guia sectorial - tratamento de superfícies

Lisboa

Novembro 2000

GUIA TÉCNICO

SECTOR DOS TRATAMENTOS DE SUPERFÍCIE

GUIA TÉCNICO SECTORIAL

SECTOR DOS TRATAMENTOS DE SUPERFÍCIE

Elaborado no âmbito do

PLANO NACIONAL DE PREVENÇÃO DOS RESÍDUOS INDUSTRIAIS (PNAPRI)

Sob a Coordenação de

José Miguel Figueiredo

(INETI)

Equipa de Trabalho do Sector dos Tratamentos de Superfície

Francisco Delmas

Lucinda Gonçalves

Cristina Diniz

(INETI)

Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial – INETI

Departamento de Materiais e Tecnologias de Produção - DMTP

Estrada do Paço do Lumiar, 1649-038 Lisboa

Tel. 21 716 51 41

Fax. 21 716 65 68

Novembro de 2000

PNAPRI - Guia Técnico Sectorial dos Tratamentos de Superfície

ii

ÍNDICE GERAL

ÍNDICE GERAL ii

ÍNDICE DE QUADROS iv

ÍNDICE DE FIGURAS vi

AGRADECIMENTOS viii

1 INTRODUÇÃO, ÂMBITO E OBJECTIVOS 1

2 CARACTERIZAÇÃO DO SECTOR 4

2.1 ACTIVIDADES INDUSTRIAIS 4

2.2 DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA 5

2.3 ESTRUTURA DE EMPREGO 6

2.4 VOLUME DE NEGÓCIOS 7

3 PROCESSO PRODUTIVO 9

3.1 MÉTODOS DE PREPARAÇÃO DE SUPERFÍCIES 12

3.2 MÉTODOS DE REVESTIMENTO 15

3.3 MÉTODOS DE CONVERSÃO 22

3.4 MÉTODOS DE TRANSFORMAÇÃO ESTRUTURAL 25

4 RESÍDUOS INDUSTRIAIS 26

4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS RESÍDUOS INDUSTRIAIS 27

5 POTENCIAL DE PREVENÇÃO NO SECTOR DOS TRATAMENTOS DESUPERFÍCIE 37

5.1 MEDIDAS E TECNOLOGIAS DE PREVENÇÃO IDENTIFICADAS PARA O SECTOR 38

5.1.1 Substituição de Processos ou Matérias Primas por Outros de MenorImpacte Ambiental 46

5.1.2 Prolongamento da Vida dos Banhos 49

5.1.3 Minimização dos Arrastos 50

5.1.4 Optimização das Técnicas de Lavagem 50

5.1.5 Devolução do Electrólito Arrastado ao Banho 54

5.1.6 Tecnologias que Permitem a Concentração e Recuperação deSubstâncias Valorizáveis 56

5.2 ESTIMATIVA DOS BENEFÍCIOS OBETIDOS POR APLICAÇÃO DAS PRINCIPAIS

MEDIDAS E TECNOLOGIAS DE PREVENÇÃO AO SECTOR 68


iii

6 MEDIDAS E TECNOLOGIAS DE PREVENÇÃO APLICÁVEIS AOSECTOR. DESCRIÇÃO TÉCNICA E ANÁLISE DA VIABILIDADE. 71

6.1 REDUÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA NAS LAVAGENS CORRENTES 73

6.2 ULTRAFILTRAÇÃO APLICADA A UM BANHO DE DESENGORDURAMENTO 76

6.3 OSMOSE INVERSA, APLICADA A UMA NIQUELAGEM 80

6.4 EVAPORAÇÃO APLICADA A UMA CROMAGEM 85

6.5 PERMUTA IÓNICA APLICADA A UMA CROMAGEM 88

6.6 ELECTRÓLISE APLICADA A UMA ZINCAGEM 92

6.7 ELECTRODIÁLISE APLICADA A UMA ANODIZAÇÃO 97

6.8 ULTRAFILTRAÇÃO/CRISTALIZAÇÃO PARA REGENERAÇÃO DE BANHOS DE

SATINAGEM DE ALUMÍNIO 100

6.9 RETARDAÇÃO IÓNICA APLICADA A UM BANHO DE ANODIZAÇÃO 104

6.10 APLICAÇÃO DE TINTA COM SPRAY AIRLESS E COM SPRAY ELECTROSTÁTICO

ATOMIZADO À PRESSÃO 108

6.11 EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE DIVERSAS MEDIDAS/TECNOLOGIAS À ANODIZAÇÃO

E LACAGEM DE ALUMÍNIO 110

BIBLIOGRAFIA 117

SITES DA INTERNET RELACIONADOS COM O SECTOR 119

LISTA GERAL DE ENTIDADES, INSTITUIÇÕES E ASSOCIAÇÕESNACIONAIS E SECTORIAIS 120


iv

ÍNDICE DE QUADROS

Quadro 1 Correlação dos resíduos produzidos com a operação que os gera. 29

Quadro 2 Quantificação e hierarquização dos resíduos produzidos porprocesso, segundo a sua perigosidade e quantidades produzidas. 33

Quadro 3 Resíduos gerados anualmente em actividades dos Tratamentos deSuperfície nos sectores dos Tratamentos de Superfície e daMetalurgia e Metalomecânica. 35

Quadro 4 Medidas/tecnologias de prevenção identificadas por operação. 41

Quadro 5 Gamas de valores de qualidade de lavagem adequadas a diversosbanhos. 51

Quadro 6 Concentrações nas águas de lavagem dos principais constituintesdos banhos precedentes, em função da qualidade de lavagem (Rd)requerida. 52

Quadro 7 Comparação entre as diferentes medidas de devolução directa eindirecta, do electrólito arrastado ao banho. 55

Quadro 8 Estimativa do investimento em função da capacidade para algumastecnologias aplicáveis a um desengorduramento 57

Quadro 9 Quantidade e perigosidade dos resíduos produzidos no sector dosTratamentos de Superfície e estimativas de redução por aplicaçãodas melhores medidas e tecnologias de prevenção disponíveis. 69

Quadro 10 Quantidade e perigosidade dos resíduos produzidos no sector daMetalomecânica, referente aos Tratamentos de Superfície, eestimativas de redução por aplicação das melhores medidas etecnologias de prevenção disponíveis. 69

Quadro 12 Comparação de consumos de água em diferentes processos delavagem. 76

Quadro 13 Benefícios de um desengorduramento convencional quandocomparado com um desengorduramento com aplicação deultrafiltração. 78

Quadro 14 Avaliação económica da implementação de uma ultrafiltração a umbanho de desengorduramento. 79

Quadro 15 Comparação de um processo convencional de niquelagem com umprocesso em que se aplica a osmose inversa às águas de lavagem. 83

Quadro 16 Avaliação económica da aplicação de uma osmose inversa (0.2 m3/hde permeado) às águas de lavagem que se seguem a um banho deniquelagem. 83

Quadro 17 Comparação de um processo de cromagem tradicional com umprocesso em que se aplica um evaporador às águas de lavagem. 87

Quadro 18 Avaliação económica da aplicação de um evaporador de 20 l/h decondensado 87

Quadro 19 Contabilização dos benefícios anuais obtidos pela aplicação de umsistema de permuta iónica às águas de lavagem de um processoconvencional de cromagem. 91


v

Quadro 20 Avaliação económica da implementação de um sistema de permutaiónica às lavagens que se seguem a um banho de cromagem. 91

Quadro 21 Comparação de um processo de cobreagem ácida tradicional comum processo em que se aplica uma célula Chemelec para recuperarcobre das águas da lavagem estática. 95

Quadro 22 Avaliação económica do sistema de electrólise aplicado às águas delavagem em deposição de cobre ácido 95

Quadro 23 Taxas de recuperação por electrólise de diversos metais. 97

Quadro 24 Redução do volume de efluentes gerados numa operação deanodização como resultado da aplicação duma electrodiálise. 98

Quadro 25 Avaliação económica da implementação de uma electrodiálise a umbanho de anodização. 100

Quadro 26 Comparação de uma satinagem convencional com uma satinagemem que se aplicou ao banho uma ultrafiltração/cristalização. 103

Quadro 27 Avaliação económica da tecnologia de ultrafiltração/cristalizaçãoaplicada a um banho de satinagem. 103

Quadro 28 Comparação de uma anodização convencional com uma anodizaçãoem que se aplicou uma retardação iónica ao banho de anodização. 107

Quadro 29 Avaliação económica da implementação de uma tecnologia deretardação iónica ao banho de anodização 107

Quadro 30 Comparação técnica entre a pintura convencional e a pintura comaplicação das tecnologias de spray. 109

Quadro 31 Viabilidade económica dos métodos de pintura que aplicam astecnologias de spray 109


vi

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 - Distribuição geográfica das empresas do sector dos Tratamentos deSuperfície. 5

Figura 2 - Distribuição das empresas por escalões de trabalhadores dentro dosector dos Tratamentos de Superfície. 6

Figura 3 - Distribuição dos trabalhadores consoante a dimensão das empresasno sector dos Tratamentos de Superfície. 7

Figura 4 - Valor percentual do volume de negócios por região 8

Figura 5 - Valor Percentual do volume de negócios por escalão detrabalhadores. 8

Figura 6 - Diagrama geral dos processos envolvidos nos Tratamentos deSuperfície. 11

Figura 7 – Esquema Representativo da Operação de Lixagem. 12

Figura 8 – Esquema representativo duma operação de polimento com conesabrasivos. 13

Figura 9 – Esquema representativo duma operação de desengorduramentoelectrolítico. 13

Figura 10 – Esquema representativo duma operação de decapagem química. 14

Figura 11 – Esquema representativo duma protecção temporária com filmeplástico autoadesivo. 15

Figura 12 – Esquema representativo duma operação de esmaltagem a pó. 15

Figura 13 – Esquema representativo duma operação de zincagem mecânica. 16

Figura 14 – Esquema representativo duma operação de pintura com tinta líquida,por imersão. 16

Figura 15 – Esquema representativo duma operação de pintura com tinta líquida,por pulverização. 17

Figura 16 – Diagrama representativo dum processo de niquelagem por viaelectroless. 18

Figura 17 – Diagrama representativo duma linha de níquel/crómio, dum processoelectrolítico de tratamento de torneiras. 19

Figura 18 – Diagrama representativo dum processo de zincagem via electrolítica,focando dois tipos distintos: zincagem ácida e zincagem alcalina não-cianurada. 20

Figura 19 – Diagrama representativo dum processo de estanhagem viaelectrolítica. 21

Figura 21 – Diagrama representativo dum processo de anodização. 24

Figura 22 – Diagrama representativo da prevenção de resíduos. 40

Figura 23 - Esquema representativo de um sistema de recuperação com retorno. 54

Figura 24 - Esquema representativo de um sistema de recuperação sem retorno. 55


vii

Figura 25 - Lavagem simples. 73

Figura 26 - Lavagem em tanques sucessivos independentes. 74

Figura 27 - Lavagem em cascata e em contracorrente com três tanques. 75

Figura 28 - Aplicação da ultrafiltração aos banhos de desengorduramento, comrecirculação de água e aditivos. 77

Figura 29 - Investimento e período de recuperação do investimento em funçãoda capacidade instalada (ultrafiltração aplicada a um banho dedesengorduramento) 79

Figura 30 - Esquema representativo da aplicação de um sistema de osmoseinversa às lavagens após um banho de níquel. 82

Figura 31 - Investimento e período de recuperação do investimento em funçãoda capacidade instalada (osmose inversa aplicada a águas delavagem após niquelagem). 84

Figura 32 - Aplicação de um evaporador a vácuo às águas de lavagem de umbanho de cromagem, com recirculação de água e recuperação deum concentrado de sais de crómio. 86

Figura 33 - Investimento e período de recuperação do investimento em funçãoda capacidade instalada (evaporação aplicada às águas e lavagemapós cromagem). 88

Figura 34 - Aplicação de um sistema de permuta iónica às águas de lavagemque se seguem aos banhos de cromagem, com recirculação da águae recuperação do ácido crómico. 90

Figura 35 - Investimento e período de recuperação do investimento em funçãoda capacidade instalada (permuta iónica aplicada às águas delavagem após cromagem) 92

Figura 36 - Aplicação de uma Chemelec ao banho morto após cobreagem ácida. 94

Figura 37 - Investimento e período de recuperação do investimento em funçãoda capacidade instalada (Chemelec aplicado às águas de lavagemem cobreagem ácida). 96

Figura 38 - Aplicação de uma electrodiálise a um banho de anodização dealumínio, com recirculação de ácido. 99

Figura 39 - Aplicação de um sistema de ultrafiltração/cristalização ao banho desatinagem, com recuperação da soda e produção de alumina

102

Figura 40 - Investimento e período de recuperação do investimento em funçãoda capacidade instalada (ultrafiltração/cristalização aplicada abanhos de satinagem de alumínio).

104

Figura 41 - Aplicação de um sistema de retardação iónica ao banho deanodização, com recuperação de ácido sulfúrico.

106

Figura 42 - Investimento e período de recuperação do investimento em funçãoda capacidade instalada (retardação iónica aplicada a banhos deanodização de alumínio).

108

Figura 43 - Tecnologias e medidas de prevenção potencialmente aplicáveis nomédio prazo ao sub-sector de anodização e lacagem de alumínio.

116


viii

AGRADECIMENTOS

Agradece-se a todas as pessoas, instituições e empresas que de alguma forma prestaram a sua

colaboração para a elaboração deste Guia Técnico, nomeadamente às empresas fornecedoras

de tecnologias, equipamento, reagentes e serviços contactadas. Particularmente, agradece-se às

Associações: ANEMM - Associação Nacional das Empresas Metalúrgicas Metalomecânicas,

AIMMAP - Associação dos Industriais Metalúrgicos, Metalomecânicos e Afins de Portugal e APAL

- Associação Portuguesa de Anodização e Lacagem, por toda a informação e apoio prestados.

Finalmente agradece-se a todas as empresas visitadas, pela disponibilidade, atendimento e

dados fornecidos.


1

1 INTRODUÇÃO, ÂMBITO E OBJECTIVOS

O crescimento quase exponencial que se tem verificado no tecido industrial nas últimas décadas

em todo o mundo, com o consequente aumento da poluição gerada, em particular no que

concerne à quantidade e perigosidade dos resíduos produzidos, torna cada vez mais urgente a

necessidade de implementação de acções, não só curativas mas essencialmente preventivas,

como medida base da promoção do desenvolvimento sustentável na sociedade moderna.

Nesse sentido, em 1997, o Conselho de Ministros aprovou a Resolução nº 98/97, onde se afirma

que a eficiente gestão dos resíduos industriais terá necessariamente de passar pela sua

separação dos restantes tipos de resíduos, nomeadamente os equiparados a urbanos, bem

como pela sua tipificação e classificação em banais e perigosos, com um tratamento diferenciado

e específico para cada um deles.

Na sequência desta Resolução foi aprovado, em 1999 o Plano Estratégico de Gestão de

Resíduos Industriais (PESGRI), através do Decreto-Lei nº 516/99 de 2 de Dezembro, que define

as directrizes gerais a tomar no âmbito dos resíduos industriais produzidos no nosso país.

Para a implementação do PESGRI, surge a necessidade da adopção de medidas preventivas,

sobrelevando-as às curativas, como forma de redução dos resíduos industriais gerados em

Portugal. Estas medidas, para além dos benefícios ambientais inerentes, têm na maior parte dos

casos uma correspondência ao nível dos benefícios técnico-económicos para a empresa, porque

à maior eficiência de utilização dos fluxos corresponde uma maior incorporação das matérias-

primas e subsidiárias nos produtos finais, logo um menor consumo destas e uma menor geração

de resíduos.

Neste contexto surge o Plano Nacional de Prevenção de Resíduos Industriais – PNAPRI,

essencialmente como ferramenta técnica orientadora das directrizes a tomar no âmbito da

prevenção e da sua implementação junto ao tecido industrial nacional. Associado à elaboração

do PNAPRI – objectivamente um documento direccionado para a gestão global no aspecto

preventivo dos resíduos industriais, revela-se também a necessidade da existência de

ferramentas mais específicas que detenham o potencial necessário para pôr o Plano em prática.

Neste âmbito, são então criados os Guias Técnicos Sectoriais, nos quais se inclui este

documento.


2

Tendo em consideração que os Tratamentos de Superfície constituem uma actividade horizontal,

comum a diversos sectores industriais, embora com especial destaque no sector da Metalurgia e

Metalomecânica, considerou-se que têm relevância nacional significativa para serem tratados

como um sector independente, sendo consequentemente, objecto de um Guia Técnico Sectorial

autónomo.

Assim, o Guia Sectorial dos Tratamentos de Superfície, tem como objectivo primordial constituir

uma ferramenta técnica que possibilite aos industriais do sector, nomeadamente às indústrias de

menor dimensão, com menor capacidade de acesso a informação actualizada, o conhecimento

de medidas e tecnologias de prevenção com elevado potencial de aplicação.

O Guia pretende, para além duma breve caracterização do sector e dos processos de fabrico

envolvidos, proceder à caracterização dos resíduos e das águas residuais produzidas,

apresentando uma estimativa credível das quantidades geradas no país.

É também seu objectivo, reforçar a consciencialização dos industriais para as questões da

prevenção da poluição e da implementação de tecnologias mais limpas como forma de promoção

da sua competitividade, demonstrando simultaneamente as vantagens de natureza técnica,

ambiental e/ou económica resultantes da aplicação dessas tecnologias ou medidas de prevenção

aos processos produtivos.

Pretende-se assim, pôr à disposição do sector um guia prático, compreensível e adequado, que

resuma as melhores práticas, medidas e tecnologias disponíveis e que sirva de referência para

todos os agentes económicos ligados aos processos de Tratamentos de Superfície, constituindo

o ponto de partida para a implementação do Plano Nacional de Prevenção de Resíduos

Industriais, neste sector específico.

Nesse sentido, são nele apontadas as principais medidas e tecnologias de prevenção, sendo

efectuada uma breve descrição técnica e a avaliação dos benefícios que cada uma delas induz

no processo produtivo, designadamente em termos económicos e de redução de resíduos. As

avaliações são feitas em cada operação para um caso-exemplo hipotético, devendo ser julgadas

a título meramente indicativo, uma vez que cada processo/operação industrial é um caso

específico que necessita de avaliação autónoma.

A execução deste guia envolveu um vasto trabalho de recolha e tratamento de informação,

proveniente de várias fontes, com destaque para os dados e opiniões recolhidos junto das

Associações e Empresas do sector, de entidades a ele ligadas, de fontes de informação oficiais,

de pesquisas bibliográficas em bases nacionais e internacionais, bem como junto a diversos

fornecedores de tecnologias e equipamentos.


3

Importa ainda salientar, ao nível das emissões de poluentes, que foram considerados como

objecto das acções aqui propostas, não só os resíduos gerados na actividade industrial, como

também as águas residuais descarregadas. Efectivamente, estando este guia inserido no

conjunto de documentos de um plano de prevenção de resíduos, poderia admitir-se que a

prevenção da poluição aplicada às águas dos processos não fosse aqui incluída. Essa não foi no

entanto a interpretação assumida, porque a redução da carga poluente nas águas residuais

acaba por ter implicação na quantidade e/ou perigosidade das lamas geradas, devendo pois ser

consideradas neste Guia. Quanto às emissões gasosas, estas ultrapassam, efectivamente, o

âmbito deste trabalho.


4

2 CARACTERIZAÇÃO DO SECTOR

2.1 ACTIVIDADES INDUSTRIAIS

Os Tratamentos de Superfície constituem uma actividade de carácter horizontal, incluída

praticamente em todos os sectores da Indústria Transformadora que utilizam metais (mas não

só) no seu processo de fabrico.

Os Tratamentos de Superfície têm especial relevância no sector da Metalurgia e

Metalomecânica, constituindo mesmo a actividade principal de algumas das empresas nele

incluídas, como é o caso das que executam uma ou mais actividades nas seguintes áreas:

pintura, esmaltagem, metalização, plastificação, galvanização, zincagem, niquelagem,

cobreagem, cadmiagem, estanhagem, latonagem, douragem, prateagem, platinagem, fosfatação,

passivação crómica, anodização e lacagem de alumínio, entre outros.

Para além da indústria Metalúrgica e Metalomecânica, há outros sectores que também recorrem

frequente e diversificadamente aos Tratamentos de Superfície, como sejam os casos, por

exemplo, dos sectores de Material Eléctrico e Electrónico e Marítimo, embora com menor

relevância.

A actividade dos Tratamentos de Superfície corresponde, de acordo com a Classificação das

Actividades Económicas, à CAE nº 28 510 e engloba cerca de 210 empresas (segundo dados

recolhidos pelo Ministério do Trabalho e da Solidariedade, referentes a 1997), estando excluídas

deste grupo as empresas da Metalurgia e Metalomecânica que, apesar de efectuarem

tratamentos de superfície, estes não constituem a sua actividade principal. É de salientar que os

dados referentes aos resíduos provenientes desta actividade dentro do sector da Metalurgia e

Metalomecânica, além de descritos no Capítulo 4 deste Guia, são também tratados no Guia

Sectorial da Metalurgia e Metalomecânica.

Parte das empresas de Tratamentos de Superfície são associadas da ANEMM (Associação

Nacional das Empresas Metalúrgicas Metalomecânicas), que congrega 850 empresas; da

AIMMAP (Associação dos Industriais Metalúrgicos, Metalomecânicos e Afins de Portugal) com

900 empresas; e da APAL (Associação Portuguesa de Anodização e Lacagem), que representa

25 empresas.

Estas Associações, quando consultadas sobre as discrepâncias entre os valores fornecidos pelo

INE e pelo Ministério do Trabalho e da Solidariedade (MTS), consideram que os valores

apresentados pelo INE não correspondem à realidade nacional, visto poderem incluir muitas

empresas que, embora legalmente constituídas, não têm existência física no tecido produtivo.

Deste modo, optou-se pelos dados do MTS os quais, face às opiniões recolhidas estão mais

próximos da realidade.


5

Assim, o universo da indústria Metalúrgica e Metalomecânica é, segundo os dados do Ministério

do Trabalho e da Solidariedade de 1997, constituído por 8 125 empresas, incluindo as 210

empresas que dedicam a sua actividade principal exclusivamente aos Tratamentos de Superfície.

2.2 DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA

As 210 empresas, dedicadas exclusivamente aos Tratamentos de Superfície, encontram-se

distribuídas geograficamente conforme se ilustra na Figura 1 (Fonte: Ministério do Trabalho e da

Solidariedade, 1997).

Figura 1 - Distribuição geográfica das empresas do sector dos Tratamentos de

Superfície.

Deste modo, verifica-se no que concerne à distribuição geográfica das empresas do sector dos

Tratamentos de Superfície, não haver qualquer registo desta actividade (em exclusivo) nas

regiões do Alentejo, da Madeira e dos Açores, embora existam empresas metalúrgicas e

metalomecânicas que possam levar a cabo este tipo de tratamentos.

A região Norte é a que apresenta maior incidência de empresas do sector, com cerca de 50% do

total de empresas existentes, seguida da região de Lisboa e Vale do Tejo, com quase 35% das

empresas. As regiões Centro e do Algarve, em conjunto, representam menos de 20% do total de

empresas existentes.

0 10 20 30 40 50

Empresas (%)

Norte

Centro

Lisboa e Vale do Tejo

Alentejo

Algarve

Açores

Madeira

Reg

ião


6

2.3 ESTRUTURA DE EMPREGO

A totalidade dos trabalhadores do sector dos Tratamentos de Superfície, para as 210 empresas

consideradas, ascende a 3 515 efectivos (Ministério do Trabalho e da Solidariedade, 1997),

verificando-se também que cerca de 93% das empresas empregam menos de 50 trabalhadores.

Na Figura 2 encontra-se esquematizada a distribuição das empresas por escalão de

trabalhadores. Pode constatar-se que, a grande maioria das empresas (60%) são de pequena

dimensão, empregando menos de 9 trabalhadores. O escalão seguinte, de maior incidência nas

empresas do sector, é o de 20-49 trabalhadores, no entanto, com uma preponderância

percentual inferior a 20%.

De notar que não há registo de empresas de grande dimensão, sendo as maiores detentoras de

menos de 499 efectivos. A distribuição percentual das empresas nos escalões de 100-199 e de

200-499 trabalhadores é também muito reduzida, enquadrando, mesmo cumulativamente, menos

de 5% do total de trabalhadores do sector.

Figura 2 - Distribuição das empresas por escalões de trabalhadores dentro do

sector dos Tratamentos de Superfície.

0 10 20 30 40 50 60 70

Empresas (%)

1-9

10-19

20-49

50-99

100-199

200-499

> 500

Es

cal

ão

de

T

rab

alh

ad

ore

s


7

Se se proceder a uma análise em termos da fracção de mão de obra por escalão de

trabalhadores verifica-se, como se pode observar na Figura 3, que o maior número de

trabalhadores ao serviço se concentra em empresas situadas no escalão de 20-49 efectivos,

contabilizando um total de cerca de 35%. Os seguintes escalões onde há maior incidência de

trabalhadores são os de 1-9 e de 50-99 trabalhadores, com uma distribuição percentual

respectivamente de 15% e 20%.

Figura 3 - Distribuição percentual dos trabalhadores por escalão de pessoal ao

serviço no sector dos Tratamentos de Superfície.

2.4 VOLUME DE NEGÓCIOS

O volume de negócios realizado pelo sector dos Tratamentos de Superfície, de acordo com

dados recolhidos pelo INE em 1997 (baseados num total de 260 empresas), totaliza cerca de 29

milhões de contos.

As empresas localizadas na região de Lisboa e Vale do Tejo são responsáveis por cerca de 60%

do total do volume de negócios realizado pelo sector naquele ano, tal como se pode observar na

Figura 4, quase duplicando os valores gerados pelas empresas situadas nas regiões Norte e

Centro. A região Algarvia tem muito pouca significância em termos de contribuição para o volume

de negócios realizado em 1997.

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Trabalhadores (%)

1-9

10-19

20-49

50-99

100-199

200-499

> 500

Es

calã

o d

e T

rab

alh

ado

res


8

Figura 4 - Valor percentual do volume de negócios por região.

Por outro lado, se se proceder ao mesmo tipo de análise, mas relativamente aos escalões de

trabalhadores, verifica-se (vd. Figura 5) que o maior volume de negócios ocorre em empresas

empregando entre 20 e 49 trabalhadores, as quais são responsáveis por quase 40% do total de

negócios produzido. O volume de negócios das empresas incluídas nos escalões 50-99 e 1-9

trabalhadores, em conjunto representa cerca de 35% do total gerado no sector, distribuído quase

equitativamente por ambos os escalões.

Figura 5 - Valor percentual do volume de negócios por escalão de

trabalhadores.

0 10 20 30 40 50 60

Volume de negócios (%)

Norte

Centro

Lisboa e Vale do Tejo

Algarve

Região

0 10 20 30 40

Volume de Negócios (%)

1-9

10-19

20-49

50-99

Esc

alã

o d

e

Tra

bal

had

ore

s


9

3 PROCESSO PRODUTIVO

Definem-se como Tratamentos de Superfície um conjunto de processos e métodos físico-

químicos aplicados a peças metálicas e eventualmente a não metálicas, destinados a conferir-

lhes certas propriedades superficiais, tais como, durabilidade, resistência, protecção, aspecto

estético, entre outras, adequadas a uma determinada função.

Os Tratamento de Superfície podem conferir a um determinado material uma série de

propriedades superficiais diferentes das suas propriedades originais, tais como:

- propriedades decorativas;

- propriedades de protecção contra a corrosão;

- propriedades de resistência à oxidação a altas temperaturas;

- propriedades de resistência à luz;

- propriedades mecânicas (resistência à fadiga, ductilidade, dureza, etc.);

- propriedades de resistência ao uso (abrasão, aderência, corrosão, etc.);

- propriedades eléctricas;

- propriedades térmicas;

- propriedades ópticas;

- propriedades magnéticas.

