A cada dia milhares de veículos são produzidos no Brasil e no mundo. Segundo o blog Motor 1, de Janeiro a Setembro de 2019 foram produzidos mais de 2 milhões de carros no Brasil com base em dados fornecidos pela Anfavea – Associação Nacional dos Veículos Automotores.
De acordo com o site da Auto Esporte , apenas em 2017 a frota brasileira de veículos cresceu cerca de 1,2%. Com a facilidade de financiamentos, o que não quer dizer juros menores, o número de pessoas adquirindo veículos cresceu e resulta na diminuição no número de habitantes para cada veículo no Brasil, conforme observamos na Figura 2.
Ou seja, se o número de veículos aumentou com o passar dos anos podemos dizer que o número de pneus também. Segundo a ANIP – Agência Nacional da Indústria dos Pneumáticos (2017), de 2006 a 2016 ocorreu um crescimento na produção de mais 13 milhões de pneus anuais, conforme Figura 3.
Além disso, conforme os carros vão sendo utilizados para viagens e passeios, por exemplo, os pneus começam a sofrer degradação e é necessária a troca do conjunto para manter a segurança, gerando um resíduo. O ciclo de vida dos pneus é composta pelos seguintes estágios:
- Extração
- Produção
- Consumo do Pneu
- Coleta de Pneus Usados
- Gerenciamento dos Resíduos
Dessa forma, o número de pneus cresce exponencialmente ano a ano. Um fator que gera preocupação é a questão ambiental relacionada ao descarte de pneus considerados inservíveis, pois estima-se que estes tenham uma decomposição em aproximadamente 600 anos. Segundo o Ministério do Meio Ambiente (2016) o decarte em locais inapropriados pode resultar em acúmulo de água e proliferação de mosquitos transmissores de doenças como Dengue, Chikungunya e Zika, conforme Figura 4.
O que fazer com os pneus inservíveis então?
Em 1999 foi aprovada a resolução N° 258 do CONAMA que estabelece responsabilidade para os fabricantes, e importadoras de pneus no Brasil, de coletar e dar um destino final apropriado para estes pneus. Ou seja, as empresas responsáveis devem garantir que o pneu inservível não seja colocado em local que possa gerar doenças para a população de forma indireta. Em 2009 a resolução foi atualizada para N° 416 e o IBAMA é o órgão responsável por garantir essa resolução e punir os infratores.
Mas do que é feito o pneu?
Os pneus são compostos por borracha natural, borracha sintética, negro de fumo, tecido de nylon, fibras de aço e aditivo, como tintas e óleos. Estes apresentam ainda polímeros como Estireno-Butadieno-Estireno (SBS) e Borracha de estireno butadieno (SBR). Contudo, a composição de borracha natural e sintética muda em função do tipo de veículo, conforme a Tabela 1.
Em decorrência dos fatores ambientais, o reuso do pneu começou a ser estudado em diferentes níveis para beneficiar a indústria e diminuir os resíduos, dentre elas a recuperação granular.
A recuperação granular consiste no processo de trituração e moagem da borracha do pneu obtendo um resíduo de granulometria específica para reaproveitamento na Engenharia Civil, por exemplo na pavimentação. Segundo a ANTT e CCR (2017), a granulometria da borracha varia de 460mm até 13mm na trituração e quando esta passa por moagem pode chegar a até 0,3mm, sendo definido como pó de borracha. A Figura 4 ilustra a granulometria da borracha utilizada na Pavimentação.
Como surgiu o Asfalto Borracha?
Segundo a ANTT e CCR (2017) a primeira utilização da borracha na pavimentação ocorreu aproximadamente em 1930, contudo, esta foi utilizada para selagem e atividades de manutenção em pavimentos.
Na década de 60, o engenheiro e pesquisador Charles McDonald buscava materiais asfálticos que apresentassem boa flexibilidade na temperatura ambiente. O engenheiro percebeu que a borracha de pneu moída apresentava boas características elásticas e, por conta disso, estudou a influência do teor de borracha adicionada na mistura asfáltica, tipo de borracha incorporada, tempo e a temperatura necessária para produção.
