Por Jeferson Lemke* | Imagem: James Taylor no Unsplash
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O objetivo geral de um projeto de desenvolvimento de massas e compósitos cerâmicos vai além de unicamente se obter a mistura final desejada, diversos fatores são relevantes para verificar o comportamento de ponta a ponta no processo fabril, devendo ainda ser considerados os requisitos normativos ambientais e suas responsabilidades, quando se faz necessária a utilização na composição de resíduos de descarte de outros segmentos, uma vez que a empresa estará assumindo um passivo ambiental de outrem.
Checklist
Para ser respaldado tecnicamente, o desenvolvimento necessita seguir um cronograma mínimo programado: Levantamento do potencial de matérias-primas disponíveis e legalizadas na localidade; Levantamento do potencial de insumos, sendo residuais ou não, disponíveis e legalizados na localidade; Caracterização tecnológica de todos os materiais disponíveis; Caracterização tecnológica dos materiais desenvolvidos, buscando potencializar a competitividade técnica do produto final, quando comparados aos materiais obtidos com matérias-primas convencionais; Desenvolver metodologia de implantação e implementação adequada à sistemática produtiva da empresa, investindo na capacitação de colaboradores, técnicos e gestores, visando alcançar uma gestão integrada de forma multidisciplinar e participativa; Atender nichos de mercado através da comercialização de novos produtos obtidos com a utilização de novos compósitos cerâmicos e minimizar os impactos e riscos ambientais, com a possível redução do passivo ambiental, contribuindo assim para o desenvolvimento sustentável no setor industrial.
Pesquisa global
Durante a última década, a implementação prática do conceito de desenvolvimento sustentável tornou-se um dos maiores desafios para a nossa sociedade global. O atual padrão de crescimento econômico está intimamente atrelado aos aspectos dos passivos ambientais industriais e fortemente condicionado ao esgotamento dos recursos naturais. Torna-se imperativa a adoção de estratégias de desenvolvimento industrial que contemplem alternativas tecnológicas, tanto para reduzir os impactos dos resíduos ao meio ambiente, quanto para preservar os recursos naturais, sem comprometer o crescimento da atividade econômica.
O aumento da competitividade internacional impõe às indústrias do setor cerâmico a necessidade de incrementar a qualidade de seus produtos. Por outro lado, a busca por matérias-primas de baixo custo e o tratamento adequado da questão ambiental relacionada aos processos de produção é um fator diferencial, porquanto pode ser decisivo na escolha de um determinado produto pelo mercado cada vez mais exigente. Dentro desse contexto, na tentativa de absorver os benefícios de um material cerâmico e na busca de soluções para a diminuição de seu custo, a introdução de matérias-primas alternativas e composições ajustadas a cada realidade, constitui uma importante demanda do setor de desenvolvimento e pesquisas. Por ação costumeira, tende-se a compor empiricamente as misturas e conforme a necessidade vão sendo inseridos os percentuais de elementos, de maneira geral por volumetria, porém, quando se busca obter a constância no processo de preparação de massas e compósitos, a tendência mundial é que os elementos sejam nivelados com relação ao seu aspecto de umidade, tamanho dos grânulos e miscibilidade.
O atual padrão de crescimento econômico está intimamente atrelado aos aspectos dos passivos ambientais industriais e fortemente condicionado ao esgotamento dos recursos naturais.
Aplicação prática
Antes de ser tomada qualquer decisão, deve-se traçar um plano estratégico, devidamente assistido e orientado por profissionais especializados na área, levando em consideração algumas etapas.
