Trabalho de Conclusão de Curso-Reaproveitamento de Resíduo de Gesso na Fabricação de Artefatos

Trabalho de Conclusão de Curso-Reaproveitamento de Resíduo de Gesso na...

(Parte 1 de 4)

BELÉM - PA MAIO 2014

Cristiane Araujo dos Santos Silva Jocymara Antonia Raiol Costa

Reaproveitamento de Resíduos de Gesso na Produção de Artefatos

Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Civil como requisito à obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Civil.

Orientador: M.Sc. Jefferson Maia Lima

Belém - PA Maio 2014

Cristiane Araujo dos Santos Silva Jocymara Antonia Raiol Costa

Reaproveitamento de Resíduos de Gesso na Produção de Artefatos

Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Faculdade Ideal - FACI – como requisito para obtenção do Título de Engenheiro Civil.

Belem (PA), 2 de Maio de 2014 .

Prof. M.Sc. Jefferson Maia Lima Orientador – FACI

Prof. M.Sc. Sérgio Roberto Romeiro Aguiar Professor – FACI

Prof. Dr. João Furtado de Souza Professor – FACI

Dedicamos este trabalho aos nossos pais, pelo apoio incondicional em todos os momentos de nossas vidas.

Agradecemos a Deus por nos guiar neste caminho longo da vida e por nos sustentar em momentos de dificuldade.

Aos nossos pais que trabalharam incansavelmente pelo nosso bem estar, pelos nossos estudos, educação, por tudo. A eles a nossa eterna gratidão.

Aos nossos amigos de turma por todos os momentos vividos.

A Faculdade Ideal – FACI, pela disponibilidade dos equipamentos necessários para confecção dos blocos de gesso para ensaio.

A empresa JR GESSO, pelo apoio e disponibilidade do espaço para obtenção e fabricação do artefato.

A Concreteira Tabalmix pelo apoio e disponibilidade de laboratório para ensaios de compressão.

Ao nosso orientador, que concedeu parte de seu tempo, conhecimento e experiência para elaboração deste trabalho.

Com o desenvolvimento das construções, as tecnologias de aplicação de gesso foram sendo aprimoradas, com isso houve um aumento no consumo deste material, chegando a ser um dos materiais mais consumidos do mundo. No entanto, um problema preocupante está em relação ao resíduo gerado pelo mesmo.

Considera-se que o destino deste resíduo se dá de forma inadequada, contaminando o meio ambiente. A deposição inadequada do resíduo de gesso pode contaminar o solo e o lençol freático. Isso acontece devido às características físicas e químicas do material, que em contato com o ambiente pode se tornar tóxico.

Através de revisões bibliográficas este trabalho mostra de forma sucinta o processo de extração, fabricação e aplicação, focando a viabilidade de reaproveitamento do resíduo de gesso através de ensaios e pesquisa de campo, tendo como parâmetros pesquisas de estudiosos da área, resoluções do Conselho Nacional de Meio Ambiente – CONAMA, e estatísticas do Departamento Nacional de Produção Mineral – DNPM e Norma técnica. Nessa linha de pensamento, propõe-se a reutilização do material citado na indústria de transformação de gesso (produção de artefatos).

Na Metodologia utilizada foi fixada uma relação água/gesso obtida através do ensaio de consistência normal, e executados ensaios comparativos entre o gesso natural (GN) e o gesso aditivado com 5, 10 e 15 % de resíduo. Os ensaios executados foram de início e fim de pega e resistência à compressão.

O desenvolvimento sustentável requer uma redução do consumo de matérias primas naturais não renováveis de forma a minimizar os impactos ambientais. É de grande importância pensar em sustentabilidade hoje para termos um futuro melhor em geração de empregos, conservação de recursos naturais e preservação de meio ambiente.

Palavras-chave: Reciclagem de gesso, resíduo de gesso, sustentabilidade.

With the development of construction Technologies of application of plaster were being improved, thus an increase in the consumption of this material, becoming one of the most consumed material in the word. However, a troublesome problem is related to the waste generated by the same.

It is considered that the fate of this waste occurs improperly, contaminating the environment. Improper disposal of gypsum waste can contaminate soil and groundwater. This happens due to the physical and chemical characteristics of the material, which in contact with the environment can become toxic. Through literature reviews this work show briefly the extraction process, manufacture and application, focusing on the feasibility of reusing the waste gypsum, with the parameters of research scholars in the field, resolutions of the National Environment Council – CONAMA, and statistics the National Department of Mineral Production – DNPM. Thinking along these lines, we propose the use of the materials mentioned, both in the cement industry and in the cement industry and in the manufacturing of gypsum, given satisfactory results demonstrating viability until the fifth cycle of recycling.