McDonald observou que a mistura asfáltica resultante da mistura com borracha apresentava ótimas características quando produzidas em altas temperaturas, patenteando a técnica em 1978. Embora realizada de forma empírica e simples, os ensaios realizados por McDonald permitiram estabelecer que a mistura asfalto borracha deveria apresentar:
- Mínimo de 15% em massa de borracha no Asfalto para adquirir viscosidade e a elasticidade necessária;
- Temperatura de 177°C e mínimo 45 minutos de mistura para otimizar a produção da mistura;
Ao longo dos anos, vários países começaram a estudar e aplicar o asfalto borracha em obras. Segundo Bernucci et al (2008), a primeira aplicação do Asfalto Borracha no Brasil foi na BR 116/RS em agosto de 2001.
Formas de Incorporar a borracha em Misturas Asfálticas
A Borracha pode ser incorporada nas misturas asfálticas através de 2 métodos, sendo eles:
- Processo úmido (Wet Process)
- Processo Seco (Dry Process)
No primeiro, processo úmido, a borracha é triturada e moída conforme descrito acima e incorporada ao CAP em elevada temperatura. Dessa forma, ocorre uma modificação do ligante asfáltico chamado de Asfalto-Borracha. Já o processo de via seca, a borracha triturada é adicionada na mistura asfáltica como parte dos agregados da mistura, sendo chamada de Agregado-borracha.
No Brasil, o processo de via úmida é o mais utilizado e está descrito na DNIT 111/2009. O Quadro 1 apresenta os requisitos do ligante segundo a norma DNIT 111/2009.
Qual o processo de fabricação do Asfalto-borracha?
O ligante asfáltico modificado pela incorporação de borracha moída, via úmida, pode ser classificado conforme seu processo de fabricação e consequentemente se é estocável ou não.
O sistema estocável é conhecido como Terminal Blending, ilustrado na Figura 7, e consiste em misturar partículas finas de borracha moída (passantes na peneira #40) em um terminal especial. Este processo faz com que o material seja homogêneo, ou seja, apresente estabilidade e permite que seja estocável. No processo Terminal Blending a borracha é misturada ao ligante em elevadas temperaturas (maiores que 177 °C) por agitação em alto cisalhamento, resultando em uma mistura com menor viscosidade.
- Figura 7 – Etapas do processo úmido (terminal blending). Fonte: Bernucci et al (2008)
Por estar submetida a elevadas temperaturas, ocorre a despolimerização e a desvulcanização da borracha com as moléculas do CAP, os quais serão explicados adiante.
O Sistema não-estocável é conhecido como Continuous Blending e consiste na produção do asfalto modificado com equipamento misturador na própria obra. Nesse sistema, por não apresentar homogeneidade e estabilidade, a mistura deve ser aplicada imediatamente após a produção.
Há ainda um terceiro sistema chamado de Just-in-time, o qual consiste em um processo não estocável em que a borracha moída é incorporada ao CAP minutos antes dos agregados com agitação em baixo cisalhamento. Este processo permite o uso da borracha com granulometrias maiores e aumenta a viscosidade da mistura através de um processo de inchamento superficial da borracha nos maltenos do CAP, mas não ocorre a despolimeração e a desvulcanização.
Como a borracha modifica o Asfalto?
Durante o processo de fabricação do Asfalto-borracha, chamado de digestão ou cura, ocorrem mudanças físico-químicas que alteram e modificam as propriedades do ligante asfáltico. A modificação de um ligante asfáltico através da incorporação da borracha de pneu ocorre através de 2 principais mecanismos de interação já mencionados nesse artigo.
O primeiro mecanismo é a expansão das partículas da borracha, o qual consiste no aumento do volume da borracha devido a aborção dos óleos aromáticos do ligante asfáltico nas cadeias de polímero. Com o aumento da temperatura, a expansão forma um gel que aumenta a viscosidade do asfalto.
