Desenho de produtos
- 1. INSTITUTO FEDERAL DE GOIAS DESENHO DE PRODUTOS ALUNO: JHORDANA LUCIA VENTURA GOMES MATRICULA: 20112A1000462 DESENHO DE PRODUTOS AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA DE TUBOS DE PVC. GOIANIA-02-2013
- 2. RESUMO Com objetivo de contribuir para o desenvolvimento sustentável foi desenvolvida a Avaliação do Ciclo de Vida(ACV). Essa ferramenta baseia-se na filosofia de que se os impactos ambientais de um produto ou serviço forem conhecidos, decisões mais acertadas poderão ser tomadas em relação aos seus aspectos ambientais. AACV do policloreto de vinila (PVC), segundo termoplástico mais consumido no mundo. Foi seguida a metodologia descrita nas normas NBR ISO 14040 e NBR ISO 14044. Como resultado obtevese, a ACV do policloreto de vinila produzido no Brasil, consequentemente o inventário do produto em questão adaptado à realidade brasileira. A pesquisa pode ser aplicada a diversos estudos considerando que foram tomadas medidas para que ela representasse a realidade em questão e estão descritos os procedimentos objetivando garantir a maior transparência possível. INTRODUÇÃO Com o crescimento de pesquisa na área, evidenciaram-se duas variáveis na área de gestão ambiental: a gestão de processos e a gestão de produtos. Na primeira a empresa preocupa-se basicamente com as etapas que acontecem dentro de seus portões, ou seja, otimizam processos internos não considerando os impactos causados antes e depois de sua atuação. A gestão de produtos preocupa-se com todas as etapas de produção, utilização e descarte final, ela consiste em uma abordagem holística voltada para a função dos produtos e todos os aspectos ambientais associados. Uma das grandes limitações da ACV consiste na aquisição de dados, já que a produção de determinado produto envolve a produção de muitos outros. Para facilitar os estudos, utiliza-se bases de dados. Assim sendo, este trabalho visa contribuir para a formação de desse banco de dados, com a elaboração do estudo sobre o policloreto de vinila (PVC), especificamente sobre tubos utilizados para a condução de água potável. São características do PVC, entre outras, a resistência, impermeabilidade e não propagação de chamas, além disso, a resina de PVC é inerte, o que permite a aditivação com diversos compostos químicos. Estas propriedades permitem seu processamento em vários métodos de modelagem, tais como injeção, extrusão, calandragem e espalmagem, e também sua utilização para os mais diversos fins (INTITUTO DO PVC, 2010a). OBJETIVO Este estudo tem como objetivo principal a avaliação do ciclo de vida de tubos de PVC produzidos no Brasil. Em decorrência deste, pretende-se fazer o inventário do ciclo de vida de tubos de PVC produzidos no Brasil, contribuindo, portanto, para o desenvolvimento de uma base de dados brasileira para apoio a estudos de ACV. Além dos objetivos específicos relacionados à aplicação da avaliação do ciclo de vida a um
- 3. produto de PVC, pretende-se contribuir para a difusão da desta ferramenta. De acordo com as características do processo a que será submetido e da aplicação final do PVC, são incorporados aditivos para adequar as propriedades (físico-químicas) da resina. Dessa forma podem ser confeccionados produtos de extrema leveza e flexibilidade, como filmes para condicionamento de alimentos, até produtos mais capazes de resistir a altas pressões, como tubos para condução de água. Diversos outros produtos com características intermediárias e com as mais variadas funções também são produzidos, tais como esquadrias, calçados, artigos de decoração, e bolsas para armazenamento de sangue. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) De acordo com Jolliet, Saadé e Crettaz (2005), a ACV constitui-se em uma técnica da gestão ambiental que visa avaliar aspectos ambientais e impactos potenciais de um produto, serviço ou de um sistema, desde a aquisição de suas matérias primas até sua disposição final. Ela permite a identificação de oportunidades para intervir no ciclo de vida de um produto objetivando a melhoria da qualidade ambiental. Joshi (2000) afirma que a ACV objetiva quantificar o peso dos impactos ambientais durante o ciclo de vida de um produto, ou serviço, ou seja, desde a extração das matérias primas, processamento, uso e disposição final e de acordo com a norma da NBR ISO 14044 (ABNT, 2009a), a ACV está sendo desenvolvida objetivando uma melhor compreensão e minimização dos impactos associados aos produtos, tanto na fabricação quanto no consumo. Foi da necessidade do desenvolvimento de técnicas mais sustentáveis de produção que surgiu a ACV. A compreensão da origem das matérias-primas utilizadas, a disposição final dos produtos fabricados, os subprodutos e resíduos dos processos, bem como as conseqüências das emissões para o meio ambiente de um bem produzido é de fundamental importância para que o processo seja gerenciado de modo que vise a sustentabilidade (MOURAD, GARCIA e VILHENA, 2002). Com o crescimento do uso de embalagens descartáveis surgiu uma forte pressão por parte dos ambientalistas, fato que levou ao desenvolvimento de estudos para embasar decisões e legislações. No final da década de 1960, o Midwest Research Institute (MRI) recebeu financiamento da Coca-Cola para realizar um estudo com o objetivo de analisar diferentes tipos de embalagens de refrigerantes e determinar qual apresentava menores índices de emissões de poluentes, e melhor desempenho com relação à preservação dos recursos naturais. A metodologia utilizada neste estudo ficou conhecida como Resource and Environmental Profile Analysis (REPA). (CHEHEBE,1998). Posteriormente esta metodologia foi aprimorada pelo MRI através de um estudo realizado para a Environmental Protection Agency (EPA). (LIMA; KIPERSTOK, 2007).