As propriedades de uma camada superficial dependem não só da sua composição química, mas

também das suas características físicas (estrutura e morfologia) e da sua espessura, as quais

dependem, por sua vez, do processo através do qual a camada foi obtida. As camadas

superficiais induzidas pelos Tratamentos de Superfície podem ser metálicas, cerâmicas, salinas

e orgânicas.

Os Tratamentos de Superfície podem utilizar processos físicos (mecânicos, térmicos e

eléctricos), físicos e químicos ou apenas químicos, em que o material pode ser tratado em fase

sólida, líquida ou gasosa. No entanto, os diferentes tratamentos não podem ser aplicados a

qualquer tipo de material, ou seja, um material frágil não pode suportar um processo mecânico,

um material não condutor não reage face a um processo eléctrico e um material poroso não pode

geralmente ser tratado em fase líquida devido ao aprisionamento de soluções agressivas nos

seus poros, nem em fase gasosa sob vácuo devido à retenção de moléculas gasosas.


10

Em termos gerais, os processos dos Tratamentos de Superfície podem ser divididos em quatro

grandes grupos:

- Preparação de superfícies;

- Revestimentos;

- Tratamentos de conversão;

- Transformações estruturais.

A Preparação das superfícies é obrigatória em todos os casos em que as peças sejam

submetidas a qualquer tipo de tratamento posterior. As operações correspondentes (como, por

exemplo, o desengorduramento e/ou a decapagem) são praticadas quando se pretende remover

camadas de sujidade, matéria orgânica ou óxidos metálicos, de modo a melhorar o contacto

entre a superfície da peça e o seu posterior revestimento; ou uma transformação subsequente

(como o polimento); quando se pretende reduzir a rugosidade da peça a tratar para melhorar, por

exemplo, as características dum depósito posterior; ou ainda, quando se pretende proteger a

peça entre as etapas de fabrico distintas (anteriores ao tratamento de superfície propriamente

dito), o que se faz protegendo-a com um revestimento de um filme adequado, geralmente de

plástico (protecção temporária).

Na preparação das superfícies são utilizados métodos físicos, químicos e electroquímicos ou

mistos para se conseguir atingir as características adequadas ao sucesso dos tratamentos

posteriores.

Nos Revestimentos, o material a depositar não reage quimicamente, ou reage pouco com o

material de que a peça é constituída, a qual não sofre, por isso, modificações estruturais

apreciáveis. Os revestimentos podem ser obtidos por via térmica, por via mecânica, por imersão

ou projecção de um material diluído num solvente, por via química, por via electrolítica ou por

deposição física e química em fase vapor.

Nos Tratamentos de conversão há uma transformação físico-química da camada superficial da

peça, podendo haver modificações estruturais ou não, conforme a conversão seja mais ou

menos difusa. As camadas de conversão obtêm-se por via química ou electroquímica, por

tratamento termoquímico em meio sólido, líquido ou gasoso, e por imersão em meio fundido.

Nas Transformações estruturais, a peça sofre alterações estruturais à superfície, as quais são

geralmente induzidas por tratamento mecânico, térmico e por implantação iónica.

Estes 4 grandes grupos de podem ser esquematizados conforme se apresenta na Figura 6.


11

Figura 6 - Diagrama geral dos processos envolvidos nos Tratamentos de

Superfície.

Revestimentos

Metálicos, Cerâmicos ou Orgânicos, por Projecção de materiais sólidos(Metalização, Esmaltagem, Pintura electrostática, Plastificação)

Metálicos, por via Mecânica(Galvanização mecânica)

Cerâmicos ou Orgânicos, por Imersão em Tintas Líquidas ou Esmaltes(Pintura, Esmaltagem)

Cerâmicos ou Orgânicos, por Projecção de Tintas Líquidas ou Esmaltes(Pintura, Esmaltagem)

Metálicos, por via Electroless(Niquelagem, Cobreagem, Platinagem, Cobreagem, Prateagem, Douragem)

Metálicos, Cerâmicos ou Orgânicos, por via Electrolítica(Pintura cataforética, Esmaltagem electroforética, Cromagem, Niquelagem,Zincagem, Cadmiagem, Cobreagem, Douragem, Prateagem, Estanhagem,Latonagem)

Metálicos, Cerâmicos ou Plásticos, por Deposição Física em Fase de Vapor(PVD, Evaporação a vácuo, Pulverização catódica, Deposição iónica)

Metálicos, Cerâmicos ou Plásticos, por Deposição Química em Fase de Vapor(CVD, PECVD)

TransformaçõesEstruturais

Por Tratamento Mecânico Superficial(Granalhagem)

Por Tratamento Térmico Superficial(Têmpera: com chama, indução, plasma, laser)

Por Implantação Iónica

Conversões

Por via Química(Fosfatação, Cromatação, Passivação Crómica, Coloração)

Por via Electrolítica(Anodização, Oxidação Anódica)

Por Difusão: Tratamento Termoquímico em Fase Sólida(Cementação, Nitruração, Carbonitruração)

Por Difusão: Imersão(Galvanização, Estanhagem, com Chumbo, com Alumínio)

Por Difusão: Tratamento Termoquímico em Fase Gasosa(Cementação, Nitruração gasosa ou iónica, Carburação gasosa ou iónica,Carbonitruração, Nitrocarburação, Sulfocarbonitruração, Sulfuração iónica)

Por Difusão: Tratamento Termoelectroquímico em Fase Líquida ou Pastosa(Cementação, Nitruração, Carbonitruração, Sulfuração)

Preparação deSuperfícies

Desengorduramento

Decapagem

Lixagem

Protecções Temporárias

Satinagem

Polimento

Acabamentos Colmatagem


12

3.1 MÉTODOS DE PREPARAÇÃO DE SUPERFÍCIES

Lixagem

É uma operação integrada no início do processo de tratamento, quando da preparação da

superfície da peça. Os métodos utilizados são mecânicos, podendo ser efectuados com lixa ou

com escovas. A lixagem tem como objectivo desbastar a peça ou conferir-lhe um aspecto ou

rugosidade determinada, sendo usualmente seguida duma operação de polimento para afinação.

Esta operação decorre segundo o esquema indicado na Figura 7.

Figura 7 – Esquema representativo da operação de lixagem com identificação

das principais entradas e saídas de materiais.

Polimento

Esta operação, semelhante à lixagem, está também integrada no início do processo de

tratamento, podendo ser precedida por esta. Em certos casos pode também constituir uma

operação de acabamento. Os métodos utilizados poderão ser mecânicos, químicos,

electroquímicos e mistos, destinando-se a desbastar a peça e/ou: (i) diminuir a rugosidade

superficial; (ii) melhorar as propriedades para uma função específica; e, (iii) dar brilho, como no

caso dos aços inoxidáveis. Na Figura 8 apresenta-se um esquema exemplificativo duma

operação de polimento com cones abrasivos.

LixagemPeças

Lixas ouEscovas

Água

Lamas de lixagem

Lixas ou escovasusadas

Peças lixadas


13

Figura 8 – Esquema representativo duma operação de polimento com cones

abrasivos com indicação das principais entradas e saídas de

materiais.

Desengorduramento

Esta operação tem como objectivo retirar toda a gordura ou óleo existente na peça. Pode ser

levada a cabo com métodos químicos ou electroquímicos, utilizando solventes orgânicos

(clorados ou não), em fase líquida ou em fase vapor, ou soluções aquosas contendo sais

alcalinos, produtos molhantes e aditivos. Os sistemas orgânicos podem trabalhar em circuito

fechado com recuperação de solvente. Nos sistemas de desengorduramento em fase aquosa,

são geradas grandes quantidades de resíduos líquidos carregados de contaminantes minerais e

orgânicos susceptíveis de reutilização parcial, após tratamento para separação dos constituintes

indesejáveis. O desengorduramento precede obrigatoriamente a decapagem ácida ou alcalina. A

título exemplificativo apresenta-se na Figura 9 um diagrama esquemático do desengorduramento

electrolítico.

Figura 9 – Esquema representativo duma operação de desengorduramento electrolítico

com indicação das principais entradas e saídas de materiais.

PolimentoPeças

Cones abrasivos

ÁguaDetergentes

Lamas de polimento

Água contaminada

Peças polidas

DesengorduramentoElectrolítico

PeçasLavagem

Correnteeléctrica

Água

Solução aquosa com molhantese complexantes e resíduos deóleos e gorduras

Solução aquosa alcalinacom molhantes ecomplexantes

Peçasdesengorduradas


14

Decapagem

A decapagem visa eliminar as camadas de óxidos presentes na superfície das peças, de modo a

que a posterior deposição de material constitua uma camada perfeitamente aderente e

homogénea. Pode efectuar-se por via mecânica (por jacto de areia ou de granalha), por via

electroquímica (catódica, anódica e por corrente alterna) e por via química, a mais vulgarizada. A

decapagem por acção química é, usualmente, utilizada nos aços e no cobre, sendo efectuada

com ácidos sulfúrico, clorídrico ou nítrico. A decapagem do alumínio é realizada em meio alcalino

com soda cáustica. A acetinagem ou satinagem é um tipo de decapagem química com soda,

aplicada ao alumínio com finalidades estéticas; visando eliminar os defeitos de extrusão ou de

laminagem, e/ou conferir à superfície um aspecto mate. As operações de decapagem são

responsáveis por grande parte das lamas e resíduos líquidos, ácidos e alcalinos gerados nos

processos de tratamentos de superfície. Na Figura 10 apresenta-se um exemplo esquemático da

decapagem química.

Figura 10 – Esquema representativo duma operação de decapagem química com

indicação das principais entradas e saídas de materiais.

Protecções temporárias

As protecções temporárias visam proteger as peças contra a corrosão, abrasão, rasuras, etc.,

quando há necessidade de se proceder ao seu armazenamento, transporte ou simples

manipulação entre etapas de fabrico distintas. A protecção é retirada quando a peça chega ao

seu destino. São operações levadas a cabo, geralmente no início dos processos de tratamento e,

na maioria dos casos, entre as fases de preparação e o restante processo de tratamento. Os

materiais utilizados neste tipo de protecção são aplicados sob a forma de filme, com pincel, por

pulverização ou por imersão, podendo ser de vários tipos, tais como: óleos, solventes orgânicos

ou aquosos, gorduras, ceras, vernizes e filmes plastificados auto ou termoadesivos. Apresenta-

se na Figura 11 um exemplo esquemático da aplicação duma protecção temporária com filme

plástico autoadesivo.

PeçasLavagem

Água

Solução ácida ou alcalina com produtosorgânicos e metais dissolvidosLamas

Solução ácida ou alcalinacom produtos orgânicos(inibidores de corrosão)

DecapagemQuímica

Peças decapadas


15

Figura 11 – Esquema representativo duma protecção temporária com filme plástico

autoadesivo com indicação das principais entradas e saídas de materiais.

3.2 MÉTODOS DE REVESTIMENTO

Revestimentos por projecção de materias sólidos (pós ou outros)

Este tipo de revestimentos pode ser realizado de duas formas distintas:

a) O material do revestimento em pó (orgânico ou cerâmico) é projectado à pistola sobre a

peça que pode ser aquecida previamente ou após a projecção, formando-se o filme

pretendido, geralmente por polimerização. Como exemplos deste tipo de operações

podem referir-se a pintura electrostática a pó, a plastificação e a esmaltagem a pó. A

primeira encontra-se bastante difundida no nosso País, nomeadamente na lacagem de

alumínio.

b) O material de revestimento na forma sólida (metálico, cerâmico ou orgânico) é levado à

sua temperatura de fusão e projectado sobre a peça por pistola de chama, por arco

eléctrico ou por plasma. Encontram-se neste caso, os processos de Metalização, entre

outros. Na Figura 12 exemplifica-se esquematicamente uma operação de esmaltagem

por projecção de pós.

Figura 12 – Esquema representativo duma operação de esmaltagem a pó com

indicação das principais entradas e saídas de materiais.

PeçaEsmalte em pó

Projecção

Perdas por overspray

PeçaPeçaEsmalte em pó

Projecção


ProtecçãoPeças

Filme plásticoautoadesivo

Aparas plásticas

Peças protegida


16

Revestimentos por via mecânica

Neste tipo de revestimentos, o material metálico na forma de pó, é introduzido num tambor

rotativo com esferas de vidro e uma solução de activação, obtendo-se, assim, o revestimento a

frio. Na Figura 13 exemplifica-se este processo para a Zincagerm mecânica.

Figura 13 – Esquema representativo duma operação de zincagem mecânica


Revestimentos por imersão em tintas líquidas ou esmaltes

O material do revestimento, cerâmico ou orgânico, após diluição num determinado solvente

(aquoso ou orgânico), deposita-se sobre a peça em imersão. O solvente é posteriormente

evaporado por via térmica, formando-se a camada definitiva. Encontram-se neste caso a

Esmaltagem e a Pintura com tinta líquida por imersão (vd. Figura 14).

Figura 14 – Esquema representativo duma operação de pintura com tinta

líquida por imersão com indicação das principais entradas e

saídas de materiais.

Zincagemmecânica

Peças

Solução de activaçãocom resíduos metálicos

Esferas de vidroSolução de activação

Zinco em pó

Peças zincadas

Limpezado tanque

Peças

Tinta líquida

Perdas por evaporação

Secagem

Resíduo líquidode limpeza

Peças pintadas


17

Revestimentos por pulverização de tintas líquidas ou esmaltes

O material do revestimento é diluído num solvente orgânico ou em água e é pulverizado à pistola

sobre a peça. Esta é em seguida sujeita ou não a um aquecimento, dando-se a evaporação do

solvente e a formação do filme. A camada formada pode ser orgânica ou cerâmica. São

exemplos da aplicação desta técnica a Esmaltagem e a Pintura líquidas por projecção. Na Figura

15 apresenta-se um esquema exemplificativo duma operação de pintura com tinta líquida por

pulverização.

Figura 15 – Esquema representativo duma operação de pintura com tinta líquida por

pulverização com indicação das principais entradas e saídas de materiais.

Revestimentos metálicos por via Electroless

O elemento constituinte do revestimento, inicialmente dissolvido e ionizado no banho, sofre uma

reacção de redução, o que leva à sua deposição na superfície da peça no estado metálico. Esta

reacção pode ocorrer por dois mecanismos distintos:

a) Por oxidação do metal que constitui a peça, menos nobre que o metal do

revestimento em solução, que se reduz. Assim que a superfície da peça fique

coberta pelo metal do revestimento, a reacção pára, sendo a espessura da camada

depositada em geral muito fina; e,

b) Por oxidação de um redutor presente em solução, sendo que a redução se faz

sobre uma superfície com propriedades catalíticas próprias ou adquiridas. Se o

metal do revestimento for níquel, platina, cobre, prata ou ouro, a reacção continua,

obtendo-se espessuras superiores ao caso anterior.

Pode encontrar-se este processo de revestimento em linhas de Cobreagem, Douragem,

Niquelagem, Platinagem ou Prateagem. Apresenta-se na Figura 16 um exemplo de um processo-

tipo de Niquelagem via electroless. De notar que as operações de desengorduramento e de

PeçaTinta líquida

Projecção


Perdas por evaporação

Secagem

Peças pintadas


18

lavagem indicadas na Figura 16 se podem referir a uma ou a um grupo de operações da mesma

natureza.

Figura 16 – Diagrama representativo dum processo de niquelagem via electroless


Revestimentos por via electrolítica

O material do revestimento, que pode ser metálico, cerâmico e orgânico, está inicialmente

dissolvido no banho. Pela aplicação de uma corrente eléctrica exterior dá-se uma reacção

electroquímica à superfície da peça (que funciona como cátodo nos revestimentos metálicos e

orgânicos e como ânodo nos cerâmicos), proporcionando-se assim a deposição do material de

revestimento.

Os revestimentos electrolíticos são os mais relevantes em Portugal, ocorrendo frequentemente

no caso dos revestimentos metálicos em processos de Niquelagem, Cromagem, Cobreagem,

Zincagem, Douragem, Estanhagem, Latonagem, Prateagem ou Cadmiagem; em processos de

Pintura Cataforética, quando o revestimento é orgânico; e em processos de Esmaltagem

Electroforética, em revestimentos cerâmicos. Dada a importância destes tipos de revestimento no

sector dos Tratamentos de Superfície, apresentam-se nas Figuras 17 a 19 alguns esquemas

típicos, exemplificativos de processos que incorporam revestimentos por via electrolítica. De

salientar que, tanto as operações de desengorduramento, como as de lavagem, se podem referir

a uma ou a um grupo de operações da mesma natureza.

Peças Desengorduramentoelectrolítico

Lavagem Desoxidação

Deposiçãode níquel

Lavagem

Lavagem Activação

secagemLavagem a quente comágua desmineralizada

Lavagem

Correnteeléctrica

Solução aquosa alcalinacom molhantes ecomplexantes

Água


Água

ÁguaÁgua

Águadesmineralizada

ÁcidoAditivos

ÁcidoAditivos

Água contaminada Água contaminada

Água contaminadaÁgua contaminadaÁgua contaminada

Sais de níquelAditivos

Peçasniqueladas


19

Figura 17 – Diagrama representativo duma linha de níquel/crómio dum processo electrolítico de revestimento de torneiras.

Peças Desengorduramentoelectrolítico

Activaçãode níquel

Activaçãode crómio

Deposiçãode níquel

Lavagem com águadesmineralizada

Correnteeléctrica

Solução aquosa alcalinaAditivos Água

Solução aquosaAditivosResíduos de óleos e gorduras

Água

ÁguaÁgua


ÁcidoAditivos

Água contaminadaÁgua contaminada


Água contaminada

Sais de níquelAditivos

Desengorduramentoquímico

Deposiçãode crómio

Lavagem a quente comÁgua desmineralizada

Secagem

Solução aquosa alcalinaAditivos


Água

Água contaminada

Lavagem Lavagem Lavagem


Água contaminada

Lavagem

ÁcidoAditivos

Sais de crómioAditivos

LavagemPeçascromadas

Correnteeléctrica

Correnteeléctrica

Correnteeléctrica

Correnteeléctrica

PN

AP

RI - G

uia

Técn

ico S

ecto

rial d

os T

ratam

ento

s de S

uperfície

19


20

Figura 18 – Diagrama representativo dum processo de zincagem via electrolítica, focando dois tipos distintos: zincagem

ácida e zincagem alcalina não-cianurada.

Zincagem Ácida

Água contaminadaÁgua contaminadaÁgua contaminada Água contaminada

Peças Decapagemquímica

Água contaminada


Solução alcalina com sodaAditivos

Solução alcalinaAditivosResíduos de óleos e gorduras

Solução de ácidoclorídrico

Desengorduramentoelectrolítico

Activação/neutralização

Solução deácido clorídrico

Zincagemácida

ZincagemLvLvLv Lv Passivação

Zincagem alcalinanão cianurada

Água

Correnteeléctrica


Solução aquosa alcalinacom molhantes ecomplexantes Água

Lv

Água Água Água

Zincagem Alcalina Não-CianuradaLv Lavagem

Legenda:

Peçaszincadas

Correnteeléctrica

Correnteeléctrica

PN

AP

RI - G

uia

Técn

ico S

ecto

rial d

os T

ratam

ento

s de S

uperfície

20


21

Figura 19 – Diagrama representativo dum processo de estanhagem via electrolítica.

Água contaminada

PeçasLavagem

Desengorduramentocom solventes

ÁguaÁcidoAditivos

Água contaminada


Solventes orgânicos

Solventes orgânicosResíduos de óleos e gorduras

Ácido clorídricoÁcido nítrico

Activação Estanhagem Abrilhantamento

Água

lavagem

Solventes orgânicos

Solventes orgânicosResíduos de óleos e gorduras

Peçasestanhadas

Correnteeléctrica

PN

AP

RI - G

uia

Técn

ico S

ecto

rial d

os T

ratam

ento

s de S

uperfície

21


22

Revestimentos por deposição física em fase vapor

Os processos de deposição física em fase vapor utilizam diferentes técnicas que permitem

realizar um revestimento sob uma pressão reduzida e a uma temperatura relativamente

moderada (50 a 500ºC). O principal constituinte do material do revestimento, que pode ser

metálico, cerâmico ou plástico, encontra-se na forma sólida sendo vaporizado, ionizado e

projectado sobre a peça, que pode estar polarizada ou não, após reacção ou não com gás

ionizado. A natureza do gás depende do tipo de revestimento que se pretende obter. São

chamados processos PVD (deposição física em fase vapor), designadamente a Deposição

Iónica, a Vaporização em Vácuo, a Pulverização Catódica e a Evaporação por Arco.

Revestimentos por deposição química em fase vapor

Neste tipo de deposição, um composto volátil do material a depositar (metálico, cerâmico ou

plástico), é posto em contacto com outro gás na vizinhança da peça ou em contacto directo com

esta, de modo a provocar uma reacção química. A energia de activação necessária para

desencadear a reacção é fornecida quer pela peça (aquecida entre 600ºC a 1050ºC) quer por um

plasma (quando a temperatura de trabalho tiver de ser inferior a 400ºC). Exemplos deste tipo de

revestimentos são a Deposição Química em Fase Vapor (CVD) e a Deposição Química em

Vapor Assistida por Plasma (PECVD).

3.3 MÉTODOS DE CONVERSÃO

Conversão por via química

A peça a tratar é mergulhada num banho apropriado que a ataca superficialmente, formando-se

a camada de conversão. O banho é quimicamente agressivo e contém geralmente fosfatos,

cromatos ou outros sais e ácidos, formando à superfície da peça metálica uma camada

protectora que pode ser constituída por um composto químico salino (fosfatos ou cromatos), ou

por compostos cerâmicos (óxidos). Os processos de Coloração e Cromatação do alumínio (vd.

Figura 11), bem como os da Fosfatação e da Passivação Crómica são conversões por via

química. Estas três últimas operações ocorrem frequentemente em processos de pintura

electrostática a pó, na fase de preparação das peças, designadamente em lacagem de alumínio.

O diagrama deste processo de fabrico apresenta-se na Figura 20.


23

Figura 20 – Esquema representativo dum processo de lacagem de alumínio, incluindo

a operação de cromatação.

Conversão por via electrolítica

Nesta técnica, as peças a tratar funcionam como o ânodo de uma célula electroquímica,

oxidando-se superficialmente durante a passagem de corrente. O electrólito participa na reacção,

dando origem a um óxido ou a um hidróxido do metal constituinte da peça, formando-se uma

camada protectora à sua superfície e ocorrendo, simultaneamente, a dissolução do metal no

banho. A nova superfície formada é cerâmica (óxido). São exemplos desta técnica de conversão

os processos de Anodização e Oxidação Anódica, particularmente do alumínio. Na Figura 21

apresenta-se um diagrama típico representativo de um processo de anodização de alumínio.

PeçasDesoxidação Cromatação

Secagem

Solução ácida /alcalinaAditivos

Água

ÁguaTinta em pó

Água contaminada

Água contaminada


Solução ácida / alcalinaAditivos


Água

Água contaminada

Lavagem Lavagem

LavagemPintura electrostática

a póPolimerização


Peçaspintadas

Sol. AquosaAditivosResíduos sólidos


24

Figura 21 – Diagrama representativo dum processo de anodização.

Conversão por difusão: Tratamento termoquímico em fase sólida

A peça metálica a tratar é posta em contacto com o material em pó que contém o elemento a

difundir numa atmosfera inerte ou redutora, à pressão atmosférica ou sob vácuo parcial. O

material difunde-se na peça e reage parcialmente com ela sob o efeito da temperatura. A

superfície convertida pode ser metálica ou cerâmica. Exemplos deste tipo de conversão são a

Cementação, a Nitruração e a Carbonitruração.

Conversão por difusão: Imersão

A peça metálica é posta em contacto com o material metálico que induz a conversão e que se

encontra no estado líquido. Sob o efeito do calor, o material difunde-se na peça, reagindo com

ela. São exemplos deste tipo de conversão as operações de Galvanização, Estanhagem com

Chumbo e Estanhagem com Alumínio.

Conversão por difusão: Tratamento termoquímico em fase líquida ou pastosa

A peça metálica é introduzida num banho de sais fundidos que contém os sais do elemento a

difundir e fundentes. Sob o efeito da temperatura, o elemento difunde-se na peça e reage

parcialmente com ela. A superfície formada é cerâmica. Como exemplos deste tipo de tratamento

podem apontar-se a Cementação, a Nitruração, a Carbonitruração e a Sulfuração.

Peças

Decapagem Satinagem

Anodização

Solução alcalinacom soda Água Água

Sulfato de estanhoAditivos



Solução aquosa alcalinaAditivos


Água

Água contaminada

Lavagem Lavagem Lavagem

Coloraçãoelectrolítica

AditivosSolução alcalinacom soda

Neutralização

ÁcidoAditivos

Água

Água contaminada

Lavagem

Água

Água contaminada

Lavagem

Água

Água contaminada

lavagem

Aditivos Ácido sulfúrico

Correnteeléctrica

Correnteeléctrica

ColmatagemPeçasanodizadas


25

Conversão por difusão: Tratamento termoquímico em fase gasosa

A peça metálica é posta em contacto com um meio gasoso, contendo o elemento a difundir. Sob

o efeito do calor, o elemento difunde-se na peça e reage parcialmente com ela. A nova superfície

é cerâmica. Operações que ocorrem neste tipo de tratamento são, designadamente, a

Cementação, a Nitruração Gasosa ou Iónica, a Carburação Gasosa ou Iónica, a Carbonitruração,

a Sulfocarbonitruração e a Sulfuração Iónica.

3.4 MÉTODOS DE TRANSFORMAÇÃO ESTRUTURAL

Transformações estruturais por tratamento mecânico superficial

Neste tipo de transformação, a camada superficial da peça é deformada plasticamente. Esta

mudança é devida ao endurecimento a frio resultante da projecção de granalha sobre a peça em

condições estritamente controladas. Exemplo de obtenção deste tipo de transformação é aquela

que é obtida através da Granalhagem.

Transformações estruturais por tratamento térmico superficial

A peça (metálica ou plástica) é aquecida superficialmente por chama, indução, plasma ou laser,

o que modifica a sua estrutura e eventualmente a sua composição. Após se dar a transformação,

a nova estrutura é fixada por meio de um arrefecimento muito rápido - têmpera. Incluem-se neste

tipo de transformação, as operações de Têmpera efectuadas com Chama, por Indução, com

Plasma ou com Laser.

Transformações estruturais por implantação iónica

A substânicia que induz a transformação pode ser um metal vaporizado ou um elemento não

metálico no estado gasoso. É ionizada na fonte de ionização, acelerada por um campo eléctrico

e implantada na peça, que pode ser metálica, cerâmica e plástica. Esta sofre modificações

estruturais por reacção com o material de implante. São exemplos de transformações estruturais,

a implantação de crómio e de cobalto para melhoria das propriedades mecânicas e

anticorrosivas de peças metálicas.


26

4 RESÍDUOS INDUSTRIAIS

O sector dos Tratamentos de Superfície é um sector fortemente gerador de resíduos, dadas as

características dos seus diversos processos produtivos. Estes processos envolvem, na sua

grande maioria, a utilização de banhos concentrados (de desengorduramento, de deposição e

outros), que sofrem arrastes significativos para as águas de lavagem subsequentes. Originam,

assim, grandes quantidades de resíduos e efluentes líquidos com elevadas concentrações em

óleos e gorduras, compostos metálicos, ácidos, bases, aditivos vários, cianetos e outros, dando

origem ainda, em certos casos, a lamas metálicas. No caso de existirem tratamentos de fim de

linha, são também geradas nas ETAR’s elevadas quantidades de lamas do tipo coloidal, de difícil

desidratação, que concentram a maior parte da poluição gerada no processo.