O segundo mecanismo é a vulcanização e despolimerização, o qual consiste de uma reação química entre a borracha e o asfalto. Essa reação química reduz as moléculas do asfalto borracha em moléculas de menor peso molecular.
Segundo Navarro et al (2004) cerca de 85% da borracha adicionada no asfalto permanece insolúvel após o processamento, sendo que o comportamento da mistura é dependente desses componentes solúveis e insolúveis.
Temperatura e tempo de digestão
Segundo Boulding et al (1990) os ligantes de menor consistência (maior penetração) seriam mais compatíveis com a borracha. Além disso, a borracha utilizada também influencia no resultado final do asfalto modificado.
Outro fator que afeta diretamente a qualidade do produto é a temperatura e o tempo de mistura. Segundo Aderlrahman e Carpenter (1999), em temperatura baixa, aproximadamente 160°C, ocorre o inchamento das partículas por meio da absorção dos maltenos pela borracha e em temperatura elevada, aproximadamente 240°C, ocorrem as reações químicas que resultam na desvulcanização e despolimerização da borracha
Asfalto Borracha é ecológico?
Conforme mencionado, o asfalto borracha surgiu como uma forma de obter misturas asfálticas com boa flexibilidade. Contudo, com o tempo ela começou a ser considerada como uma solução para reuso da borracha de pneus inservíveis e ganhou um apelo mais ecológico.
Embora permita sua utilização como modificador de ligante, a produção de asfalto borracha necessita de uma temperatura elevada (aproximadamente 240°C para ocorrer desvulcanização e despolimerização) de fabricação. O aumento da temperatura e do tempo de produção resulta também num acréscimo nas emissões de gases de efeito estufa (GEE), devido o aumento no consumo de combustíveis fósseis. Além disso, o material asfáltico aquecido forma fumos de asfalto que são prejudiciais para a saúde, conforme Figura 10.
O Asfalto Borracha do processo Terminal Blending precisa de agitação em alto cisalhamento e segundo LaRoche et al (2008) a velocidade de agitação está diretamente relacionada com a intensidade de emissão de compostos orgânicos totais (Compostos orgânicos voláteis + Aerossois), sendo alguns destes considerados como cancerígenos.
Ou seja, o asfalto borracha contribui para o meio ambiente através da incorporação de um material inservível, mas o seu processo de fabricação aumenta a emissão de gases de efeito estufa, aumenta o consumo de combustíveis e pode ser prejudicial para trabalhores devido a emissão de fumos de asfalto.
Isso quer dizer que o Asfalto Borracha é ruim?
É claro que não.
Autores como Sousa et al (1999), Oda (2000), Pinheiro (2004) e tantos outros estudaram o comportamento dessas misturas e verificaram suas propriedades mecânicas e sua viabilidade técnica. Sousa et al (1999) mostrou que as misturas asfálticas com ligante de asfalto borracha apresentam menos enrijecimento devido o envelhecimento, quando comparado com misturas convencionais. A Federal Highway Admnistration (2017) mostrou que o asfalto borracha possui resistência ao envelhecimento.
Oda (2000) mostrou que a adição de borracha no ligante asfáltico melhora as propriedades de resistência ao acumulo de deformação permanente e de resistência à formação de trincas de fadiga.
Em relação ao custo, nos Estados Unidos da América os custos nos primeiros anos são iguais aos de mistura asfálticas convencionais, contudo, devido a sua resistência maior a alguns defeitos esse custo acaba sendo reduzido futuramente, conforme observado por Way et al (2011) na Figura 11.
Por fim, as mistura asfálticas com uso de ligante asfalto borracha podem ser soluções interessantes e que apresentam diversos benefícios. Do ponto de vista estrutural, a resistência a defeitos como trincas de fadiga e deformações permanentes é benéfica e permite redução de custos de manutenções, como ilustrado na Figura.
