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Postada em 22-04-2014. Acessado 837 vezes.
Título da Postagem:A seleção de materiais para a sustentabilidade ambiental
Titular:Lewton Burity Verri
Nome de usuário:Lewton
Última alteração em 22-04-2014 @ 07:05 pm
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Tags: seleção, materiais, sustentabilidade, meio, ambiente, adequação, utilização

A seleção de materiais para a sustentabilidade ambiental 

A engenharia tem o hábito de desenvolver critérios para “individualização” de características e propriedades de materiais: sólidos, líquidos, gasosos, pastosos, em pó e plasmáticos. Ou criar grupos racionais de materiais que com certas características e propriedades respondam igualmente sob as mesmas condições de ação e interação. Na esfera da física, química ou físico-química, existem os “ecossistemas de materiais”, em grupos racionais de materiais e classificáveis, por meio de características e propriedades relevantes.

Há tabelas de todo tipo na engenharia, para facilitar a “seleção de materiais” para projetos novos e/ou reforma de projetos tradicionais, na criação de mercadorias, produtos e objetos de variados portes e utilidades. São classificados por composição química, densidade, peso atômico, resistência mecânica, resistência à corrosão, resistividade, envelhecimento, condutibilidade térmica ou elétrica, estampabilidade, acidez, cor, estrutura e sanidade interna, pureza, potencial elétrico, características criogênicas e etc. Mas, ainda não existe um critério de classificação de materiais por “degradabilidade sob condições ambientais”. Grosso modo sabe-se que a “borracha” (pneu) demora mais a degradar-se do que o “aço” (aro de roda), sem medição apropriada das condições ambientais e de suas reações.

A degradabilidade ocorre em geral em reatores da natureza. Esses reatores são os locais em que se desencadeiam as reações de decomposição dos materiais (que promove a degradabilidade dos mesmos) em desuso ou inservíveis, descartados em lugares inadequados.      

Dependendo do nosso grau de focalização temos de micro a macro reatores na natureza, palco das reações em diversas magnitudes. E essas reações são térmicas, despendendo ou não calor, são emissoras de gases, despendendo gases nocivos ou não, são tóxicas ou atóxicas, despendendo resíduos tóxicos ou não, são massivas, despendendo ou não massa de sobra ou residual, são bacteriológicas, despendendo bactérias, são odoras ou inodoras, despendendo ou não odores, são radioativas, despendendo radiação, podendo ter ou não efeitos nocivos sobre seres vegetais, animais e humanos, além de comprometerem o ar, o solo e a água.

As reações nos “ecossistemas de materiais” provocam alterações locais ou regionais, dependendo do seu alcance e dimensão, como verdadeiros reatores. A maior evidência desses reatores é a “decomposição”, em maior ou menor grau, dos materiais interferentes no meio ambiente, como resíduos das atividades humanas, na linha do tempo, submetidos às intempéries: água, pressão atmosférica, umidade, salinidade, acidez, luz, calor, frio, chuva, vento e radiações/irradiações. Portanto, num “ecossistema de materiais” a degradabilidade ocorre em função do tempo, do poder das reações e das intempéries.       

A degradabilidade dos materiais é um fenômeno constatável tanto em condições normais, quanto em condições aceleradas. Para a natureza os materiais deveriam ser altamente degradáveis e com efeitos inócuos sobre seus elementos: ar, solo, água, flora e fauna.

Alguns materiais levam anos para se degradarem por completo, estabelecendo um “equilíbrio” com a natureza. Mas, poderá haver certos aspectos de “poluição” integral, ou residual, que o material produz por não pertencer “naturalmente” a dado local e meio.

Como exemplo, podemos dizer que o minério de ferro, material encontrado como “natural”, em local específico, em massa e volume sob proporções específicas, é transformado em aço por processos siderúrgicos. Esse aço vira partes de carros, de geladeiras, de máquinas de lavar, de motocicletas, de navios, potes, botijões, tambores, vasilhames e etc, ferramentas, peças e componentes diversos, em variados produtos elétricos, mecânicos, eletromecânicos, eletrônicos, de instrumentos e equipamentos e até latas de alimentos, tampas de vasilhames de vidro e etc.

Quando tais “conjuntos interativos de materiais” são dispensados do uso, por “envelhecimento”, quebras insolúveis, manutenção cara ou substituição por produtos mais modernos, podem terminar em ruas, lixões, manguezais, terrenos baldios, sucateiros, margens de rios e lagos, fundo do mar, praias e etc. Aí então começam as “reações de degradabilidade”. E a agonia da natureza. Mas o minério de ferro, composição final do aço, após degradação oxidativa, não é encontrado “naturalmente” nesses locais, daí o seu caráter poluidor.