Methodology used was fixed at the water / plaster of 0.6, the value obtained by testing normal consistency, and performed comparative tests between the gypsum, GN, and plaster doped 5, 10 and 15% residue. The tests were run start and end grip and resistance to compression.

Sustainable development requires a reduction in the consumption of non – renewable natural raw materials to minimize environmental impacts. It is very important to think about future in terms of employment generation, conservation of natural resources and preservation of the environment.

Keywords: Recycling of plaster, gypsum waste, sustainability.

Figura 01 – Fluxograma do Processo de Produção do Gesso17
Figura 02 – Placas e Artefatos21
Figura 03 – Fluxograma do Processo de reciclagem do Gesso24
Figura 04 – Placa de Gesso Reciclado (Esquerda) e Placa de Gesso Comercial (Direita)27
Figura 05 – Peneiramento do gesso31
Ensaio

Figura 06 – Fluxograma de Processo Produtivo das Amostras e Característica Obtidas pelo 31

Figura 07– Aparelho de Vicat Utilizado na Faculdade Ideal32
Figura 08 – Dimensão das faces dos blocos35

Figura 09 – Prensa Hidráulica Utilizado na Concreteira Tabalmix.................................................... 36

Tabela 01 – Consumo Setorial da Produção de Gipsita ano de 200917
Tabela 02 – Exigências Físicas do Gesso para Construção Civil29

LISTA DE TABELAS Tabela 03 – Exigências Mecânicas do Gesso para Construção Civil ............................................... 30

Gráfico 01 – Fluxograma do processo de produção do gesso19
Gráfico 02 – Composição Percentual de Resíduos de Construção e Demolição dos EUA2
Gráfico 03 – Composição do Percentual de Construção e Demolição do Munic. De São Carlos23
Gráfico 04 – Percentual de Redução de Início de Pega3
Gráfico 05 – Percentual de Redução de Fim de Pega3

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas CaSO42H2O (sulfato de cálcio di - hidratado) CaSO4½ H2O (sulfato de cálcio semi-hidratado) CONAMA – Conselho Nacional de Meio Ambiente DNPM – Departamento Nacional de Produção Mineral DRYWALL - Termo de origem inglesa para designar parede seca GN – Gesso Normal G05 – Gesso com adição de 5% de resíduo G10 - Gesso com adição de 10% de resíduo G15 - Gesso com adição de 15% de resíduo MB – Método de Ensaio NBR – Norma Brasileira SESAN – Secretaria Municipal de Saneamento SINDUSGESSO – SINDUSGESSO – Sindicato das Indústrias de Extração e Beneficiamento de Gipsita, Calcários, Derivados de Gesso e de Minerais Não-Metálicos do Estado de Pernambuco.

1INTRODUÇÃO .................................................................................................. 12
1.1. Importância12
1.2. Objetivos13
1.2.1. Objetivo Geral13
1.2.2. Objetivo Específico13
2. GIPSITA15
2.1. Processo Produtivo do Gesso16
2.2. Hidratação e Pega do Gesso18
2.3. Aplicação da Gipsita e do Gesso na Construção Civil19
2.3.1. Indústria do Gesso20
2.3.2. Revestimentos20
2.3.3. Placas e Artefatos20
3. GERAÇÃO DE RESÍDUO2
3.1. Aspectos Gerais2
3.2 . Potenciais Aplicações de Resíduo25
3.2.1. Indústria de Cimento25
3.2.2. Indústria de Gesso26
3.2.3. Reciclagem dos Resíduos de Gesso em Artefatos26
4. METODOLOGIA29
4.1. Preparação das Amostras30
5. TEMPO DE PEGA32
5.1. Análise de Resultados3
6. RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO35
6.1. Análise de Resultados37
7. CONCLUSÃO38
8. REFERÊNCIAS40
ANEXO A43
ANEXO B46
APÊNDICE A48

12 1. INTRODUÇÃO

1.1. Importância

Os principais problemas enfrentados pela humanidade nos dias atuais são advindos dos efeitos causados pela poluição gerada nos grandes centros urbanos. Como exemplo, pode ser mencionada à grande produção de lixo urbano que ocasiona a poluição de lagos e rios, além da poluição do ar, oriunda de indústrias de transformação, que contribui para o efeito estufa.