Por outro lado, o facto dos tratamentos se efectuarem, ainda frequentemente, com o recurso à

utilização de compostos nocivos, como sejam os solventes halogenados em operações de

desengorduramento e os compostos à base de crómio ou de cianetos em banhos de deposição,

faz com que muitos dos efluentes e resíduos produzidos neste sector tenham características de

elevada perigosidade.

Acresce o facto da maioria das empresas ser de pequena dimensão (60% com menos de 10

trabalhadores), o que configura uma dispersão desses resíduos e, portanto, uma gestão mais

problemática, com as implicações económicas e ambientais que daí decorrem.

Em termos qualitativos, os resíduos industriais produzidos por este sector podem classificar-se

em três grandes grupos:

! Resíduos sólidos – resultantes, essencialmente de operações de tratamento

mecânico, como o polimento, a lixagem, a decapagem mecânica, e da pulverização

de materiais em pó (pintura e esmaltagem). Referem-se, na sua grande maioria, a

poeiras constituídas por partículas metálicas, cerâmicas e orgânicas. São resíduos

não-perigosos, alguns deles passíveis de reciclagem e/ou recuperação,

apresentando como destino final mais comum a deposição em aterro controlado.

! Resíduos líquidos – provenientes dos tratamentos químicos e electroquímicos,

englobam os banhos concentrados e os banhos de escorrimento. São normalmente

resíduos líquidos fortemente agressivos, constituídos por ácidos ou bases fortes,

podendo ainda conter compostos de maior ou menor nocividade, como sejam óleos

e gorduras, diversos metais (incluindo o crómio), cianetos, solventes, etc.. Alguns

são classificados, segundo o CER (Catálogo Europeu de Resíduos – Portaria nº

818/97, de 5 de Setembro), como Resíduos Perigosos.

Alguns destes banhos apresentam elevados potenciais de recirculação, como sejam

os banhos de desengorduramento. O destino final mais usual dos banhos

concentrados (cerca de 90%) é a sua condução a ETAR para tratamento, resultando


27

daí a produção de lamas. Quando não existe ETAR, estes resíduos são normalmente

canalizados para operadores licenciados de resíduos industriais, para tratamento

posterior em unidades próprias, geralmente localizadas fora do País (nomeadamente

no caso dos perigosos). As águas de lavagem associadas aos vários tratamentos de

superfície apresentam um elevado potencial de prevenção, mas, uma vez que são

águas residuais, não são contabilizadas como resíduos.

! Resíduos semi-sólidos ou pastosos – resultam principalmente das lamas formadas

em algumas operações, como o polimento, a fosfatação ou a satinagem, e das

lamas de ETAR podendo ou não, segundo o CER, encontrar-se na gama dos

resíduos considerados como Perigosos. São os mais produzidos, tendo como

destino final mais habitual a deposição em aterro controlado, também geralmente

fora do País (através do recurso a operadores de resíduos industriais licenciados).

4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS RESÍDUOS PRODUZIDOS

Dadas as particularidades do sector dos Tratamentos de Superfície e, também, devido à falta de

dados quantitativos no que respeita à produção de resíduos, este é um sector de difícil

caracterização.

Para conseguir tal caracterização, para além das pesquisas bibliográficas (que contribuíram

significativamente para a identificação dos resíduos produzidos), foram tomadas as seguintes

acções:

" Consulta das Associações industriais do sector: ANEMM (Associação Nacional das

Empresas Metalúrgicas Metalomecânicas), AIMMAP (Associação dos Industriais

Metalúrgicos, Metalomecânicos e Afins de Portugal) e APAL (Associação

Portuguesa de Anodização e Lacagem);

" Consulta dos Mapas de Registo de Resíduos Industriais;

" Envio de questionários a todas as empresas filiadas ou não nas associações

anteriormente referidas;

" Visitas a diversas empresas.


28

Os mapas de registo de resíduos entregues no Instituto de Resíduos referentes a 1998,

representam apenas 19% do total possível para o sector. Quanto aos questionários enviados, a

percentagem de respostas foi de 24%, que sendo baixa, se pode considerar como razoável face

aos constrangimentos havidos. Excepção feita às empresas de anodização e lacagem

associadas da APAL, onde se verificou uma percentagem de respostas bastante superior (65%).

De facto, as circunstâncias temporais em que o inquérito foi lançado (coincidência com

questionários semelhantes emitidos por outras entidades, férias do pessoal, encerramento das

fábricas no Verão e reduzido tempo para a resposta) não foram as mais favoráveis.

Dispondo dos dados atrás referidos, foi efectuada uma estimativa da quantidade de resíduos

gerados pelo sector dos Tratamentos de Superfície, usando a seguinte metodologia:

a) De entre as 210 empresas existentes no sector (de acordo com dados de 1997 do

Ministério do Trabalho e da Solidariedade), tomou-se como amostra-base para

estimar a quantidade de resíduos produzida no sector, o conjunto constituído pelas

empresas que responderam aos questionários enviados, pelas que preencheram os

mapas de registo de resíduos industriais e ainda pelas que foram visitadas;

b) A extrapolação a partir da amostra-base foi feita partindo dos seguintes

pressupostos:

- Equivalência na produção de resíduos em processos de fabrico semelhantes

- Existência de uma relação directa entre o número de trabalhadores e a

quantidade de resíduos produzida por processos de fabrico semelhantes em

unidades industriais pertencentes ao mesmo escalão de trabalhadores

No Quadro 1 relacionam-se os resíduos produzidos com as operações/processos que os geram.

O Quadro contém ainda, para cada resíduo, a sua classificação CER, bem como a indicação da

sua perigosidade, neste caso traduzida na cor vermelha atribuída aos resíduos considerados

como Perigosos.


29

Quadro 1

Correlação dos resíduos produzidos com a operação que os gera.

Processo Operação Resíduos Produzidos CER

Solventes usados contaminados com óleos,gorduras e partículas abrasivas

14 01 0114 01 0214 01 0314 01 0414 01 05

Desengorduramento emfase orgânica

Lamas contendo solventes14 01 0614 01 07

Resíduos líquidos ácidos ou alcalinos comóleos, gorduras e agentes molhantes,emulsionantes, adjuvantes, saponificantes ecomplexantes

11 01 04Desengorduramentoquímico ácido ou alcalino:

Lamas de ETAR com óleos e gorduras 19 08 04Resíduos líquidos alcalinos com óleos,gorduras e agentes molhantes,emulsionantes, adjuvantes, saponificantes ecomplexantes

11 01 04Desengorduramentoelectrolítico:

Lamas de ETAR com óleos e gorduras 19 08 04Resíduos líquidos ácidos de decapagem commetais

11 01 05Decapagem química ácida

Lamas de ETAR com hidróxidos metálicos 19 08 04Resíduos líquidos alcalinos de decapagemcom metais

11 01 04Decapagem químicaalcalina

Lamas de ETAR com hidróxidos metálicos 19 08 04Decapagem mecânica Granalha usada 12 02 01

Resíduos líquidos com Al e complexantes 11 01 04Lamas da satinagem com hidróxidos dealumínio

11 01 04Satinagem

Lamas de ETAR, com hidróxidos de alumínio 19 08 04Resíduos líquidos com metais, incluindo ocrómio

11 01 03

Resíduos líquidos com metais, sem crómio 11 01 04Stripping

Lamas de ETAR com hidróxidos metálicos 19 08 04Resíduos líquidos com metais 11 01 04Polimento químico ou

electroquímico Lamas de ETAR 19 08 04Polimento mecânico Lamas de Polimento 12 02 03Lixagem Lamas da lixagem 12 02 02

Ceras e gorduras 12 01 12Solventes orgânicos ou aquosos 12 01 99Resíduos de filme plástico 12 01 05

Preparação deSuperfícies

Protecções temporáriascom:- solventes orgânicos- solventes aquosos- gorduras- vernizes- filme plástico

Vernizes

08 01 0108 01 0208 01 0308 01 05

Metalização Poeiras contendo zinco 11 04 01Projecção com plasma, comchama, por arco-eléctrico

Poeiras da projecção 11 04 01

Esmaltagem porpulverização

Resíduos de esmalte em pó 08 02 01

Pintura a pó electrostática(ex.: lacagem de alumínio)

Resíduos de tinta em pó 08 01 04

Revestimentos:

Revestimentospor Projecção deMateriais Sólidos(pós ou outros)

Plastificação Resíduos de revestimentos em pó 08 02 01

Revestimentospor via Mecânica

Zincagem Mecânica (comzinco, cádmio ou estanhosobre aço)

Resíduos líquidos ácidos com metais 11 01 04


30

Quadro 1

Correlação dos resíduos produzidos com a operação que os gera (cont.).

Processo Operação Resíduos Produzidos CER

Resíduos de tintas com solventes orgânicos08 01 0108 01 02

Resíduos de tintas de base aquosa 08 01 03Pintura por imersão

Tintas endurecidas 08 01 05Suspensões aquosas contendo materiaiscerâmicos

08 02 03

Revestimentospor Imersão emTintas Líquidasou Esmaltes

Esmaltagem por imersãoLamas de ETAR contendo materiaiscerâmicos

19 08 04

Resíduos de tintas com solventes orgânicos08 01 0108 01 02

Resíduos de tintas de base aquosa 08 01 03Resíduos líquidos aquosos contendo tintas, dapintura com cortina de água

08 01 10

Lamas da pintura com cortina de água 08 01 08Tintas endurecidas 08 01 05

Pintura líquida porpulverização

Lamas de ETAR, provenientes da pintura comcortina de água

19 08 04

Suspensões aquosas contendo materiaiscerâmicos

08 02 03

Lamas aquosas contendo materiais cerâmicos 08 02 02

Revestimentospor Pulverizaçãode TintasLíquidas ouEsmaltes

Esmaltagem por projecçãoLamas de ETAR contendo materiaiscerâmicos

19 08 04

Resíduos líquidos, ácidos ou alcalinos, commetais

11 01 04Revestimentospor viaElectroless

Niquelagem, Platinagem,Cobreagem, Prateagem,Douragem Lamas de ETAR com hidróxidos metálicos 19 08 04

Suspensões aquosas contendo tintas 08 01 10Pintura por cataforése

Lamas de ETAR 19 08 04Suspensões aquosas contendo materiaiscerâmicos

08 02 02Esmaltagem porelectroforése

Lamas da ETAR 19 08 04Resíduos líquidos com crómio e, no caso debanhos com Cr (III), com sais condutoresgeralmente fluorados, agentes complexantese agentes molhantes

11 01 03

Resíduos líquidos alcalinos cianurados comsais de zinco e complexantes como EDTA eDTPA

11 01 01

Resíduos líquidos alcalinos cianurados comsais de cobre e fluoretos

11 01 01

Resíduos líquidos alcalinos cianurados comcobre e zinco

11 01 01

Resíduos líquidos com metais 11 01 04

Revestimentospor viaElectrolítica

Cromagem, Niquelagem,Zincagem (alcalinacianurada ou ácida),Cobreagem (alcalinacianurada ou ácida),Cadmiagem, Douragem,Prateagem, Estanhagem,Latonagem

Lamas de ETAR com hidróxidos metálicos 19 08 04Revestimentospor DeposiçãoFísica em FaseVapor

PVD, Evaporação a vácuo,Pulverização catódica,Deposição iónica

Sem produção de resíduos líquidos ou sólidos

Revestimentospor DeposiçãoQuímica em FaseVapor

CVD, PECVD Sem produção de resíduos líquidos ou sólidos


31

Quadro 1

Correlação dos resíduos produzidos com a operação que os gera (cont.).

Processo Operação Resíduos Produzidos CERFosfatação Lamas de fosfatação contendo P, Fe, Zn e Mg 11 01 08

Resíduos líquidos com crómio e fosfatos 11 01 03Cromatação Lamas de ETAR com hidróxidos metálicos e

fosfatos19 08 04

Resíduos líquidos ácidos, com crómio 11 01 03Passivação crómica

Lamas de ETAR, com crómio 19 08 04Resíduos líquidos com sulfato de estanho eoutros metais

11 01 04

Conversões:

Conversões porvia Química

ColoraçãoLamas de ETAR, com hidróxidos metálicos 19 08 04Resíduos líquidos com alumínio 11 01 04

AnodizaçãoLamas de ETAR, com hidróxidos de Al 19 08 04Resíduos Líquidos com ácido fosfórico oucrómico e aditivos

11 01 0311 01 04

Conversões porvia Electrolítica

Oxidação anódicaLamas de ETAR 19 08 04

Conversões porDifusão:TratamentoTermoquímico,em Fase Sólida

Cementação, Nitruração,Carbonitruração


Conversões porDifusão:TratamentoTermoquímicoem Meio Gasoso

Cementação, Nitruraçãogasosa e iónica,Carburação gasosa eiónica, Carbonitruração,Sulfo-carbonitruração,Sulfuração iónica


Conversões porDifusão:TratamentoTermo-electroquímicoem Meio Líquidoou Pastoso

Cementação, Nitruração,Carbonitruração, Sulfuração

Lamas contendo cianetos, fluoretos, nitratos,nitritos

12 01 99

Resíduos líquidos com cloretos ou fluoretos emetais

11 01 04Galvanização a quente

Lamas de ETAR, com hidróxidos metálicos 19 08 04Resíduos líquidos com cloretos ou fluoretos eestanho

11 01 04Estanhagem a quente

Lamas de ETAR, com estanho 19 08 04Resíduos líquidos com cloretos ou fluoretos echumbo

11 01 04Com Chumbo

Lamas de ETAR, com chumbo 19 08 04Resíduos líquidos com cloretos ou fluoretos ealumínio

11 01 04

Conversões porDifusão:Imersão

Com AlumínioLamas de ETAR, com hidróxidos de alumínio 19 08 04

TransformaçõesEstruturais:Por TratamentoMecânicoSuperficial

Granalhagem Granalha usada 12 02 01

Por TratamentoTérmicoSuperficial

Têmpera: chama, indução,plasma, laser

Lamas e resíduos sólidos de processos detêmpera

11 03 0111 03 02

Por ImplantaçãoIónica

Implantação iónica Sem produção de resíduos líquidos ou sólidos

Resíduos líquidos com sais metálicos 11 01 04Acabamentos Colmatagem

Lamas de ETAR com hidróxidos metálicos 19 08 04


32

De salientar que, apesar da Portaria nº 818/97 mencionar uma listagem dos resíduos

classificados como perigosos, bem como a caracterização da perigosidade correspondente

(explosivos, inflamáveis, tóxicos, etc.), apenas se vai atribuir a designação de perigoso e não-

perigoso, dado que a caracterização da perigosidade só é possível caso a caso, conhecendo a

sua composição.

Por outro lado, resíduos há, que não constando da listagem de resíduos perigosos, se

consideram como apresentando um grau de perigosidade elevado. Encontram-se, neste caso,

por exemplo, muitos dos resíduos líquidos sem crómio e sem cianetos e as lamas de ETAR, que

frequentemente contêm teores elevados de metais pesados.

Do ponto de vista da caracterização quantitativa dos resíduos, os dados disponíveis utilizados na

extrapolação podem considerar-se como escassos face à dimensão do sector, dispondo-se

apenas de valores credíveis para os processos mais significativos e ainda assim, com uma

percentagem considerável e não quantificável de erro associado. Contudo e apesar da existência

de algumas discrepâncias, pensa-se que, relativamente aos processos analisados, as

estimativas obtidas possam traduzir um bom indicador das quantidades totais de resíduos

geradas pelo sector dos Tratamentos de Superfície no nosso País.

Os resultados extrapolados encontram-se expressos no Quadro 2, de acordo com a sua origem e

classificação CER, e hierarquizados segundo a sua perigosidade e a quantidade anual

produzida.

Note-se que os resíduos líquidos que se encontram contabilizados no Quadro 2 e no Quadro 3

correspondem à estimativa dos banhos concentrados que são descarregados sem tratamento

em ETAR. Nos casos em que há tratamento são contabilizadas apenas as lamas geradas.

As águas residuais provenientes das operações de lavagem ou da cortina de água de pinturas

líquidas, sejam ou não tratadas, não são aqui contabilizadas, porque se assume que não têm

correspondência como resíduos líquidos ao abrigo da classificação do CER. Contudo as lamas

geradas no seu tratamento em ETAR, quando ocorre, são contabilizadas.

Nas estimativas realizadas considerou-se que cerca de 90% do volume total de águas de

lavagem e banhos descarregados sofrem tratamento em ETAR. Dado que a descarga dos

banhos concentrados é pouco frequente ou mesmo rara, admitiu-se que o volume destes é de

apenas 10%, sendo os restantes 90% correspondentes às águas de lavagem. Constitui

excepção a operação de desengorduramento aquoso, para a qual se admitiu uma igual partição

entre os banhos descarregados e as águas de lavagem.


33

Quadro 2

Quantificação e hierarquização dos resíduos produzidos por processo, segundo a suaperigosidade e quantidades produzidas.

Resíduos Produzidos Origem CER PerigosidadeQuantidade Anual

Produzida

Cromagem/Niquelagem 709 (m3)

Zincagem não-cianurada 11 (m3)

Zincagem cianurada 11 (m3)Resíduos Líquidos com crómio esem cianetos

Lacagem de alumínios

11 01 03 Perigoso

3 (m3)

Total 734 (m3)

Zincagem cianurada 65 (m3)

Cobreagem cianurada 52 (m3)Resíduos Líquidos sem crómio ecom cianetos

Latonagem

11 01 01 Perigoso

39 (m3)

Total 156 (m3)

Lacagem de alumínios (*) 5.913 (t)

Anodização (*) 1.796 (t)

Cromagem/Niquelagem 363 (t)

Zincagem cianurada 287 (t)

Latonagem 140 (t)

Cobreagem cianurada 127 (t)

Zincagem não-cianurada 40 (t)

Cobreagem não-cianurada 13 (t)

Lamas de ETAR

Douragem

19 08 04Não-

Perigoso

7 (t)

Total 8.686 (t)




Cobreagem cianurada 257 (m3)

Cobreagem não-cianurada 253 (m3)

Latonagem 215 (m3)

Resíduos líquidos dodesengorduramento químico ouelectrolítico

Douragem

11 01 04Não-

Perigoso

12 (m3)

Total 3360 (m3)


Lacagem de alumínios 432 (m3)


Anodização 136 (m3)


Cobreagem não-cianurada 50 (m3)

Latonagem 31 (m3)

Resíduos Líquidos sem crómio esem cianetos

Douragem

11 01 04Não-

Perigoso

3 (m3)

Total 1674 (m3)

Pó de Zinco Metalização 11 04 01Não-

Perigoso252 (t)

Tinta em pó Lacagem de alumínios 08 01 04Não-

Perigoso138 (t)

Granalha Decapagem mecânica 12 02 01Não-

Perigoso23 (t)

Lamas de Polimento Polimento mecânico 12 02 03Não-

Perigoso3 (t)

Poliamida 12 Plastificação 08 02 01Não-

Perigoso<1 (t)

Polietileno Plastificação 08 02 01Não-

Perigoso<1 (t)

(*) A Associação Portuguesa de Anodização e Lacagem (APAL) estimou em 15 000 t as lamas

geradas em Portugal no ano de 1999.


34

Estima-se que, de entre os resíduos catalogados como Perigosos (ao abrigo da Portaria

nº818/97 de 5 de Setembro), os que contêm crómio são os produzidos em maior quantidade (734

m3/ano), seguidos dos que contêm cianetos (156 m3/ano).

No que respeita à sua utilização, é de salientar que, enquanto que os banhos cianetados têm

vindo a ser progressivamente substituídos por banhos não cianetados, com a consequente

diminuição da perigosidade dos resíduos gerados, o mesmo não acontece com os banhos que

contêm crómio ou, pelo menos não acontece de forma tão acentuada. Tal deriva do facto da

diminuição da perigosidade deste tipo de banhos se encontrar directamente associada à

substituição do crómio (VI) pelo crómio (III), de menor toxicidade. Mas embora essa tendência já

se verifique nos processos de cromagem decorativa, ainda não existem banhos de crómio(III) no

mercado que sejam aceitáveis pela indústria em termos de preço e eficiência para substituir o

crómio (VI) em cromagem dura.

Em termos globais, a maior quantidade dos resíduos líquidos não-perigosos é constituída pelos

resíduos provenientes dos banhos de desengorduramento, logo seguida pelos banhos

concentrados que não contêm crómio nem cianetos.

Quanto aos resíduos sólidos e semi-sólidos, verifica-se que a maior produção respeita, como

seria de esperar, às lamas de ETAR, seguidas dos pós da metalização e da tinta em pó das

lacagens de alumínio. Ainda no que se refere à produção de lamas de ETAR, os processos de

maior geração são os relacionados com a anodização e lacagem de alumínio.

É de salientar que no Quadro 2 não se encontram contabilizados os resíduos de embalagens,

uma vez que não foi possível a sua quantificação. Tratam-se essencialmente de embalagens de

matérias-primas como tintas, solventes, óleos ou reagentes químicos. As embalagens não

devem ser contaminadas com outros resíduos e, sempre que possível, devem utilizar-se

embalagens retornáveis, ou seja, usar sempre a mesma embalagem para um determinado

produto, devendo caber ao produtor/fornecedor a retoma das mesmas.

Finalmente e como os Tratamentos de Superfície constituem uma actividade de importância

significativa dentro do sector da Metalurgia e Metalomecânica apresenta-se no Quadro 3 uma

estimativa conjunta do quantitativo de resíduos produzidos por esta actividade dentro dos dois

sectores. É de salientar que os dados referentes aos resíduos provenientes da actividade de

Tratamentos de Superfície dentro do sector da Metalurgia e Metalomecânica, além de descritos

neste Guia Sectorial dos Tratamentos de Superfície, são também tratados no Guia Sectorial da

Metalurgia e Metalomecânica.


35

Quadro 3

Resíduos gerados anualmente em actividades dos Tratamentos de Superfície nos sectores dos Tratamentos deSuperfície e da Metalurgia e Metalomecânica.

Tratamentos deSuperfície

Metalomecânica TotalResíduo CER

m3/ano t/ano m3/ano t/ano m3/ano t/ano

Resíduos do fabrico, formulação, distribuição e utilização(FFDU) de tintas e vernizes:

080100

Resíduos de tintas e vernizes contendo solventes halogenados 080101 64 64

Resíduos de tintas e vernizes sem solventes halogenados 080102 9 9

Tintas em pó 080104 138 53 191

Tintas e vernizes endurecidos 080105 57 57

Lamas aquosas contendo tintas e vernizes 080108 25 25

Outros resíduos não especificados 080199 61 61

Res. Líq. e lamas do tratamento e do revestimento de metais 110100

Resíduos cianurados alcalinos contendo metais excepto o crómio 110101 156 63 219

Resíduos isentos de cianetos e contendo crómio 110103 734 1198 1932

Resíduos isentos de cianetos e sem crómio 110104 5034 5289 10323

Ácidos não anteriormente especificados 110106 69 69

Lamas de fosfatação 110108 1145 1145

Lamas e sólidos de processos de têmpera 110300

Resíduos contendo cianetos 110301 2088 2088

Outros resíduos 110302 214 214

Outros res. inorgânicos contendo metais não especificados 110400

Outros resíduos inorgânicos contendo metais não especificados 110401 252 633 885

Resíduos de processos de tratamento mecânico de superfície 120200

Granalha usada 120201 23 103281 103304

Lamas de rectificação e lixagem 120202 174 174

Lamas de polimento 120203 3 16511 16514

Outros resíduos não especificados 120299 12984 12984

Res. de desengorduramento de metais e manutenção de equip. 140100

Outros solventes e misturas de solventes 140102 4 4

Lamas ou resíduos sólidos com solventes 140106 3 3

Resíduos de ETAR não especificados 190800

Lamas do tratamento de águas residuais industriais 190804 8686 9171 17857

PN

AP

RI - G

uia

Técn

ico S

ecto

rial d

os T

ratam

ento

s de S

uperfície

35


36

Analisando o Quadro 3, constata-se que para alguns resíduos, nomeadamente os resultantes de

operações específicas da preparação de superfícies, como sejam a decapagem mecânica, a

lixagem ou o polimento, se geram quantidades elevadas no sector da Metalurgia e

Metalomecânica, mas valores muito reduzidos (ou até mesmo nulos) no sector dos Tratamentos

de Superfície. Esta constatação deve-se ao facto deste tipo de operações ocorrer com maior

frequência nos processos de tratamento inerentes ao sector da Metalurgia e Metalomecânica.

Deste modo, verifica-se que anualmente são geradas em Portugal, em operações relacionadas

com os tratamentos de superfície, cerca de 155 500 t de resíduos sólidos, aproximadamente 9

100 t neste sector (sendo 95% são lamas de ETAR) e cerca de 146 400 t no sector da Metalúrgia

e Metalomecânica (onde apenas 6 % são lamas de ETAR, sendo a parte restante constituída

pelos resíduos sólidos gerados nos próprios processos).


37

5 POTENCIAL DE PREVENÇÃO NO SECTOR DOS TRATAMENTOS DE

SUPERFÍCIE

As características dos resíduos gerados pelo sector dos Tratamentos de Superfície, já

anteriormente descritas, proporcionam a aplicação de um vasto conjunto de medidas e

tecnologias de prevenção ao longo dos processos de tratamento, as quais permitem a redução,

não só da quantidade, mas, também, da perigosidade dos resíduos provenientes de cada

operação.

No que se refere aos resíduos líquidos, é possível actuar não só ao nível da sua redução, mas

também, simultaneamente, ao nível da reutilização das matérias primas e da água, com a

consequente redução do seu consumo. Quanto às águas residuais provenientes das lavagens

associadas aos vários tratamentos de superfície apresentam um elevado potencial de prevenção.

Nomeadamente, no caso das lavagens intermédias que se situam entre banhos electrolíticos ou

químicos de longa duração, algumas das tecnologias existentes consistem em sistemas de

concentração/purificação que permitem a recirculação do concentrado (com os constituintes do

banho) para o banho de tratamento anterior e da água para os andares de lavagem. Consegue-

se assim, ao mesmo tempo, a redução do consumo de água, a recuperação de matérias primas

e ainda a redução significativa do volume de efluente gerado e dos resíduos de fim de linha

correspondentes.

A substituição do processo de lavagem mais tradicional por lavagens em cascata e em

contracorrente, pode também conduzir a uma redução do consumo de água e

consequentemente dos efluentes líquidos gerados, mantendo a mesma eficiência de lavagem.

Também no caso dos banhos de desengorduramento químico, é possível o seu

reaproveitamento parcial recorrendo a sistemas de membranas, de decantação ou outros, nos

quais as gorduras, os óleos e as outras impurezas ficam retidos, retornando a solução com os

aditivos livres ao banho. Consegue-se assim, uma diminuição do consumo de reagentes, bem

como do volume de efluente ou resíduo gerados, como resultado do prolongamento da vida do

banho.

Durante as visitas efectuadas às empresas, bem como através das respostas aos questionários

enviados, verificou-se que as medidas de prevenção mais utilizadas em Portugal, ou pelo menos

aquelas para as quais os industriais estão mais sensibilizados, consistem na utilização de

sistemas de lavagem em cascata e em contracorrente, em substituição das lavagens simples.

Verificou-se ainda haver em algumas empresas a preocupação com o uso de banhos cianetados

e a vontade de os substituir por banhos não cianetados, nomeadamente, no caso das zincagens

e cobreagens, objectivando a redução da perigosidade dos efluentes gerados. No caso das


38

tecnologias de prevenção, são os sistemas de permuta iónica os mais implementados para

reutilização das águas de lavagem entre banhos de tratamento.

