Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/11690/976
Título: Viabilidade técnica, econômica e ambiental para o aproveitamento de cinzas pesadas de carvão geradas em termelétricas, para a construção de bases e sub-bases de pavimentos rodoviários
Autor(es): Santarem, Luciano Moises Sippert
Palavras-chave: Impactos ambientais
Meio ambiente
Carvão
Sustentabilidade
Resíduos
Data do documento: 2015
Editor: Centro Universitário La Salle
Resumo: Atualmente, as cinzas pesadas residuais de carvão queimado em termelétricas brasileiras, são depositadas em bacias de sedimentação e aterros de resíduos sólidos industriais, com raras situações de aproveitamento. Caso a sua disposição final não contemple um tratamento adequado para evitar a percolação de água, as cinzas pesadas podem causar significativo impacto ambiental no solo, nas águas subterrâneas e nas águas superficiais, devido à lixiviação e solubilização de elementos tóxicos, presentes em sua composição química. Por outro lado, é impossível eliminar a geração de cinzas pesadas, tendo em vista a crescente demanda energética brasileira, que somente é atendida devido a matriz de energia térmica instalada no País. Por sua vez, a infraestrutura rodoviária brasileira não atende adequadamente as demandas de logística para o escoamento da produção gerada em seu território. Com o aproveitamento das cinzas pesadas em camadas de pavimentos rodoviários, serão reduzidos os impactos ambientais e os custos operacionais, tanto para a produção de energia térmica, quanto para a ampliação da malha rodoviária brasileira. Mediante os resultados das referências bibliográficas pesquisadas, foram rearranjadas ideias e produzida uma proposta de análise para viabilizar o aproveitamento das cinzas pesadas para a construção de bases e subbases de pavimentos rodoviários, respeitando os aspectos técnicos, econômicos e ambientais. Tendo em vista o déficit de comportamento mecânico da cinza pesada para a sua aplicação direta e a necessidade ambiental de inertização do resíduo, o comportamento da cinza pesada foi avaliado com a adição do Cimento Portland CP II-Z nas proporções de 2%, 4%, 6% e 8%, sendo que todas estas proporções de cimento com a combinação de proporções de 0%, 3%, 5% e 10% de cinza leve. A avaliação das misturas, compostas pelas diversas combinações e proporções dos materiais, permitiu determinar as proporções ótimas que convergem para a mistura considerada ideal. A mistura ideal foi definida com base nos resultados de resistência à compressão simples, aliado ao custo dos estabilizantes químicos empregados, obtendo-se, desta forma, a mistura com melhor relação benefício-custo. Posteriormente, adotando uma postura conservadora e considerando as implicações ambientais do aproveitamento das cinzas pesadas, foi verificada e constatada a viabilidade ambiental através de ensaios de lixiviação e solubilização para a primeira composição de mistura que resultou numa resistência à compressão superior a 2,1 MPa aos 7 dias de cura. Finalmente, verificou-se a viabilidade econômica, cotejando o custo entre as bases e sub-bases tradicionais geralmente empregadas no Brasil, e a solução de base e sub-base formada pela mistura ideal de cinza pesada, cinza leve e cimento. As principais variáveis consideradas no custo das soluções pesquisadas foram a Distância Média de Transporte (DMT) referente à aquisição do insumo principal da sua respectiva fonte de material até o local de usinagem da mistura, e a DMT do local da mistura até o ponto de aplicação na pista. Considerando o estudo de viabilidade técnica, econômica e ambiental desenvolvido, constatou-se que a mistura ideal formada pela proporção de materiais referentes à mistura 15, a qual é composta por 87% de cinza pesada, 5% de cinza leve e 8% de cimento, oferece viabilidade econômica para uma DMT entre 250 e 300 km do local de obtenção da cinza pesada e leve até o local onde será usinada a mistura, quando cotejada por exemplo, com a solução de areia comercial, cinza leve e cimento nas mesmas proporções de materiais, todavia adquirindo a areia comercial a uma DMT máxima de 10 km.
Currently, waste bottom ash from coal burned in Brazilian thermoelectric plants are deposited in sedimentary basins and industrial solid waste landfill, with rare use situations. If your disposal does not provide adequate treatment to prevent water percolation, heavy ash can cause significant environmental impact on soil, groundwater and surface water due to leaching and solubilization of toxic elements present in its chemical composition. On the other hand, it is impossible to eliminate the generation of bottom ash, in view of the growing Brazilian energy demand, which is only met due to installed thermal energy matrix in the country. In turn, Brazil's road infrastructure does not adequately meet the demands of logistics for the production flow generated in its territory. With the use of bottom ash in layers of road pavements, environmental impacts and operating costs will be reduced for both the production of thermal energy, and for the expansion of the highway network. Upon the results of the surveyed references were rearranged ideas and produced an analysis of the proposal to enable the use of bottom ash for building foundations and road pavement sub-bases, respecting the technical, economic and environmental. In view of the mechanical behavior deficit of bottom ash for its direct application and environmental need to inert the residue, heavy ash behavior was assessed by the addition of Portland Cement CP II-Z in the proportions of 2%, 4% , 6% and 8%, and all these cement ratios by combining proportions of 0%, 3%, 5% and 10% fly ash. The evaluation of the mixtures, composed by various combinations and proportions of the materials, allowed to determine the optimal proportions for the mixture which converge considered ideal. The ideal mixture was defined based on the compressive strength results, coupled with the cost of stabilizing chemical employees, obtaining thus mixing with better cost-benefit ratio. Later, adopting a conservative approach and considering the environmental implications of the use of bottom ash, it has been checked and verified environmental sustainability through leaching and solubilization tests for the first mixture composition that resulted in resistance to compression greater than 2.1 MPa to 7 days cure. Finally, there is the economic viability, comparing the cost of traditional bases and sub-bases generally employed in Brazil, and the base solution and sub-optimal base formed by mixing bottom ash, fly ash and cement. The main variables considered in the cost of the solutions studied were the Middle Distance Transport (DMT) for the acquisition of the main raw material of their respective source material to the site machining of the mixture, and the DMT place the mixture to the point of application on track. Whereas the study of technical, economic and environmental sustainability developed, it was found that the optimum mixture proportion of the formed material relating to the mixture 15 which is composed of 87% of bottom ash, 5% fly ash and 8% cement offers economic viability for a DMT of between 250 and 300 km of obtaining heavy and light gray to be machined where the mixture when collated for example with the Commercial solution sand, fly ash and cement in the same proportions materials, however acquiring commercial sand DMT to a maximum of 10 km.
URI: http://hdl.handle.net/11690/976
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