Tudo o que é produzido pela natureza rapidamente se transforma. Porém, caso não se tome providências bem definidas para colaborar com a diminuição de descarte de materiais inservíveis, por si só, a natureza não terá condições de se manter sustentável. Portanto, com a reciclagem, o resíduo passa a ser tratado como matéria-prima alternativa que será utilizada para fabricar novos produtos, trazendo como vantagens a diminuição da quantidade deste que vai para os lixões, poupando os recursos naturais, reduzindo a poluição e, além de tudo, gerando empregos. Em todos os setores da economia há uma grande importância de se fazer valer a sustentabilidade para que as gerações futuras tenham uma vida mais saudável.

Para tanto, existe uma forte corrente na busca do reuso ou reciclagem de materiais descartados com o foco na redução do impacto ambiental, seja durante a extração das matérias primas ou durante o processo produtivo, com um custobenefício adequado. A indústria de construção civil, considerada altamente degradante ao meio ambiente por gerar uma grande quantidade de resíduos, tanto durante a fabricação quanto na aplicação, também é apontada como um dos setores mais vantajosos para absorver volumes vultosos de resíduos e subprodutos industriais.

A busca pelo aperfeiçoamento das técnicas construtivas com o intuito de otimizar a produção e redução de custos sempre foi uma estratégia utilizada pelas grandes construtoras. Ao longo dos anos, os avanços tecnológicos levaram ao desenvolvimento e melhorias nas diversas aplicações dos materiais de construção civil.

Entre diversos exemplos a utilização do gesso como material de construção em território nacional teve um crescimento diretamente proporcional ao observado na indústria da construção civil. Apesar desse aspecto positivo na economia nacional, o acréscimo no consumo de materiais de construção leva a uma grande desvantagem sobre a óptica da maior quantidade de resíduos gerados. Nesse caso aos resíduos gerados pela cadeia do gesso, de forma geral, os mesmos, por não terem uma destinação apropriada nos dias atuais, são depositados em aterros sanitários degradando o meio ambiente em razão do contato inapropriado com solo e contaminando o lençol freático.

Dentre as alternativas consideradas viáveis para a utilização dos resíduos que tenham na sua composição o gesso, apresentam-se como soluções adequadas o aproveitamento na indústria de fabricação de cimento Portland e na de transformação de gesso através da produção de placas e painéis alternativos.

Ainda assim, apesar da criação de leis para tentar diminuir o grande impacto ambiental gerado pelos resíduos de gesso sem destinação, tem-se a necessidade de buscar alternativas para viabilizar o uso destes materiais depositados através de uma política de educação ambiental mais forte, estudos para conhecer os potenciais de cada resíduo e incentivos para os grandes geradores, no caso, as grandes e médias construtoras, consideradas na atualidade as maiores consumidoras de elementos à base de gesso.

1.2. Objetivos

Visando contribuir com o referido tema, esta pesquisa propõe apresentar através de levantamento de material bibliográfico e ensaios preliminares os principais aspectos relacionados à reutilização do resíduo de gesso na indústria de artefatos e em outros setores da indústria, disponibilizando, dessa forma, um destino ambientalmente correto. Tendo este trabalho como foco o reaproveitamento do resíduo de gesso para utilização de artefatos do mesmo de forma que atenda aos requisitos normativos.

1.2.2. Objetivos Específicos

Divulgar em nível acadêmico as diretrizes básicas da resolução 307/02 do CONAMA que trata da gestão dos resíduos da construção civil.

Mostrar a viabilidade em utilizar um resíduo que não era considerado possível de ser reciclado na indústria de artefato.

Encontrar o teor ótimo de incorporação de resíduo nos artefatos

Analisar a influencia de inicio e fim de pega do material

Avaliar as propriedades mecânicas de resistência á compressão

15 2. GIPSITA

A Gipsita é um sulfato de cálcio dihidratado – CaSO42H2O - cuja composição teórica é 46,6% SO3, 32,5% CaO, 20,9% H2O, mineral abundante na natureza, é encontrado em granulação fina a média, estratificada ou maciça, coloração em tons claros de amarelo e marrom.