- 4. Na década de 1970 foram iniciados estudos em ACV no Reino Unido, na Alemanha e na Suécia. No Reino Unido e na Alemanha os trabalhos foram conduzidos baseados no problema com os resíduos das embalagens. Esses dois países foram influenciados pelo projeto norte americano. Já na Suécia os estudos começaram a partir de um projeto encomendado pela Tetra Park que visava a análise comparativa de embalagens do “berço ao túmulo” (BAUMANN; TILLMAN, 2004 apud LIMA, 2007). Na década de 80 foram iniciados os esforços para conter os problemas da deterioração da camada de ozônio e a intensificação do efeito estufa. Neste contexto, houve uma expansão das técnicas de contabilização energética dando origem a uma nova metodologia chamada de diversas formas na terminologia portuguesa e no idioma inglês: ecobalanço (ecobalance), ecoperfil (ecoprofile), análise de berço ao túmulo (cradle to grave), análise do ciclo de vida (life cycle analysis) ou avaliação do ciclo de vida (life cycle assessment) (MOURAD, GARCIA e VILHENA, 2002). Várias organizações tanto nacionais como internacionais tem lançado programas com o intuito de difundir a ACV, entre eles o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA), ou em inglês, United Nations Environment Programme (UNEP), juntamente com a Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) lançaram uma parceria internacional chamada Life Cycle Initiative. Seu objetivo é capacitar pessoas em todo mundo para colocar em prática a idéia ou pensamento do Ciclo de Vida. Esse pensamento visa a mudança da visão tradicional de que os impactos dos produtos estão concentrados no processo de manufatura e inclui os impactos ambiental, social e econômico do Ciclo de Vida deste produto (UNEP, 2010). Com inúmeros estudos sendo conduzidos por todo o mundo, na década de 90 começaram os esforços para o desenvolvimento de metodologias e posteriormente, sua padronização. Diversos workshops foram promovidos pela SETAC com esse objetivo. Em 1993 foi publicado o primeiro guia denominado “Código de Prática”, seguido pela padronização editada pela ISO na série de normas 14040. As normas da ISO referentes à ACV são da série ISO 14000 e são elas ISO 14040:2006, ISO 14044:2006. No Brasil essas normas foram publicadas pela ABNT e referem-se às normas NBR ISO 14040:2009 e NBR ISO 14044:2009. Resumidamente, a ACV é uma técnica para avaliar os aspectos ambientais e potenciais impactos associados com um produto ou serviço fazendo uma compilação de um inventário considerando as entradas de energia e material e as emissões para o ambiente; valorando os potenciais impactos associados às entradas e às saídas; finalmente, os resultados devem ser interpretados objetivando fornecer melhores bases aos tomadores de decisão (SAIC,2006). A figura 2 ilustra as etapas da ACV e suas interações.
