Valorização de areias de fundição e conchas de ostras na produção de vidros sódico - cálcicos

Abstract

Vidros sódico-cálcicos são amplamente utilizados para a produção de vidraças para janelas, garrafas e algumas lâmpadas. Uma forma de obter parte das matérias-primas (CaO e SiO2) necessárias para a produção desses vidros é por meio do reaproveitamento de resíduos. No estado de Santa Catarina, duas fontes geradoras de resíduos ricos em óxido de cálcio e sílica são as atividades de cultivo de ostras (ostreicultura) e fundição de metais, respectivamente. Devido à importância desses dois setores econômicos e a oportunidade de valorização dos resíduos gerados, o objetivo principal deste trabalho foi demonstrar a viabilidade técnica e ambiental da utilização de conchas de ostras e areias descartadas de fundição como potenciais alternativas de matérias?primas para a fabricação de vidros sódico-cálcicos. Para tanto, os resíduos foram primeiramente classificados e caracterizados e então diferentes proporções destes resíduos e demais matérias-primas complementares foram preparadas e fundidas, em cadinho de platina, a 1550 °C por 2 h para a produção de amostras de vidros. Em uma segunda etapa, as amostras foram caracterizadas quanto às suas propriedades físicas, químicas e térmicas. Os resíduos e os gases emitidos durante a fusão dos vidros foram ainda investigados quanto aos seus potenciais toxicológicos a organismos aquáticos e terrestres considerando o uso de lavadores de gás e sedimentação no solo dos possíveis poluentes gerados no processo produtivo. Para isso foram desenvolvidos ensaios de ecotoxicidade aguda e crônica com Daphnia magna e sementes de rúcula. Como resultados, foram obtidos vidros transparentes incolores e de coloração verde com propriedades similares àquelas de vidros comerciais de mesma natureza química. Os vidros obtidos apresentaram em média condutividade térmica de 1,18W/m.K, densidade entre 2,45 e 2,51 g/cm3, coeficientes de expansão térmica linear variando de 8,16 a 9,31 x 10-6 °C-1, e microdureza Vickers de acordo com valores descritos na literatura, chegando a 6 GPa. Além disso, as amostras de vidro demonstraram ter boa resistência hidrolítica podendo ser indicadas inclusive para a contenção de produtos farmacêuticos. Quanto à toxicidade, as areias descartadas de fundição utilizadas neste trabalho apresentaram toxicidade aguda para a Daphnia, enquanto que os gases gerados na fusão dos vidros não apresentaram toxicidade ambiental o que torna estes resíduos valorizáveis podendo ser de grande importância na cadeia produtiva do vidro.

Abstract : Soda-lime glasses are widely used for windowpanes, bottles and some types of lamps. One way to obtain some of the raw materials (CaO and SiO2) required for the production of these glasses is through the reuse of wastes. In the state of Santa Catarina, two sources of waste rich in calcium oxide and silica are oyster farming and metal casting, respectively. Due to the importance of these two economic sectors and the opportunity for recovery of the waste generated, the main objective of this work was to demonstrate the technical and environmental feasibility of the use of oyster shells and discarded sand castings as potential substitutes and/or alternatives of the traditional raw materials used for the manufacture of soda-lime glasses. The wastes were first classified and characterized and then different proportions of these residues and other complementary raw materials were prepared and melted in a platinum crucible at 1550 ° C for 2 h for glass samples production, which, in a second step, were characterized according to their typical physical, chemical and thermal properties. The residues and the gas emissions generated during the glass production were further investigated for their toxicological potentials to aquatic and terrestrial organisms. For this purpose, acute and chronic ecotoxicity tests were performed with Daphnia magna and arugula seeds. Colorless and green colored transparent glasses with similar properties to those of commercial glasses of the same chemical nature were obtained. In general, the glasses obtained presented thermal conductivity of 1.18 W/mK, density between 2.45 and 2.51 g / cm3, coefficients of linear thermal expansion ranging from 8.16 to 9.31 x 10-6 ° C- 1, and Vickers microhardness according to values reported in the literature, reaching 6 GPa. In addition, the samples showed good hydrolytic resistance being indicated therefore for containers of pharmaceutical products. With respect to toxicity, the discarded foundry sands have shown acute toxicity to Daphnia, while effluents generated from glass melting have not shown environmental toxicity.