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O Desafio da Sustentabilidade da Indústria do Alumínio: Transformar Resíduos em Produtos

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O presente trabalho visa contribuir para a sustentabilidade da indústria do alumínio, abordando um aspecto crítico para essa indústria: a geração de resíduos sólidos. A indústria do alumínio produz, além do alumínio, outros materiais, que não são seu produto fim, tais como resíduos sólidos, efluentes e emissões gasosas. Em particular, para cada 1 kg de alumínio produzido, essa indústria gera em torno de 3,5 kg de resíduo de bauxita, também conhecido como lama vermelha. Presentemente, o resíduo da bauxita é depositado em lagos de decantação, especialmente construídos para impedir contato do resíduo com o meio ambiente. Tendo como principal objeto de estudo esse resíduo, objetivando contribuir para a gestão de resíduos sólidos industriais, incorporando nela uma visão diferente sobre esses materiais, propondo um método para análise de sua aplicação como produto. Entendendo que a grande relação de resíduo de bauxita/alumínio justifica por si só sua eleição como tema de estudo, considera-se que tal volume de material guarda também um grande potencial de materialização de oportunidades. Sob essa perspectiva, o trabalho desenvolve uma análise acerca da viabilidade da aplicação de resíduos sólidos como matérias-primas, em alternativa à sua disposição em aterros. Para tanto, o trabalho permeia por diferentes disciplinas do conhecimento: pesquisa tecnológica, legislação ambiental, marketing industrial, e inteligência competitiva, dentre outras. Como resultado, o trabalho propõe um fluxo de ações e procedimentos a serem executados na busca do objetivo de transformar resíduos em produtos úteis em substituição a matérias-primas convencionais, sem comprometer suas propriedades de uso e sua relação com o meio ambiente.
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  • 1. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo Mestrado de Tecnologia Ambiental MARCELO SUSTER Dissertação O desafio do desenvolvimento sustentável da indústria do alumínio: “transformar resíduos em produtos” São Paulo Fevereiro/2010 1
  • 2. Plano de Apresentação • Introdução • Objetivos • Revisão Bibliográfica • Métodos e Procedimentos Metodológicos • Resultados/Discussões • Conclusões • Recomendação para trabalhos futuros 2
  • 3. Plano de Apresentação • Introdução • Objetivos • Revisão Bibliográfica • Métodos e Procedimentos Metodológicos • Resultados/Discussões • Conclusões • Recomendação para trabalhos futuros 3
  • 4. Motivação do Trabalho Experiência do autor na Alcoa Alumínio SA, como responsável pelo departamento de vendas de “produtos especiais” (resíduos) 4
  • 5. “Carvão de Criolita” 5 Carvão de Escumagem Eletrólito Carvão de Criolita 20.000 ton USD 70/ton Co-processamento USD 18/ton Venda (USD 1,400,000) + USD 360,000 Fonte: Elaborado pelo autor
  • 6. Alumínio parceiro da sustentabilidade Resíduos Sólidos Emissões Consumo de Energia 6 Fonte: Elaborado pelo autor
  • 7. Refinaria Redução Alumínio Primário Transfor- mação Reabilitação de Áreas Mineradas Mineração de Bauxita Clientes Transportes Embalagens Constr. Civil Industrial Eletricidade Reciclagem Cadeia Produtiva do Alumínio Energia Hidrelétrica Fonte: ABAL 7
