Análise e Perspectiva sobre os Resíduos da Produção de Alumínio Secundário

Índice

Contexto do problema ambiental 3

Principais impactos ambientais associados 5

Contribuição da engenharia na solução do problema 7

Perspectivas futuras de D.T. e pesquisa 8

Referências 10

 

Contexto do problema ambiental

O Alumínio é o elemento químico metálico mais abundante da crosta terrestre, tal qual representa 8% em massa da superfície sólida do planeta Terra (TOTTEN et al., 2003). Dentre suas propriedades mais marcantes, podemos destacar sua baixa densidade, alta condutividade elétrica e resistência à corrosão, tais quais o fizeram como material de alta aplicabilidade na indústria aeroespacial, civil, marítima e de usos domésticos (TSAKIRIDIS, 2012). Sua produção, atualmente, é realizada tanto pela via extrativa, cujo produto é conhecido como “alumínio primário”, quanto pela reciclagem de sucata (Figura 1).

Em relação ao alumínio primário, é notável o impacto ambiental tantos dos insumos quanto dos subprodutos. Dentre eles, podemos destacar: (1) a lama vermelha, tal qual possui pH extremamente alcalino (pH 13), elevado teor de hidróxido de ferro, óxido de titânio, alumina e uma grande variedade de resíduos orgânicos; (2) a emissão de gases estufa, e, por fim, (3) o consumo intensivo de energia elétrica no processo Hall-Héroult (Red Mud Project, 2015; TSAKIRIDIS, 2012). Tais aspectos abrem espaço para a busca do processamento do chamado “alumínio secundário”, proveniente da reciclagem de sucata.

De acordo com Verran et. al. (2007), a reciclagem de alumínio a partir da refusão de latas de bebidas descartadas é uma atividade de crescente valorização, devido ao uso cada vez mais disseminado deste tipo de embalagem, além do menor custo energético de produção pela reciclagem (cerca de 95% menor), se compararmos com a produção de alumínio primário (alumínio produzido a partir de seu minério). Além disso, segundo dados da ABAL (Associação Brasileira de Alumínio), o Brasil reciclou 97,9% das latas de alumínio produzidas em 2015, correspondente a um total de 292,2 mil toneladas (ABAL, 2017). Além disso, o percentual de volume de alumínio reciclado no consumo doméstico é de 38,5%, em contraste aos 27% da média mundial (base 2014).

O processo de reciclagem, segundo Verran et. al. (2007) pode ser resumido como uma sequência de operações composta por coleta, limpeza, duas moagens, duas separações magnéticas, peneiramento (para remoção de terra, areia e resíduos), separação pneumática, remoção de tintas e polímeros e, por fim, fusão do alumínio.

Sobre a etapa de fusão, toma-se como necessária a adição de cloretos e fluoretos, tais quais servem para fluidificar o que se chama de “borra” ou escória, que flutua sobre o banho de alumínio, já denominado como alumínio secundário, de modo a retirar impurezas do banho e proteger contra oxidação. Dada a natureza dos reagentes, produz-se o que se conhece por “borra preta” ou “black dross”, composto por óxido de alumínio, alumínio metálico, sais metálicos e a “borra salina” ou “salt cake”, que corresponde a uma mistura de compostos não metálicos (TSAKIRIDIS, 2012).

Existem uma série de problemas ambientais relacionados ao despejo de borra preta e salina, tais quais incluem a introdução de fluoretos, cloretos, metais pesados e alumínio exógenos, além do fato da borra salina ser considerada, segundo os padrões do “European Catalogue for Hazardous Wastes” como um resíduo tóxico, de conteúdo altamente inflamável (H3-A), ”irritante” (H4), “nocivo” (H5) e “corrosivo” (H13), ainda capaz de produzir NH3, CH4, PH3, H2 e H2S em contato com a água (TSAKIRIDIS, 2012).

Sendo assim, este estudo está voltado aos problemas e soluções relacionados à geração de borra preta e salina na produção de alumínio secundário. Figura 1 - Fluxograma da produção de alumínio primário, secundário e terciário. Autores: SHINZATO, M.C.; HYPOLITO, R. 

Principais impactos ambientais associados

A produção de alumínio primário consiste em mineração de bauxita, produção de alumina e eletrólise, gerando 17% da alumina mundial, segundo Tsakiridis et. al. (2012). O maior poluente gerado durante esse processo é a lama vermelha, no qual estima-se o desperdício mundial de 120 milhões de toneladas por ano (a produção de íons varia de 1,0 a 1,6 toneladas por tonelada de alumina). Além da lama vermelha, a produção de alumínio primário faz o uso intensivo de eletricidade, logo a emissão de gases das indústrias está altamente dependente de combustível primário e de geração de energia elétrica.

Durante o processo de fusão do alumínio primário, há também a formação de quantidades de escórias que podem conter até 80% de alumínio metálico. Tais escórias são reaproveitadas juntamente com sucatas para virar o alumínio secundário, sendo fundidas em fornos rotativos e tendo como fundentes o cloreto de sódio e fluoreto de sódio. Uma nova escória, também chamada de “borra”, é formada com menor teor de alumínio, porém com alta concentração de cloreto de sódio, óxidos, carbetos e nitratos metálicos (SHINZATO et. al., 2005).

Ainda de acordo com Shinzato et al. (2005), o descarte da escória de alumínio secundário é diversificado: enquanto que nos Estados Unidos ocorre o aterramento dessa escória, em países desenvolvidos da Europa essa prática é proibida devido à alta concentração de elementos solúveis. No Brasil, há ainda a recuperação do alumínio presente nessa escória por empresas terciárias por meio do processo de moagem e lixiviação. Ainda que haja essa recuperação, os resíduos finais (mistura complexa contendo metais livres, óxidos metálicos e diversos) que elas produzem são descartados no próprio local de trabalho, sem qualquer tratamento (de 20 toneladas que uma empresa terciária recebe de escória, somente 20% do seu volume é aproveitado. Os outros 80% são descartados devido ao grande volume de resíduo e pelo alto custo dos aterros, além da alta frequência relativa de operações clandestinas).

A lavagem da escória gera poluentes gasosos como amônia e metano, devido a hidrólise de nitretos e carbetos presentes em escórias primárias e secundárias, e também a geração de efluentes com pH alcalino (em torno de 10), com alta concentração de componentes solúveis (SHINZATO et al., 2012). Além disso, como não há tratamento prévio das sucatas, muitas vezes