O potencial uso de resíduos de beneficiamento de rochas ornamentais como matéria-prima em argamassas e sua avaliação do ciclo de vida (ACV)

Abstract

No Brasil, o uso de rochas ornamentais para acabamento na construção civil é bastante comum. O beneficiamento secundário dessas rochas, a partir do qual são obtidos os produtos finais, é realizado por marmorarias e gera resíduos em forma de lama. Esses resíduos podem causar impactos ao meio ambiente e à saúde humana. O presente trabalho teve como objetivo utilizar os resíduos de beneficiamento secundário de rochas ornamentais em argamassas para dar um destino mais adequado a eles e reduzir o consumo de recursos naturais. Neste trabalho foram utilizados dois tipos de resíduos: resíduo de corte (R1) e resíduo de polimento (R2) de chapas brutas de rochas ornamentais, coletados em uma marmoraria na cidade de Sorocaba, SP. Os resíduos foram secos em estufa, transformados em pó e caracterizados quanto à massa específica, teor de matéria orgânica, granulometria, composição e estrutura química (Espectroscopia de Raios X por Dispersão em Energia (EDS) e Difração de Raios X (DRX)) e morfologia (Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)). Os dois tipos de resíduos foram incorporados, separadamente, em argamassas, utilizando-se o traço de 1:3 (cimento: areia), em massa, em substituição à areia em 10%, 20% e 30%. As argamassas com e sem os resíduos, no estado fresco, foram avaliadas quanto ao índice de consistência. Os corpos de prova prismáticos obtidos foram submetidos a ensaios físico-mecânicos, sendo que, aos 28 dias de cura, os resultados variaram entre: 2,7–5,3MPa na resistência à tração na flexão; 10,0–13,5MPa na resistência à compressão; 1735–2133kg/m³ na densidade aparente; 12,2–13,9% na absorção de água por imersão; 0,11–0,77 g/cm² na absorção por capilaridade; 23,0–25,6% no índice de vazios; 1,83–1,89 g/cm³ na massa específica seca e 2,08–2,12 g/cm³ na massa específica saturada. Todos os resultados foram analisados estatisticamente por análise de variância (ANOVA) para o intervalo de confiança de 95%. Os resultados mostraram que não houve diferença significativa para as propriedades físico-mecânicas analisadas, com exceção da resistência à compressão para a adição de 30% de R2 e absorção por capilaridade para todas as composições avaliadas. Além disso, realizou-se uma Avaliação do Ciclo da Vida (ACV) da produção cradle-to-gate das argamassas sem os resíduos e com os resíduos em substituição à areia e também em substituição ao cimento a fim de comparar os impactos potenciais associados a cada uma das substituições. O software OpenLCA 1.6.3 foi utilizado para modelar a ACV e os dados foram retirados dos bancos de dados SICV Brasil e ecoinvent, da literatura e de dados laboratoriais. O método escolhido para avaliar os impactos ambientais do ciclo de vida foi o CML (baseline) [v4.4, January 2016], midpoint, onde 8 categorias de impacto foram consideradas. Os resultados da ACV mostraram que os menores impactos potenciais ocorreram para a adição de 30% de R1 e R2 nas argamassas, com destaque para a redução de impactos para a categoria de depleção de recursos fósseis. Por fim, concluiu-se que os resíduos de beneficiamento secundário de rochas ornamentais podem ser utilizados como agregados em argamassas, sem alterar significantemente as propriedades físico-mecânicas, e ainda podem contribuir para a redução dos impactos ambientais na perspectiva de ciclo de vida de produto.

The use of ornamental rocks for finishing in civil construction is quite common in Brazil. The secondary processing of these rocks, which creates the final products, is done by marble factories and generates mud wastes. These wastes can cause impacts on the environment and the human health. Therefore, the present study aimed to use the wastes from secondary processing of ornamental rocks as partial replacements of the sand in mortars, to give them a more appropriate destination and to reduce the natural resources consumption. Two types of wastes were used in this study: waste from the cutting (R1) and the polishing (R2) of crude sheets of ornamental rocks, collected in a marble factory in the city of Sorocaba, SP. The wastes were dried, processed becoming in powder and characterized as specific mass, organic matter content, grain size distribution, composition and chemical structure (by Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) and X-Ray Diffraction (XRD)) and morphology (by Scanning Electron Microscopy (SEM)). The two types of wastes were separately incorporated in mortars using the trace 1:3 (cement: sand) by mass, replacing the sand by 10%, 20% and 30%. The fresh mortars with and without the wastes were evaluated by consistency index. The specimens obtained were subjected to physical-mechanical tests. At 28 days of age the results varying from: 2.7–5.3MPa in flexural strength; 10.0–13.5MPa in compressive strength; 1735–2133kg/m³ in bulk density; 12.2–13.9% in water absorption by immersion; 0.11–0.77 g/cm² in water absorption by capillarity; 23.0–25.6% in open porosity; 1.83–1.89 g/cm³ in dried specific mass and 2.08–2.12 g/cm³ in saturated specific mass. All the results were statistically analyzed through analysis of variance (ANOVA) for 95% confidence level. The results showed there was no relevant statistical differences for the evaluated physical-mechanical properties, with exception for the compressive strength by varying 30% of R2 and capillarity for all evaluated compositions. Furthermore, a Life Cycle Assessment (LCA) cradle-to-gate of the mortars production with and without the wastes replacing the sand and the cement was performed to compare the potential impacts for each replacement. The free software OpenLCA 1.6.3 was used to model the LCA. The datas to perform the LCA were taken from the databases SICV Brazil and ecoinvent, the literature and laboratories. The method for evaluating the environmental impacts of the life cycle was the CML (baseline) [v4.4, January 2016], midpoint, where 8 impact categories were considered. The LCA results showed that the lowest environmental impacts were observed for 30% of R1 and R2 additions and this could special contribute to avoid the depletion of abiotic resources - fossil fuels impacts. Finally, it was concluded that the secondary processing wastes of ornamental rocks can be used as aggregates for mortars, without modify significantly their physical-mechanical properties, and they can also contribute to the reduction of the environmental impacts