De acordo com os industriais inquiridos, os principais factores de incentivo à implementação de

medidas e tecnologias de prevenção no sector são, para além dos incentivos financeiros e

fiscais, a garantia prévia de que através dessas medidas/tecnologias se consegue a

eliminação/redução substancial dos seus resíduos. Tal atitude permite alimentar algum

optimismo acerca da implementação a curto ou médio prazo de algumas dessas

medidas/tecnologias, nomeadamente a optimização das lavagens e também a utilização de

sistemas de separação por membranas e de permuta iónica para recirculação de banhos ou

águas de lavagem. Note-se, no entanto, que o facto de a maioria das empresas deste sector

terem captações próprias de água, a qual obtêm a um custo bastante reduzido, implica uma

menor sensibilidade do industrial face às medidas/tecnologias cujo principal objectivo é a

redução do consumo de água.

Quanto às restantes tecnologias de prevenção passíveis de aplicação nos tratamentos de

superfície, muitas delas têm sido implementadas com sucesso noutros países e mesmo em

Portugal, embora estejam muito pouco difundidas. O impacte de quase todas as tecnologias

mencionadas não tem sido muito visível junto dos industriais portugueses, quer por exigirem

investimentos mais elevados, quer por induzirem à ideia de que têm períodos de retorno do

investimento demasiado longos, o que em muitos casos e após uma análise económica simples,

se verifica não corresponder à realidade.

Deste modo, com base no vasto conjunto de medidas/tecnologias de prevenção existentes no

mercado com aplicabilidade a curto ou médio prazo, pode concluir-se que o sector dos

Tratamentos de Superfície apresenta um elevado potencial de prevenção. Os benefícios

associados à implementação dessas medidas/tecnologias são por vezes bastante significativos

ao nível da redução dos consumos de matérias-primas e de água. A redução dos resíduos e

efluentes gerados terá um impacte positivo ao nível do custo do tratamento em ETAR, bem como

do custo da respectiva deposição em aterro.

5.1 MEDIDAS E TECNOLOGIAS DE PREVENÇÃO IDENTIFICADAS PARA O SECTOR

A identificação das medidas e tecnologias de prevenção para o sector dos Tratamentos de

Superfície foi efectuada através de pesquisas bibliográficas, consultas a fornecedores de

tecnologias e contactos com industriais do sector, centrando-se nos seguintes aspectos:

- substituição de matérias primas perigosas por outras de menor impacte ambiental;

- minimização do consumo de água;

- minimização do consumo de matérias primas;


39

- optimização da utilização dos banhos de tratamento e respectivas águas de

lavagem, através de processos de concentração e recirculação dos mesmos; e,

- melhoria da manutenção dos equipamentos, com o objectivo de reduzir o risco de

avarias, fugas ou acidentes.

As soluções apresentadas mais adiante podem ser extremamente vantajosas para as empresas,

porque, para além de benefícios económicos associados, introduzem melhorias significativas no

processo em termos ambientais, quer pela diminuição da quantidade e/ou perigosidade dos

resíduos gerados, quer pela maior facilidade da sua gestão. Todas estas acções garantem às

empresas que as adoptem vantagens competitivas e uma melhor preparação para enfrentar as

exigências normativas ambientais que venham a ser impostas no futuro.

Existem dois factores imprescindíveis para alcançar os objectivos propostos: a minimização e a

recuperação de resíduos. As vias essenciais para o conseguir, encontram-se esquematizadas na

Figura 22.


40

Figura 22 – Diagrama representativo da prevenção de resíduos ao nível do processo produtivo no sector dos Tratamentos de Superfície.

PN

AP

RI - G

uia

Técn

ico S

ecto

rial d

os T

ratam

ento

s de S

uperfície

40

Prevenção de Resíduos/Efluentes

Substituição deprocessos ou

produtos, por outrosgeradores de m enor

poluição

Prolongam entodo tem po deutilização dos

banhosconcentrados

M inim izaçãodas perdaspor arraste

Optim izaçãodas técnicasde lavagem

Devolução, doarraste de

electrólito, aosbanhos

concentrados

Concentração desubstânciasvalorizáveis a

partir das águasde lavagem

Recuperaçãodos pós depintura

Elim inação /Redução na fonte Recuperação

DirectaCom

concentraçãoprévia


41

No Quadro 4 identificam-se as diversas medidas e tecnologias aplicáveis por operação,

instaladas ou não em Portugal, e a sua correlação com os resíduos que previnem.

Quadro 4

Medidas/tecnologias de prevenção identificadas por operação.

InstaladaTecnologia/Medida Operação Resíduo que Previne

Estrangeiro Portugal

Desengorduramento químicocom soluções aquosasalcalinas

Sim Sim

Desengorduramento químicocom soluções aquosas ácidas Sim Sim

Desengorduramentoelectrolítico Sim Sim

Plaforização


Solventes usadoscontaminados com óleos,gorduras e partículasabrasivas; lamascontendo solventes

Sim Sim

- Colocar um banho de pré-desengorduramento,alimentado pelo despejo dobanho dedesengorduramento

- No caso de umdesengorduramento aquente, colocar um banhomorto que permitecompensar as perdas porevaporação

Sim Sim

Regeneração dos banhos dedesengorduramento porflotação

Sim

Regeneração dos banhos dedesengorduramento pordecantação

Sim Sim

Regeneração dos banhos dedesengorduramento porcentrifugação

Sim Sim

Regeneração dos banhos dedesengorduramento porultrafiltração

Sim Sim

Regeneração dos banhos dedesengorduramento pormicrofiltração

Desengorduramento

- Resíduo líquido comóleos, gorduras, metaise produtos químicos dedesengorduramento

- Lamas de ETARcontaminadas comóleos, gorduras emetais

Sim


42

Quadro 4

Medidas/tecnologias de prevenção identificadas por operação (cont.).



- Colocar um banho de pré-decapagem antes dadecapagem que seráalimentado pelo despejo dobanho de decapagem

- No caso de uma decapagema quente, colocar um banhomorto que permitecompensar as perdas porevaporação e recuperar oácido

Sim Sim

Decapagem física comgranalha Sim Sim

Decapagem física comgrânulos de gelo Sim

Decapagem física comgrânulos de CO2

Sim

Regeneração por retardaçãoiónica (ácida ou alcalina) dosbanhos de decapagem

Decapagem química

(ácida ou alcalina)

- Solução ácida dedecapagem

- Resíduo líquidoalcalino com metais

- Lamas de ETAR comhidróxidos metálicos

Sim

Regeneração dos banhos dedecapagem sulfúrica de açospor cristalização de ferro naforma de FeSO4.7H2O, porarrefecimento do banho

Sim

Regeneração dos banhos dedecapagem sulfúrica de açospor cristalização de ferro naforma de FeSO4.H2O, poraquecimento do banho

Sim

Regeneração dos banhos dedecapagem sulfúrica de aços,por electro-electrodiálise(concentração de H2SO4 eeliminação do ferro pordeposição no cátodo)

Sim

Purificação de banhos dedecapagem clorídrica de aços,por decomposição pirolítica deFeCl2 (pulverização num forno aalta temperatura comrecuperação de HCl e de Fe2O3)

Sim

Purificação de banhos dedecapagem clorídrica de aços,por permuta iónica (fixação deFeCl4

- numa resina aniónica queé em seguida regenerada comH2O para recuperação de HCl)

Decapagem de aços



Sim Sim


43

Quadro 4


Instalada

Tecnologia/Medida Operação Resíduo que Previne Estrangeiro

Portugal

Regeneração por electrólise,dos banhos de decapagemsulfúrica de peças de cobre,

Decapagem depeças de cobre



Sim

Substituição do Cr(VI) por Cr(III)no banho da cromagem

Cromagemdecorariva

- Resíduo líquido comcrómio (VI)

- Lamas de ETAR comhidróxidos de crómio (III)

Sim Sim

Regeneração do banho decromagem por permuta iónica(os catiões indesejáveis comoNi2+, Cu2+ ou Zn2+ ficam retidosna resina)

Sim Sim

Purificação do banho mortoapós a cromagem, por permutaiónica (retenção de Cr3+ e Fe3+,em resinas catiónicas e CrO42-

e SO42- em resinas aniónicas),

com possível recuperação deácido crómico

Cromagem

- Resíduo líquido comcrómio e outros metais


Sim Sim

Regeneração do banho depassivação crómica porpermuta iónica (os catiõesindesejáveis como Fe3+, Cr3+ ouZn2+ ficam retidos na resina)

Passivação crómica

- Resíduo líquido comcrómio e outros metais


Sim

Regeneração do banho mortopor electrodiálise,concentrando os sais edevolvendo-os ao banho dedeposição de níquel

Sim

Reaproveitamento de águas delavagem através do seutratamento por osmoseinversa, com recuperação de Nipara reintrodução no banho dedeposição

Sim

Reaproveitamento de águas delavagem através do seutratamento por electrólise, comrecuperação de Ni parareintrodução no banho dedeposição

Niquelagem

(lavagem após adeposição de níquel)

- Resíduo líquido com saisde níquel

- Lamas de ETAR comhidróxidos de níquel

Sim


44

Quadro 4




Zincagem alcalina nãocianetada

Sim Sim

Zincagem ácida

Zincagem alcalinacianetada

- Resíduo líquidocianurado com metais

- Lamas de ETAR comhidróxidos de zinco

Sim Sim

Regeneração do banho dedeposição de zinco, porevaporação

Zincagem

(banho de deposiçãoe lavagem posterior)


- Lamas de ETAR comhidróxidos de zinco

Sim

Cobreagem alcalina semcianetos

Sim Sim

Cobreagem ácida

Cobreagem alcalinacianetada

- Resíduo líquidocianurado e comfluoretos

- Lamas de ETAR comhidróxidos de cobre

Sim Sim

Regeneração do banho mortopor electrodiálise,concentrando os sais edevolvendo-os ao banho dedeposição de cobre

Cobreagem

(banho morto)

- Resíduo líquido comsais de cobre

- Lamas de ETAR comhidróxidos de cobre

Sim

Regeneração do banho dedeposição de prata, porevaporação

Prateagem


- Resíduo líquido comprata

- Lamas de ETAR comprata

Sim

Regeneração do banho mortopor electrodiálise,concentrando os sais edevolvendo-os ao banho dedeposição da prata

Prateagem

(banho morto)



Sim

Regeneração de águas delavagem com recuperação deprata por permuta iónica comformação de complexos

Prateagem

(lavagem apósdeposição da prata)



Sim

Regeneração do banho dedeposição de cádmio, porevaporação

Cadmiagem


- Resíduo líquido comcádmio

- Lamas de ETAR comcádmio

Sim

Regeneração do banho dedeposição de estanho, porevaporação

Estanhagem


- Resíduo líquido comsais de estanho

- Lamas de ETAR comhidróxidos de estanho

Sim

Regeneração do banho dedeposição de latão, porevaporação

Latonagem



- Lamas de ETAR comhidróxidos de Cu e Zn

Sim


45

Quadro 4




Pintura com tinta em pó, comequipamento para recolha depoeiras com possibilidade derecuperação de matéria-prima

Sim Sim

Pintura à pistola com sistemaHVLP (elevado volume/baixapressão)

Pintura com tintalíquida

- Resíduos de tintas debase aquosa

- Resíduos de tintascom solventes

- Lamas da remoção detintas

Sim

Pintura airless Sim

Pintura electrostática atomizadaà pressão

Pintura a sprayatomizado por ar

Perdas por "overspray"Sim Sim

Lavagem automática daspistolas de aplicação de tinta(base solvente), compossibilidade de reutilização dosolvente

Lavagem daspistolas de aplicaçãode tinta

- Resíduos de tintas debase solvente

- Lamas de remoção detintas

Sim

Regeneração da água delavagem após o banho depintura por ultrafiltração, comrecuperação de tinta

Pintura cataforética- Resíduos de tintas

líquidas

- Águas de lavagem

Sim Sim

Regeneração dos banhosalcalinos de satinagem porretardação iónica (separaçãoentre a soda que é devolvida aobanho e o alumínio que érecuperado na forma de soluçãoconcentrada)

Sim

Regeneração do banho desattinagem por ultrafiltração/cristalização

Satinagem(anodização)



Sim

Reutilização das águas delavagem por tratamento porosmose inversa

Neutralização/Desoxidação

(anodização)



Sim

Regeneração do banho deanodização por retardaçãoiónica (separação entre o ácidosulfúrico que é devolvido aobanho e o alumínio que érecuperado na forma de soluçãoconcentrada)

Sim Sim

Regeneração do banho deanodização extraindo o alumíniopor electrodiálise

Sim

Reutilização das águas delavagem por osmose inversa

Anodização

- Resíduo líquido ácidocom metais


Sim

Regeneração do banho decromatagem por electro-electrodiálise

Cromatagem

(Anodização)

- Resíduo líquido comcrómio e fosfatos

- Lamas de ETAR comhidróxidos de Cr(III) efosfatos

Sim


46

Quadro 4




Regeneração dos banhos e daságuas de lavagem por osmoseinversa

Colmatagem

(Anodização)

- Resíduo líquido commetais

- Lamas de ETAR

Sim Sim

Lavagens sucessivas Sim Sim

Lavagem em cascata e emcontracorrente

Lavagens simples- Resíduo líquido com

metais

- Lamas de ETARSim Sim

Colocação de um banho mortoapós os tanques de tratamento,por forma a diminuir acontaminação das águas delavagem

Sim Sim

Substituição de linhas deprocesso manuais por linhasautomáticas com menorconsumo de água

Todo o processo- Resíduo líquido com

metais

- Lamas de ETAR

Sim Sim

A actividade ligada aos revestimentos electrolíticos é a mais difundida em Portugal, ocorrendo

frequentemente associada aos processos de tratamento de superfícies. Tendo em conta os

principais objectivos de qualquer linha galvânica, que são a melhoria da qualidade do processo, a

redução dos custos de produção e o cumprimento das normas ambientais, apresentam-se, em

seguida, e de forma detalhada, as principais tecnologias e medidas de prevenção identificadas

para uma linha de tratamento deste tipo.

5.1.1 Substituição de Processos ou de Matérias Primas por Outros de Menor

Impacte Ambiental

5.1.1.1 Substituição de uma decapagem em meio aquoso por uma decapagem a seco

com granalha

Regra geral, em termos ambientais, uma decapagem a seco apresenta vantagens em relação a

uma decapagem em meio aquoso, uma vez que os resíduos retirados das superfícies metálicas

se encontram na fase sólida, podendo as poeiras produzidas ser aspiradas através de um

sistema adequado e facilmente recuperadas para serem reutilizadas ou eliminadas. Na

decapagem por via húmida, os resíduos líquidos encontram-se mais dispersos e diluídos,

constituindo volumes por vezes elevados e com características bastante agressivas, uma vez

que se trata de operações em que se utilizam ácidos ou bases fortes. É necessário ter em conta

no entanto que o tratamento mecânico pode criar descontinuidades na superfície das peças,

fazendo com que nem todas as operações de decapagem química possam ser substituídas por

processos mecânicos.


47

5.1.1.2 Substituição de desengorduramentos com solventes por desengorduramentos

químicos em fase aquosa

Os desengorduramentos em fase aquosa são preferíveis aos desengorduramentos em fase

orgânica, dado que estes utilizam alguns solventes orgânicos de perigosidade elevada

extremamente prejudiciais para o organismo humano. Os desengorduramentos em fase aquosa,

geralmente alcalina, utilizam agentes molhantes, emulsionantes, saponificantes e complexantes,

que são compostos de menor toxicidade que os solventes, permitindo assim uma melhoria do

ambiente interno da fábrica por ausência de emissões de compostos orgânicos voláteis (COV's)

e também uma redução significativa da perigosidade dos resíduos produzidos.

5.1.1.3 Substituição do Cr(VI) por Cr(III) em cromagem decorativa

A utilização de crómio apresenta sempre implicações ambientais, no entanto a forma

hexavalente do crómio tem uma toxicidade mais elevada que a do crómio trivalente, o que leva a

que seja preferível, sempre que possível, trabalhar com banhos de Cr(III) em cromagem

decorativa. Os banhos de Cr(III) são constituídos por um sal de crómio, sais condutores e

agentes complexantes e molhantes. Existem dois tipos de banho que apenas diferem no

processo de evitar a formação de Cr(VI) por reacção anódica.

As principais vantagens da substituição de Cr(VI) por Cr(III) são as seguintes:

- diminuição da contaminação dos efluentes líquidos: não contêm Cr(VI) e a

concentração total de crómio é reduzida para 1/4, com a consequente redução do

custo do tratamento dos efluentes;

- ausência de vapores crómicos do banho, sendo desnecessária a utilização de

equipamento de aspiração;

- melhoria do ar ambiente no local de trabalho;

- redução do consumo de energia, já que o banho trabalha à temperatura

ambiente;

- diminuição das perdas por arrasto, uma vez que a solução de Cr(III) escorre mais

facilmente do que a solução de Cr(VI);

- eliminação da operação de redução de Cr(VI) a Cr(III) na ETAR.


48

Esta substituição tem, no entanto, algumas desvantagens:

- necessidade de um maior controlo do banho;

- revestimento com menor resistência à corrosão;

- aumento dos custos dos reagentes.

5.1.1.4 Substituição dos banhos cianetados por banhos sem cianetos

Os cianetos são substâncias de elevada toxicidade e extremamente nocivos para o organismo

humano. É assim preferível, sempre que possível, utilizar em sua substituição banhos que não

contenham estes compostos. Esta medida evita também a operação específica para a destruição

de cianetos durante o tratamento de efluentes.

Zincagem:

Os banhos de zincagem alcalinos não-cianetados, apesar de não permitirem revestimentos com

propriedades equivalentes às adquiridas nos banhos com altos teores de cianetos, permitem

obter resultados superiores aos dos banhos com baixos teores de cianetos, com as vantagens de

terem um custo de manutenção muito baixo e de proporcionarem uma redução significativa nos

custos do tratamento dos efluentes. Os banhos não cianetados não são, no entanto, adequados

ao tratamento de peças em ferro fundido ou de aços com enxofre, obrigando ainda a limitações

na densidade de corrente.

A zincagem em meio ácido é também uma alternativa aos banhos cianetados pois permite um

rendimento bastante elevado, a camada formada é homogénea, sendo adequada ao

revestimento de ferro fundido e aços com enxofre. Esta tecnologia tem no entanto, um poder de

penetração mais baixo e exige um controlo frequente do banho. O custo dos reagentes é mais

elevado neste caso.

Cobreagem:

Os banhos de cobre alcalinos não-cianetados permitem uma qualidade de deposição idêntica à

dos banhos com cianetos, apresentando elevada eficiência e boa penetração, aliada à redução

da toxicidade do efluente líquido gerado, com a respectiva diminuição dos custos de tratamento.

Contudo, é necessário que os banhos sejam controlados com maior rigor e que haja uma melhor

preparação da superfície das peças. As instalações existentes (banhos cianetados) exigem

adaptações para funcionarem com banhos de cobre alcalinos, o que implica um investimento

adicional.

A alternativa cobreagem ácida, geralmente utilizada para revestimentos de camada espessa, tem

as vantagens de trabalhar à temperatura ambiente, de ter uma elevada velocidade de deposição

e de permitir a diminuição da toxicidade do efluente líquido gerado, com a respectiva diminuição


49

dos custos de tratamento. As desvantagens deste processo são o menor poder penetrante e a

necessidade de equipamento mais caro.

5.1.2 Prolongamento da Vida dos Banhos

O prolongamento da vida dos banhos permite reduzir o volume e a carga poluente dos efluentes

a tratar na ETAR, com a consequente redução nos custos de tratamento e a menor produção de

lamas. Independentemente do tipo de banho, é sempre necessário proceder a uma manutenção

cuidada, através do controlo apertado de parâmetros como o pH, a concentração de reagentes e

aditivos e o tempo de deposição, que não deve ser mais do que o estritamente necessário à

obtenção do revestimento específico.

Para além destas medidas, é possível prolongar a vida dos banhos recorrendo a técnicas

adequadas como a filtração, a decantação, ou a separação de óleos ou ainda a tecnologias mais

complexas como a electrólise.

Apresentam-se em seguida algumas recomendações práticas para casos concretos:

! Banhos de passivação amarela com baixa concentração de ácido crómico

Regra geral, os banhos de passivação amarela devem ter uma concentração em

ácido crómico inferior a 2 g/l, o que permite reduzir os arrastos de Cr (VI). Deve-se

corrigir o pH com muita frequência e optimizar o tempo de reacção.

! Regeneração de banhos de níquel por filtração com carvão activado

Realiza-se um pré-tratamento do banho com água oxigenada a 30ºC e

posteriormente faz-se passar por um leito de carvão activado, a 50 ºC. Este

tratamento implica o consumo adicional de aditivos, pois além de se eliminarem os

contaminantes orgânicos e os aditivos degradados, eliminam-se também

compostos ainda activos como os abrilhantadores.

! Prolongamento do tempo de utilização dos banhos de desengorduramento

Procede-se ao desengorduramento com dois banhos sucessivos. Quando o

primeiro banho (de pré-desengorduramento) deixa de ser eficaz, é renovado com o

conteúdo do segundo banho (de desengorduramento) e este é, por sua vez

reconstituído com produto novo e assim sucessivamente. Consegue-se com esta

prática uma economia de reagente da ordem dos 20 a 30% comparativamente a

um desengorduramento numa única tina.


50

5.1.3 Minimização dos Arrastos

Existem diversas medidas de minimização dos arrastos que permitem uma poupança, quer nos

constituintes dos banhos, quer no custo do tratamento de efluentes.

As medidas que a seguir se referem aplicam-se a sistemas com as peças suspensas em

suportes ou contidas em tambores:

- desenhar adequadamente os suportes e os tambores;

- usar agentes molhantes para decrescer a tensão superficial do banho;

- reduzir a concentração do banho, dentro dos limites possíveis.

- aumentar a temperatura do banho;

- aumentar o tempo de escorrimento sobre o banho evitando, no entanto, os

efeitos de passivação;

- diminuir a velocidade de remoção das peças do banho de deposição;

- sacudir o suporte, (tendo uma colocação segura das peças) e optimizar o regime

de rodagem do tambor, evitando a sua remoção rápida do banho;

- -usar barras de escorrimento;

- instalar uma placa de drenagem inclinada entre o banho e a lavagem seguinte,

no caso em que existe um afastamento entre as duas tinas;

5.1.4 Optimização das Técnicas de Lavagem

A optimização das técnicas de lavagem, para uma determinada qualidade de lavagem pré-

definida, tem como objectivos essenciais a conservação da qualidade e a redução da poluição na

fonte.

Para atingir os objectivos é necessário proceder a uma análise integrada e sequenciada, de

diversas variáveis, designadamente:

- a qualidade da lavagem realmente necessária para cada operação;

- a possibilidade física de aumentar o número de lavagens consecutivas, de forma a

reduzir o caudal obtendo a mesma eficiência;

- a selecção da técnica de lavagem mais adequada, para cada caso;

- o caudal mínimo de água de lavagem necessário por operação.


51

A qualidade da lavagem está directamente relacionada com a quantidade mínima de água

necessária para garantir uma operação de lavagem óptima e deve ser definida pelo utilizador.

Este factor representa-se pela relação de diluição, podendo ser expresso da seguinte forma:

Rd = Cb/Cn = Ql/qb

Sendo:

Rd = qualidade de lavagem

Cb = concentração dos constituintes do banho

Cn = concentração dos constituintes no último andar de lavagem

Ql = caudal de água de lavagem expresso em l/h, l/m2 ou l/Kg

qb = arrastamento expresso nas mesmas unidades do caudal

A qualidade da lavagem depende directamente do tipo de banho que a precede, encontrando-se

no Quadro 5 as gamas de valores mais adequadas para Rd em algumas operações de

tratamentos galvânicos.

Quadro 5

Gamas de valores de qualidade de lavagem adequadas a diversos banhos.

Tipo de BanhoQualidade da Lavagem

(Rd)

Desengorduramento 500 – 1 000

Decapagem 1 000 - 2 000

Zincagem sem cianetos 1 000 – 5 000

Zincagem cianurada 5 000 – 10 000

Cobre, prata, latão cianurados 10 000

Cromagem decorativa 10000-50000

Passivações crómicas 200-2000

No Quadro 6 apresentam-se os valores de qualidade de lavagem mais adequados e respectivas

concentrações de arrasto nas águas de lavagem, para os banhos de tratamento mais comuns.


52

Quadro 6

Concentrações nas águas de lavagem dos principais constituintes dos banhos

precedentes, em função da qualidade de lavagem (Rd) requerida.

Concentração na Lavagem(mg/l)Tipo de Banho

PrincipalConstituinte

do Banho

Concentraçãono Banho (g/l)

Rd=1 000 Rd=5 000 Rd=10000

Decapagem de zinco HCl 170 170

Zincagem ácida Zn2+ 35 35 7

Zincagem alcalina semcianetos

Zn2+ 10 10 2

Zincagem alcalinacianurada

Zn2+

CN-

15

25

3

5

1,5

2,5

Cobreagem cianuradaCu2+

CN-

50

75

5,0

7,5

Niquelagem brilhante Ni 65 13 6,5

Cromagem decorativa CrO32- 250 25,0

A selecção do tipo de lavagem é um factor de extrema importância na determinação da

qualidade da mesma. Listam-se em seguida os tipo de lavagem por imersão mais comuns,

descrevendo-se as vantagens e as desvantagens inerentes a cada um deles. No Capítulo

seguinte (6.1), é efectuada uma análise comparativa dos consumos de água nos diferentes tipos

de lavagens para uma mesma eficiência pré-definida.

Lavagem estática

Vantagens:

- consumo reduzido de água;

- recolha de uma grande cargacontaminante num volume reduzido;

- possibilidade de devolução da água edo electrólito arrastado ao banho.

Desvantagens:

- variação da qualidade de lavagem emfunção do tempo;

- baixa qualidade de lavagem.

Lavagem corrente simples (1 tina)

Vantagens:

- ocupação mínima de espaço;

- efluente com pequena carga

contaminante.

Desvantagens:

- elevado consumo de água;

- impossibilidade de devolver oelectrólito arrastado ao banho.


53

Lavagem em cascata

Vantagens:

- simplicidade da técnica;

- grande redução do consumo de águacomparativamente com a lavagemcorrente simples;

- efluente com carga contaminanteintermédia.

Desvantagens:

- limitações na devolução do electrólitoarrastado ao banho.

Combinação de lavagem estática com lavagem em cascata

Vantagens:

- recolha de uma grande cargacontaminante num volume pequeno, o"banho morto";

- possibilidade de devolução doelectrólito arrastado ao banho;

- boa qualidade de lavagem comredução significativa do consumo deágua.

Desvantagens:

- variações na qualidade da lavagemem função do tempo;

- caudal de água médio;

- são recomendadas 3 ou mais etapasde lavagem.

Recomendações:

Para além da optimização das técnicas de lavagem, os métodos de conservação da água, numa

perspectiva de redução da poluição na fonte, incluem:

- a instalação de controladores de caudal nas alimentações de água às tinas para

evitar consumos excessivos;

- a utilização de lavagem de spray ou de nevoeiro sempre que possível;

- o uso de água desmineralizada ou macia;

- o uso de controladores de condutividade;

- a promoção da agitação para melhorar a lavagem e a homogeneidade na tina de

lavagem;

- o desenho das tinas de lavagem em cascata de modo a não transbordar água de

lavagem mais concentrada para a tina contendo água de lavagem mais diluída, o

que é conseguido aumentando da altura da separação entre as tinas;

- ter em consideração que os cálculos teóricos dos caudais de lavagem podem ser

influenciados na prática pela agitação, pelo tempo de residência das peças e pela

complexidade da geometria das peças.