- 5. A Avaliação do Ciclo de Vida pode ser aplicada em diversas situações. A norma NBR ISO 14040 (2009b) cita algumas aplicações pretendidas, dentre elas: – Sistemas de gestão ambiental e avaliação de desempenho ambiental; – Integração de aspectos ambientais no projeto e desenvolvimento de produtos; – Comunicação ambiental. Algumas técnicas e ferramentas não se baseiam na ACV, entretanto alguns princípios e estruturas do ciclo de vida podem ser aplicados a elas com vantagens. Algumas delas são: – Avaliação de impacto ambiental; – Contabilidade da gestão ambiental; – Avaliação de políticas. POLI(cloreto de Vinila) (PVC) Impermeável, atóxico, leve, resistente, e anti chamas. Estas são algumas das características do PVC (ABIVINILA, 1995). Além destas, situa-se entre os plásticos que não se fabricam com matérias 100% originárias do petróleo, informações do
- 6. Instituto do PVC (2010a), indicam que seu componente principal corresponde ao cloro, derivado do cloreto de sódio. A figura 3 apresenta o esquema do ciclo de vida do PVC baseado em tubos de PVC. Figura 3: Esquema do ciclo de vida de produtos de PVC (especificado para tubos) Cloro e eteno são os compostos básicos do PVC. Ambos obtidos por processos químicos e industriais. Para a produção do etileno utilizado no PVC, são realizados processos convencionais das indústrias petroquímicas. O petróleo é destilado e posteriormente passa pelo craqueamento catalítico. Menos de 0,25% de todo petróleo extraído no mundo é destinado à produção do PVC (INSTITUTO DO PVC, 2010a), o que representa uma quantidade muito pequena. Na figura 4 encontra-se representada o monômero do PVC. Pode-se produzir o monômero cloreto de vinila pelo processo balanceado, mais utilizado, ou pela rota do acetileno. Segundo Rodolfo Jr., Nunes e Ormanji (2006), para a produção do polímero são usados os seguintes processos: polimerização em suspensão (80% da produção mundial), polimerização em emulsão e micro-suspensão (10-15%), polimerização via radicais livres, troca aniônica e catiônica (não são utilizadas comercialmente), e polimerização em massa (atualmente em desuso). Após a polimerização são escolhidos e introduzidos os aditivos dependendo da aplicação final da resina. Para cada tipo de utilização há um determinado tipo de aditivo que pode ser plastificante, estabilizante, lubrificante, pigmentos, carga e reforço, auxiliar de processamento, modificadores de impacto, agente de expansão, controlador de viscosidade, solvente, agente promotor de adesão, biocida, antiestático,
- 7. retardante de chama e supressor de fumaça, entre outros e as proporções de cada um, serão definidas também se baseando na destinação final do produto. Materiais feitos de PVC são de vasta aplicação, na área hospitalar, na construção civil, no setor alimentício, de calçados, entre outros. Esse amplo espectro de aplicações se deve ao fato de que o PVC, por ser constituído de molécula parte polar e parte apolar, tem afinidade com ampla gama de aditivos, as características e quantidade desses aditivos podem fazer com que o produto final seja um polímero extremamente rígido e/ou opaco para ser utilizado na construção civil, ou consideravelmente flexível e/ou transparente para ser usado em embalagens alimentícias. Além disso, a resina do PVC constitui-se em um material atóxico (RODOLFO Jr.; NUNES e ORMANJI, 2006). Por estas qualidades órgãos como a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), no Brasil e a Food and Drug Administration (FDA), nos Estados Unidos, aprovaram sua utilização em embalagens para alimentos e no setor hospitalar. Além disso, o baixo custo coopera para que diversos setores optem por este material. Figura 5: Esquema de uma extrusora (Fonte: RODOLFO Jr.; NUNES e ORMANJI, 2006) De acordo com dados do Instituto do PVC (2010b), em 2009 45,5% de todo PVC produzido no Brasil foi utilizado na indústria de tubos e conexões, 13% de laminados e espalmados, 16,1% de perfis para construção civil, 6,7% de calçados, 6,7% de fios e cabos, 5,1% de embalagens e frascos, 2% de mangueiras e, 4,9% em outras indústrias. O setor da economia brasileira no qual o PVC se aplica com maior freqüência é o da construção civil, correspondendo a 62% do total do mercado, seguido pelo setor calçadista com 16%, embalagens, 10% e finalmente a área agrícola com 4% (RODOLFO Jr.; NUNES e ORMANJI, 2006) (figura 6).