Agora, o termo asfalto ecológico atribuído ao asfalto-borracha parece um pouco exagerada e apenas de cunho comercial, tendo em vista os outros aspectos ambientais aqui relacionados.
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Fontes:
ANTT – AGÊNCIA NACIONAL DOS TRANSPORTES TERRESTRES, CCR. (2017). “ASFALTO BORRACHA: REVISÃO BIBLIOGRÁFICA, AVALIAÇÃO REOLÓGICA DO LIGANTE ASFÁLTICO E DETERMINAÇÃO DOS PARÂMETROS MECÂNICOS DAS MISTURAS ASFÁLTICAS”. Relatório Número: CCR-ND-AB- RF, 2017.
FHWA. (2017). “USER GUIDELINES FOR WASTE AND BUPRODUCT MATERIALS IN PAVEMENT CONSTRUCTION.” Relatório da Federal Highway Administration. Disponível em:https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/structures/97148/st2.cfm. Acesso em: 06/02/2019.
SHAFABAKHSH, G.H; SADEGHNEJAD, M; SAJED, Y. “CASE STUDY OF RUTTING PERFORMANCE OF HMA MODIFIED WITH WASTE RUBBER POWDER“. Abril, 2014
DNIT 111. “PAVIMENTAÇÃO FLEXÍVEL – CIMENTO ASFÁLTICO MODIFICADO PORM BORRACHA DE PNEUS INSERVÍVEIS PELO PROCESSO VIA ÚMIDA DO TIPO TERMINAL BLENDING – ESPECIFICAÇÃO DE MATERIAL”. Rio de Janeiro, 2011.
BERNUCCI, L.B; MOTTA, L.M.G; CERATTI, J.A.P; SOARES, J.B. “PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA: Formação básica para Engenheiros”. Rio de Janeiro, 2008.
PILATI, F. “ANÁLISE DOS EFEITOS DA BORRACHA MOÍDA DE PNEU E DO RESÍDUO DE ÓLEO DE XISTO SOBRE ALGUMAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE MISTURAS ASFÁLTICAS DENSAS”. EESC-USP: Tese de Mestrado orientada pelo Prof Dr. Glauco Fabbri. São Carlos, 2008.
LA ROCHE, C; GAUDEFROY, ; VIRANAIKEN, V; PARANHOS, R. “A NEW EXPERIMENTAL TRIAL PROTOCOL FOR LABORATORY INVESTIGATIONS OF BITUMEN FUMES: INFLUENCE OF STIRRING AND STEAMED WATER ON EMISSIONS”. International Society for Asphalt Pavements. Zurich Anais, 2008.
PINHEIRO, J.H.M. “INCORPORAÇÃO DE BORRACHA DE PNEU EM MISTURAS ASFÁLTICAS DE DIFERENTES GRANULOMÉTRICAS“. Dissertação de Mestrado: Fortaleza, 2004.
Navarro, F.J. (2004). “THERMO-RHEOLOGICAL BEHAVIOR AND STORAGE STABILITY OF GROUND TIRE RUBBER MODIFIED BITUMENS”. Em: Fuel, Guilford, v..83, n. 14/15, p.2041-2049
ODA, S. “ANÁLISE DA VIABILIDADE TÉCNICA DA UTILIZAÇÃO DO LIGANTE ASFALTO-BORRACHA EM OBRAS DE PAVIMENTAÇÃO”. EESC-USP: Tese de Doutorado, orientado pelo Prof Dr. José Leomar Fernandes Júnior. São Carlos, 2000.
Sousa, J. B.; Fonseca, P.; Freire, A.; Pais, J. “COMPARAÇÃO DA VIDA À FADIGA E DEFORMAÇÃO PERMANENTE ENTRE MISTURAS COM BETUME MODIFICADO COM BORRACHA RECICLADA DE PNEUS CONVENCIONAIS.” Relatório Consulpav EST 99-07. Portugal, 1999.
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