A descartabilidade surge como efeito da dispensa de uso dos “conjuntos interativos de materiais” que irão para os reatores da natureza, que promoverão a degradabilidade. Isso quando não houver uma organização adequada para promoção da reciclagem, tais como coletores, transportadores, processadores primários (lavadores, misturadores, prensas, peneiras, cortadores, trituradores e etc), processadores efetivos (fundidores, aquecedores, incubadores, moldadores, compactadores e etc), embaladores, transportadores e indústrias/fábricas que utilizam materiais reciclados.   

O aço se oxida voltando a ser minério de ferro. Essa oxidação – chamada vulgarmente de ferrugem – faz o aço se decompor. A degradabilidade do aço depende de sua composição química (aços inoxidáveis a base de cromo, níquel e molibdênio – não se oxidam e aços revestidos, com zinco, por exemplo – demoram a oxidar-se, assim como os aços com pinturas resistentes a corrosão), de suas propriedades mecânicas, térmicas, elétricas e de sua estrutura metalúrgica.

Certos tipos de aço vão se degradar em maior velocidade e outros tipos em menor velocidade, e assim a engenharia metalúrgica e de materiais podem criar uma escala tal, em que vários grupos racionais de aços podem ser classificados, em função de sua degradabilidade e as condições de degradação, com o tempo e as reações condicionadas pelas intempéries.

Uma atmosfera urbana, pela sua acidez e umidade associadas à poluição, acelera a degradação do aço, mais do que uma atmosfera rural. Uma atmosfera úmida e com salinidade – maresia - perto do mar, acelera a degradação do aço, e assim todos os materiais possuem um grau de degradação em função do tempo/atmosfera e do porte de sua massa e volume e da agressividade das intempéries.    

Existem outros materiais que podem ser classificados, em função de sua degradabilidade e as condições de degradação, com o tempo e as reações condicionadas pelas intempéries, tais como: plásticos, cerâmicos, borrachas, vidros e cristais, metais ferrosos e não-ferrosos derivados de materiais orgânicos, alimentos, madeira, celulose e etc. Quando não são sobras ou resíduos dos processos industriais irão para a natureza em vários formatos, peso e volume: pneus, recipientes, pregos e parafusos, latas, garrafas, vasilhames, televisões, partes e carrocerias de carros, tênis, roupas, caixotes de madeira e de papelão, chicletes mastigados, sofás, móveis e etc, numa massa determinada, e que se sujeitam ao reator da natureza.

Existem intervalos de tempo em que esses materiais, sob certas circunstâncias e condições, se degradam por completo, criando o conceito de material limite, que vem a ser o material que se degrada num certo valor de dada escala de degradabilidade restrita ao tempo – o tempo condiciona a formação da escala.

Seria ótimo se pudéssemos firmar limites, também, racionais, e simplistas, para nossa memorização, tais como: degradabilidade total em 1 ano, em 10 anos, em 100 anos, em 1.000 anos e em 10.000 anos. Quais materiais se encaixariam racionalmente nesses intervalos e como nós os “chamaríamos”? E essa escala tem uma lógica matemática? Poderíamos nela estimar por quantas gerações de humanos (uma geração a cada 25 anos) as reações se prolongariam?     

A degradabilidade dos materiais seria então baseada no tempo de reação para sua consumação completa. Podemos dizer que o grau de degradabilidade ocorreria em função do tempo de reação de sua massa presente num reator da natureza. Assim o grau de degradabilidade pode ser brt – based on reaction time, em anos.

A disposição ideal de uma escala temporal seria arbitrariamente especificada, por exemplo: grau brt 0 em até 1 ano (até 0,04 gerações), grau brt 1 até 10 anos (até 0,4 gerações), grau brt 2 de 10 a 100 anos (até 4 gerações), grau brt 3 de 100 a 1.000 (até 40 gerações) e grau brt 4 de 1.000 a 10.000 anos (até 400 gerações). Todo material acima dessas faixas seria chamado de grau brt 5 ou acima de 10.000. Isto é, esses materiais afetarão acima de 400 gerações de humanos (sendo uma geração para cada 25 anos).

Se em nossa filosofia ambiental falamos em preservar o meio ambiente, para as próximas gerações, temos que ter um indicador de que estamos realmente preservando ou impregnando o meio ambiente com nossas atividades fabris e de serviços. O quanto, hoje, podemos dizer que o meio ambiente está impregnado com materiais graus brt 0, brt 1 ou brt 2? Onde estão localizados/concentrados? Como minimizar essa impregnação? Existe uma ação seletiva dos consumidores para concentrar suas compras em “materiais” graus brt 0 e brt 1?  

A visualização de uma escala provável, tendo um material limite para cada uma das faixas da escala, tem abaixo:

Material limite 0 è grau brt 0 até 1 ano de degradação completa;

Material limite 1 è grau brt 1 até 10 anos de degradação completa;

Material limite 2 è grau brt 2 de 10 a 100 anos de degradação completa;

Material limite 3 è grau brt 3 de 100 a 1.000 anos de degradação completa e

Material limite 4 è grau brt 4 de 1.000 a 10.000 anos de degradação completa.

