Estudo da viabilidade ambiental da reutilização das areias descartadas de fundição

Abstract

A gestão dos resíduos sólidos industriais se tornou um questão ambiental global. Devido à falta de espaço e as altas taxas cobradas para o aterramento, práticas de reutilização destes resíduos como subprodutos ou matérias primas alternativas se tornam cada vez mais atrativas. A areia descartada de fundição (ADF) é o resíduo excedente do processo de fundição e representa um dos maiores volumes de resíduos sólidos industriais produzidos no mundo. Sua reutilização como substituto parcial das areias virgens contribui para a redução de emissões gasosas, o consumo de material virgem e resulta em ganhos econômicos. Esta dissertação teve o objetivo de analisar a viabilidade técnica e ambiental das possibilidades de reaproveitamento das areias descartadas de fundição existentes. Examinar amostras de ADF com relação a sua segurança ambiental. E comparar os caminhos adotados pelos países mais avançados na reutilização das areias descartadas de fundição com os caminhos tomados no Brasil, para a partir daí, identificar caminhos prioritários para que as pesquisas consigam dar apoio às novas políticas e às já existentes. Sendo assim, foi desenvolvida uma pesquisa exploratória a partir de uma exaustiva revisão bibliográfica dos artigos técnico-científicos desde os anos 80 até o ano de 2012. Para a parte experimental, foram obtidas três amostras de areias verdes. A escolha das amostras se deu por (a) areias verdes serem o tipo de areias utilizadas e mais propícias ao reaproveitamento; (b) utilizam o sistema de machos cold box, o mais frequentemente utilizado. Foram desenvolvidas análises físicas como granulometria, análises químicas dos compostos orgânicos e metais em amostras de areias verdes. Bem como, ensaios de ecotoxicidade com Daphnia magna e Vibrio fischeri. A granulometria das amostras foi bastante semelhante, com a fração de maior volume na faixa de 80 a 500 m. As concentrações de hidrocarbonetos totais, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, compostos fenólicos e elementos traços de maneira geral se encontraram abaixo dos limites máximos permitidos, revelando também um baixo potencial de lixiviação por parte das areias. E apesar de uma das amostras ter apresentado toxicidade para V. fischeri, nenhuma delas apresentou toxicidade para D. magna. Como conclusão, os resultados indicam que as amostras são ambientalmente seguras para serem reutilizadas tanto em aplicações de construção civil como agrícolas. Entretanto, mais estudos precisam ser realizados, como por exemplo, bioensaios de toxicidade crônica. Quanto à pesquisa exploratória, entendeu-se que barreiras como o baixo valor unitário da areia virgem; a falta de acesso às informações por parte da opinião pública; a falta de mercado organizado que conecte as fontes produtoras aos usuários e de políticas públicas eficazes foram diagnosticadas como as principais causas do baixo porcentual de areias reutilizadas e não por questões de viabilidade técnica ou ambiental. Ainda, com relação à legislação brasileira, de maneira geral, entende-se que as agências reguladoras deveriam se focar mais na definição e classificação dos riscos ambientais e para a saúde humana que um resíduo pode oferecer, do que legislar sobre cada possibilidade de aplicação para cada resíduo, pois isto torna o caminho a percorrer para a total reutilização das areias lento e gradual.

The management of industrial solid waste has become a global environmental issue. Due to a lack of land fill space and increasing disposal costs, beneficial use of byproducts or alternative materials is becoming more attractive. Spent foundry sand (SFS) is the excess waste sand from metalcasting processes and represents a major industrial solid waste volume generated in the world. Its beneficial use as a partial substitute for virgin sands reduces greenhouse gas emissions, preserves natural resources by decreasing the demand for virgin materials and results in economic gains. The feasibility of using SFSs in geotechnical and civil engineering applications is imminent, with numerous studies pointing its successful use. This thesis had the objective to analyze the technical and environmental feasibility of the existing beneficial reuse applications to spent foundry sand. Also, examine the environmental security of SFS samples and compare the pathway adopted by the most advanced countries in beneficial reuse of SFS and the options adopted by Brazil, to identifying scientific priorities to make the research useful to support new and existing environmental regulations. Hence, it was developed an exploratory research from an exhaustive biography review of technic-scientific papers since 80th to beginning of 2012. To the experimental part, it was obtained three sample of green sands. The choice of the samples was made because (a) green samples are the type of samples more used and more suitable to the beneficial reuse; (b) use core system cold box, the most frequent system used. Green sand samples were analyzed to determine their particle size and concentration of organic compounds and metals, as well as their ecotoxicity via assays with Daphnia magna and Vibrio fischeri. The particle size of the samples were very similar, with the higher volume fraction ranging from 80 to 500 um. Concentrations of total hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons, phenolic compounds and trace elements were generally found below regulated levels and also revealed a low leaching potential. Although one of the samples was toxic to V. fischeri, none of them were toxic to D. magna. In conclusion, the results indicate the samples are environmental safe to be beneficial reuse in civil construction and agricultural applications. However, more studies need to be made before starting beneficial reuse them, as an example, ecotoxicity chronic assays. Related to the exploratory research, it was understood that barriers such as the low unit value of virgin sands, lack of access to information by the public, and lack of organized markets that connect users to the generators and effective public policies were diagnosed as causes of the low percentage of sands being beneficially used and not by technical feasibility or environmental issues. Thus, regarding the Brazilian legislation, overall, it was understood by this work that the regulatory agencies should focus more on the definition and classification of the human health and environmental risks imposed by wastes, than to legislate every potential waste application, since this makes progress towards the total beneficial use of SFSs slow and gradual.