54

5.1.5 Devolução do Electrólito Arrastado ao Banho

As principais medidas de devolução do electrólito arrastado ao banho, aplicáveis às águas de

lavagem, podem classificar-se, de acordo com a forma como essa devolução se processa, em:

- devolução directa – total ou parcial;

- devolução indirecta – por aplicação de um sistema de recuperação.

A devolução directa ao banho, total ou parcial, pode ser aplicada às águas de lavagem

provenientes de: (1) sistemas em cascata de pequeno caudal (10 a 50 l/h); (2) lavagens estáticas

(banhos mortos) ou (3) lavagens estáticas com imersão prévia posterior ao banho1 (neste caso

tendo ainda a vantagem de contribuir para a reposição das perdas por evaporação).

A devolução indirecta processa-se recorrendo a sistemas de recuperação (com retorno), onde se

obtém uma fracção concentrada que é devolvida ao banho, e água limpa que retorna à lavagem

(vd. Figura 23). Neste caso, a devolução da fracção concentrada ao banho contribui para a

acumulação de impurezas, devendo-se efectuar purgas periódicas.

As técnicas de recuperação mais utilizadas e que constituem tecnologias de prevenção da

poluição são a filtração, a osmose inversa, a evaporação, a permuta iónica e a electrodiálise.

Figura 23 - Esquema representativo de um sistema de recuperação com retorno

ao processo.

1Neste tipo de lavagem, a devolução do electrólito ao banho pode ocorrer apenas pelo facto de haveruma imersão prévia (respeitando apenas ao que é arrastado conjuntamente com as peças), ou comdevolução periódica da totalidade da lavagem

Peças

BanhoConcentrado

Lavagens

Sistem a deRecuperaçãocom retorno

Purga(im purezas)

Água Recuperada

Água Lim pa

Concentrado


55

Podem também aplicar-se sistemas de recuperação sem retorno ao processo. Neste caso,

apenas se faz a recuperação de água para o processo. O concentrado obtido é, normalmente,

um produto valorizável, contendo metais diversos com potenciais utilizações fora do processo

(vd. Figura 24). As técnicas de recuperação sem retorno mais utilizadas são a permuta iónica e a

electrólise.

Figura 24 - Esquema representativo de um sistema de recuperação sem retorno ao

processo.

No Quadro 7 apresenta-se a análise comparativa de diversas medidas de devolução directa e

indirecta de electrólito arrastado ao banho.

Quadro 7

Comparação entre as diferentes medidas de devolução directa e indirecta doelectrólito arrastado ao banho.

Forma de DevoluçãoAdequado aBanhos de

Baixa Temp.

Grau deDevolução

LimitaçõesTécnicas

Custos deExploração

Devolução directa

(lavagens em cascata)Pouco 50-80 % Algumas Baixos

Devolução directa

(lavagem estática)Médio 50-80 % Poucas Baixos

Imersão prévia

(lavagem estática)Muito 50 % Poucas Baixos

Directa

Imersão prévia e devolução

(lavagem estática)Médio 50-80 % Poucas Baixos

Evaporador atmosférico Médio >> 80 % Algumas Elevados

Evaporador a vácuo Médio >> 80 % Algumas Elevados

Permuta iónica Pouco > 80 % Muitas ElevadosIndirecta

Membranas Pouco 50-80 % Muitas Médios

[Fonte:IHOBE]

Peças

BanhoConcentrado

Lavagemem cascata

Sistem a deRecuperaçãosem retornoM etal concentrado para

Reutilização, venda ououtro destino

Água Lim pa

Lavagemsimples

Águarecuperada

ETAR


56

5.1.6 Tecnologias que Permitem a Concentração e a Recuperação de Substâncias

Valorizáveis

5.1.6.1 Flutuação

Aplicável às operações de desengorduramento, esta tecnologia consiste na injecção de ar que

induz a formação de bolhas que colectam as gotículas de gordura e sobrenadam sob a forma de

espumas. Estas são separadas mecanicamente por meio de raspadores permitindo a reutilização

do banho e aumentando o seu tempo de utilização.

5.1.6.2 Decantação com coalescência

Para aumentar a eficiência da decantação do banho de desengorduramento, utiliza-se um

decantador equipado com acessórios promotores da coalescência, isto é associação das

gotículas em gotas de maior dimensão até formarem uma fase orgânica contínua que sobrenada.

Obtém-se por outro lado, uma fase inferior sem gorduras que é reutilizada no banho.

5.1.6.3 Centrifugação

A centrifugação é uma técnica que permite separar líquidos imiscíveis, tendo a vantagem da

separação se efectuar mais rapidamente por acção da força centrífuga.

As centrífugas que geralmente se usam nos banhos de desengorduramento são do tipo

concentrador e apresentam 3 saídas: uma de água, uma de óleo e uma de lama. Esta tecnologia

permite prolongar por cerca de 4 vezes o tempo de vida do banho de desengorduramento.

5.1.6.4 Ultrafiltração

A ultrafiltração é uma tecnologia de membranas com aplicação possível na recuperação de

solventes e agentes de limpeza de banhos de desengorduramento; na manutenção da qualidade

de águas de lavagem, após pré-tratamentos de limpeza e fosfatização; na recuperação de tintas

e reutilização de água de lavagem, em instalações de pintura cataforética; e, ainda na reciclagem

de água em cabines de pintura com cortina da água.

A solução de alimentação circula pelo interior das membranas em determinadas condições

operatórias, obtendo-se um permeado, fracção de alimentação para a qual a membrana é

permeável, que é recirculado e que pode representar até 95% do caudal tratado e um

concentrado, fracção retida que pode ser reutilizada ou eliminada.


57

Uma membrana de ultrafiltração retém solutos com peso molecular superior a 1000,

nomeadamente matérias coloidais e macromoléculas, sendo permeável à água e à maioria dos

sais dissolvidos. A selecção das membranas que podem ser orgânicas, cerâmicas ou minerais e

de construção em placas ou tubular, depende das aplicações específicas e também de alguns

parâmetros, como a temperatura do efluente a tratar, a sua acidez e ainda da existência de

solventes aromáticos ou clorados. Aconselha-se sempre a instalação de um pré-filtro, para

remoção das partículas sólidas em suspensão, protegendo deste modo as membranas de

deterioração ou colmatação prematura.

As membranas devem ser limpas periodicamente ou quando o caudal de permeado diminui

significativamente

Ultrafiltração aplicada a banhos de desengorduramento

A aplicação de um sistema de ultrafiltração a um banho de desengorduramento consiste em

fazer passar esse banho pelo interior das membranas (normalmente tubulares), obtendo-se por

um lado um permeado com os aditivos e desengordurantes (95% de recuperação), que é

recirculado para a tina, e por outro, um concentrado com os óleos e gorduras. Consegue-se

assim prolongar o tempo de vida do banho, em alguns casos até 20 vezes, diminuindo-se

simultaneamente o volume de efluente líquido a tratar e o consumo dos constituintes do banho.

Para dar uma ideia e apenas isso, da ordem de grandeza dos investimentos em tecnologias

alternativas aplicáveis a banhos de desengorduramento apresenta-se no Quadro 8 uma

estimativa desses custos em função do caudal a tratar.

Quadro 8

Estimativa do investimento em função da capacidade para algumas tecnologias aplicáveis

a um desengorduramento.

EquipamentoCapacidade

(l/h)

Investimento

(contos)

500 4 000Centrifuga

3 000 16 000

150 400

550 1 000Decantador com coalescência

3 300 4 350

400 4 000

600 9 000Ultrafiltração

2 500 50 000


58

Ultrafiltração aplicada numa linha de pintura cataforética

Numa linha de pintura cataforética (muito utilizada na indústria automóvel), as peças são imersas

num banho onde, por aplicação de um campo eléctrico, a tinta coagula formando a camada de

revestimento. À saída do banho de pintura, as peças têm também uma camada de tinta não

coagulada que aderiu por capilaridade e por retenção nos volumes mortos. Esta camada deve

ser retirada por lavagem com água antes da secagem em estufa. Dado o volume de tinta que fica

nesta operação de lavagem (25% a 45% da tinta consumida), torna-se necessário proceder à

sua recuperação e reintrodução no banho de pintura, regenerando-se em consequência a água

de lavagem. Se não houvesse qualquer tecnologia de prevenção associada, a tinta estaria

perdida, pois a água de lavagem tal-qual não pode voltar ao banho devido à diluição que

provocaria.

Assim sendo, a ultrafiltração aplicada nestes casos tem uma função importante pois permite a

recuperação de água e da tinta. Grande parte das linhas que utilizam este tipo de pintura já

incorporam esta tecnologia. A sua aplicação permite a obtenção de um concentrado contendo os

componentes da tinta que retorna ao banho, enquanto que o permeado de água e solvente é

utilizado nas lavagens seguintes.

Numa segunda etapa de lavagem as peças são lavadas com água desmineralizada. Em

unidades de grande dimensão é rentável recuperar a água desmineralizada (como permeado) de

uma segunda unidade (ou segundo andar) de ultrafiltração, retornando ao banho o concentrado

com a tinta ainda restante.

Podemos portanto concluir que a aplicação da ultrafiltração (geralmente com membranas em

placas) como tecnologia de prevenção nas unidades de pintura cataforética pode eliminar quase

completamente a geração de resíduos com os diferentes benefícios de ordem ambiental e

económica. O controlo das impurezas obriga a uma purga minoritária do concentrado.

5.1.6.5 Microfiltação

A microfiltração é também uma tecnologia de membranas geralmente usada na retenção de

células, coloides e suspensões, aquando, por exemplo, da separação dos óleos de máquinas

dos óleos sintéticos de maquinagem ou como etapa da produção de água de processo em

aplicações específicas.

5.1.6.6 Nanofiltração

A nanofiltração é uma tecnologia semelhante às anteriormente descritas, que permite a

separação de alguns sais dissolvidos na água, para além de macromoléculas. É uma técnica

também utilizada na produção de água de processo.


59

5.1.6.7 Osmose inversa

A osmose inversa é uma tecnologia de membranas com um elevado potencial de aplicação nas

indústrias de tratamentos de superfície, nomeadamente no aproveitamento de águas de

lavagem, para recirculação em simultâneo com a recuperação de metais nelas encontrados,

como é o caso do níquel em tratamentos de niquelagem, bem como na produção de água

desmineralizada para utilização no processo.

A solução de alimentação é forçada a atravessar uma membrana (normalmente em espiral)

apenas permeável à água, por aplicação de uma pressão mecânica superior à pressão osmótica.

Deste modo, inverte-se o sentido natural do fluxo de água e a água pura passa da solução mais

concentrada para a mais diluída, o permeado.

Este, que pode representar 60% a 90% do caudal de entrada, é recolhido para reutilização nas

lavagens, sendo o concentrado com os sais de níquel (98% de retenção) e os outros

constituintes do banho de deposição (60% de recuperação de abrilhantadores), devolvido ao

banho para repôr o seu volume, compensando, assim, as perdas por evaporação. Nos casos em

que o objectivo é a desmineralização de água, o concentrado é rejeitado.

Os módulos de membranas na osmose inversa apresentam três formas possíveis consoante a

aplicação: tubulares, em placas ou em espiral. A sua manutenção consiste, essencialmente na

lavagem das membranas e na sua protecção contra a colmatação por matérias orgânicas e

sólidos em suspensão, através da colocação de pré-filtros.

5.1.6.8 Evaporação

A evaporação é uma técnica que pode ser utilizada para recuperação, separação ou

concentração, permitindo uma taxa de recirculação elevada. Uma das grandes vantagens desta

técnica, comparativamente a outras técnicas de concentração, é a grande redução que permite

no volume do concentrado, o qual, atingindo uma elevada concentração, pode ser recirculado na

sua totalidade para o banho de tratamento, mesmo quando as perdas por evaporação são

reduzidas, como é o caso dos banhos de tratamento a frio.

Em tratamentos de superfície recorre-se geralmente à evaporação em vácuo, que pode trabalhar

a temperaturas mais baixas, evitando a degradação dos produtos químicos constituintes dos

banhos. É uma tecnologia com aplicação industrial em linhas de fosfatação (ferro ou zinco), em

cromagens, zincagens, cadmiagens, prateagens, latonagens, estanhagens, e em tratamentos

térmicos em banhos de sais. Pode aplicar-se sobre lavagens em cascata, sobre banhos mortos

ou sobre os próprios banhos de tratamento.


60

Os consumos energéticos na evaporação são geralmente elevados, sendo um dos

inconvenientes do processo. No entanto, as novas tecnologias de evaporação a baixas

temperaturas, aproveitando o calor de baixa temperatura gerado pelo processo, tendem a alterar

rapidamente esta situação.

Aplicações da evaporação

Evaporação dos banhos de tratamento esgotados:

O banho de tratamento, após perder toda a sua eficácia, é enviado ao evaporador, sendo o

concentrado enviado para tratamento ou rejeitado e o condensado recirculado para o banho.

Exemplo de aplicação: banho de desengorduramento/fosfatação, numa linha de fosfatação.

Evaporação do banho morto:

O banho morto é enviado ao evaporador, obtendo-se um concentrado que é recirculado ao

banho de tratamento, enquanto que o condensado é devolvido ao banho morto para compensar

a água evaporada. Exemplo de aplicação: banho morto após um banho de têmpera, banho morto

em cromagem decorativa.

Evaporação associada a lavagens em cascata:

A água de lavagem, contendo elementos do banho é enviada ao evaporador, obtendo-se um

concentrado que se recircula ao banho de tratamento, enquanto que a água condensada é

devolvida às operações de lavagem. Exemplo de aplicação: águas de lavagem de operações de

cromagem.

Consegue-se, através da evaporação, reduzir o volume de efluente líquido gerado, com a

consequente redução da quantidade de lamas geradas na ETAR e ainda uma poupança

significativa nos consumos de água e de constituintes do banho.

5.1.6.9 Permuta iónica

A permuta iónica é uma técnica, que permite concentrar ou extrair determinados elementos

contidos em soluções. O seu domínio de aplicação em tratamentos de superfície abrange

nomeadamente a purificação de banhos de tratamento, de banhos mortos e de águas de


61

lavagem. A permuta iónica faz-se através de resinas sintéticas que possuem grupos funcionais

com propriedades específicas, que permutam os seus iões pelos iões contaminantes existentes

em solução. As características das resinas a utilizar dependem da natureza e da carga dos

elementos contaminantes designando-se por catiónicas e aniónicas (fortes e fracas).

Os iões indesejáveis são removidos da solução, tornando possível a reutilização da mesma,

havendo, de acordo com a aplicação, uma redução no efluente líquido gerado e do consumo de

água e/ou de matérias primas.

De seguida, apresentam-se alguns casos concretos de aplicação da permuta iónica em

operações de tratamentos de superfície:

- purificação de banhos, no caso de uma cromagem ou de uma passivação

crómica, em que, recorrendo a uma resina catiónica, se eliminam os catiões

indesejáveis (Cr3+, Fe3+, Cu2+, Zn2+, etc.);

- purificação de banhos mortos após cromagem, permitindo a eliminação de

catiões indesejáveis (Cu2+, Zn2+, etc.) e a reutilização da água purificada no

banho morto, havendo ainda a possibilidade de recuperação do ácido crómico

para reutilização no banho de cromagem. Neste caso, utiliza-se uma resina

catiónica para retenção dos catiões indesejáveis (Cr3+, Fe3+, Cu2+, etc.) e uma

resina aniónica para retenção dos iões CrO42- e SO4

2-. Ao passar o eluato desta

resina por uma resina catiónica, consegue-se a retenção dos catiões Cr3+ e Fe3+

residuais, recuperando-se o ácido crómico;

- regeneração de banhos de ácido clorídrico da decapagem de ferro, com uma

resina aniónica;

- tratamento de águas de lavagem, para remoção de contaminantes com

reutilização em circuito fechado. A regeneração da resina dá origem a uma

solução contendo elementos contaminantes. Se esta solução contiver somente o

elemento constituinte do banho, é possível, através de operações adicionais,

aumentar a sua concentração e retorná-lo ao banho, sem causar diluições

excessivas.

5.1.6.10 Electrólise

Em termos simples, a electrólise consiste na aplicação de uma diferença de potencial eléctrico

entre dois eléctrodos introduzidos numa solução (electrólito), de maneira a que os catiões sejam

reduzidos no cátodo ao estado metálico e os aniões oxidados no ânodo. É um processo

apropriado para recuperar metais de qualquer electrólito ácido ou alcalino, permitindo alcançar

diversos objectivos, designadamente:


62

- eliminar catiões metálicos de uma solução por deposição no cátodo, podendo os

metais depositados serem objecto de eventual recuperação posterior ou venda;

- regenerar certos banhos, como, por exemplo, através da reoxidação anódica,

convertendo o crómio trivalente em crómio hexavalente;

- diminuir o grau de perigosidade de certas soluções, como, por exemplo, eliminar o

Cr(VI), através da sua redução no cátodo a Cr(III), e destruir os cianetos por

oxidação anódica, convertendo-os em CO2 e N2. Nestes casos, as vantagens

poderão ser a obtenção de bons rendimentos de conversão e a diminuição dos

custos de tratamento, devido à ausência de reagentes e à redução da quantidade

de lama gerada.

A electrólise convencional só tem elevados rendimentos de corrente para soluções relativamente

concentradas, sendo adequada aos banhos de tratamento e aos banhos de lavagem estática que

a seguem. No entanto, o progressivo desenvolvimento de equipamentos de electrólise eficientes,

mesmo para baixas concentrações, como é o caso do Chemelec, têm vindo a permitir a

recuperação de metais a partir de soluções cada vez mais diluídas. Estes equipamentos podem

recuperar Níquel, Ouro, Prata, Platina, Estanho, Cobre, Zinco, Cádmio e Latão, entre outros, com

taxas de recuperação que podem atingir os 99%, destruindo em banhos cianetados a mesma

percentagem de cianetos.

Todos os metais, com excepção do crómio, devido à sua dupla valência, podem ser recuperados

por este processo.

Existem ainda outros equipamentos de electrólise com eléctrodos especiais que, a partir de

soluções diluídas (<1 g/l), permitem obter soluções finais com uma concentração em metal

inferior a 10 mg/l.

Apresentam-se em seguida alguns exemplos de aplicação da electrólise:

! Recuperação de cobre em banhos de decapagem sulfúrica de peças em cobre

Aplicando uma electrólise em contínuo a uma fracção do banho de decapagem,

consegue-se manter o teor em cobre dissolvido entre os 10 e 20 g/l, regenerando-

se a acidez necesária à operação de decapagem. O cobre depositado nos cátodos

é vendido para as fundições. Esta técnica permite recuperar 10 a 15 t de cobre por

10 000 t decapadas. A concentração em ácido sulfúrico é mantida por adição de

água, para compensar perdas por evaporação.


63

! Regeneração de banhos sulfocrómicos de ataque a materiais poliméricos

Os banhos de ataque a plásticos passíveis de metalização são constituídos,

essencialmente, por uma solução aquosa de ácido crómico e de ácido sulfúrico,

podendo conter também fluoretos, fosfatos ou sulfatos. À medida que se dá o

ataque, os polímeros são oxidados pelo crómio hexavalente a CO2 e H2O, com

formação de crómio trivalente. A eficácia do banho diminui quando a concentração

de Cr(VI) atinge 20 a 30 g/l, ou seja, após o tratamento de 3 a 4 m2 de peças por

litro de banho. Torna-se então necessário substituir o banho novo para conservar

uma qualidade de ataque indispensável a uma boa aderência do revestimento

posterior. A electrólise associada a esta operação permite oxidar o Cr(III), repondo

a concentração de Cr(VI) no banho, podendo diminuir deste modo o consumo de

ácido crómico de 175 g/m2 para 25 g/m2.

5.1.6.11 Electrodiálise (ED)

Um sistema de electrodiálise é constituído por uma sequência de membranas catiónicas e

aniónicas, sendo as primeiras permeáveis apenas aos catiões e as segundas apenas aos aniões,

e por dois eléctrodos que se encontram nos extremos. Sob influência de um campo eléctrico, os

catiões migram do ânodo para o cátodo. Como resultado obtém-se uma solução enriquecida nos

elementos dissolvidos (o concentrado) e uma solução purificada (diluída).

Numa linha de tratamentos de superfície, a electrodiálise permite:

- separar determinados iões de uma solução;

- concentrar uma solução;

- conduzir à produção de um concentrado que é directamente devolvido ao banho

de tratamento, principalmente vantajosa quando é necessário compensar as

perdas por evaporação natural (caso de utilização de banhos aquecidos).

A electrodiálise nesta aplicação específica coloca-se entre um banho de deposição e a lavagem

estática que lhe sucede. O electrólito presente na água de lavagem, constituído por sais, ácidos

ou bases, é concentrado e reintroduzido no banho de deposição. Consegue-se assim manter a

água de lavagem descontaminada, diminuindo o arrasto para o andar de lavagem seguinte (em

cascata).

Esta tecnologia é adequada para águas de lavagem contendo cobre, níquel ou prata. No caso da

prata, em que os banhos funcionam à temperatura ambiente, só se consegue obter uma

concentração suficiente para reutilização se se associar uma etapa suplementar de evaporação.


64

A electrodiálise é uma tecnologia que também se aplica a banhos de anodização, prolongando o

seu tempo de vida. Os iões de alumínio presentes no banho de anodização deslocam-se através

da membrana selectiva para um meio que os captura, formando uma lama concentrada.

A manutenção da instalação consiste na verificação de filtros e eléctrodos e no controlo regular

da descarbonatação das membranas.

As vantagens da electrodiálise podem resumir-se da seguinte forma:

- economia de matérias-primas, (o metal e os outros constituintes do banho de

deposição);

- recirculação directa dos produtos recuperados;

- melhoria da qualidade e homogeneidade do tratamento, uma vez que se

consegue manter a concentração do banho de deposição dentro duma gama

mais estreita;

- diminuição do consumo de água de lavagem;

- economia nos custos do tratamento de efluentes.

Em termos económicos, existem alguns exemplos de aplicação desta tecnologia no estrangeiro,

que reportam períodos de recuperação do investimento inferiores a 1 ano, devido ao seu elevado

rendimento (95% a 97 %) e ao baixo custo de manutenção (em média, 10% do investimento). É

uma tecnologia ainda emergente, que por vezes exige níveis de investimento desincentivadores,

principalmente para as pequenas empresas.

5.1.6.12 Electro-electrodiálise (EED)

Esta tecnologia agrupa os efeitos da electrólise e da electrodiálise ao interpor uma membrana de

electrodiálise (anódica ou catódica) entre dois eléctrodos, formando-se assim uma célula com

dois compartimentos. O compartimento anódico é limitado pelo ânodo e pela membrana,

enquanto que o compartimento catódico é limitado pela membrana e pelo cátodo. A escolha da

membrana é feita em função dos elementos que se pretende fazer passar através da membrana.

Além da filtração selectiva dos aniões e catiões, ocorrem também reacções nos eléctrodos:

oxidação no ânodo e redução no cátodo.

A nível industrial, esta técnica tem sido aplicada apenas à regeneração de ácido crómico em

banhos de lavagem. O ácido crómico, recuperado no compartimento anódico de uma electro-

electrodiálise, pode ser enviado directamente para o banho de deposição. A maior desvantagem

desta técnica é o elevado consumo energético por Kg de ácido crómico recuperado, o que leva a

que o investimento só seja rentável para grandes quantidades de ácido crómico. A recuperação

do crómio na cromatação do alumínio, antes da lacagem, é um dos exemplos citados de

aplicação.


65

5.1.6.13 Ultrafiltração/Cristalização

Esta tecnologia consiste na regeneração em contínuo dos banhos de satinagem do alumínio,

através da decomposição do aluminato de sódio formado em alumina hidratada e em soda, que é

recirculada ao banho.

O banho de satinagem passa primeiramente por uma unidade de ultrafiltração, obtendo-se um

permeado de soda que é enviado ao banho e um concentrado com aluminato de sódio que

constitui a alimentação do cristalizador. Na cristalização dá-se a decomposição do aluminato. A

maior parte da soda é devolvida ao banho e o alumínio é cristalizado e removido na forma de

alumina hidratada (Al2O3.3H2O), para comercialização.

Esta tecnologia permite reduzir a produção de lamas em 85%, a sua carga orgânica em 97% e a

salinidade do efluente gerado em 60% (expressa em sulfato de sódio). Simultaneamente, reduz-

se o consumo de soda em 60% e recupera-se o alumínio, que se vai solubilizando no banho, sob

a forma de um produto comercializável. Este processo não foi ainda aplicado em Portugal. Sabe-

se que em França foi implementado há mais de 10 anos, pelo menos numa unidade de

anodização. Provavelmente por ser considerado um processo caro pelos industriais, que não

vêem garantida à partida a comercialização da alumina que irão produzir, a sua aplicação é

muito reduzida mesmo no estrangeiro.

5.1.6.14 Retardação iónica

Os banhos ácidos de anodização vão-se tornando ricos em substâncias indesejáveis devido à

dissolução de metais. O aumento da concentração de metais dissolvidos ocorre ao longo do

tempo, reduzindo a eficácia do banho, o que obriga a aumentar os tempos de processamento por

forma a garantir a mesma qualidade. No entanto, devido a razões de capacidade de produção ou

de rentabilidade, tal situação é, em geral, inaceitável. Assim, opta-se por retirar periodicamente

uma parte do banho, ou mesmo continuamente, substituindo-a por igual volume de banho novo.

Isto origina grandes quantidades de efluente, com perda consequente dos constituintes do banho

e geração de lamas.

A retardação iónica é uma tecnologia de prevenção já aplicada em algumas empresas

portuguesas do sub-sector da Anodização e Lacagem do Alumínio, que permite prolongar o

tempo de utilização dos banhos de anodização sem prejudicar a qualidade dos mesmos,

separando o alumínio (na forma de sulfato) do ácido sulfúrico livre, com reutillização deste último

no processo.

Os banhos, ao trabalharem com concentrações mais baixas e controladas de alumínio, têm uma

maior eficiência de corrente e permitem uma melhor qualidade da anodização, para além de se

minimizarem as perdas por arrasto. Consegue-se assim, uma redução de cerca de 90% no

consumo de ácido sulfúrico e de 90% no consumo de soda para neutralização desse ácido na


66

ETAR. Em consequência, diminui-se em 20% a quantidade de lamas geradas. Obtém-se ainda

uma redução bastante acentuada nos gastos energéticos.

Em certos casos, a solução de sulfato de alumínio pode ser valorizada, por cristalização ou por

permuta iónica.

5.1.6.15 Utilização directa das lixívias ácidas e alcalinas do tratamento de superfícies de

alumínio em coagulação e controlo de fosfatos nas ETAR´s domésticas.

Esta medida, que já se encontra implementada na Suíça, foi posta em execução com base num

contrato de cooperação entre uma associação industrial, as empresas associadas e as empresas

exploradoras das ETAR´s municipais. O contrato define as obrigações de cada uma das partes

no que diz respeito ao tipo, à especificação da composição e ao transporte das lixívias a utilizar.

Esta medida teve como resultado a redução em mais de 80% das lamas dos anodizadores

cooperantes e também a eliminação quase completa dos polielectrólitos, dos sais de ferro e de

alumínio usados nas ETAR´s para o efeito.

5.1.6.16 Revestimento com tintas em pó em substituição da pintura líquida

Este processo de revestimento electrostático utiliza partículas finas de pigmento e de resina

carregadas que, quando pulverizadas por uma pistola, se movimentam através das linhas do

campo eléctrico formado e se depositam sobre as peça a revestir. Este processo pode ser

manual ou automático. Depois de revestidas, as peças são introduzidas em estufa geralmente a

temperaturas da ordem dos 180-200 ºC, para que o material depositado possa polimerizar,

transformando-se num acabamento uniforme, aderente e durável.

