As misturas asfálticas, e em mais específico o concreto asfáltico usinado a quente, são utilizadas em quase todas as obras de infraestrutura rodoviária no Brasil e no mundo. Essas misturas usinadas são, em sua maioria, aquecidas em temperaturas da ordem de 150°C a 170°C. Como vimos no artigo sobre oxidação do ligante asfáltico, o aquecimento em elevadas temperaturas faz com que parte oleosa (aromáticos) diminua e os asfaltenos aumentem, gerando um envelhecimento de curto prazo no processo de usinagem.
Mas por que aquecer a mistura asfáltica? Vamos relembrar!
O aquecimento para o processo de usinagem de uma mistura asfáltica a quente tem 3 objetivos. O primeiro objetivo está relacionado com a secagem dos agregados, pois caso o agregado possua umidade pode ocorrer um processo conhecido como “stripping“. O stripping consiste da perda de aderência entre ligante e agregado e que começa, geralmente, da parte inferior da camada asfáltica.
O segunda função é o de manter a temperatura do sistema. As misturas asfálticas são compostas por uma grande quantidade de agregados e uma pequena quantidade de asfalto (geralmente 5% em peso). Dessa forma, o ligante e o agregado quando misturados devem estar em temperaturas específicas de tal forma que a transferência de calor entre os materiais mantenha o asfalto fluido o suficiente para o recobrimento. O agregado sempre entra em temperatura mais elevada, mas com cuidado para que não aumente muito a temperatura do ligante.
A terceira função está relacionada com a diminuição da viscosidade do ligante, vimos a importância disso no artigo sobre as frações do asfalto, para possibilitar que o ligante seja bombeado na usina e adquira capacidade de recobrir os agregados durante a usinagem.
Quais as consequências da elevada temperatura em misturas asfálticas?
Nos últimos 50 anos, as preocupações com os gases de efeito estufa se intensificaram e foi inclusive criado o Protocolo de Quioto em 1997. Esse protocolo tinha como objetivo que os países diminuissem a quantidade de gases de efeito estufa emitidos em 5,2% entre os anos de 2008 e 2012.
Mas, o que são Gases de Efeito Estufa?
Os gases de efeito estufa ficam na superfície da terra, aborvem a radiação solar e dificultam a liberação do calor para o espaço, o que resulta no aquecimento da Terra no chamado “efeito estufa”. Os gases que compoem são: CO2, CH4, N2O, O3 e vapor d’ água. Esse efeito é extremamente natural e necessário para que a Terra possua uma temperatura habitável para nós, de forma que a ausência desses gases resultaria em temperaturas extremamente baixas.
Contudo, os cientistas se preocupam com as emissões de gases de efeito estufa (GEE) pois areditam que o aumento da temperatura média global do planeta desde o século 20 seja resultado do aumento de emissões desses gases pelos seres humanos. O principal gás de efeito estufa emitido pelos humanos é o dióxido de Carbono (CO2), sendo que apenas em 2018 foram emitidos 37 bilhões de toneladas de C02 no mundo.
A emissão dos gases de efeito estufa estão associados ao uso de combustíveis fósseis e, como para aquecimento do ligante estes são utilizados, as misturas asfálticas também são responsáveis pelo aumento das emissões. Contudo, o impacto ambiental resultante da usinagem de misturas asfálticas está associado ao tipo de combustível utilizado, se utiliza material fresado ou não, e o tipo de agregado pode também influenciar nas emissões de C02.
O que são Fumos de Asfalto?
Outro fator que deve ser levado em consideração ao aquecer uma mistura asfáltica é que estes materiais emitem vapores, os quais são visivelmente percebidas em temperaturas maiores que 150°C. Estes vapores quando entram em contato com o ar sofrem condensação e tornam-se os chamados fumos de asfalto.
Os materiais que ficam suspensos no ar possuem diversas nomenclaturas, divididas em partículas sólidas e partículas líquidas. Dentre as partículas sólidas destacam-se as poeiras (1 a 10000 mirometro) , fumaças ( 0,1 a 1 micrometro), fumos (0,03 a 10 micrometro) e as cinzas (1 a 1000 micrometro). Dentre as partículas líquidas destacam-se as névoas, sprays e fog (0,01 a 100 micrometro)
Quando menores que 100 micrometro, independente se partículas sólidas ou líquidas, estas são denominadas aerossóis. Essas partículas podem causar diversas doenças e são apresentadas em monitoramentos de qualidade do ar como “partículas totais em suspensão“. As partículas grossas, ou seja aquelas que apresentam diâmetro variando de 2,5 a 10 micro metros, são filtradas pelo nariz e garganta. Contudo, as partículas finas (menores que 2,5 micrometro) conseguem chegar até o pulmão e podem ser absorvidas e causar danos, como o câncer.
Na fase gasosa os poluentes das emissões asfálticas são os compostos orgânicos voláteis (COV), os quais possuem ponto de ebulição de até 130°C. Estes compostos contribuem na formação de oxidantes fotoquímicos pois reagem com óxidos de nitrogênio na atmosfera e formam ozônio. Além disso, estes poluentes são considerados tóxicos e cancerígenos. Dessa forma, podemos definir os compostos orgânicos totais (COT) das emissões asfálticas como a soma de compostos orgânicos voláteis (COV) e aerossóis.
- Figura 6 – Como ocorrem emissões asfálticas. Fonte da Figura: MOTTA, 2011.
Conforme ilustrado, os COTs resultam em hidrocarbonetos policiclicos aromáticos (HPA) devido a combustão dos materiais que contém carbono e hidrogênio, e são responsáveis pela fumaça gerada. Alguns compostos do HPA podem ser cancerígenos, ainda que não haja comprovações. A emissão destes compostos pode ser influenciada pela composição granulométrica da mistura e do nível de agitação para produção da mistura asfáltica.
A National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) recomenda que operários não fiquem sujeitos a partículas totais em suspensão em uma concentração maior do que 5mg/m³ de ar de amostra em um período de 15 minutos. Em países como Austrália e Estados Unidos é exigido um rigoroso controle de particulado em atividades como a mineração.
Como combater esses problemas ambientais das misturas asfálticas?
Ainda que muitos coloquem as misturas de Asfalto Borracha como uma solução ambiental, nos vimos nesse artigo do Além da Inércia que estas não são ecológicas como muitos sugerem. Contudo, esses problemas ambientais aqui citados podem ser reduzidos utilizando as chamadas Misturas Mornas.
O que são misturas mornas? Como ocorre a produção de misturas mornas? Veremos isso no próximo artigo do Além da Inércia! Então siga o nosso blog para não perder os novos artigos e ficar por dentro da Engenharia de Transportes!
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Referências Bibliográficas:
BERNUCCI, L.B; MOTTA, L.M.G; CERATTI, J.A.P; SOARES, J.B. “PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA: FORMAÇÃO BÁSICA PARA ENGENHEIROS”. RIO DE JANEIRO, 2008.
MOTTA, R.D.S. ESTUDO DE MISTURAS ASFÁLTICAS MORNAS EM REVESTIMENTOS DE PAVIMENTOS PARA REDUÇÃO DE EMISSÃO DE POLUENTES E DE CONSUMO ENERGÉTICO. TESE DE DOUTORADO: PTR-EPUSP. SÃO PAULO, 2011.
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