  • 8. A produção de alumínio responde por cerca de 1% das emissões de GEE Disposição Resíduos 2% Transportes 14% Aço 4% Residencial e comercial 12% Agricultura 20% Geração Energia Elétrica 20% Outras industrias 22% Cimento 5% Alumínio 1% Fonte: IAI- International Aluminum Institute 8
  • 9. Consumo de Energia • 1 kg de alumínio consome 15 kWh; • 10 kg consomem 1 mês de energia para uma família de 3 pessoas de classe média (150 kWh); • Aço: 4-7 kWh/kg Fonte: (http://www.allbusiness.com/primary-metal-manufacturing/alumina-aluminum/328744-1.html) 9
  • 10. Comparação Aço X Alumínio 1 Tonelada Aço 750 Kg Alumínio 1 Tonelada 3,5 Toneladas Fonte: Elaborado pelo autor 10
  • 11. CST- transformação da escória de alto-forno em produtos 11
  • 12. Fluxo Global do Alumínio Total de Produtos Estocados/em uso Desde 1888 586.0 Produtos Acabados( output ) 40.4 Outras Aplicações 1.0 Produtos pré-fabricados e finais (input) 67.4 Sucata nova 8.6 Sucata Fabricante 18.4 Sucata Nova 1.4 Lingotes 68.8 Perdas de Metal 1.4 Não reciclado 3.5 Sob investigação 3.7 sucata Velha 7.8 Bauxite 180. Resíduo de Bauxita75 Água 38 Alumina 65. Alumínio Primário 34. FLUXO DE MATERIAL, em Milhões de toneladas Alumínio Refundido 35. Construção 32% Transporte 28% .Automotivo 16% Adição Líquida 2006: 24.4 Emabalagens 1% E Cabos 28% EngenhariaOutros 11% Total de alumínio produzido até 2006: 836 Milhões de toneladas 12 Fonte: CRU
  • 13. Demanda X Oferta 13
  • 14. Projeção Futura de Geração de Resíduos • Taxa de Geração Anual de Resíduo de Bauxita 1 MT de Alumínio 3,50 MT de Resíduo de Bauxita 2009: 35 Milhões de MT 122,5 Milhões de MT 2030: 78 Milhões de MT 273 Milhões de MT • Custo de Disposição 2009: US$ 9/MT X 122,5 Milhões de MT= US$ 1,102.5 Milhões 2030: US$ 9/MT X 273 Milhões de MT= US$ 2,457 Bilhões • Área de Disposição Cada m2 de lago de resíduos comporta 10 MT de RB, portanto: Para 122,5 Milhões de MT serão necessários 12,25 Milhões de m2 1.667 campos de futebol por ano 3.720 MT de soja por ano ano Para 273 Milhões de MT serão necessários 17,3 Milhões de m2 Fonte: CRU 14
  • 15. Situação do Brasil 2o Maior Produtor de Bauxita 4O Maior Produtor de Alumina 6O Maior Produtor de Alumínio 4o Maior Produtor de Resíduo De Bauxita Fonte: Elaborado pelo autor Produção de Alumínio: 1,7 Milhões de toneladas em 2009 Geração de RB: 5.950.000 MT Custo: USD 53,6 Milhões Área utilizada: 59.500m2 15
  • 16. Resíduos Sólidos Resíduo de Bauxita (97%) Geração: 3-4 MT/1MT Co-Produtos da Redução (3%) Geração: 50 kg/1 MT Fonte: Elaborado pelo autor 16
  • 17. Reabilitação das minas de bauxita Fonte: Fotograma da Alumar- Alcoa 17
  • 18. Plano de Apresentação • Introdução • Objetivos • Revisão Bibliográfica • Métodos e Procedimentos Metodológicos • Resultados/Discussões • Conclusões • Sugestões para complemento do trabalho 18
  • 19. Objetivos • Colaborar com a gestão de resíduos sólidos industriais, visando a aplicação de resíduos em produtos (Produtos: Roteiro de atividades para essa aplicação e uma opção de direcionamento estratégico) Pesquisa Tecnológica Pesquisa Mercadológica Adequação Jurídico-fiscal Processo Comercial RB 19 Aplicação
  • 20. Plano de Apresentação • Introdução • Objetivos • Revisão Bibliográfica • Métodos e Procedimentos Metodológicos • Resultados/Discussões • Conclusões • Sugestões para complemento do trabalho 20
  • 21. Resíduos Sólidos Hierarquia de Ações • Minimização de Geração • Reciclagem Interna • Disposição Adequada • Aplicação Foco do Trabalho 21
  • 22. Disposições de resíduos industriais no Brasil 22 Fonte: ABETRE (2008).