Assim como se classificam os furacões, os terremotos, as chuvas e etc, por força e intensidade, poderemos classificar os materiais pelo grau de degradabilidade brt.

Tentamos estabelecer uma fórmula para se determinar o grau de degradabilidade brt dos materiais. A escala visualizada “aceita” o encaixe matemático de uma escala logarítmica na base “10” ou logaritmo decimal de um número.

Assim para cada material teríamos a possibilidade de determinar o seu grau de degradabilidade brt, por cálculo logarítmico do número correspondente ao total de anos em que dado material se degrada por completo. E determinar o grau dos materiais limites:

Material limite 0 è log10 1 = 0, portanto grau brt 0;

Material limite 1 è log10 10 = 1, portanto grau brt 1;

Material limite 2 è log10 100 = 2, portanto grau brt 2;

Material limite 3 è log10 1.000 = 3, portanto grau brt 3 e

Material limite 4 è log10 10.000 = 4, portanto grau brt 4.          

É possível a construção de uma tabela com o tipo de material e o grau brt, estabelecendo uma identificação gráfica (e tabelar, com cores para os limites) entre materiais e graus brt. E nela veríamos dispersões e concentrações em determinadas faixas, quais materiais seriam mais inimigos e mais amigáveis da natureza. E, quais as atividades humanas de produção e serviços mais empregam/aplicam.    

O conceito do grau de degradabilidade brt, leva em conta o caráter indicativo dos materiais inclusos no projeto da mercadoria ou do produto, sua classe de degradabilidade. Isto é, o grau matemático que o define como mais ou menos degradável. Quanto maior o número do grau menor a sua degradabilidade.

Uma das aplicações seria no inventário prévio existente no manual da mercadoria, e no seu memorial de materiais, que a sociedade pode ter como referência para a sua ação nos 3r – reutilizar, racionalizar e reciclar. Ou mesmo “proceder à ação seletiva” para escolha de mercadorias com conteúdos mais degradáveis e amigáveis à natureza – assim comprar sob seleção consciente seja em qual preço for.

Nos projetos de mercadorias, produtos ou objetos a seleção de materiais, para o desenvolvimento de experimentos, ou modelamento de utilização, se aplicariam materiais compatíveis às necessidades técnicas e econômicas, além da preservação ambiental requerida como um dos parâmetros do projeto.

Os projetistas poderiam selecionar, na pertinência do projeto materiais, sempre, mais degradáveis e amigáveis à natureza.

Para novos materiais seriam exigidos “testes de degradabilidade” para o aprimoramento da tabela geral de grau brt e da seleção de materiais, nos quais seriam previstas as perdas de massa, a capacidade reagente com as intempéries – biológica, elétrica, química e térmica, o efeito poluidor durante o processo de degradação com a água, o solo e o ar, com os vegetais, os animais e os seres humanos.

Os testes de degradabilidade teriam parâmetros para condições normais e condições aceleradas, para provocar a degradação dos materiais (novos e tradicionais) em laboratórios e/ou em campo, com acompanhamento comparativo e científico para dar uma melhor precisão na determinação dos tempos máximos e mínimos de degradação, baseados na exposição do “ecossistema de materiais” aos elementos do reator da natureza e na extrapolação/projeção do “ritmo de degradação” sob o tempo dos experimentos.

Teríamos simulações fidedignas capazes de reproduzir a manifestação das intempéries sobre os materiais, dando-nos valores aproximados do “realmente provável”. Hoje ainda estamos usando valores imprecisos e de alta variabilidade em sua ocorrência.  

Ciclo de vida de produtos – ISO 9000-1994.

Fases do ciclo de vida

1.0 - projeto e desenvolvimento de produto/serviço

2.0 - planejamento e desenvolvimento do processo

3.0 - aquisição

4.0 - produção ou provisão do serviço

5.0 - verificação, inspeção e testes

6.0 - embalagem e armazenamento

7.0 - transportes

8.0 - vendas e distribuição

9.0 - instalação e colocação em operação

10.0 - assistência técnica e serviços associados

11.0 - pós-vendas

12.0 - disposição e reciclagem ao final da vida útil

13.0 - marketing e pesquisa de mercado

No ciclo de vida convencionado pela ISO 9000-1994, segundo tabela acima, a fase 1.0 de projeto é a primeira ação do processo de seleção de materiais para fabricação de produtos diversos. A fase 12.0 de disposição e reciclagem é condicionante da “obrigação moral” dos fabricantes em se responsabilizarem pela descartabilidade dos produtos em desuso ou inservíveis (a norma ISO não é mandatória, sendo apenas norma de adesão voluntária). 

