Clínquer: o que é, impactos ambientais e alternativas

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Principal componente do cimento, produção do clínquer pode ser muito poluidora

Clínquer

Você já ouviu falar de clínquer? Esse nome possivelmente pode não soar familiar, mas saiba que ele é muito mais comum do que se imagina. Prédios, casas, calçadas, estágios e, basicamente, quaisquer obras de construção civil contam com o cimento como um dos seus materiais básicos... E o clínquer é o principal componente presente na composição do cimento.

O clínquer é um material granular e rígido, como pode ser observado na imagem abaixo. De maneira geral, pode-se dizer que o clínquer é considerado um pó homogêneo (farinha), de diferentes matérias-primas moídas e misturadas que, quando submetido a altíssimas temperaturas, se transforma em rocha. O processo de produção dessas substâncias não é nada simples e pode provocar impactos ambientais consideráveis.

Processo de produção

O clínquer ou clínquer Portland, como também é conhecido, é obtido a partir da queima de matérias-primas moídas em um forno rotativo a temperaturas de até 1450 °C. A principal matéria-prima para fabricar o clínquer é a rocha calcária e, além dela, também são utilizados, em menor proporção, argila, e óxidos de ferro e alumínio.

Assim, o primeiro passo é extrair e "refinar" essas matérias-primas. As rochas calcárias passam por um processo de britagem e trituração após serem extraídas, até que seja obtido um pó fino. Em seguida, é realizada uma mistura homogênea, com todas as matérias-primas necessárias. Essa mistura também se refere a um pó fino e é chamada de "farinha" ou "cru".

Esse material é, então, introduzido em um forno rotativo onde é aquecido até uma temperatura de 1450 °C, momento em que ocorre a clinquerização.

Os combustíveis que alimentam os fornos são, na maior parte das vezes, de fontes não renováveis, como o petróleo e o carvão, o que contribui negativamente com os riscos e impactos sobre o meio ambiente. Dentre os combustíveis mais utilizados, destacam-se alguns sólidos, como o coque do petróleo e a gasolina, e alguns gasosos, como o gás natural. Entre esses, o coque de petróleo é o principal combustível utilizado para a fabricação de clínquer, e isso se deve ao seu elevado poder calorífico associado com o seu baixo custo de aquisição. Além desses combustíveis tradicionais, também podem ser aproveitados resíduos e rejeitos industriais e de biomassa, carvão vegetal e resíduos agrícolas para alimentar os fornos.

Após a passagem pelo forno, esse material é bruscamente resfriado por rajadas de ar para a estabilização de sua estrutura e recuperação do calor. Assim é produzido o clínquer, material básico necessário para a fabricação do cimento. Depois desse processo, o material obtido (clínquer) é misturado com gesso (gipsita) e outras adições (como calcário, pozolana ou escória) dando origem aos diversos tipos de cimento.

É importante ressaltar que, durante as elevadas temperaturas alcançadas no interior dos fornos rotativos, ocorre a reação química de calcinação do calcário. Esse processo faz referência ao momento em que a rocha calcária (CaCO3) é transformada em cal virgem (CaO), liberando grandes quantidades do gás CO2.

Impactos Ambientais

Considera-se, portanto, que o processo de fabricação do clínquer possui elevado potencial poluidor sendo responsável por impactos ambientais significativos.

O processo, como um todo, exige um alto consumo de energia , tanto na forma de energia térmica, por da queima de combustíveis para aquecer os fornos rotativos, quanto na forma de energia elétrica, consumida em todo o processo industrial para movimentar máquinas e fazer girar os fornos. A maior parte desse consumo, porém, é referente ao gasto de energia térmica durante o uso dos combustíveis.

Apesar do processo de fabricação desse material não produzir resíduos sólidos diretamente, já que as cinzas provenientes da queima dos combustíveis no forno rotativo são normalmente incorporadas no próprio clínquer, há uma alta emissão de poluentes gasosos e material particulado ao longo da fabricação do clínquer.

A queima dos combustíveis nos fornos, em sua maioria vindos de fontes não renováveis, emite diferentes gases poluidores, como o dióxido de carbono, o óxido de enxofre, óxido de nitrogênio, monóxido de carbono, compostos de chumbo e material particulado, sendo todos eles poluentes.

E, além dessa fonte de emissão conhecida, como já relatado anteriormente, a calcinação das rochas calcárias também é um dos principais fatores responsáveis pela emissão de dióxido de carbono no processo de fabricação de clínquer, e consequentemente de cimento, pois a cada 1.000 kg de calcita (CaCO3) calcinada são gerados 560 kg de CaO e 440 kg de CO2, segundo estudo. A reação química de calcinação é responsável por aproximadamente metade das emissões de CO2 nesse processo, enquanto o consumo de energia sob a forma de calor (queima de combustíveis) responde pelo restante.