O pó de resina utilizado pode ser de três tipos diferentes: epoxy, polyester e acrílico, com

diferentes propriedades químicas, físicas, eléctricas e decorativas. A aplicação do revestimento a

pó requer o seguinte equipamento: sistema de alimentação do pó, sistema de pistola de

pulverização electrostática, cabine de aplicação e sistema de recolha do pó.

A pistola para pintura electrostática tem a vantagem de permitir o controlo da dimensão, da forma

e da densidade da pulverização, bem como da taxa de deposição e da localização do pó na

peça. As cabines são desenhadas para conterem o pó no seu interior de modo a evitar o

overspray para outras áreas. O sistema de recolha do pó é constituído por ciclones ou filtros de

cartucho, facilmente removidos e substituídos quando se muda de cor. Deste modo, é possível

recuperar uma elevada percentagem do pó pulverizado em excesso.


67

As vantagens do revestimento a pó são as seguintes:

- acabamento de alta qualidade e durabilidade, resistente à corrosão, abrasão e

substâncias químicas;

- melhoria da eficiência;

- redução de custos;

- ausência de solventes, sendo desnecessários os equipamentos de recuperação

dos mesmos, como acontece com as tintas líquidas de base solvente;

- rápida recuperação e reutilização do pó em excesso, com rendimentos de

recuperação até 98%;

- produção insignificante de resíduos, ausência de escorrimentos ou formação de

vapores;

5.1.6.17 Revestimento aplicado com spray airless em substituição do spray com ar

comprimido

Nos revestimentos aplicados com pistola airless, a tinta líquida é projectada a alta pressão sob a

forma de jacto com velocidade suficientemente elevada para provocar a atomização. A

inexistência de expansão por corrente de ar comprimido reduz a perda de tinta por overspray,

aderindo a maior parte da tinta à superfície da peça. Esta técnica é especialmente utilizada na

pintura de grandes superfícies.

Aplicando esta técnica em substituição do processo tradicional, que utiliza ar comprimido para

atomizar a tinta (ou o material de revestimento) e transportá-la para a superfície da peça (spray

atomizado a ar), obtém-se uma redução da ordem de 15% no consumo de tinta e de 75% no

consumo de solventes. O rendimento de transferência de tinta nesta técnica para a superfície a

revestir é de 65 a 70%, bastante superior ao do sistema convencional que se situa apenas entre

30 e 50%. Como resultado da aplicação desta técnica, verifica-se uma redução dos resíduos

produzidos da ordem de 40 a 50%.


68

5.2 ESTIMATIVA DOS BENEFÍCIOS OBTIDOS POR APLICAÇÃO DAS PRINCIPAIS MEDIDAS E

TECNOLOGIAS DE PREVENÇÃO AO SECTOR

Partindo da estimativa dos resíduos gerados na globalidade do sector dos Tratamentos de

Superfície e tendo em conta os benefícios previstos como resultado da aplicação das principais

medidas/tecnologias de prevenção, é possível prever o impacte da sua aplicação a médio prazo.

Os valores extrapolados no Capítulo 4 para os resíduos gerados neste sector têm um potencial

de redução, quer em quantidade, quer em perigosidade, como consequência da aplicação das

tecnologias de prevenção disponíveis. Os valores resultantes, quer da extensão das medidas de

optimização das lavagens a todos os processos, quer da aplicação a cada operação da melhor

tecnologia disponível para a recirculação de água e/ou electrólito, reflectem-se não só nos

resíduos líquidos e nos sólidos gerados, mas também ao nível das águas residuais. No entanto,

nos Quadros 9 e 10 são apenas referidos os valores relativos aos resíduos.

O cálculo das quantidades de resíduos produzidos no sector, antes e após a aplicação das

melhores medidas e tecnologias disponíveis, foi efectuado separadamente para as empresas

que só realizam tratamentos de superfície e para as empresas que, para além destes

tratamentos têm outras actividades de metalomecânica. Isso deve-se ao facto das empresas

integradas nos dois grupos apresentarem diferenças, tanto ao nível da dimensão, como ao nível

das próprias operações que realizam.

A estimativa assenta nos seguintes pressupostos:

- os valores apresentados respeitam apenas aos resíduos para os quais foi

possível estimar quantidades, sendo, portanto, uma estimativa efectuada por

defeito;

- no presente, do total dos banhos concentrados e das águas residuais produzidos,

90% é enviado para tratamento em ETAR, originando o total de lamas

apresentado no Quadro 3;

- os resíduos líquidos inscritos no Quadro 3 correspondem aos banhos

concentrados descarregados e que não sofrem tratamento em ETAR;

- apenas 10% das empresas, que se dedicam exclusivamente aos tratamentos de

superfície, aplicam tecnologias para minimização dos seus resíduos. No caso das

empresas de metalomecânica admite-se que esta percentagem é de 30%.


69

Quadro 9

Quantidade e perigosidade dos resíduos produzidos no sector dos Tratamentos deSuperfície e estimativas de redução por aplicação das melhores medidas e

tecnologias de prevenção disponíveis.

Resíduo Perigosidade QuantidadeQuantidade,

apósPrevenção

Redução

Resíduos líquidos comcrómio e sem cianetos

Perigoso 734 (m3/ano) 734 (m3/ano) 0%

Resíduos líquidos semcrómio e com cianetos


Resíduos líquidos semcrómio e sem cianetos

Não-perigoso 1 674 (m3/ano) 1 791 (m3/ano) - 7% *

Resíduos líquidos dedesengorduramento

Não-perigoso 3 360 (m3/ano) 336 (m3/ano) 90%

Lamas de ETAR Não-perigoso 8 686 (t/ano) 7 063 (t/ano) 19%

* A substituição de banhos cianurados por banhos não cianurados reflete-se numa diminuição

dos resíduos líquidos com cianetos, mas implica um correspondente aumento dos resíduos

líquidos sem cianetos.

Quadro 10

Quantidade e perigosidade dos resíduos produzidos no sector da Metalomecânica,referente aos Tratamentos de Superfície e estimativas de redução por aplicação das

melhores medidas e tecnologias de prevenção disponíveis.

Resíduo Perigosidade QuantidadeQuantidade,

apósPrevenção

Redução

Resíduos líquidos comcrómio e sem cianetos

Perigoso 1 198 (m3/ano) 1 198 (m3/ano) 0%

Resíduos líquidos semcrómio e com cianetos


Resíduos líquidos semcrómio e sem cianetos

Não-perigoso 1 759 (m3/ano) 1810 (m3/ano) - 3%

Resíduos líquidos dedesengorduramento

Não-perigoso 3 530 (m3/ano) 353 (m3/ano) 90%

Lamas de ETAR Não-perigoso 9 171 (t/ano) 8 071 (t/ano) 12%

Relativamente às medidas/tecnologias que se apresentam a seguir admitem-se percentagens

idênticas de redução nos dois sectores:

- Substituição de compostos cianurados por compostos isentos de cianetos: em

todos os casos possíveis, à excepção da latonagem e douragem, consegue-se

uma redução dos resíduos líquidos cianurados da ordem dos 75%. É de salientar

que o resultado global da implementação desta medida se traduz apenas na

diminuição da perigosidade dos resíduos, uma vez que a sua aplicação implica a

mesma produção de resíduos líquidos, embora não-cianurados;


70

- Introdução da osmose inversa nos processos de niquelagem: o reaproveitamento

das águas de lavagem e a recuperação de níquel permitem uma redução de 28%

na totalidade dos resíduos líquidos sem crómio e sem cianetos;

- Aplicação da permuta iónica e da evaporação às águas de lavagem e aos banhos

mortos das cromagens, zincagens e cobreagens: consegue-se uma redução

ligeiramente superior a 50% na produção de resíduos líquidos.

Considera-se ainda, que a aplicação de uma tecnologia de ultrafiltração ou de centrifugação para

prolongamento da vida dos banhos de desengorduramento não se traduz numa alteração

significativa da quantidade de lama formada, pois os óleos e gorduras que deixam de ser

enviados para a ETAR continuam a existir, mas sob uma forma concentrada e separados dos

restantes resíduos.

Em conclusão e partindo dos pressupostos citados, pode afirmar-se que a aplicação das

medidas e tecnologias de prevenção consideradas, leva a uma redução de 76% nos resíduos

líquidos produzidos pelo sector dos Tratamentos de Superfície e de 64% nos resíduos

equivalentes gerados pelas das empresas de Metalurgia e Metalomecânica.

No caso específico da anodização e da lacagem de alumínio foi considerada uma redução de

lamas de ETAR em cerca de 75%, quando se aplicaçam simultaneamente duas tecnologias: a

retardação iónica nos banhos de anodização e a regeneração de soda e a recuperação de

hidróxido de alumínio nos banhos de satinagem.

A estimativa da diminuição da quantidade de lamas geradas por aplicação das principais

medidas e tecnologias de prevenção é de 19% no sector dos Tratamentos de Superfície e de

12% no sector da Metalurgia e Metalomecânica. É de salientar, para além do que já foi

explicitado anteriormente, que algumas dessas tecnologias permitem uma elevada redução no

volume do efluente líquido gerado, como é o caso da permuta iónica para remoção de

contaminantes de soluções, mas podem não reduzir a quantidade de metais que chegam à

ETAR. Tal deve-se ao facto de, apesar de mais concentradas em metais, as soluções de

regeneração das resinas, sem aplicação ou recuperação, são enviadas também para a ETAR,

gerando idêntica quantidade de lamas.

Neste Guia as tecnologias de prevenção são avaliadas, não só pela redução de lamas, mas

também, pelos benefícios induzidos relacionados com a poupança de matérias primas e de água

e pela diminuição dos custos de tratamento dos efluentes.


71

6 EXEMPLOS DE MEDIDAS E TECNOLOGIAS DE PREVENÇÃO APLICÁVEIS AO

SECTOR, SEUS BENEFÍCIOS AMBIENTAIS E VIABILIDADE ECONÓMICA.

Uma vez descritas sumariamente as medidas e tecnologias de prevenção disponíveis para o

sector, apresentam-se neste capítulo alguns exemplos concretos de aplicação dessas medidas e

tecnologias a processos de fabrico, assinalando os benefícios de natureza económica e

ambiental que delas resultam. Na maioria dos casos faz-se também uma avaliação expedita da

viabilidade económica. As medidas, tecnologias e aplicações a abordar são as seguintes:

- Lavagem - métodos para redução do consumo de água;

- Ultrafiltração - banhos de desengorduramento alcalino;

- Osmose inversa - águas de lavagem de niquelagem;

- Evaporação - águas de lavagem de cromagem decorativa;

- Permuta iónica - águas de lavagem de cromagem decorativa;

- Electrólise - banhos mortos de cobreagem;

- Retardação iónica - banhos de anodização de alumínio;

- Electrodiálise - banhos de anodização de alumínio;

- Cristalização de alumina hidratada/regeneração de soda - banhos de satinagem de

alumínio;

- Pintura - comparação de diferentes técnicas.

Para cada um destes casos são apontadas as vantagens da introdução da medida/tecnologia por

comparação com o processo convencional. Na avaliação económica de cada caso apresentam-

se os custos operatórios adicionais resultantes da aplicação da tecnologia (energéticos, de

manutenção, etc.), os benefícios dela resultantes (poupança de matérias primas e de reagentes,

redução dos custos do tratamento de efluentes e da deposição de resíduos), bem como o

investimento a realizar e o período previsível para a recuperação desse investimento (PRI).

Finalmente, tendo por base o caso de referência, faz-se a estimativa dos dados económicos para

mais duas capacidades de produção e a representação gráfica do investimento e do PRI em

função da capacidade produtiva instalada para cada uma das tecnologias em avaliação.

Os dados de natureza técnica, assim como os preços e os custos unitários utilizados, foram,

sempre que possível, obtidos no nosso País ou para aqui transpostos, quer através de empresas

nacionais fornecedoras de tecnologias e de produtos químicos à indústria, quer através dos

próprios industriais do sector. O recurso a fontes internacionais para obter alguns dados ou


72

custos, foi pontual, e deveu-se à sua inexistência no País ou à impossibilidade de os obter em

tempo útil.

No Quadro 11 discriminam-se os custos considerados nos cálculos dos custos operatórios e dos

benefícios de ordem económica resultantes da adopção das tecnologias de prevenção aqui

abordadas.

Quadro 11

Custos adoptados nos cálculos económicos

Custo das utilidades:

-electricidade 15$00/KWh

-água 100$00/m3

Custo do trat. efluentes e gestão de resíduos:

-efluentes sem crómio e sem cianetos 200$00/m3

-efluentes com crómio e com cianetos 300$00/m3

-remoção de resíduos por operador autorizado 70 000$00/t

Relativamente aos custos das utilidades, foram adoptados valores considerados como

aproximados aos custos médios nacionais para a indústria, se bem que em casos específicos

seja possível encontrar valores distintos dos apresentados.

Dada a variabilidade dos custos de tratamento de efluentes, adoptaram-se dois valores distintos

para o custo do tratamento de efluentes sem crómio e sem cianetos e de efluentes contendo

qualquer um ou ambos os poluentes. Estes custos foram estimados, tendo em consideração os

gastos em energia e em reagentes químicos por m3 de efluente tratado. O custo médio de

deposição usado é o mesmo em todos os casos - 70 contos/m3 de lama com 70% de humidade,

o qual já inclui o transporte. Estes custos foram estimados tendo em consideração os preços

praticados por operadores nacionais autorizados, no entanto, também variáveis de acordo com

casos particulares de negócio.

Dadas as dificuldades inerentes à avaliação dos processos utilizados em tratamento de

superfícies, onde se verifica uma diferenciação enorme nas práticas e nas condições processuais

adoptadas para se obter um mesmo produto, chama-se a atenção para o facto de que a

informação aqui disponibilizada deve ser encarada apenas como indicativa e aproximada;

o industrial interessado na aplicação de tecnologias de prevenção, deve sempre consultar

os fornecedores deste tipo de tecnologias, para que estes o elucidem e lhe forneçam


73

maior detalhe técnico e económico sobre elas, de modo a poder formar um juizo correcto

sobre a adequação e viabilidade da sua introdução no seu processo de fabrico.

É de referir ainda, que nos exemplos a seguir apresentados se comparam apenas os custos

considerados relevantes para cada caso em estudo. Assim, quando se mencionam os custos

operacionais totais, estes referem-se apenas ao somatório dos custos que se alteram quando se

introduz uma medida/tecnologia de prevenção no processo tradicional.

6.1 REDUÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA NAS LAVAGENS CORRENTES

Como se disse anteriormente, existem diferentes tipos de lavagem que, para atingirem uma

mesma eficiência, necessitam de diferentes caudais de água. Apresentam-se a seguir as

expressões matemáticas que relacionam o caudal de água com a eficiência da lavagem para três

tipos de lavagem: lavagem simples, lavagem em tinas sucessivas e lavagem em contracorrente.

A eficiência da qualidade de lavagem, Rd, é definida pelo utilizador:

Rd = Cb/Cn = Ql/qb

Sendo:

Rd = eficiência de lavagem

Cb = concentração dos constituintes do banho

Cn = concentração dos constituintes no último andar de lavagem

Ql = caudal de água de lavagem expresso em l/h, l/m2 ou l/Kg

qb = arrastamento expresso nas mesmas unidades de caudal

Lavagem simples:

Este tipo de lavagem é esquematizado na Figura 25.

Figura 25 - Lavagem simples.

Banho LavagemPeças

Água

Ql


74

Neste caso, o caudal de água necessário está relacionado com a qualidade de lavagem

requerida e com o arrasto pela seguinte fórmula:

Ql = Rd.qb

No caso concreto da eficiência de lavagem ser definida por Rd =1000 e o arrasto qb = 5 l/h, tem-

se:

Ql = 5 m3 /h.

Seriam portanto necessários 5 m3 por hora para efectuar a lavagem nas condições pretendidas.

Lavagem em tinas sucessivas com alimentação de água em paralelo:

Na Figura 26 apresenta-se um esquema exemplificativo de uma lavagem deste tipo em 3 tinas

independentes.

Figura 26 - Lavagem em tanques sucessivos independentes.

Para este tipo de lavagem a expressão matemática é, para n tanques sucessivos:

nblll RdnqQQQQ =+++= ln21 ...

Sendo Ql1…Qln os caudais em cada um dos tanques.

Demonstra-se que o Ql é mínimo para Ql1 = Ql2 =…= Qln = Ql/n, isto é, quando o caudal é igual

em todas as tinas.

Neste caso, para os valores de Rd e de qb adoptados no exemplo acima tem-se:

Ql = 3 x 5 x 10001/3 = 3 x 5 x 10 = 150 l/h

sendo o caudal de água em cada um dos 3 tanques:

Q1 = Q2 = Q3 = 50 l/h

Banho Lavagem 1Peças

Água

Ql1

Lavagem 2

Água

Ql2

Lavagem 3

Água

Ql3


75

Assim a passagem da lavagem simples (1 tina) para a lavagem em tinas sucessivas

independentes (3 tinas) permite uma redução de 97% no consumo de água, mantendo-se a

mesma eficiência de lavagem.

Lavagem em cascata e em contracorrente :

Este tipo de lavagem é esquematizado na Figura abaixo, também para 3 tanques.

Figura 27 - Lavagem em cascata e em contracorrente com três tanques.

A fórmula a aplicar à lavagem em contracorrente é:

RdqQ n=

Para as condições de trabalho anteriores tem-se:

Ql = 5 x 10001/3 = 5 x 10 = 50 l/h

Podemos então concluir que a lavagem em contracorrente é o mais eficiente de todos os

métodos de lavagem, em termos de redução do consumo de água.

No Quadro 12 comparam-se os consumos de água em diferentes métodos de lavagem para uma

mesma eficiência de lavagem: lavagem simples numa tina única, em duas e em três tinas

sucessivas independentes; lavagem em contracorrente em duas e três tinas em cascata. As

condições definidas e fixadas para os cinco casos foram:

- idêntica eficiência de lavagem, isto é, mesma relação de diluição Rd = 1 000

(caudal de água de lavagem a dividir pelo caudal do arrastamento);

- tanques idênticos (mesma geometria e capacidade);

- idêntica carga a submeter a lavagem.

Banho LavagemPeças

Ql

Água


76

Quadro 12

Comparação de consumos de água em diferentes processos de lavagem.

Caudais de Água de LavagemLavagens

Númerode

Tanques Tanque 1 Tanque 2 Tanque 3 Total Redução

Simples 1 5 m3/h - - 5 m3/h

2 160 l/h 160 l/h - 320 l/h 94%Sucessivas, com

alimentação independente 3 50 l/h 50 l/h 50 l/h 150 l/h 97%

2 - 160 l/h 160 l/h 97%Cascata em contracorrente

3 - - 50 i/h 50 l/h 99%

6.2 ULTRAFILTRAÇÃO APLICADA A UM BANHO DE DESENGORDURAMENTO

Identificação da tecnologia e objectivos da sua aplicação:

A ultrafiltração é uma tecnologia de membranas que, quando aplicada a um banho de

desengorduramento, tem como objectivo prolongar o seu tempo de vida, permitindo, não só a

recuperação dos constituintes não utilizados do banho, como a redução do volume de efluente

rejeitado, com os consequentes benefícios de ordem económica e ambiental.

Descrição técnica e valiação económica:

Um sistema de ultrafiltração é constituído por uma membrana permeável à água e à maioria dos

sais dissolvidos, os quais são separados numa fracção designada por permeado e reciclados ao

banho, ficando retidas na membrana as matérias coloidais e macromoléculas, como os óleos e

as gorduras, que são eliminadas numa segunda fracção designada por concentrado. Para

protecção das membranas instala-se sempre a jusante um pré-filtro de retenção de sólidos.

Na Figura 28 apresenta-se a implantação desta tecnologia de prevenção num banho de

desengorduramento, incluindo-se no diagrama um balanço de materiais para o caso em estudo.


77

Figura 28 - Aplicação da ultrafiltração a um banho de desengorduramento de 8 m3,

com recirculação de água e aditivos.

Num banho tradicional, a concentração em óleo vai aumentando provocando ao longo do tempo

uma perda de eficácia na limpeza e consequentemente na qualidade do desengorduramento das

peças. Os despejos sucessivos dos banhos que daí resultam geram elevados volumes de

efluentes/resíduos com os consequentes aumentos nos consumos de água e de reagentes

químicos. Com a aplicação de uma ultrafiltração, consegue-se não só um prolongamento

considerável do seu tempo de utilização, com uma qualidade constante de desengorduramento,

como também uma redução assinalável no consumo de água e de produtos químicos. Para além

destes benefícios, a minimização de arrastos que a tecnologia proporciona, leva também a uma

considerável economia de água na etapa de lavagem subsequente e reduz a poluição

transportada para a ETAR ou para o meio ambiente.

O desengorduramento alcalino com tensioactivos pode ser realizado a frio ou a quente. Para

uma gama de concentrações de agente desengordurante entre 30 e 90 g/l, um

desengorduramento alcalino a quente é em geral eficaz até uma concentração em óleo de 15 g/l,

enquanto a formulação dos banhos de desengorduramento alcalino a frio lhes permite trabalhar

até teores em óleo muito superiores (50 g/l).

Peças

25 l/h20 kg/h óleo

Banho deDesengorduramento

Pré-Filtração

Ultrafiltração

��

��

��

��

��

��

��

��

��

380 l/h27 g/l desengordurante

425 l/h30 g/l desengordurante50 g/l óleo

20 l/h128 g/l desengordurante

Concentrado com óleo (56% ):45 l/h57 g/l desengordurante444 g/l óleo


78

No primeiro caso, os produtos para desengorduramento são mais baratos, mas, em

contrapartida, os despejos são muito mais frequentes. No segundo caso, a formulação rica em

tensioactivos é mais cara e aumenta a carga orgânica no efluente/resíduo. De qualquer modo,

num processo tradicional, o banho é despejado ao atingir a concentração limite em óleo, tendo

geralmente como destino a ETAR. Quando se aplica a tecnologia da ultrafiltração, a vida do

banho pode ser prolongada até cerca de 20 vezes, reciclando aproximadamente 95% do caudal

tratado e 90% do desengordurante.

Neste estudo considerou-se o caso de um banho de desengorduramento alcalino a frio de 8 m3,,

com uma concentração de desengordurante de 30 g/l, instalado numa fábrica laborando 242 dias

por ano a 16 horas por dia.

No Quadro 13, faz-se uma estimativa da redução nos consumos de reagentes, de água e nos

efluentes gerados, como consequência da aplicação da ultrafiltração ao banho atrás citado.

Quadro 13

Benefícios de um desengorduramento convencional quando comparado com um

desengorduramento com aplicação de ultrafiltração.

Consumo deReagentes do

Banho

(Kg/ano)

Consumo deÁgua

(m3/ano)

Caudal de EfluenteProveniente do Banho

(m3/ano)

Convencional 11 520 384 384

Com ultrafiltração 5 897 109 32

Redução 47% 72% 92%

No Quadro 14 faz-se o balanço dos custos e benefícios correspondentes à aplicação desta

tecnologia ao banho em causa. Nos custos contabilizam-se, para além do investimento, os

custos adicionais em energia derivados da bombagem suplementar e os custos de

manutenção/substituição das membranas e filtros. Os benefícios a considerar são os resultantes

das reduções no consumo de reagentes, no consumo de água e nos custos de tratamento dos

efluentes na ETAR.


79

Quadro 14

Avaliação económica da implementação de uma ultrafiltração a um banho de

desengorduramento.

Avaliação económica

Custos operatórios adicionais(contos/ano):

Energéticos

Manutenção

Total

290

300

590

Benefícios (contos/ano):

Poupança de reagentes

Poupança de água

Poupança no tratamento de efluentes

Total

2730

30

75

2 835

Balanço anual (contos) 2 245

Investimento (contos) 5 500

Período de recuperação do investimento 2,4 anos

Na Figura 29 apresenta-se um gráfico que ilustra a variação do investimento e do seu período de

recuperação (PRI) com a capacidade a tratar, para unidades de ultrafiltração aplicadas à

regeneração de banhos alcalinos de desengorduramento.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Caudal a processar (m3/h)

Figura 29 - Investimento e período de recuperação do investimento em função da

capacidade instalada.

ULTRAFILTRAÇÃO APLICADA A UM BANHO DE DESENGORDURAMENTO

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 5 10 15 20 Volume do banho (m3)

Inve

stim

ento

(co

nto

s)

0

2

4

6

8

10

PR

I (an

os)

Investimento vs capacidade

PRI vs capacidade


80

Na elaboração do gráfico da Figura 29 assumiu-se que a operação de ultrafiltração é realizada

em contínuo, tal como no exemplo precedente e que o caudal de permeado a recircular ao banho

corresponde a 5% do volume do banho tratar.

Como pode observar-se, o período de recuperação do capital investido no caso em avaliação

(2,4 anos) atesta que a ultrafiltração pode ser uma tecnologia de prevenção economicamente

atraente. Aliás, é opinião corrente, que o potencial de prevenção e de conservação de água e de

outras matérias primas no desengorduramento é muito elevado, pelo que a ultrafiltração pode

trazer ao sector benefícios económicos e ambientais muito consideráveis. Na realidade esta

tecnologia aplica praticamente em todas as linhas de tratamento de superfícies,

preferencialmente que envolvam elevados volumes de banhos a tratar.

Conclui-se assim, que a ultrafiltração, a despeito de implicar investimentos que se podem

considerar elevados, é uma tecnologia já atractiva para banhos de desengorduramentos

alcalinos com volumes superiores a 5 m3, permitindo uma recuperação do capital investido em

menos de 5 anos, mas que se torna particularmente favorável para volumes superiores a 10 m3.

6.3 OSMOSE INVERSA APLICADA À NIQUELAGEM


A osmose inversa é também uma tecnologia de membranas que, neste caso, se aplica às águas

de lavagem que se seguem a um banho de niquelagem, permitindo a reutilização dessas águas

e a recuperação simultânea de níquel. Consegue-se assim, diminuir o volume de efluente líquido

gerado, com a consequente redução nas lamas de ETAR geradas e, ainda, uma poupança no

consumo de água e de níquel do banho de niquelagem.

Descrição técnica e avaliação económica:

Um sistema de osmose inversa é constituído por uma membrana permeável apenas à água e

que permite a retenção de matérias coloidais, macromoléculas e moléculas dissolvidas.

Na osmose inversa aplica-se às águas de lavagem uma pressão mecânica por meio de uma

bomba de pressão, de modo a fazer passar a água através de uma membrana adequada.

Obtém-se, por um lado um permeado que representa 60% a 90% do caudal de entrada, que é

reutilizado nas lavagens e por outro, um concentrado de sais de níquel (98% de retenção) e

outros constituintes do banho de deposição (60% de recuperação), que é recirculado ao banho,

repondo as perdas por evaporação. Geralmente, é necessário um pré-filtro para eliminar

partículas em suspensão.


81

O diagrama correspondente a um processo de fabrico que integra esta tecnologia de prevenção

é representado na Figura 30.

Num processo tradicional, as águas da lavagem corrente são enviadas para a ETAR. Com a

introdução de uma osmose inversa consegue-se recircular a maior parte da água mantendo a

sua qualidade. Descrevem-se em seguida, os resultados que advêm da aplicação desta

tecnologia às águas de lavagem subsequentes a um banho de niquelagem, numa instalação que

labora 242 dias por ano a 16 horas por dia.


82

Figura 30 - Esquema representativo da aplicação de uma osmose inversa às lavagens após niquelagem.