Tanto fabricantes como consumidores têm uma “obrigação moral” de preservar a natureza para as gerações futuras. Mas, inexiste um critério que possa dirigir as suas ações de reutilização, racionalização e reciclagem de materiais, tanto na seleção quanto na descartabilidade. Como tratar os materiais nos graus brt 2, brt 3 e brt 4 os de menor degradabilidade (demoram a degradar-se), que ficam até 10.000 anos a produzir agonia na natureza? Quais são mesmos eles? São todos realmente conhecidos, e sua produção e descartabilidade estão sob controle organizado?

A reutilização significa tornar a usar as partes, ou o todo, de materiais provenientes de produtos descartados por desuso ou inservíveis. Os sucateiros ajudam a natureza nesse enfoque na reutilização de peças, componentes e acessórios metálicos ou não metálicos desses produtos descartados. Os irmãos mais novos “re-utilizam” as roupas e sapatos descartados dos irmãos mais velhos. Alguns empreendimentos reutilizam máquinas e ferramentas de fábricas ou serviços desativados. Mas há um limite. Apenas, se retardam as horas definitivas de descarte dos produtos em desuso ou inservíveis. Um bom exemplo é o uso de óleos lubrificantes beneficiados em motores de veículos.

A racionalização significa a redução do consumo/uso dos materiais pela economia de aplicação dos mesmos nos projetos.  A miniaturização veio ajudar essa ação, reduzindo o tamanho dos produtos e em conseqüência a redução do uso de materiais, em massa e volume. E reduzindo o consumo de energia. O design funcional passou a deixar “enxuta” a concepção dos produtos, eliminando “excessos” de materiais, curvas, ângulos e dimensionamentos inadequados. O prolongamento da vida útil dos produtos minimiza a descartabilidade de materiais a um dado tempo. O transporte coletivo é um exemplo de racionalização. Mas há um limite. Apenas, se retardam as horas definitivas de descarte dos produtos em desuso ou inservíveis.

A reciclagem significa a re-introdução dos materiais no ciclo de vida dos produtos (pelas fases 3.0 – aquisição e 4.0 - produção ou provisão do serviço), poupando o meio ambiente das ações de obtenção desses materiais nas respectivas fontes de ocorrência. Poupa o gasto com água, o revolvimento do solo e do mar, o desmatamento, poupa o consumo de energia elétrica e fóssil, e etc. E adiciona-se a ação da inteligência de seleção de materiais e a do desenvolvimento de novos compostos e materiais, dentro do ciclo de vida com o suporte da escala dos graus brt. Na reciclagem não há limite, nem hora final para o descarte. Pode haver falta de conhecimentos e desorganização.

Os 3r – reutilizar, racionalizar e reciclar poderiam ser dirigidos, numa lógica técnica, econômica e socioambiental para concentração de materiais industrializáveis com graus brt 0 e brt 1. Por exemplo: (a) reutilizar: dinamizar para graus brt 2, brt 3 e brt 4, (b) racionalizar: todos os graus brt e (c) reciclar: todos os graus brt, mas dinamizar os graus brt 2, brt 3 e brt 4.

Mas qual material, com certo grau brt, provoca mais danos ambientais na sua obtenção?

Os materiais são “matérias primas” derivadas do processamento dos minérios, do petróleo, da areia, de metais ferrosos e não-ferrosos, de argilas, de vegetais, de animais, da celulose e etc, com grandes “devastações” ambientais as quais devem ser minimizadas em ritmo e em escala de poluição.

Existem materiais que para sua obtenção, gastam-se grandes volumes de água, de ar/oxigênio, de óleo, de polpas, de celulose, de argila, de areia e etc. Um material pode ter alto grau brt e ser de fácil obtenção e transformação, com poucos efeitos no meio ambiente. A seleção de materiais deve levar em conta um balanço entre o que se “devasta” para se obter certo material e o quanto ele será “inócuo e degradável” para a natureza.

O CDC – código de defesa do consumidor poderia ter um artigo que “obrigasse a indústria a colocar nas etiquetas/manuais o grau brt dos materiais que compõem a mercadoria/ produto/objeto que está sob compra-venda”, para orientar os consumidores no seu processo de seleção, na relação de consumo, comprando produtos mais degradáveis e ainda se orientando para o processo de descartabilidade de produtos fora de uso ou inservíveis.          

A engenharia metalúrgica e de materiais poderiam desenvolver, especificar e selecionar materiais mais amigáveis a natureza, nos produtos de maiores demandas de consumo e de agressividade ambiental. Talvez, promoverem uma concentração de materiais em graus brt 0 e brt 1, minimizado na natureza a deposição de materiais, gases, bactérias, resíduos e sobras que possam comprometer as gerações futuras e o meio ambiente.  

Abraços,

Lewton




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