Para produzir uma tonelada de clínquer, estima-se que a indústria cimenteira emita entre 800 e mil quilos de dióxido de carbono, incluindo aí o CO2 gerado pela decomposição do calcário e pela queima do combustível fóssil para manter os fornos em funcionamento.

Além disso, durante a primeira etapa de extração das matérias-primas, também podem ocorrer impactos físicos, como desmoronamentos nas pedreiras de calcário e erosões devido às vibrações produzidas no terreno. E a extração de argila em rios pode causar o aprofundamento desses cursos d’água, diminuindo a quantidade de água nos leitos e atrapalhando os habitats ali existentes, o que diminui a biodiversidade de diversas regiões.

No Brasil, a partir de dados da United States Geological Survey (USGS - Pesquisa Geológica dos Estados Unidos, em português), e a US Energy Information Administration (EIA - Administração de Informações sobre Energia dos Estados Unidos), calcula-se que a fabricação de cimento é responsável por até 7,7% das emissões nacionais de CO2 geradas a partir da queima de combustíveis fósseis, sendo a produção de clínquer a maior fonte dessas emissões.

Alternativas

Coprocessamento

Uma alternativa que busca minimizar os impactos gerados nesse processo produtivo é o coprocessamento. O coprocessamento surgiu como uma estratégia para melhorar o desempenho econômico (menor consumo energético) da indústria cimenteira. Essa técnica consiste da alimentação do forno rotativo com resíduos provenientes de outras indústrias, utilizando cada vez menos combustíveis de origem fóssil e também diminuindo a produção de lixo.

São utilizados materiais previamente selecionados, que não são capazes de serem reciclados (ou seja, rejeitos), que possuam alto poder calorífico e que devem ser eliminados totalmente. De acordo com algumas empresas nacionais, nesse processo, não há criação de efluentes líquidos e nem de sólidos, já que as cinzas que antes seriam enviadas para aterros, passam a ser incorporadas ao clínquer sem alterar suas prioridades.

Assim, podem ser coprocessados diversos materiais, como pneus, graxas, óleos usados, serragens, restos vegetais, solos contaminados e embalagens. Não são usados resíduos hospitalares, domésticos, radioativos, explosivos e pesticidas. Especificamente sobre pneus e cascas de arroz, os pesquisadores Miguel Afonso Sellitto, Nelson Kadel Jr., Miriam Borchardt, Giancarlo Medeiros Pereira e Jeferson Domingues, da Unisinos, publicaram artigo na revista Ambiente & Sociedade (leia o artigo completo aqui) sobre o reaproveitamento desses materiais na produção de cimento;

É importante destacar que o Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama) recomenda que, para a queima de resíduos em fornos de clínquer, a fábrica de cimento deverá apresentar todas as condições técnicas e ambientais para atender aos padrões de emissões exigidos. Nesse sentido, deverá possuir: linha de produção moderna, processo de fabricação estável, regulado e otimizado; dispositivos altamente eficientes de retenção de material particulado e de lavagem de gases gerados na combustão; e queimadores especialmente projetados para os diversos tipos de combustíveis.

Mudança na formulação do clínquer

Outra alternativa encontrada para ajudar a diminuir as emissões de CO2 durante a produção de clínquer seria criar uma nova “receita” de clínquer. Para que haja menor gasto de CO2 durante sua composição, as indústrias cimenteiras começaram a substituir parte desse material por escória de alto-forno – um resíduo da siderurgia – e, também, por cinza volante – resíduo de termelétricas a carvão.

O maior problema relacionado a essa alternativa é o fato de que a indústria do aço – também altamente emissora de CO2 – e a geração de cinza volante não crescem na mesma velocidade das cimenteiras, inviabilizando as estratégias no longo prazo.

Por conta dessa limitação, a indústria cimenteira também utiliza há algumas décadas outro material candidato a substituir parcialmente o clínquer na sua formulação: o pó de calcário ou ‘filler de calcário cru’. O filler é uma matéria prima que dispensa tratamento térmico (calcinação) - processo este que demanda elevado consumo energético e é responsável pela maior parte das emissões de CO2 das indústrias cimenteiras.

Captura de dióxido de carbono

As técnicas de captura e de armazenamento de carbono são de extrema importância para a redução das emissões desse gás de efeito estufa para a atmosfera. Essas técnicas utilizam mecanismos físico-químicos para separar esse poluente e outras técnicas de compressão para armazenar geologicamente o dióxido de carbono emitido por fontes fixas, como é o caso do forno de clínquer, utilizado na produção de cimento.

Nesse quadro, o dióxido de carbono deveria ser capturado e armazenado antes de ser emitido para a atmosfera. Para isso, as indústrias teriam que investir em novas tecnologias e adaptação de suas plantas, o que demandaria um grande investimento, com consequente encarecimento do produto final.



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