Com relação aos materiais, duas estratégias genéricas podem ser utilizadas: minimizar o consumo de materiais e aumentar o seu tempo de vida.
Reduzir o consumo de materiais diminui o impacto ambiental do produto uma vez que, além de menos materiais serem extraídos da natureza, também se diminui o seu processamento, transporte e descarte. Deve-se tentar minimizar-se não apenas os materiais utilizados para e pelo produto, mas também os refugos e descartes criados pelos processos de produção, mas isso será tratado mais adiante na seção 3.3.2.7.
Aumentar o tempo de vida dos materiais significa fazê-los durar mais tempo do que o produto do qual eles fazem parte. Os materiais podem ser reutilizados ou reprocessados em matérias-primas secundárias, gerando uma vantagem ambiental dupla. Primeiramente, evita-se o impacto ambiental do material em um aterro. Em segundo lugar, evita-se o impacto de se produzir uma quantidade similar de material ou energia de matérias-primas primárias. O impacto de processos que deixam de ocorrer é considerado uma vantagem ambiental indireta.
As estratégias específicas a seguir têm impacto na quantidade ou tempo de vida dos materiais.
Estratégia 1: Minimizar quantidade de materiais e partes e reduzir o peso do produto.
A taxa de produção de materiais é talvez o mais importante indicador de insustentabilidade da atual economia. O fluxo de materiais é determinante no uso de energia, água, emissão de gases estufa e outros indicadores ambientais. Logo, uma estratégia fundamental para melhorar a sustentabilidade é a desmaterialização. A diminuição da massa de um produto é uma das formas mais diretas de se reduzir resíduos, além de diminuir uso de energia para o transporte do produto.
Para Vezzoli & Manzini (2008), a minimização do conteúdo material do produto se inicia com a redução da quantidade de material nos componentes, empregando-se formas geométricas que preservem a rigidez necessária, e termina com a desmaterialização do produto, isto é, a substituição de hardware por software. A miniaturização é outra tendência, uma vez que o desenvolvimento tecnológico tem permitido reduzir drasticamente a quantidade de materiais requeridos para certa função. Outra opção é integrar funções para reduzir a quantidade de materiais e de componentes.
Estratégia 2: Diminuir a variedade de materiais.
O ideal seria que cada componente individual do produto fosse feito de um único material, pois isso se constitui em uma grande contribuição para facilitar a reciclagem. Segundo Vezzoli & Manzini (2008), maneiras de se minimizar o número de materiais diferentes são utilizar único material por produto ou por submontagem e utilizar o mesmo material não apenas para os componentes, mas também para as junções.
Estratégia 3: Utilizar materiais reciclados.
A utilização de materiais reciclados reduz o consumo de recursos requeridos para a manufatura do produto e a quantidade de resíduos gerados.
Estratégia 4: Utilizar materiais recicláveis, compatíveis entre si e com tecnologia de reciclagem eficiente.
Nem todos os materiais são recicláveis da mesma forma, isto é, suas características de desempenho podem desviar-se em maior ou menor grau das características dos materiais primários. Selecionar materiais facilmente recicláveis não significa apenas identificar aqueles predispostos a certa tecnologia de reciclagem, mas também identificar aqueles que retêm valor uma vez reciclados.
Adicionalmente, a seleção de materiais recicláveis não pode estar desconectada de uma análise do impacto ambiental do material ao longo de seu ciclo de vida. Por exemplo, utilizar um material facilmente reciclável, mas que é intensivo em energia em sua pré- produção, pode não ser viável econômica e ambientalmente.
Estratégia 5: Evitar o uso de materiais escassos e preferir materiais abundantes ou renováveis.
Da perspectiva da sustentabilidade, que objetiva resguardar recursos para as futuras gerações, a não exaustão de materiais não renováveis ganha importância. Portanto, o projetista deve estar atento à seleção de materiais, evitando o uso desnecessário daqueles que possam ter restrição de suprimento futuro. Uma aproximação para a abundância de recursos naturais não renováveis pode ser derivada comparando-se a quantidade total das reservas atuais estimadas com a taxa atual de uso do material. A divisão do primeiro pelo segundo gera o tempo de exaustão, ou seja, o número de anos até o fim das reservas conhecidas do material, mantendo-se o consumo atual. Listas com o tempo de exaustão de diversos materiais cujo uso industrial é comum podem ser encontradas na literatura (GRAEDEL & ALLENBY, 2003; GRAEDEL & GRENVILLE, 2005), como exemplifica o quadro 3.7.
Outra alternativa é o uso de materiais renováveis, isto é, aqueles cuja taxa de renovação é suficiente para compensar seu uso. Ademais, substâncias renováveis são frequentemente biodegradáveis, o que pode ser uma vantagem no estágio de descarte.
