
Tabela 15: Comparação das emissões provenientes do processo de sinterização dos tijolos comum e alternativo. CO NOx SO2 O2 Eficiência CO2 Temp. Ambiente Medida (ppm) (mg/m3)* (ppm) (mg/m3)* (ppm) (mg/m3)* (%) Térmica [%] [%] Temp. gases [°C] [°C] Tijolo comum 1046,3 1370,3 41 113,9 29 139,3 13,2 65,9 6,9 288,6 29,3 Tijolo alternativo 1295,5 1792,6 53,7 147,2 44,4 301,5 13,2 64,7 6,8 244,5 24,4 Fatores de comparação 1,2 1,3 1,3 1,3 1,5 2,2 1,0 1,0 1,0 0,8 0,8
*Nota: Condições Normais: 101,3 kPa, 273K, base seca e concentração de 11% de O2.
Embora as temperaturas dos gases emitidos apresentaram diferenças de aproximadamente 45ºC nos valores médios das coletas em dias diferentes, observou-se que os fatores de comparação para os parâmetros relacionados com a combustão (O2, CO2 e Eficiência Térmica) foram iguais a 1,0, indicando que o processo de queima para ambos os tijolos, simples e alternativo, foram similares, não sendo a combustão um fator considerável na diferenciação das emissões.
Para os parâmetros NOx e SO2, observou-se que o fator de comparação esteve acima de 1, indicando que o processo de sinterização do tijolo alternativo emitiu maior concentração destes gases do que no processo de sinterização do tijolo comum. O parâmetro que apresentou maior valor do fator de comparação foi o gás SO2 (1,5 nas condições do processo e 2,2 nas condições Normais).
Ao contrário de outros estados, como é o caso do Paraná, em Santa Catarina não existe legislação para emissões atmosféricas para fábricas que utilizam biomassa como combustível. Levando em consideração a legislação para emissões atmosféricas em vigor no estado do Paraná desde dezembro de 2002 (Resolução SEMA 041/02), as concentrações de NOx (113,9 ppm e 147,2 mg/m3) e SO2 (139,3 ppm e 301,5 mg/m3) estariam em conformidade com a resolução, pois a mesma estipula o padrão de 400 mg/m3 para o NOx e não prevê limites de emissão nem de monitoramento de compostos de enxofre para processos de geração de energia que empregam biomassa como combustível.
O parâmetro CO apresentou concentrações (1370,0 ppm e 1792,0 mg/m3) acima do limite (1000 mg/m3) estipulado na Resolução SEMA 041/02, para processos de geração de calor com potência térmica entre 10 a 50 MW. Porém, a emissão deste poluente está relacionada com a eficiência de queima, e pode ser diminuída através da melhoria das
condições de operação do processo, aumentando a eficiência da combustão e consequentemente a economia de combustível.
CONCLUSÃO
Este trabalho mostrou que o resíduo pode melhorar as propriedades físicas e mecânicas dos tijolos de argila vermelha. Quando misturado na massa cerâmica, o resíduo aumenta a sua plasticidade e facilita a extrusão dos tijolos. Durante a sinterização o resíduo se comporta como um fundente, diminuindo a temperatura de sinterização e fazendo com que, à mesma temperatura de sinterização dos tijolos sem resíduo, os tijolos com resíduo fiquem mais bem sinterizados, como pôde-se observar nos resultados de análise térmica diferencial e de dilatometria. Em consequência, tem-se uma retração sensivelmente maior. Por outro lado, a resistência mecânica é bem maior (em torno de 1,45 MPa), ficando bem acima do mínimo exigido por norma (1 MPa), o que não acontece com o tijolo sem resíduo (0,66 MPa).
No tijolo alternativo ocorre uma perda de massa levemente superior àquela do tijolo comum, devido essencialmente à oxidação do carbono presente no resíduo. No entanto, como o tijolo alternativo tem uma melhor sinterização, a porosidade provocada pela oxidação do carbono tende a se fechar. Em consequência, a porosidade total entre os tijolos comum e alternativo é similar pois a absorção de água foi de aproximadamente 22% para ambos os tijolos (comum e alternativo). Este valor de absorção de água está abaixo do máximo permitido pela norma NBR 7171/92, que é de 25%.
A análise microestrutural permitiu verificar que os tijolos com resíduo ficam melhor sinterizados, pois há um melhor fechamento do poros e presença de fissuras resultantes da maior retração, comprovando os resultados da análise térmica e dos ensaios mecânicos. Também foi possível verificar qualitativamente que as fases formadas sobre ambos os tijolos (com e sem resíduo) são similares.
Com relação aos ensaios de lixiviação, as análises mostraram que em todas as amostras (argila pura, tijolo puro e tijolo com resíduo) não foi encontrado nenhum elemento químico lixiviado acima do permitido por norma. Já no ensaio de solubilização foi encontrado um excesso de alumínio em todas as amostras. No entanto, pode-se concluir que o resíduo não é o responsável pelo excesso de alumínio encontrado no extrato solubilizado. O alumínio solubilizado é proveniente da composição natural da argila pois as argilas são compostas basicamente de sílica e alumina, ao contrário do resíduo que praticamente não contém alumínio.
O laudo emitido pelo LACTEC menciona a legislação para emissões atmosféricas em vigor no estado do Paraná (resolução SEMA 041/02) a qual estipula um limite máximo de 400 mg/m3 para o NOx e 1000 mg/m3 para o CO. Esta resolução não prevê limite para a emissão de SO2 para processos de geração de energia que empregam biomassa como combustível. Levando em consideração a legislação do Paraná, somente a emissão de CO estaria acima do limite máximo; isso tanto para o tijolo comum quanto para o alternativo, contendo B% de resíduo. No entanto, o mais importante a ser observado são os valores relativos da emissão de CO entre os tijolos comum e alternativo. Essa diferença na concentração emitida de CO entre os dois tijolos é considerada pequena e, portanto, não apresenta conseqüências relevantes. Não existe legislação sobre emissões atmosféricas em nível federal e estadual (Santa Catarina) para unidades que empregam biomassa como combustível.
Para finalizar, com a viabilização do projeto, a empresa geradora agregará valor a cerca de 140 toneladas mensais de resíduo, direcionando-o para utilização como matéria- prima alternativa na fabricação de tijolos, reduzindo assim o consumo de argila que é um recurso natural não renovável, diminuindo portanto, também o custo de produção dos tijolos.
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