PN

AP

RI - G

uia

Técn

ico S

ecto

rial d

os T

ratam

ento

s de S

uperfície

82

Desengorduramento DesoxidaçãoActivaçãodo Níquel

Banho deNiquelagem

Peças Lavagem aquente com água

desionizadaSecagemLvLvLvLv

Lv Lavagem

Legenda:

Peças

Lavagem

Água Recirculada

Água Lim pa – 25 l/h

Pré-Filtração

Bom ba

Purga167 l/h

20 m g/l Ni

192 l/h

1,3 g/lNi

567 l/h

6,8 g/lNi

375 l/h

9,6 g/lNi

25 l/h

9,6 g/lNi

Banho deNiquelagem

94 g/l

400 l/h

9,6 g/lNi

��

��

��

Osm ose Inversa


83

No Quadro 15 quantificam-se os benefícios resultantes da aplicação desta tecnologia ao caso

vertente. A osmose inversa proporciona uma redução muito significativa no consumo de água e

nos efluentes gerados.

Quadro 15

Comparação de um processo convencional de niquelagem com um processo em que se

aplica a osmose inversa às águas de lavagem.

Consumo deÁgua

(m3/ano)

Caudal de EfluenteProveniente da

Lavagem

(m3/ano)

Total de Efluenteque Chega à ETAR

(m3/ano)


Com osmose inversa 124 27 2 229

Redução 84% 96% 24%

No Quadro 16 avaliam-se os custos e os benefícios derivados da aplicação da tecnologia ao caso

em apreço, considerando-se como custos operacionais os custos energéticos de bombagem e os

custos de manutenção da unidade, das membranas e do filtro. Os benefícios quantificados

resultam da redução nos consumos de água e de níquel, na quantidade de lamas geradas na

ETAR e na poupança no tratamento de efluentes. O período de recuperação do investimento é

muito baixo nas condições do caso em estudo (11 meses) e ainda menor quando se usa água

desmineralizada (6 meses), pelo que a aplicação desta tecnologia se revela economicamente

atractiva.

Quadro 16

Avaliação económica da aplicação de uma osmose inversa (0.2 m3/h depermeado) às águas de lavagem que se seguem a um banho de niquelagem.


Custos operatórios adicionais (contos/ano):

Energéticos

Manutenção

Total

30

25

55



Poupança de água


Total

600

60 (620)*

165

825 (1385)*

Balanço anual (contos) 770 (1330)*

Investimento (contos) 700

Período de recuperação do investimento 11 (6)* meses

*Se usar água desmineralizada


Na Figura 31 faz-se uma previsão do investimento num módulo de osmose inversa e do período

de recuperação desse investimento (PRI) em função do volume de água a tratar, para três

volumetrias de lavagem. A estimativa é apenas aproximada e pretende fornecer valores indicativos

e só é válida no caso concreto desta aplicação específica.

0 0,1 0,2 0,

Figura 31 - Investimento e períod


Na elaboração dos gráficos assumiu-se

o caudal de permeado (água purificada

nas tinas de lavagem posteriores à niq

superior, às lavagens com água norm

requerem a utilização de água desmin

osmose inversa.

Como se pode observar, esta tecnolo

mais elevados quando aplicada a á

funcionando como unidade de desmin

instáveis, com elevado risco de formaç

(mais caras) em substituição das memb

investimentos em equipamento para

multiplicar-se por um factor superior a 3

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

OSMOSE INVERSA APLICADA ÀS ÁGUAS DE LAVAGEM APÓS NIQUELAGEM

0

200

400

600

800

1000

1200

0 5 10

Inv

esti

men

to (

co

nto

s)

10

15

20

25

30

PR

I (m

ese

s)

Investimento vscapacidadePRI vs capacidade

PRI vs capacidade

H2O desmin

O
��
H2

84

3 0,4 0,5 0,6 0,7 Caudal a processar

(m3/h)

o de recuperação do investimento em função da

que a operação é realizada de uma forma contínua e que

a recircular à lavagem) representa 2,5% do volume contido

uelagem. As duas curvas PRI vs capacidade referem-se: a

al da rede e, a inferior, (mais favorável) às lavagens que

eralizada e que estão a ser realizadas sem a aplicação da

gia requer investimentos pouco significativos e tem PRI`s

guas com baixos teores de metais dissolvidos, isto é,

eralização de água. Para soluções mais concentradas ou

ão de precipitados, já são requeridas membranas tubulares

ranas em espiral e bombas de maior pressão, pelo que os

as mesmas capacidades podem vir, em certos casos, a

.

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

15 20 25 30 Volume da lavagem (m3)0

5


85

6.4 EVAPORAÇÃO APLICADA A UMA CROMAGEM


A evaporação em vácuo é uma tecnologia que, quando aplicada às lavagens subsequentes a

banhos de cromagem, permite a reutilização da água e a recuperação do ácido crómico contido

(recirculado ao banho de cromagem). Deste modo consegue-se uma diminuição sensível do

volume de efluente líquido e de lama de ETAR associada, para além de uma redução significativa

dos consumos de água e de crómio.


Com este tipo de evaporador, obtém-se, por um lado, um concentrado de sais de crómio que é

devolvido ao banho de cromagem e, por outro, água condensada, que é recirculada para a

lavagem. Na Figura 32, apresenta-se o diagrama correspondente a um processo de cromagem

que incorpora esta tecnologia de prevenção num regime de funcionamento de 242 dias por ano e

16 horas por dia.

Em seguida faz-se a comparação entre a referida lavagem com e sem a aplicação do evaporador

(Quadro 17).


86

Figura 32 - Aplicação de um evaporador a vácuo às águas de lavagem de um banho de cromagem, com recirculação de água erecuperação de um concentrado de sais de crómio para recirculação ao banho.

PN

AP

RI - G

uia

Técn

ico S

ecto

rial d

os T

ratam

ento

s de S

uperfície

86

Desengorduramento Lavagem LavagemDecapagemBanho deDeposição

PeçasLavagem

Peças

Banho deDeposição

Lavagem

Água Recirculada

Água Lim pa – 5 l/h

20 l/h

25 l/h

Evaporadora vácuo

Concentrado de sais de Cr

5 l/h

Purga


87

Quadro 17

Comparação de um processo de cromagem tradicional com um processo em que se aplica

um evaporador às águas de lavagem.

Processo Consumo deÁgua

(m3/ano)

Caudal de EfluenteProveniente da

Lavagem

(m3/ano)

Convencional 97 97

Com evaporador 46 27

Redução 53% 72%

No Quadro 18 faz-se a avaliação económica da evaporação para o caso em estudo. Considerou-

se o acréscimo dos custos resultantes do aumento do consumo de energia e da manutenção do

evaporador. Os benefícios são os habituais: redução no consumo de água, e de sais de crómio,

bem como da quantidade de efluentes a tratar na ETAR e das lamas associadas.

Quadro 18

Avaliação económica da aplicação de um evaporador com capacidade de 20l/h de condensado às águas de lavagem que se seguem a um banho de

cromagem.

Análise económica

Custos operatórios adicionais (contos/ano)

Energéticos

Manutenção

Total

260

50

310

Benefícios (contos/ano)



Total

1 050

40

1 090

Balanço anual (contos) 780


Período de recuperação do investimento 7 anos

Na Figura 33 estimam-se os investimentos a efectuar e os períodos da sua recuperação (PRI) em

função da capacidade instalada expressa pelo caudal de destilado que o evaporador pode

produzir (água purificada a recircular à lavagem).


88

Constata-se também neste caso uma diminuição significativa do PRI com a capacidade instalada,

tornando-se a evaporação particularmente atractiva para recuperar água e sais de crómio das

águas de lavagem subsequentes aos banhos de cromagem quando o caudal de destilado

pretendido é superior a 60 l/h.

0 10 20 30 40 50 60 70 Caudal de destilado (l/h)



6.5 PERMUTA IÓNICA APLICADA À OPERAÇÃO DE CROMAGEM (CR VI)


Um sistema de permuta iónica utiliza resinas permutadoras de iões que são substractos sólidos

poliméricos contendo grupos funcionais capazes de fixar e trocar iões. Quando aplicada às águas

de lavagem que se seguem a um banho de cromagem, a permuta iónica elimina os iões

contaminantes, permitindo a reutilização dessas águas e a recuperação de crómio livre.

Consegue-se por este processo reduzir a quantidade de efluente líquido gerado na lavagem e,

como consequência, reduz-se o consumo de água e a geração de lamas na ETAR. O crómio é

recuperado na forma de ácido crómico por regeneração das resinas e é recirculado ao banho de

cromagem, conduzindo assim a uma redução no consumo deste reagente.

EVAPORAÇÃO APLICADA ÀS ÁGUAS DE LAVAGEM APÓS CROMAGEM

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 2 4 6 8 10 Vol. da lavagem (m3)

Inv

es

tim

en

to (

co

nto

s)

0

2

4

6

8

10

12

PR

I (a

no

s)


PRI vs capacidade


89


Nesta tecnologia, as águas de lavagem são alimentadas primeiramente a uma coluna contendo

uma resina catiónica onde ficam retidos os iões Cr3+ e Fe3+ e, em seguida, passam por outra

coluna com uma resina aniónica fraca que retém cromatos e fosfatos. A água purificada que sai

desta coluna é reutilizada na lavagem. A solução de regeneração da segunda coluna contendo o

ácido crómico, passa por uma resina catiónica para retenção dos catiões residuais contaminantes

(Cr3+ e Fe3+) antes de voltar ao banho de cromagem.

Na Figura 34, apresenta-se o diagrama correspondente a um processo de cromagem com

aplicação desta tecnologia.


90

Figura 34 - Aplicação de um sistema de permuta iónica às águas de lavagem que se seguem aos banhos de cromagem, com recirculação daágua e recuperação/recirculação de ácido crómico.

Lv Lavagem

Legenda:

Desengorduramento DesoxidaçãoBanho de

Cromagem

Lavagem aquente com água

desionizadaSecagem

Peças

LvActivaçãodo crómioLv Lv

PeçasBanho de

CromagemLavagem

FixaçãodeCr 3+

Fe 3+

ResinaCatiónica

Fixação deCr 3+

Fe 3+

residuais

ResinaCatiónica

ResinaAniónica

Fixaçãode

CrO42-

SO42-

ÁguaRecirculada Água

Lim pa

Solução Concentrada deácido cróm ico

Filtração

Eluente

Perm uta Iónica

PN

AP

RI - G

uia

Técn

ico S

ecto

rial d

os T

ratam

ento

s de S

uperfície

90


91

No Quadro 19 apresentam-se os resultados referentes à aplicação da tecnologia numa empresa

de cromagem que labora 242 dias por ano, 8 horas por dia. A água de lavagem após o banho de

cromagem, com um caudal de 2 m3/h, é primeiramente filtrada para remoção de sólidos, passando

em seguida pelas resinas, antes de ser reutilizada na lavagem. A eluição da resina aniónica fraca

permite a obtenção de uma solução concentrada de ácido crómico. As resinas têm capacidade

para tratar um caudal de 2 m3/h.

No Quadro 19, encontram-se os benefícios conseguidos por aplicação desta tecnologia ao caso

descrito.

Quadro 19

Contabilização dos benefícios anuais obtidos pela aplicação de um sistema de

permuta iónica às águas de lavagem de um processo convencional de

cromagem.

Poupança noConsumo de Ácido

Crómico

(Kg/ano)

Poupança noConsumo de Água

(m3/ano)

Processo com PermutaIónica 2300 9084

No Quadro 20 faz-se a avaliação económica desta tecnologia aplicada ao caso em estudo,

considerando-se os custos adicionais da bombagem e da manutenção do equipamento e os

benefícios resultantes da poupança de reagentes (ácido crómico) e de água, bem como da

poupança no tratamento de efluentes e na gestão de lamas.

Quadro 20

Avaliação económica da implementação de um sistema de permuta iónica às lavagens quese seguem a um banho de cromagem.



Energéticos e de manutenção

Total

1 600

1 600



Poupança de água


Total

1 380

900

1 160

3 440



Período de recuperação do investimento 13 meses


92

Pode concluir-se neste caso que o PRI é muito baixo (13 meses), o que torna a tecnologia muito

atractiva, quer economicamente quer ambientalmente.



6.6 ELECTRÓLISE APLICADA A UMA COBREAGEM


A tecnologia consiste numa célula de electrólise Chemelec que recupera cobre das águas de

lavagem associadas a banhos de deposição ácidos. A tecnologia permite produzir cobre de

qualidade electrolítica para venda ou utilização no próprio processo, ao mesmo tempo que permite

recircular à lavagem água praticamente isenta de cobre. Desta forma, reduz-se em larga medida a

geração de efluentes e consequentemente de lamas na ETAR.


Um sistema Chemelec é constituído por um reservatório de recolha das águas da tina de lavagem

estática ou do banho morto, após o banho de cobreagem e de uma célula de electrólise, contendo

o cátodo em malha de rede com uma área superficial adequada à recuperação de metais de

electrólitos diluídos. Os eléctrodos estão situados num cesto de esferas de vidro que fluidizam por

PERMUTA IÓNICA APLICADA ÀS ÁGUAS DE LAVAGEM APÓS CROMAGEM

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 2 4 6 8 Caudal a

processar (m3/h)

Inve

stim

ento

(co

nto

s)

0

5

10

15

20

25

30

PR

I (m

eses

)


PRI vs capacidade


93

acção da bombagem da solução a tratar, mantendo o electrólito homogeneizado e proporcionando

razoáveis eficiências de corrente e elevadas recuperações de cobre, até 99,5%.

Na Figura 36 apresenta-se o diagrama referente à aplicação de uma unidade Chemelec ás águas

de lavagem subsequentes a um banho ácido de deposição de sulfato de cobre.

O Quadro 21 contém uma estimativa da redução do cobre arrastado e da redução dos efluentes e

das lamas de ETAR , conseguidas como resultado da aplicação desta tecnologia. Considera-se

que a concentração da solução a tratar é de 250 mg/l de cobre e que a redução do arrasto a

atingir será de 95%. Isto implica uma recuperação de 1500 Kg de cobre por ano, isto é,

aproximadamente 35 Kg de cobre por semana, o que corresponde à capacidade de recuperação

de uma célula Chemelec tipo S (40 Kg/semana) cujo custo com unidade de rectificação incluída é

de cerca de 5500 contos.


94

Figura 36 - Aplicação de uma Chemelec ao banho morto após cobreagem ácida.

Peças Cobreagemácida

Desengorduramentoelectrolítico Lv Lv

Banhomorto

Lv Lavagem

Legenda:

Peças

Banho ácidode cobreagem

(~50 g Cu/l)

Lavagemem cascata

Água Lim pa:150 m 3/ano30 l/h

BanhoMorto

(~250 mgCu/l)

��

��

��

��

��

ChemelecRendimento: 95%

Recuperação:492,5 kg/ano de cobre m etálico(99,5% de recuperação)

6284 m 3/ano0,25 g Cu/l1571 kg Cu/ano

6248 m 3/ano12,5 m g Cu/l78,6 kg Cu/ano

Arraste:130 m 3/ano50 g Cu/l1500 kg Cu/ano

Arraste:130 m 3/ano250 m g Cu/l7,5 kg Cu/ano

ETAR

Efluente:150 m 3/ano50 m g Cu/l7,5 kg Cu/ano

PN

AP

RI - G

uia

Técn

ico S

ecto

rial d

os T

ratam

ento

s de S

uperfície

94


95

Quadro 21

Comparação de um processo de cobreagem ácida tradicional com um

processo em que se aplica uma célula Chemelec para recuperar cobre

das águas da lavagem estática.

Arrasto

(Kg/ano)

Lama Geradana ETAR

(Kg/ano)


Com electrólise 80 492

Redução 95% 95%

No Quadro 22 faz-se a avaliação económica desta tecnologia aplicada ao banho morto após o

banho de deposição de cobre ácido para o caso que se descreve.

Quadro 22

Avaliação económica do sistema de electrólise aplicado às águas de lavagem em deposição

de cobre ácido



Energéticos e Manutenção

Total

100

100


Cu metálico recuperado

Poupança no tratamento de efluentes egestão de resíduos

Total

600

645

1 245



Período de recuperação do investimento 4,8 anos


96

Figura 37 - Investimento e período de recuperação do capital investido em função da

capacidade de electrólise instalada.

Da análise do gráfico pode concluir-se que esta tecnologia é particularmente atraente quando se

trabalha em cobreagens com capacidades de tratamento que envolvam arrastos a partir do banho

de deposição de mais de 2000Kg de cobre por ano. Para arrastos de 0,24 l/m2 isso corresponderá

a unidades com uma produção de peças cobreadas superior a 500 m2/dia, considerando 300 dias

de trabalho por ano. Embora a tendência a nível mundial seja a eliminação do uso de banhos

cianetados em cobreagem, salienta-se que a tecnologia Chemelec é aplicável ainda com maior

impacte económico e ambiental à regeneração de cobre desses banhos. Isso porque proporciona

em simultâneo a recuperação do cobre no cátodo e a decomposição por oxidação e consequente

eliminação de cianetos no ânodo. Neste caso o PRI pode reduzir-se a metade.

A electrólise de metais em solução usando este conceito aplica-se ainda a uma larga gama de

metais, sendo tanto maior a sua rentabilidade económica quanto mais valioso o metal a recuperar.

No Quadro 23, faz-se uma listagem dos metais usualmente recuperados com as respectivas taxas

de recuperação para o caso de um Chemelec tipo S.

CHEMELEC APLICADO NA RECUPARAÇÃO DE CU DE ÁGUAS DE LAVAGEM EM COBREAGEM ÁCIDA

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0 2000 4000 6000 8000 10000

Capacidade de recuperação de Cu (Kg/ano)

Inv

es

tim

en

to (

co

nto

s)

0

2

4

6

8

10

12

PR

I (a

no

s)Investimento vs capacidadede

recup

PRI vs capacidade de recup


97

Quadro 23

Taxas de recuperação por electrólise de diversos metais.

MetalConcentração do Metal

na Solução

(ppm)

Taxa deRecuperação

(g/Amp.h)

Metal Recuperado

(Kg/semana)

Ouro 20 0,8 7-10

Prata 50 1,5 20-40

Níquel 500 0,6 30-40

Cobre 500 1,0 40-60

Estanho 500 1,0 20-30

Zinco 500 0,5 20-30

Cádmio 50 0,3 10-15

6.7 ELECTRODIÁLISE APLICADA À ANODIZAÇÃO DO ALUMÍNIO


A electrodiálise é um processo electroquímico que ao ser aplicado a um banho de anodização de

alumínio permite manter a um nível baixo a concentração deste metal em solução, tornando

possível a sua recuperação como sub-produto na forma de hidróxido. O processo prolonga o

tempo de vida do banho, diminuindo a frequência das descargas e a quantidade de metal

arrastado para as lavagens subsequentes com o correspondente decréscimo na geração de lamas

de hidróxido.


Esta tecnologia é simples, não afecta o processo de anodização, e consiste em fazer passar o

banho por uma célula electroquímica compartimentada por uma membrana que separa duas

soluções. A migração dos iões alumínio através da membrana é causada pela diferença de

potencial aplicada entre as soluções. Neste caso a membrana é catiónica e portanto permeável

aos iões Al3+ que passam ao compartimento catódico onde se combinam com os iões hidróxilo

para dar hidróxido de alumínio. No compartimento anódico os iões sulfato combinam-se com o H+

para regenerar o ácido sulfúrico correspondente. A lama de hidróxido de alumínio que se gera no

compartimento catódico deve ser retirada do sistema. A solução anódica contendo o ácido

sulfúrico é recirculada para o banho. Esta técnica permite uma redução do efluente líquido gerado,

uma vez que evita as descargas do banho de anodização que é uma solução com altos níveis de

alumínio e ácido sulfúrico. Consequentemente obtém-se uma diminuição sensível do volume de

lama gerada na ETAR.


98

Na Figura 38 pode ver-se um esquema de aplicação de uma electrodiálise como tecnologia de

prevenção em anodização de alumínio.

No Quadro 24 é estimada a redução na poluição resultante da aplicação desta tecnologia a um

banho com um volume de 19,4 m3,que é renovado completamente uma vez por ano.

Quadro 24

Redução do volume de efluentes gerados numa operação de anodização como resultado da

aplicação duma electrodiálise.

Volume deResíduo

(m3/ano)

Redução

(%)

Convencional 19 -

Com electrodiálise5,4 72


99

Figura 38 - Aplicação de uma electrodiálise a um banho de anodização de alumínio, com remoção de alumínio e

recirculação de ácido.

Lv Lavagem

Legenda:

PeçasDecapagem Satinagem Anodização



ColmatagemNeutralizaçãoLvLv LvLv LvLv

Peças

Banho de AnodizaçãoV=19,4 m 3

Lam a concentradaCom alum ínio

ElectrodiáliseV=213 l η=95%

ÁcidoSulfúrico

Purga

PN

AP

RI - G

uia

Técn

ico S

ecto

rial d

os T

ratam

ento

s de S

uperfície

99


100

A viabilidade económica da aplicação desta tecnologia ao caso em estudo é avaliada no Quadro

25. Consideraram-se como custos operatórios adicionais os consumos de energia devidos à

bombagem e ao funcionamento da célula e também os custos da sua manutenção. Os benefícios

conseguidos são os resultantes da poupança de reagentes e de aditivos do banho de anodização

e da redução nos efluentes e consequente decréscimo nos custos de tratamento e gestão dos

resíduos da ETAR.

Quadro 25

Avaliação económica da implementação de uma electrodiálise a um banho de anodização.

Avaliação económicaContos/ano

(1º ano)

Contos/ano

(anos seguintes)

Custos operatórios adicionais:

Energéticos

Manutenção

Total

135

390

525

135

260

395

Benefícios:

Poupança nos constituintes do banho

Poupança no tratamento de efluentese deposição

Total

340

880

1 220

340

920

1 260

Balanço anual (contos) 865


Período de recuperação do investimento 6.7 anos

Da análise do Quadro acima pode concluir-se que o período de recuperação do investimento é

razoável. No entanto esta tecnologia não compete com a retardação iónica cujo PRI é muito

inferior e já se encontra instalada neste sub-sector há alguns anos

6.8 ULTRAFILTRAÇÃO/CRISTALIZAÇÃO PARA REGENERAÇÃO DE BANHOS DE SATINAGEM

DE ALUMÍNIO


A regeneração em contínuo de um banho de satinagem por ultrafiltração seguida de cristalização

do hidróxido de alumínio com a consequente regeneração da soda associada, permite reduzir o

consumo anual de soda e obter um produto de alumínio comercializável. É possível através desta

tecnologia uma redução significativa da quantidade de lamas geradas na ETAR como


101

consequência da operação de satinagem, e que podem representar mais de 60 % das lamas

produzidas numa indústria de anodização e lacagem de alumínio.


Esta tecnologia permite regenerar em contínuo um banho de satinagem. Consiste na criação de

condições para a reversão da reacção-base do processo Bayer, isto é, diluindo e baixando a

temperatura de um fluxo da solução retirado continuamente do banho, o aluminato de sódio nela

contido decompõe-se em alumina e em soda. Promove-se a cristalização da alumina na forma tri-

hidrato introduzindo previamente cristais de alumina no reactor como semente. A solução de

aluminato de sódio do banho a processar passa por uma ultrafiltração prévia onde a fracção

concentrada contendo soda livre é recirculada, seguindo o permeado rico em aluminato de sódio

para um cristalizador onde se dá a reacção já descrita. A maior parte da soda é regenerada e

devolvida ao banho, recuperando-se o alumínio na forma de Al2O3.3H2O, que é um produto

comercializável. Consegue-se por este processo uma recuperação de 90% dos aditivos do banho

de satinagem. A tecnologia permite as seguintes reduções na carga poluente: 97% na carga

orgânica, 61% na salinidade expressa em sulfato de sódio e 85% na quantidade de lama

produzida na ETAR. Isto implica uma redução drástica quer no consumo de matérias primas quer

nos custos do tratamento de efluentes e de deposição dos resíduos.

É de salientar que a utilização desta tecnologia pressupõe que o banho de satinagem seja

constituído por um produto à base de soda e por aditivos inorgânicos, o que diminui a viscosidade

do mesmo e, consequentemente, os arrastos. Comparativamente, os banhos comuns utilizam

agentes sequestrantes orgânicos.

Na Figura 39 é apresentado um diagrama que ilustra a aplicação desta tecnologia de prevenção a

um banho de satinagem.

Os resultados da redução previsível na poluição resultante da aplicação deste processo à

satinagem do alumínio, estão inscritos no Quadro 26 e são baseados num estudo de casos em

França e na Suiça de onde é originária a tecnologia, embora existam processos equivalentes

disponíveis em Espanha e na Alemanha.


102

Figura 39 – Aplicação de um sistema de ultrafiltração/cristalização ao banho de satinagem, com recuperação da soda e produção de

alumina





Peças

Banho de Satinagemde Alumínio

Alum ina hidratada(para com ercialização)

Soda

Cristalizador

Ultrafiltração��

��

��

��

Filtro

Soda concentrada

Soda Alum inato de sódio

PN

AP

RI - G

uia

Técn

ico S

ecto

rial d

os T

ratam

ento

s de S

uperfície

102


103

Quadro 26

Comparação de uma satinagem convencional com uma satinagem em que se aplicou ao

banho uma ultrafiltração/cristalização.

ProcessoConsumo de Soda

(t/ano)

Arrasto

(l/m2)

Arrasto Anual

(t/ano)

Produção deLamas

(t/ano)

Convencional 220 0.645 70 1120

Com a tecnologia 86 0.15 8.1 170

Redução 61% 77% 88% 85%

Verifica-se pelo Quadro acima, haver uma redução drástica na geração de efluentes e de

resíduos com os consequentes ganhos de natureza económica, mas sobretudo ambiental.

Na avaliação económica desta tecnologia que a seguir se apresenta foram considerados os

custos operatórios adicionais inerentes designadamente aos gastos energéticos e aos gastos de

manutenção. Como benefícios foram contabilizadas as poupanças nos reagentes, no tratamento

de efluentes e na gestão de resíduos. As receitas da venda do oxido de alumínio tri-hidrato são

de primordial importância para a viabilização económica da tecnologia.

No Quadro 27 faz-se a comparação dos custos com os benefícios resultantes da aplicação desta

tecnologia à satinagem em estudo.

Quadro 27

Avaliação económica da tecnologia de ultrafiltração/cristalização aplicada a um banho desatinagem.



Poupança no consumo de soda

Poupança no tratamento de efluentes edeposição

Venda de óxido de alumínio

Total

6600

3950

19800

*30350 / (10550)


Período de recuperação do investimento *3 anos / (8.5 anos)

* Estes valores pressupõem a garantia da venda do óxido de alumínio


104



Apesar desta tecnlogia permitir reduzir drasticamente a poluição em anodização e em lacagem

de alumínio, a análise do gráfico permite concluir que a tecnologia em questão é cara não sendo

por isso atractiva para os industriais sem que à partida haja uma garantia (oficial ou outra) sobre

a comercialização ou colocação do óxido de alumínio produzido.

6.9 RETARDAÇÃO IÓNICA APLICADA A UM BANHO DE ANODIZAÇÃO


A retardação iónica aplicada a um banho de anodização de alumínio permite separar o ácido

sulfúrico livre do alumínio solubilizado no banho. O ácido é recirculado ao banho e a solução

contendo a maior parte do sulfato de alumínio é enviada à ETAR para tratamento. Conseguem-

se deste modo poupanças significativas no consumo de ácido e no consumo energético, bem

como uma redução na carga ácida do efluente com a consequente poupança de reagentes

necessários à sua neutralização.

ULTRAFILTRAÇÃO/CRISTALIZAÇÃO APLICADA A BANHOS DE SATINAGEM DE ALUMÍNIO

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000

0 2000 4000 6000 8000

Produção da satinagem (m2/dia)

Inv

est

ime

nto

(co

nto

s)

0

5

10

15

20

25

30

PR

I (an

os)

Investimento vscapacidade

PRI s/ venda vscapacidade

PRI c/ venda vscapacidade


105


A retardação iónica envolve o uso de microresinas permutadoras aniónicas, as quais, durante a

eluição retardam a saída dos ácidos preferencialmente aos sais possibilitando a sua separação.

