Avaliação do ciclo de vida da fabricação de ferro fundido cinzento com adição de nióbio proveniente de sucata

Abstract

Tendo em vista a degradação ambiental, a sustentabilidade tem se tornado cada vez mais importante e, nesse contexto, o setor industrial desempenha um papel significativo. A sustentabilidade está associada a análises econômicas, ambientais e sociais ao longo do ciclo de vida do produto, desde a extração de matérias-primas até o pós-uso do produto. Um processo industrial importante é a fundição, para a qual muitas técnicas foram desenvolvidas ao longo dos anos para melhorar as propriedades mecânicas dos materiais. No entanto, a fundição consome muitos recursos naturais e gera resíduos sólidos, líquidos e gasosos, além de consumir uma elevada quantidade de água e eletricidade. Diante desse cenário, nesta pesquisa foram investigados alguns aspectos do comportamento de uma liga de ferro fundido com adição de nióbio proveniente de materiais reciclados. Foi efetuada a avaliação do ciclo de vida (ACV) para determinar os impactos ambientais gerados nesse processo, sendo utilizado o software de código aberto OpenLCA junto com o banco de dados EcoInvent e os métodos CML e RECIPE. Em ambos os métodos se observou que o processo utiliza material reciclado teve menor impacto ambiental. O processo que utiliza material reciclado teve um impacto de aquecimento global igual a 1,07x10+01 kg CO2 eq em comparação com 4,67x10+03 kg CO2 eq do processo que utiliza materiais novos. Usando-se o método RECIPE, a formação de ozônio (saúde humana) teve um valor de 1,09x10+01 kg NOx eq para o processo com material reciclado, enquanto teve 1,63x10+01 kg NOx eq para materiais novos e, no caso de escassez de recursos minerais, o valor foi igual a 2,13x10+02 kg cobre eq usando-se material reciclado, e 2,01x10+03 kg cobre eq para o processo usando-se materiais novos. Foi avaliada a usinabilidade do ferro fundido cinzento com adição de nióbio reciclado, usando-se insertos com gumes novos no fresamento de corpos de prova com 0,8% de adição de nióbio reciclado. Foram realizadas 10 passadas da ferramenta e, depois, foi avaliado o desgaste de flanco (visualização com microscópio eletrônico de varredura - MEV), tendo sido encontrado um desgaste de flanco de 0,548 mm.

Abstract: In view of environmental degradation, sustainability has become increasingly important and, in this context, the industrial sector plays a significant role. Sustainability is associated with economic, environmental and social analyzes throughout the product's life cycle, from the extraction of raw materials to the post-use of the product. An important industrial process is casting, for which many techniques have been developed over the years to improve the mechanical properties of materials. However, casting consumes many natural resources and generates solid, liquid and gaseous waste, in addition to consuming a large amount of water and electricity. Given this scenario, in this research some aspects of the behavior of a cast iron alloy with the addition of niobium from recycled materials were investigated. A life cycle assessment (LCA) was carried out to determine the environmental impacts generated in this process, using the open source software OpenLCA together with the EcoInvent database and the CML and Recipe methods. It was observed in both methods that the process using recycled material had a lower environmental impact. The process using recycled material had a global warming impact equal to 1.07x10+01 kg CO2 eq compared to 4.67x10+03 kg CO2 eq of the process using new materials. Using the Recipe method, ozone formation (human health) had a value of 1.09x10+01 kg NOx eq for the process with recycled material, while it had 1.63x10+01 kg NOx eq for new materials and, in the case of scarcity of mineral resources, the value was equal to 2.13x10+02 kg copper eq using recycled material, and 2.01x10+03 kg copper eq for the process using new materials. The machinability of gray cast iron with the addition of recycled niobium was evaluated, using inserts with new cutting edges when milling specimens with 0.8% addition of recycled niobium. The tool performed ten passes, and then the flank wear was evaluated (using a scanning electron microscope - SEM), and a flank wear of 0.548 mm was found.