Os termos gipsita e gipso podem ser usados como sinônimos denominando o mineral em estado natural, enquanto gesso indica o produto industrial calcinado a 160- 180OC, hemi-hidratado, mineralogicamente conhecido como bassanita (CaSO4.1/2 H2O). (OLIVEIRA 2012)

Em rede nacional os principais depósitos de gipsita reconhecidos pelo

Departamento Nacional de Produto Mineral – DNPM, ocorrem associados às bacias sedimentares conhecidas como Bacia Amazônica (Amazonas e Pará); Bacia do Meio Norte ou Bacia do Parnaíba (Maranhão e Tocantins); Bacia Potiguar (Rio Grande do Norte); Bacia Sedimentar do Araripe (Piauí, Ceará e Pernambuco); e Bacia do Recôncavo (Bahia), sendo dentre estas citadas a Bacia Sedimentar do Araripe considerada a mais apropriada economicamente e a Bacia Amazônica é descartada por inviabilidade na logística e infraestrutura (DNPM, 2012).

Hoje a gipsita tem uma grande importância em diversos setores da economia, utilizada como adição na indústria cimenteira, na odontologia, na agricultura, na indústria de papel, na fabricação de tintas, discos, pólvora, botões de fósforos, no acabamento de tecidos de algodão, entre outras. Na construção civil, é utilizada no polimento de chapas estanhadas, como fíller na construção de estradas asfaltadas e como gesso (CaSO4.½H2O), fabricado a partir de uma desidratação a uma temperatura de cerca de 160ºC, termo este mais apropriado para a gipsita bruta calcinada.

O segmento gesseiro nacional encontra-se em expansão, com uma taxa de crescimento anual de 8% e expectativas de crescimento ainda maior (SINDUSGESSO, 2007). O que se deve, principalmente, à disseminação de sistemas construtivos alternativos, ao baixo custo do gesso e ao alto teor de pureza das jazidas de gipsita nacional. (SAYONARA, 2011)

No Brasil, a extração do minério de gipsita é da ordem de 1,9 milhão de toneladas por ano, sendo 59% destinados à calcinação, 30% ao setor cimenteiro e 1% ao setor agrícola, sendo utilizadas, no consumo direto do gesso, para aplicação na construção, aproximadamente 1.090.0 toneladas, do minério, por ano1 (BRASIL, 2009; MARCONDES, 2007 e RIBEIRO, 2006).

O volume de resíduos de gesso gerado por essas unidades produtoras é desconhecido. Entretanto, é provável que represente uma massa significativa e que proporcione uma reciclagem em nível industrial. (JOHN; CINCOTTO, 2003)

Em outras regiões do País, onde as atividades de construção (construção e demolição) geram grande volume de resíduos de gesso, que devidamente gerenciado, pode voltar a ser integrado na cadeia produtiva. (SAYONARA, 2011)

Segundo informações do Sindugesso e Abragesso apud Agopyan et al. (2005), as principais fontes de resíduos de gesso na construção são as atividades de revestimento (8%), as chapas de gesso acartonado (8%) e os componentes prémoldados (4%), sendo estimada uma massa de 120 mil toneladas por ano na Grande São Paulo que, se devidamente gerenciada, poderia minimizar o consumo de gipsita em 32.700 toneladas por ano. (SAYONARA, 2011)

2.1. Processo Produtivo do Gesso

A grande participação do estado de Pernambuco na produção nacional de gipsita e gesso deve-se ao desenvolvimento do Pólo Gesseiro do Araripe, onde o minério é extraído e beneficiado por 37 minas, 100 calcinadoras e 300 pequenas produtoras de artefatos. (BRASIL, 2009)

Responsável pelo consumo de 58% da produção nacional de gipsita, o setor de calcinação destina seu produto, em ordem decrescente, aos segmentos de fundição, revestimentos, moldes cerâmicos e outros (BRASIL, 2009).

Tabela 01 – Consumo setorial da produção de gipsita durante ano de 2009 Setor Consumo (%)

Calcinação - Produção de gesso 58 Cimenteiro - Produção de cimento 29

Agrícola 13 Fonte: BRASIL (2011a)

O processo de produção do gesso, a partir da utilização da gipsita natural, consta das etapas: extração e preparação da matéria-prima; calcinação; pulverização; ensilagem; e acondicionamento (PINHEIRO, 2011), de acordo com fluxograma abaixo:

Figura 01 – Fluxograma do processo de produção do gesso

De forma geral a calcinação do minério de gipsita consiste, basicamente, na desidratação térmica do sulfato de cálcio di-hidratado (CaSO4.2H2O). A variação da temperatura permite obter gesso beta com diferentes características diretamente relacionadas à sua utilização: gesso rápido ou de fundição que nas temperaturas de 120ºC a 180ºC a gipsita perde 1 1/2 moléculas de água, passando de di hidratado para hemi-hidratado (CaSO4.1/2H2O), utilizado na construção civil e gesso lento ou de revestimento (PINHEIRO, 2011).

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