A resina é atravessada alternadamente por um volume do banho (contendo o ácido livre e o sal)

igual ao volume de resina e por idêntico volume de água. O eluído conterá, também

alternadamente, fracções ricas em sulfato de alumínio e fracções ricas em ácido sulfúrico. Neste

processo não ocorre nenhuma reacção de permuta aniónica, sendo o mecanismo da reacção

dominado por processos físicos.

A tecnologia permite a manutenção, dentro de certos limites, de baixas concentrações de

alumínio e de elevadas concentrações de ácido sulfúrico no banho de anodização.

Se considerarmos o caso de uma empresa que produz 150 m2 de superfície anodizada por hora,

trabalhando 200 dias por ano a 16 horas por dia, utilizando um banho de anodização com as

seguintes características: densidade de corrente 15 A/m2, volume 46 m3, 10 g/l de alumínio e 175

g/l de ácido sulfúrico, é possível por retardação iónica separar 1,2 Kg de alumínio de cada

fracção de 200 l de electrólito e por hora, o que permite manter uma concentração de alumínio no

banho quase constante de 10 g/l e recuperar 95% do ácido sulfúrico livre.

No processo convencional a concentração média de alumínio no banho é cerca de 13 g/l, para

remover 1,2 Kg de alumínio do banho é necessário despejar 92 l, perdendo-se simltaneamente

16,1 Kg de ácido sulfúrico que é rejeitado para a ETAR. Esse volume de banho é substituído por

ácido novo sendo neutralizado na ETAR com 13,14 Kg de soda.

Na Figura 41 esquematiza-se a aplicação desta tecnologia de prevenção ao banho de

anodização do caso em estudo acima caracterizado.

No Quadro 28 faz-se o balanço aos reagentes, à água e à energia para o banho de anodização

em avaliação antes e depois da aplicação desta tecnologia de prevenção. Verifica-se uma

redução de cerca de 90% quer no consumo de reagentes do banho quer no consumo de

reagentes de neutralização dos efluentes da anodização na ETAR (soda), bem como uma

redução de 50% nos gastos energéticos. Agrava-se no entanto o consumo de água que se pode

considerar irrelevante.

Na avaliação económica desta tecnologia os custos operatórios adicionais correspondem

exclusivamente ao acréscimo do consumo de água, sendo irrelevante o custo de manutenção do

sistema face ao investimento. Os benefícios económicos são os correspondentes às poupanças

assinaladas no Quadro 29.


106

Figura 41 – Aplicação de um sistema de retardação iónica ao banho de anodização, com recuperação de ácido sulfúrico.

Lv Lavagem

Legenda:





Peças

Banho de Anodização

Filtração

ÁguaDesm ineralizada

(190 l/h)

Sistem a deRetardação iónica

Solução concentradade alum inio(1,2 kg Al/h)

Solução concentradade ácido sulfúrico

190 l/h

V= 46m 3 10 g/l Al 175 g/l H2SO4 200 l/h

Ácido sulfúrico novo10 l/h

PN

AP

RI - G

uia

Técn

ico S

ecto

rial d

os T

ratam

ento

s de S

uperfície

106


107

Quadro 28

Comparação de uma anodização convencional com uma anodização em que se aplicouuma retardação iónica ao banho de anodização.

Consumo de ácidoSulfúrico Novo

(Kg/ano)

Consumo de Hidróxidode Sódio no

Tratamento deEfluentes

(Kg/ano)

Consumo deAgua

(m3/ano)

GastosEnergéticos

(KWh)

Convencional 51 520 Kg 42 048 Kg 298 m3 67.5

Com retardaçãoiónica

5 600 Kg 4 576 Kg 640 m3 33.75

Percentagem deredução/aumento

89% redução 89% redução 53% aumento 50% redução

Quadro 29

Avaliação económica da implementação de uma tecnologia de retardação iónica ao banhode anodização



Consumo de água

Total

35

35


Poupança de energia

Poupança no consumo de ácido

Poupança no consumo de soda(tratamento de efluentes)

Total

1 620

3 215

3 370

8 205

Balanço (contos) 8170


Período de Recuperação do Investimento 8 meses

Conclui-se que o período de recuperação do investimento de 8 meses é extremamente atractivo

pelo que é do interesse de todos os anodizadores implementar esta tecnologia nas suas

instalações no mais curto prazo possível.

Na Figura 42 representa-se graficamente a variação do investimento e do período da sua

recuperação (PRI) em função da capacidade de anodização instalada.


108



Como conclusão geral pode dizer-se que dentro da gama das capacidades aqui abordadas a

tecnologia é muito atractiva nos aspectos económicos e de prevenção de poluição, pelo que se

aconselha aos industriais a sua implementação nas unidades de anodização que ainda a não

possuam. Em princípio, a tecnologia é de grande interesse independentemente da dimensão da

unidade industrial.

6.10 APLICAÇÃO DE TINTA COM SPRAY AIRLESS E COM SPRAY ELECTROSTÁTICO

ATOMIZADO À PRESSÃO


Tecnologia de pintura a spray, que reduz a perda de tinta por overspray, permitindo uma

diminuição no consumo de tinta e uma redução na quantidade de resíduos produzidos.


Na pintura a spray airless, a tinta é bombeada a alta pressão na forma de jacto e a uma

velocidade elevada, suficiente para induzir a atomização. A inexistência da expansão que

RETARDAÇÃO IÓNICA APLICADA A BANHOS DE ANODIZAÇÃO DE ALUMÍNIO

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 2000 4000 6000 8000

Produçao da anodização (m2/dia)

Inv

est

ime

nto

(co

nto

s)

0

5

10

15

PR

I (m

ese

s)

Investimento vs produção

PRI vs produção


109

caracteriza o uso da corrente de ar comprimido convencional, reduz a perda de tinta por

overspray, permitindo a adesão da maior parte da tinta à superfície da peça.

Na pintura com spray electrostático atomizado à pressão, a tinta é bombeada a alta pressão,

como anteriormente, mas as partículas são carregadas e movem-se ao longo das linhas de força

do campo electromagnético criado, depositando-se na peça.

Aplicando qualquer uma destas tecnologias em substituição da tecnologia convencional, que

utiliza ar comprimido para atomizar a tinta e transportá-la para a superfície da peça (spray

atomizado a ar), obtêm-se reduções consideráveis no consumo de tinta, no consumo de

solventes e na geração de resíduos.

No Quadro 30, resumem-se os benefícios da aplicação destas tecnologias.

Quadro 30

Comparação técnica entre a pintura convencional e a pintura com aplicação das

tecnologias de spray.

ProcessoEficiência deTransferência

(%)

Redução noConsumo de

Tinta

(%)

Redução noConsumo de

Solvente

(%)

Reduçãono Resíduo

Gerado

(%)

Spray atomizado a ar(convencional)

30-50 -- -- --

Spray airless 65-70 15 75 42

Spray electrostáticoatomizado à pressão

85-95 30 75 79

No Quadro 31 faz-se uma comparação económica das tecnologias em avaliação.

Quadro 31

Viabilidade económica dos métodos de pintura que aplicam as tecnologias de spray

Spray AirlessSpray ElectrostáticoAtomizado à Pressão

Total de poupanças(contos/ano)

7700 7880

Investimento(contos)

960 2600

Período de retornodo investimento

1.5 meses 4 meses


110

Verifica-se pelo Quadro acima que o investimento em qualquer uma das tecnologias de pintura

alternativas à tecnologia convencional é extremamente atractivo: o capital investido gera a muito

curto prazo assinaláveis benefícios económicos e ambientais, pelo que são tecnologias cuja

introdução no sector é altamente aconselhável.

6.11 EXEMPLO : POTENCIAL DE PREVENÇÃO NO SUB-SECTOR DE ANODIZAÇÃO E

LACAGEM DE ALUMÍNIO

Faz-se neste sub-capítulo uma listagem, certamente não exaustiva, de diversas medidas e

tecnologias de prevenção aplicáveis às operações da anodização e da lacagem do alumínio,

relacionando-as com as operações em que se integram e explicitando os resíduos que previnem.

Lavagem em cascata e em contracorrente (aplicável em todo o processo de fabrico):

A substituição das lavagens simples num só tanque ou das lavagens alimentadas em paralelo

(em dois ou mais tanques) por lavagens em cascata e em contracorrente permite, entre outros

benefícios, poupanças significativas de água.

Benefícios:

Redução do consumo de água em mais de 98%, ou, aumento significativo da

eficiência de lavagem (mais de 10 vezes) com redução simultânea do consumo de

água (mais de 90%), conservando a eficiência de lavagem pré-definida.

Resíduos que previne:

Nenhum, a menos que as soluções da lavagem, agora mais concentradas, possam

ter alguma utilização exterior ao processo ou lhe sejam aplicadas tecnologias de

prevenção para recuperação dos sais de alumínio contidos, para eventual utilização

também exterior ao processo (vd. Osmose Inversa).

Ultrafiltração (aplicável ao desengorduramento alcalino):

Esta tecnologia é aplicada na regeneração de banhos alcalinos de desengorduramento de peças

de alumínio, visando o tratamento e a reciclagem do banho descontaminado após a separação

dos óleos e das gorduras removidas das peças. Permite também manter no banho um teor de

reagentes mais baixo e praticamente constante, assegurando assim uma maior eficiência do

desengorduramento e um menor arrasto de reagentes e de poluição.


111

Benefícios:

Cerca de 95% do caudal tratado contendo 90% do desengordurante é

recirculado. Dada a alcalinidade do banho, previne, na mesma medida, os

resíduos de lamas de hidróxidos de alumínio que estes despejos geram na

estação de tratamento.


Como resultado da poupança de reagentes derivada da aplicação desta tecnologia

nos processos de fabrico, estima-se em menos de 1% a redução do total de

resíduos gerados na estação de tratamento, pois o caudal de efluentes do

desengorduramento é diminuto comparado com o caudal do processo. Por outro

lado, o concentrado da ultrafiltração é um resíduo líquido sem aplicação, ao qual

terá que ser dado um destino final.

Retardação Iónica (aplicável aos banhos de anodização):

Esta tecnologia é já aplicada em Portugal nas empresas de maior dimensão para a recuperação

e a recirculação de cerca de 90% do ácido sulfúrico utilizado nos banhos de anodização de

alumínio e prevenindo o consumo em cerca de 90% do neutralizante (soda cáustica) na ETAR .

É também relevante a economia de energia que induz na operação (cerca de 50%). O facto de

os banhos trabalharem com concentrações mais baixas e mais ou menos constantes de alumínio

permite uma maior eficiência da corrente e uma melhor qualidade do revestimento, para além de

minimizar o transporte de poluição nos arrastamentos.

Benefícios:

Controlo químico e energético optimizado da anodização. Poupança de 90% do

ácido sulfúrico no banho e de 90% do respectivo neutralizante (soda) na ETAR. A

poupança mais relevante é a energética (50%). Estima-se ser possível poupar com

esta tecnologia até 25$00/m2 de superfície anodizada, o que, para o caso de uma

fábrica que anodize 500 000 m2/ano, se reflecte numa poupança de

aproximadamente 12 500 contos.


112


As lamas da ETAR referentes à anodização podem a ser reduzidas em 20%. Na

verdade, numa anodização sem recuperação de ácido por retardação iónica, o

consumo de soda para neutralizar a acidez livre residual dos banhos rejeitados cifra-

se em cerca de 2/3 do consumo total de soda; a soda restante destina-se à

decapagem alcalina prévia, etc. Por outro lado, durante a etapa de neutralização na

ETAR, devido ao elevado teor em sulfatos, a lama fica com uma elevada quantidade

de hidroxisulfatos de fórmula intermédia entre Al4.SO4.(OH)10 e Al12.(SO4)5.(OH)26

que fazem aumentar o peso do resíduo; na gama de concentraçoes de alumínio e

ácido sulfúrico, vigentes numa anodização com retardação iónica, forma-se

preferencialmente o hidróxido de alumínio, Al(OH)3, sendo o peso das lamas

reduzido naturalmente em 20%.

Regeneração de soda e produção de hidróxido de alumínio (aplicável em satinagem

alcalina):

Esta tecnologia é baseada na inversão da reacção de ataque alcalino das bauxites pelo

Processo Bayer. Por diluição e arrefecimento do aluminato de sódio do banho de satinagem

regenera-se a maior parte da soda para recirculação ao banho e cristaliza-se o hidróxido de

alumínio, como sub-produto susceptível de comercialização.

Benefícios:

Recuperação de soda que é recirculada ao banho e produção de hidróxido de

alumínio para venda eventual.


85% de redução nas lamas de ETAR devidas à satinagem, 20% de redução no

consumo de água, 60% de redução no consumo de soda e, consequentemente, de

60% do ácido sulfúrico necessário á sua neutralização na ETAR.

Osmose Inversa (aplicável aos banhos ácidos e às águas de lavagem ácidas, em geral):

Aplica-se à remoção de sulfato de alumínio de águas de lavagem e de banhos ácidos. O sulfato

de aluminio pode ter uma utilização exterior ao processo, designadamente na coagulação de

efluentes industriais. A remoção de aluminatos de sódio dos banhos e das águas de lavagem

alcalinos através desta tecnologia é,possível, mas apresenta alguma dificuldade, dada a

instabilidade destas soluções a pH's próximos da neutralidade e o consequente risco da sua

precipitação no interior das membranas de osmose. O processo exige uma solução de


113

alimentação estável, sem sólidos em suspensão (filtração prévia) e tem com principal resultado a

recuperação de água pura para reutilização no processo.

Benefícios:

Poupança de 80% da água contida nas soluções a tratar e prevenção de resíduos de

lamas de hidróxidos de alumínio na estação de tratamento.


Lamas de hidróxidos de alumínio. Não é possível a sua quantificação, porque tal

depende de outras medidas e tecnologias de prevenção eventualmente

implementadas. Pode dizer-se que esta tecnologia pode contribuir para “fechar o

balanço do alumínio” numa perspectiva de aproximação à descarga "zero".

Electro-electrodiálise (aplicável à cromatação e respectivas lavagens):

A electro-electrodiálise conjuga os efeitos da electrólise com os da electrodiálise, permitindo a

recuperação no compartimento anódico, do crómio das águas de lavagem associadas á

cromatação, sob a forma de ácido crómico, e, em certos casos, dos próprios banhos. A operação

tem elevado consumo energético, pelo que numa perspectiva economicista apenas é viável para

capacidades elevadas. No entanto, esta tecnologia tem grande potencial numa perspectiva

global de minimização, se se tomar em conta a problemática ambiental associada ao crómio.

Benefícios:

É possível recuperar para reutilização praticamente 100% do crómio e da água, bem

como prevenir os resíduos de lamas de hidróxido de alumínio (contendo crómio)

gerados na ETAR. A presença de crómio nas lamas é penalizante em termos da sua

possível reutilização posterior e mesmo da sua eliminação.


Reduz até 90% as lamas de hidróxido de crómio, com igual reflexo na redução da

contaminação com crómio das lamas de alumínio globalmente geradas em todo o

processo.


114

Permuta iónica (aplicável em cromatação e em banhos e soluções ácidas contendo

metais, em geral):

É uma tecnologia amplamente utilizada em electrodeposição, quer para remover impurezas

iónicas das águas de lavagem, de modo a permitir a reutilização de água no processo, quer em

tratamentos posteriores objectivando a "descarga zero". Aplica-se frequentemente em

combinação com outras técnicas, designadamente a osmose inversa e a precipitação. A

recuperação de Crómio (VI) de águas de lavagem e de banhos diluídos por permuta iónica,

permite a recuperação do crómio na forma de ácido crómico.

Benefícios:

Recuperação para posterior aproveitamento ou recirculação de metais contidos em

banhos e águas de lavagem, designadamente de mais de 90% do crómio, na forma

de ácido crómico, das águas de lavagem e mesmo dos próprios banhos de

cromatação.


Redução não quantificável, mas elevada, do teor de metais contaminantes menores

das lamas da ETAR. Mais de 90% de redução nas lamas de hidróxido de crómio e

consequente descontaminação nas lamas de alumínio geradas.

Evaporação (aplicável às águas de lavagem ácidas e alcalinas em geral):

Numa perspectiva de aproximação à descarga "zero" e, portanto, considerando implementadas

as medidas e tecnologias anteriores, a evaporação poderá ter um papel determinante na gestão

dos fluxos líquidos residuais constituídos por águas de lavagem não tratadas e, pontualmente

resultantes de eventuais derrames ou da substituição total ou parcial de banhos. Estes fluxos

anormais poderão ser ainda responsáveis por um resíduo de fim de linha que corresponderá

entre 10 a 20% do resíduo mais convencional da ETAR, isto é, quando não se usa nenhuma das

tecnologias de prevenção atrás referidas.

Os evaporadores permitem recuperar a água e obter simultaneamente soluções concentradas

ácidas ou alcalinas de alumínio, objectivando, quer a sua posterior utilização fora do processo

(concentrados de sulfato de alumínio e de aluminato de sódio para utilização como floculantes

em ETARs industriais), quer a adequação da sua concentração ás condições requeridas para o

seu tratamento pelas tecnologias de prevenção já instaladas (concentrados de aluminato de

sódio para recuperação de soda e produção de hidróxido de alumínio na unidade de recuperação

associada à satinagem).


115

Caminhar para o efluente zero em anodização e lacagem de alumínio:

A utilização conjunta de concentrados ácidos de sulfato de alumínio e de concentrados alcalinos

de aluminato de sódio (oriundos de anodizadores e lacadores de alumínio), na redução dos

fosfatos nos efluentes das ETARs Autárquicas, prática que a Associação Suíça de Empresas de

Anodização (ASA) tem vindo a implementar e que foi divulgada em primeira mão no nosso país

pela Associação Portuguesa de Anodização e Lacagem (APAL), se introduzida no nosso País, a

nível local, poderá contribuir sobremaneira para uma melhor gestão dos efluentes das unidades

de anodização e lacagem de alumínio na perspectiva do efluente "zero".

No entanto, pensa-se que tal alternativa terá de ser sempre compatibilizada com as

necessidades prioritárias de minimizar o transporte de soluções corrosivas e o risco que lhe está

associado e de maximizar a conservação das matérias-primas retirando dos efluentes sub-

produtos reutilizáveis dentro do processo ou, então, comercializáveis. Nesta perspectiva, deverá

recorrer-se tanto quanto possível a medidas e a tecnologias de prevenção para minimizar os

resíduos de fim de linha, restringindo a solução referida no parágrafo anterior a resíduos líquidos

excedentários ao balanço do processo e/ou de inviável ou problemática recuperação recorrendo

às melhores tecnologias disponíveis. Nesta óptica, apresenta-se a seguir um diagrama

contemplando uma linha de anodização e outra de lacagem, que contém as medidas e as

tecnologias de prevenção aplicáveis a curto médio prazo ao sub-sector.

Para além da retardação iónica, já utilizada com grande fiabilidade em empresas de grande

dimensão, as outras tecnologias não estão ainda instaladas, excepto a osmose inversa, usada

exclusivamente para recuperação da água desmineralizada em lavagens especiais. O processo

mais significativo em termos da quantidade de resíduos globais que previne (mais de 60%) é a

cristalização ou precipitação da alumina hidratada em contínuo a partir dos banhos de

satinagem, com a consequente regeneração da soda. No entanto, é um processo ainda pouco

implementado (1 ou 2 casos conhecidos em França), com um período de retorno do capital que

as empresas consideram muito dilatado (8,5 anos), porque os cálculos não incluem o valor da

alumina produzida (não existe mercado garantido para tal produto). O período de retorno poderá

reduzir-se substancialmente (para 3 anos), caso as empresas consigam viabilizar a venda deste

produto.

Deste modo, pode concluir-se que a implementação das tecnologias de prevenção referidas,

conjugada com a possibilidade de se utilizarem concentrados ácidos e alcalinos como

coagulantes nas ETARS Autárquicas, criará as condições para que os resíduos finais deste sub-

sector no médio prazo possam ser reduzidos em mais de 80%.


116

Figura 43 - Tecnologias e medidas de prevenção potencialmente aplicáveis no médio prazo ao

sub-sector de anodização e lacagem de alumínio.

Decapagem Alcalina

Satinagem Alcalina

Lavagemágua alcalina

Pré-Lavagem ÁcidaMeio: ácido nítrico

Neutralizaçãoácido nítrico

Lavagemágua com ác. nítrico

Anodização

Coloração Química

Colmatagemágua desmineralizada

Peças Anodizadas

ELECTRO-ELECTRODÁLISE

ouPERMUTA IÓNICA

OSMOSEINVERSA

DesengorduramentoAlcalino

Peças

ULTRAFILTRAÇÃO

Recirculação de água e aditivos

Resíduo líquidoc/ sólidos e metais

Res. Líq. Reutilizávelno tratamento de efl.

Doméstico, comocoagulante (sol. Soda +

Alumitnato de Sódio)

EVAPORAÇÃO




OSMOSEINVERSA


Doméstico, comocoagulante (sol. ác. deSulfato de Alumínio)


LavagemÁgua ácida

Ág. p/reutilização

Ág. p/ reutilização


Res. Líq. c/ metaispotencialmente

reutilizáveis

LavagemÁgua pouco ácida

Lavagemágua neutra-ácida

Coloração Electrolítica



RETARDAÇÃOIÓNICA

Ác. Regenerado(>95%)


reutilizáveis

OSMOSEINVERSA

Água p/ reutilização

Óxido de Al(sub-produto)

Unidade de Regeneraçãode Soda e Remoção

de Al2O3.3H2O

ULTRAFILTRAÇÃO

CRISTALIZAÇÃO

Soda regen.

Soda conc.

Desoxidação Ácida

Cromatação

Lavagem com ÁguaDesmineralizada

água ác. com crómio

Secagem

Pintura Electrostáticaa Pó

Polimerização


Peças Lacadas


LINHA DE ANODIZAÇÃO

LINHA DE LACAGEM

Decapagem Alcalina

Satinagem Alcalina


Pré-Lavagem ÁcidaMeio: ácido nítrico

Neutralizaçãoácido nítrico


Anodização

Coloração Química

Colmatagemágua desmineralizada

Peças Anodizadas

ELECTRO-ELECTRODÁLISE

ouPERMUTA IÓNICA

OSMOSEINVERSA

DesengorduramentoAlcalino

Peças

ULTRAFILTRAÇÃO

Recirculação de água e aditivos

Resíduo líquidoc/ sólidos e metais




EVAPORAÇÃO




OSMOSEINVERSA




LavagemÁgua ácida


Ág. p/ reutilização



reutilizáveis

LavagemÁgua pouco ácida

Lavagemágua neutra-ácida

Coloração Electrolítica



RETARDAÇÃOIÓNICA

Ác. Regenerado(>95%)


reutilizáveis

OSMOSEINVERSA

Água p/ reutilização

Óxido de Al(sub-produto)

Unidade de Regeneraçãode Soda e Remoção

de Al2O3.3H2O

ULTRAFILTRAÇÃO

CRISTALIZAÇÃO

Soda regen.

Soda conc.

Desoxidação Ácida

Cromatação

Lavagem com ÁguaDesmineralizada

água ác. com crómio

Secagem

Pintura Electrostáticaa Pó

Polimerização


Peças Lacadas


LINHA DE ANODIZAÇÃO

LINHA DE LACAGEM


117

BIBLIOGRAFIA

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Pollution Prevention Opportunity Handbook; May, 1997;

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L’industrie”; 1985;

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fabricated metal products industry”; Set. 1995;

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electroplating operations”; EPA nº LC 19 (9/96); 1996);

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Netherlands; Jan 19-21, 2000-04-07;

# Jean-Marc Ruch - K.M.U.France; "Le recyclage de léau par évaporation

sous vide: système Prowadest, avec compression mécanique de vapeur";

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Ambiental;

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quantitativo de resíduos”; 1994;

# Tecninvest; Estudo nº 1788; 1997;

# UNEP; “Industry and Environment”; vol. 14, Out-Nov-Dez; 1991;


119

SITES DA INTERNET RELACIONADOS COM O SECTOR DOS TRATAMENTOS DE SUPERFÍCIE

• Environet Australia

http://www.environment.gov.au/portfolio/epg/environet

• Joint Reserch Centre

http://eippcb.jrc/exe/Factivities.htm

• National Centre for Clean Industrial and Treatment Technologies

http://cpas.mtu.edu/cencitt/

• United Nations Environmental Programme Industrial and Environment

http://www.unepie.org/cp

• US Environment Protection Agency - EPA

http://www.epa.gov

• Enviro$en$e

http://es.epa.gov/techinfo/

• Mobile Process Technology

http://www.mobileprocess.com

• EPA Office of Compliance Sector Notebook Project

http://www.epa.gov/oeca/sector/index.html#fab

• http://www.coil.be

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http://es.epa.gov/techinfo/

http://www./

http://www.epa.gov/oeca/sector/index.html#fab


120

LISTA GERAL DE ENTIDADES, INSTITUIÇÕES E ASSOCIAÇÕES

NACIONAIS E SECTORIAIS

Ministério do Ambiente e do Ordenamento do Território

http://ambiente.gov.pt

Direcção-Geral do Ambiente

http://www.dga.min-amb.pt

Instituto dos Resíduos

http://www.inresiduos.pt

Direcção-Geral da Indústria

http://www.dgi.min-economia.pt

POE – Programa Operacional da Economia

http://www.poe.min-economia.pt

INETI – Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial

http://www.ineti.pt

Associação Industrial Portuguesa

http://www.aip.pt

Associação de Empresários de Portugal

http://www.aeportugal.pt


121

Confederação da Indústria Portuguesa

Avenida 5 Outubro 35,1º - Lisboa

1069-193 LISBOA

Telef. 213 164 700

ANEMM - Associação Nacional das Empresas Metalúrgicas Metalomecânicas

Estr. do Paço do Lumiar (Polo Tecnológico de Lisboa) Lote 13

1600 - 485 Lisboa

Tel.: 21 715 21 72 Fax: 21 715 04 03

AIMMAP - Associação dos Industriais Metalúrgicos, Metalomecânicos e Afins de Portugal

Rua dos Plátanos, 197

4100 - 414 Porto

Tel.: 22 610 71 47 Fax: 22 610 74 73

APAL - Associação Portuguesa de Anodização e Lacagem

Rua Cons.º Luís Magalhães, 46 1º-s B - 2 Aveiro

3800 - 137 Aveiro

Tel.: 234 42 22 41 Fax: 234 42 22 41

CATIM - Centro de Apoio Tecnológico à Indústria Metalomecânica

Rua dos Plátanos, 197

4100 - 414 Porto

Tel.: 22 615 90 00 Fax: 22 615 90 35


122

NOTA SOBRE LEGISLAÇÃO

A classificação CER usada neste trabalho, é a actualmente em vigor, que foi adoptada pela

Legislação Portuguesa através da Portaria 818/97 de 5 de Setembro, por transposição da

Decisão 94/3/CE do Comissão da Comunidade Europeia de 20 de Dezembro de 1993.

Convém notar que, a nível da Comunidade Europeia, esta Decisão está a ser alvo de revisão,

prevendo-se a entrada em vigor da nova Decisão em final de 2001.

É ainda de notar que existem vários diplomas que concedem benefícios fiscais, de que se

destacam, para as empresas que realizem despesas em I&D (Decreto-Lei nº 292/97 de 22 de

Outubro), e para as que invistam em equipamentos destinados a reduzir as suas emissões

poluentes, tanto gasosas como líquidas ou sólidas (Decreto-Lei nº 477/99 de 9 de Novembro,

rectificado através da Declaração de Rectificação 4-B/2000 de 31 de Janeiro, e regulamentado

através do Despacho2531/2000 de 1 de Fevereiro e pela Portaria nº 271-A/2000 de 18 de Maio).

guia sectorial - tratamento de superfícies

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