Quadro 3.7 – Classes de abundância relativa à taxa de uso
Abundantes (tD > 100 anos) Al, B, C, Ca, carvão, Cr, Fe, I, K, Li, Mg, Na, Nb, Os, Pt, terras raras, Ru, Si, Ti, V, Yt.
Fartos (50< tD < 100 anos) Co, Hf, gás natural, Ni, P, Pd, Rh, Sb, Ta, W, Zr. Restritos (25< tD < 50 anos) Ba, Bi, Cd, Cs, Cu, Mn, Mo, petróleo, Se, Sn, Sr, U. Raros (tD < 25 anos) Ag, Au, Hg, In, Pb, S, Th, Zn.
(Fonte: Graedel & Allenby, 2003 p. 57).
Estratégia 6: Restaurar e reutilizar partes e componentes (entre produtos do mesmo modelo ou entre famílias de produtos).
Bens duráveis podem ser manufaturados com componentes restaurados, resultando em menores custos e consumo de materiais, frequentemente com o mesmo nível de qualidade de produtos com componentes novos.
O reuso de componentes é uma das formas mais desejáveis de reciclagem porque as estruturas não são destruídas e grande parte do valor do componente é conservado.
Para colocar esta estratégia em prática, a empresa deve desenvolver um sistema de logística reversa por meio do qual componentes usados possam ser recuperados, reprocessados e reciclados. O estabelecimento de uma infraestrutura de laço fechado garante a uniformidade, homogeneidade e confiabilidade dos ativos recicláveis. Esta estratégia é ambientalmente superior se comparada com a manufatura de partes e componentes a partir de materiais primários.
Estratégia 7: Padronizar materiais e componentes.
A padronização facilita a possibilidade de reuso ou de reciclagem dos materiais e componentes contidos no produto.
Estratégia 8: Eliminar ou minimizar a quantidade dos itens consumíveis do produto.
Itens consumíveis são materiais utilizados durante o uso do produto, tais como baterias, detergentes, óleos etc.. Primeiramente, devem ser consideradas opções de eliminar tais itens por meio de projetos inovadores. Caso isso não seja possível, deve-se tentar encorajar o seu reuso ou reciclagem. Por fim, se tais itens não puderem ser reusados ou reciclados, a solução ambientalmente correta é garantir com que o consumidor faça o seu descarte adequado.
Estratégia 9: Evitar materiais incompatíveis entre si, compósitos, ligas e materiais misturados que não possam ser separados.
A separação de materiais incompatíveis gera custo econômico (devido ao tempo e gastos com a separação) e ambiental (devido ao impacto das entradas e saídas deste processo). Segundo Vezzoli & Manzini (2008), formas de se evitar a incompatibilidade são utilizar o mesmo material ou materiais compatíveis entre si não apenas para os componentes, mas também para as junções e utilizar no produto ou em suas submontagens materiais que possam ser reciclados juntos. Os quadros 3.8 e 3.9 exemplificam alguns materiais que são compatíveis e incompatíveis entre si.
Estratégia 10: Utilizar materiais melhores e tratamentos superficiais para proteger o produto de sujeira, corrosão e desgaste.
Uma superfície difícil de ser limpa tende a encurtar a vida útil do produto. Clientes descartam produtos com problemas estéticos, mesmo que não haja deterioração de sua função. Assim, os projetistas devem prestar atenção à aparência do produto, em particular à sua superfície. Esta deve ser fácil de ser limpa e nenhum problema ambiental deve advir dessa limpeza.
A corrosão diminui a vida do produto e torna a reciclagem e o reuso difíceis. Para preveni-la, agentes ou materiais anticorrosivos devem ser considerados. Entretanto, estes não devem representar nenhuma ameaça ao ambiente, nem impedir a reciclagem dos materiais.
Estratégia 11: Identificar materiais e incluir instruções sobre o descarte.
De forma a facilitar a classificação e seleção de materiais para reciclagem, é da maior importância designar os materiais constituintes do produto. Além disso, a embalagem também deve mostrar instruções a respeito dos métodos de descarte apropriados.
Quadro 3.8 – Compatibilidade de Metais
Metais Elementos que são incompatíveis para a
reciclagem Elementos que agravam as condições de reciclagem
Ferro Hg, Be, PCB. Cu, Zn, Sn
Alumínio Hg, Be, PCB. Cu, Fe, Zn
Cobre Hg, Be, PCB. As, Sb, Ni, Bi, Al.
(Fonte: Vezzoli & Manzini, 2008 p.173)
Quadro 3.9 – Compatibilidade de Plásticos
PS SAN ABS PA PC PMMA PVC PP PE, LD/HD PET Termopares
PS + 0 SAN + + + + + ABS + + + + 0 PA + PC + + + + + PMMA 0 + + + + + PVC + 0 + + PP + PE, LD/HD + PET + + Termopares /0/+
LEGENDA: “+”: boa; “0”: moderada; “”: pobre/nenhuma. (Fonte: Lee & Park, 2005 p.89)