Etapa 1. Escolha de uma literatura temática técnica para orientação, respaldo e auxílio na interpretação dos resultados obtidos ao longo do trabalho de pesquisa e desenvolvimento;
Etapa 2. Determinação dos diferentes tipos de elementos a serem empregados na mistura, considerando jazidas legalizadas, descartes industriais devidamente triados, óxidos e aditivos presentes no mercado, logística de fornecedores e sua constância volumétrica de entrega, considerando períodos sazonais de chuvas e de extração, assim como a sistemática de estocagem adequada necessária a ser implantada ou implementada na empresa, segundo normas de segurança e ambientais;
Etapa 3. Caracterização detalhada de todos os elementos disponíveis para emprego nas composições, do ponto de vista da sua composição química e mineralógica, micro estrutural e características físicas, de acordo com algumas técnicas descritas a seguir:
a) Caracterização Química por Fluorescência de Raios X, para verificação dos elementos químicos presentes no material analisado;
b) Caracterização Mineralógica por Difração de Raios X, importantíssimo para se saber tecnicamente com qual argilomineral se está trabalhando;
c) Caracterização Térmica: Técnicas Termoanalíticas (Dilatometria, Análise Térmica Diferencial e Análise Térmica Gravimetrica) para verificação de comportamento térmico das matérias-primas empregadas, muito determinante para observação de fases presentes e necessárias no processo de sinterização das misturas;
d) Determinação de Plasticidade, fator importante e determinante na maioria dos processos cerâmicos tradicionais, uma vez que a “liga” da massa ou composto é de suma importância para a moldabilidade do produto final;
e) Determinação da Distribuição de Tamanho de Partícula com aplicação de Técnica de Difração à Laser; empregado para verificação de diâmetro de partícula, sendo mais eficiente que os tradicionais testes granulométricos, na etapa de caracterização e composição tecnológica, pois pós finos e plásticos tendem a se aglomerar, o que gera resultados fora da curva de realidade e quando empregados no processo de produção macro (indústria), estas variáveis tendem a ser demasiadamente dificultosas em ser determinadas com exatidão;
f) Ensaios de Solubilização e Lixiviação conforme NBR – 10004 (2004), NBR – 10005 (2004) e NBR – 10006 (2004), empregados na varredura comprobatória de esterilidade da peça cerâmica pós tratamento térmico, uma vez que muitos elementos, quando não devidamente associados à massa, podem eliminar resíduos quando expostos a condições de intempéries.
Etapa 4. Caracterização das matérias-primas utilizadas, do ponto de vista da sua composição química e mineralógica, microestrutura e características físicas, de acordo com as técnicas descritas a seguir:
a) Caracterização Química: Fluorescência de Raios X;
b) Caracterização Mineralógica: Difração de Raios X;
c) Caracterização Térmica: técnicas termo analíticas (Dilatometria e Análise Térmica Diferencial de Varredura);
d) Caracterização Microestrutural: Microscopia Eletrônica de Varredura;
e) Determinação da Distribuição de Tamanho de Partícula: técnica de Difração a Laser;
f) Determinação do índice de plasticidade das matérias-primas plásticas.
Etapa 5. Estudo de formulações cerâmicas, considerando a avaliação dos dados obtidos com as análises individuais, realizando experimentos laboratoriais para aplicação no processo fabril, tendo como fator relevante a possibilidade de reproduzir em laboratório as etapas de conformação, secagem e queima, segundo o processo fabril disponível.
Etapa 6. Realização de etapa semi-industrial. Possibilita a verificação e ajustes do composto, in loco, determinando assim os parâmetros técnicos adequados de processamento do produto, tais como: umidade de conformação, condições de extrusão e/ou prensagem, ajustes de ciclos de secagem, temperatura e tempo de queima, entre outros;
Etapa 7. Avaliação do produto do ponto de vista do seu desempenho técnico e ambiental. Esta etapa envolve a caracterização dos materiais desenvolvidos através de ensaios referenciados por Normativas Nacionais Vigentes, em corpos de prova à cru (verde) e pós-queima, principalmente a validação de esterilidade da peça obtida, quando exposta as intempéries;
Etapa 8. Estudo da viabilidade econômica e determinação dos materiais envolvidos nos compositos que serão produzidos industrialmente, com base nos resultados finais obtidos;
Etapa 9. Integração de Dados e Elaboração de Relatório Final. Elaboração do documento contendo uma síntese dos diagnósticos técnicos realizados, juntamente com a interpretação dos dados e dos resultados de análises e ensaios tecnológicos. Nesta etapa serão apresentadas as diretrizes e ações indicadas para o desenvolvimento do produto com a incorporação do resíduo cerâmico e da transferência da tecnologia para o mercado.
De maneira geral, a implantação ou implementação de um projeto de desenvolvimento prevê, além do custo adequado de produção, a redução na geração de resíduos industriais, a otimização no uso dos recursos minerais naturais e da força de trabalho da empresa, a adequação de consumo energético e de emissões e a um mercado cada vez mais exigente, resumindo, um produto de maior valor agregado.
Caro Jeferson Lemke
Muito bom o descritivo deste artigo.
Grande abraço, Silvio segunda turma SENAI CERAMICA SCS 1978