- 8. Figura 6: Segmentação do mercado de resinas de PVC por aplicação (Adaptado do INSTITUTO DO PVC, 2010) Embora esteja entre os três plásticos mais consumidos no mundo, a porcentagem de PVC em peso no lixo urbano é somente 0,7%, isso por que 64% dos materiais feitos de PVC têm vida útil superior a 15 anos e apenas 12% das aplicações do PVC são de curta vida útil (0 a 2 anos), sua longa duração permite o seu uso mais prolongado evitando que se transforme em lixo. Entre os plásticos dispostos, o PVC aparece como responsável por 14% do resíduo gerado. Da porcentagem que se descarta, uma parcela ainda vai à reciclagem, prática que em 2007 o Brasil atingiu a taxa de 17% (figura 7). Figura 7: Tempo aproximado de vida em serviço de produtos de PVC, em função do percentual de aplicação (Fonte: RODOLFO Jr.; NUNES e ORMANJI, 2006). AVALIACAO DE IMPACTO (AICV) Dentre os vários métodos disponíveis, foi escolhido o CML 2001, por conter as principais categorias de impacto comumente utilizadas, e sugeridas por Guinée et al. (2002). Este método foi desenvolvido pelo Instituto de Ciências Ambientais (Institute
- 9. of Environmental Sciences) da Universidade Leinden, Holanda, e para as categorias constantes nela foram utilizados dados compilados baseados em diferentes autores.Nele para cada aspecto ambiental, existem fatores de caracterização quantificados. Acidificação: As principais substâncias contribuintes para a acidificação são o SO2, NOx e NHx. Esses poluentes impactam o solo, água subterrânea, águas superficiais, organismos biológicos, ecossistemas e materiais (edifícios). O potencial de acidificação consiste na relação entre o número de potenciais equivalentes H+ por unidade de massa da substância i, e o número de potenciais equivalentes H+ por unidade de massa de uma substância de referência. Modelos recentes consideram condições específicas regionais e locais para os cálculos de fatores de caracterização mais sensíveis às diferenças apresentadas. O potencial de acidificação é expresso em kg de SO2/kg de emissão. Eutrofização: A eutrofização dos ambientes aquáticos acarreta uma mudança indesejada na composição das espécies dos ecossistemas e uma redução na diversidade ecológica. Nas águas superficiais ocorre o crescimento desordenado de algas, o que causa a diminuição do oxigênio dissolvido. O potencial de eutrofização pode ser entendido como a relação entre o potencial de biomassa em equivalentes de N(vi) por quantidade emitida de substância (Mi) e o potencial de biomassa em equivalente de N (v PO43-) por quantidade emitida de uma substância de referência (MPO43-). Utiliza-se o PO4 CONCLUSAO A partir de pesquisas do ciclo de vida do PVC e do estudo de Borges (2004) foram delimitados os processos elementares participantes do estudo. Metodologia da AICV e Tipos de Impactos: Para a caracterização do perfil ambiental foi utilizado o método CML 2001. Este método lista 10 categorias de impacto descritas na referida etapa da ACV. Requisitos de Qualidade dos Dados: Os dados mais representativos para qualquer estudo de Avaliação do Ciclo de Vida são os primários, entretanto devido às limitações tanto financeiras quanto de tempo para a realização das pesquisas, utiliza- se dados secundários para que o trabalho seja viável. Nesta pesquisa, foram utilizados tantos dados primários quanto secundários. Para que fosse garantida a qualidade do estudo, todos os dados foram filtrados de acordo com o objetivo do estudo e representatividade dos mesmos em relação à realidade
- 10. DISCUSSÃO Analisando o resultado do inventário do ciclo de vida do PVC, pode concluir que 50% dos aspectos ambientais são emissões para o ar. Estes aspectos ambientais emitidos para o ar contribuíram para todas as categorias de impacto, com exceção da depleção de recursos abióticos. As emissões para a água foram responsáveis por aproximadamente 39% dos aspectos ambientais enquanto que, de acordo com os resultados, os resíduos sólidos são os que menos contribuem para os impactos do ciclo de vida do produto estudado, com aproximadamente 1% das interações com o ambiente. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS– ABNT._NBR 14044: Gestão Ambiental– Avaliação do Ciclo de Vida Requisitos e Orientações. Rio de Janeiro:ABNT, 2009a. ALMEIDA, D. V. de. Substituição de estabilizantes a base de chumbo pelo de cálcio zinco no processo produtivo de tubos de PVC rígido. 2005. 114f. Dissertação (Mestre em Engenharia Mecânica) – Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira, 2005. BORGESF. J. Inventário do ciclo de vida do PVC produzido no Brasil. 2004. 174 f.Dissertação (Mestre em Engenharia)– Escola Politécnica,Universidade de São Paulo, São Paulo, 2004.