  • 23. 23 Fonte: 1° Seminário de Sub- Produtos & Receitas Ambientais, 2006 Caraíba metais- Produção de cobre
  • 24. Fluxograma geral do Processo Bayer Fonte: Procedimento Interno- Alcoa 24
  • 25. Composição do RB Composto Porcentagem Fe2O3 20 - 60% Al2O3 10 - 20% SiO2 3 - 50% Na2O 2 - 10% CaO 2 - 8% TiO2 Traços - 10% Gibbsita (α-Al2O3.3H2O) Boehmita (α -Al2O3.H2O) Caulinita (Al2O3.2SiO2.3H2O) Hematita (α - Fe2O3) Goetita (α -FeOOH) Anastásio (TiO2) Ilmenita (FeO.TiO2) Fonte: Misra (2005) 25
  • 26. Plano de Apresentação • Introdução • Objetivos • Revisão Bibliográfica • Métodos e Procedimentos Metodológicos • Resultados/Discussões • Conclusões • Sugestões para complemento do trabalho 26
  • 27. Métodos e procedimentos metodológicos a) Estudo exploratório a) Dados internos da empresa e do setor de alumínio b) Patentes c) Artigos técnico-científicos b) Pesquisa metodológica a) Legislação c) Estudo de viabilidade de aplicação do RB como produto a) Variáveis comerciais b) Mercadológicas 27
  • 28. Plano de Apresentação • Introdução • Objetivos • Revisão Bibliográfica • Métodos e Procedimentos Metodológicos • Resultados/Discussões • Conclusões • Sugestões para complemento do trabalho 28
  • 29. Estágio atual de aplicação dos resíduos da indústria do alumínio Fonte: Elaborado pelo autor 29
  • 30. Resíduo de Bauxita Informações internas da empresa Status Quo Aplicações Comerciais Nada encontrado Mercado de informações 861 patentes encontradas •Volume Potencial •Tecnologia •Segurança Ambiental •Disponibilidade (Royalties) •Retorno Financeiro Varredura de Informações de Aplicação de Resíduo de Bauxita Critériosparaanálise Iniciativas comerciais Romelt – planta piloto Red Mud Plastic Bauxol Estudo de casos Análise Comercial e Mercadológica Pesquisas 30
  • 31. Grupos de Patentes Nº patentes 0 100 200 300 C04: cimentos, concreto, pedra_artificial, ceramica, refratarios C10: industrias_do_petroleo, do_gas_ou_do_coque, gases_tecnicos_contendo_monoxido_de_carbono, combustivel, lubrificantes, turfa C21: metalurgia_do_ferro C09: corantes, tintas, polidires, resinas_naturais, adesivos, composicoes_diversas, aplicacoes_diversas_de_substancias F27: fornalhas, fornos, estufas, retortas B03: separacao_de_materiais_solidos_utilizando_liquidos_ou_mesas C05: fertilizantes, sua_fabricacao E01: construcao_de_rodovias, ferrovias_ou_de_pontes C03: vidro, la_mineral_e_la_de_escorias A01: agricultura, silvicultura, pecuaria, caca, captura_em_armadilhas, pesca B28: manipulacao_de_cimento, argila_ou_pedra E04: edificacao B22: fundicao, metalurgia_de_pos_metalicos D21: fabricacao_do_papel, producao_de_celulose Aplicações C04 C10 C21 C09 F27 B03 C05 E01 C03 A01 B28 E04 B22 D21 31 Fonte: NIT- UFSCar
  • 32. Qualidade de patentes Fonte: NIT- UFSCar 24% (206 patentes) 76% (655) patentes depositadas apenas em 1 país patentes depositadas em 2 países ou mais 32
  • 33. Longevidade de patentes Fonte: NIT- UFSCar 30% (258) 13% (115 patentes) 57% (487) Domínio público (1983 ou anterior) Mais de 10 anos (1984 a 1993) Menos de 10 anos (1994 a 2006) 33
  • 34. Resíduo de Bauxita M.P. Vidro Corretivo de Solo Concreto Uso Químico Pigmento/ carga Plástico M.P. Escória de aço Gálio Seqüestro de metais pesados Cerâmicas Vermelhas Sulfato de Alo M.P. Farinha de Cimento Revestimentos cerâmicos Fonte: Elaborado pelo autor Potenciais aplicações identificadas 34
  • 35. Matriz de atratividade Fonte: Elaborado pelo autor 35
  • 36. Vidros Objetivo: Incorporação na matriz de vidro âmbar como matéria-prima. 36 Estudos de Caso Corretivo de solos ácidosCerâmica vermelha Sem resíduo Com resíduo Vidros âmbares Concreto Padrão Concreto com RB Concreto construção civil
  • 37. Estimativa de preços para o RB nas aplicações estudadas Fonte: Elaborado pelo autor 37 Vidros 1.300 101,50 131.950,00 Concreto 45.500 100,00 4.550.000,00 Cerâmica Vermelha 800.000 15,00 12.000.000,00 Corretivo de Solo 1.500.000 5,00 7.500.000,00 Total 2.346.800 10,30 24.181.950 Aplicação Volume de aplicação- toneladas Valor total- US$ Preço unitário- US$/t
  • 38. Localização geográfica dos atores do RB 38 Lagos de RB Concreteiras Vidreiras (vidro âmbar) Cana-de-açúcar Cerâmica Vermelha
  • 39. Beneficiamento do RB • Remoção • Secagem • Desaglomeração • Embalagem 39
  • 40. Comparação financeira entre as aplicações estudadas mínimo máximo mínimo máximo mínimo máximo mínimo máximo Secagem + Desaglomeração -20 -50 -20 -50 -20 -50 -20 -50 Licenciamento -1 -5 -1 -5 -1 -5 -1 -5 Transporte -20 -50 -20 -50 -20 -50 -20 -50 Custo evitado 20 8 20 8 20 8 20 8 Receita de Venda 110 90 110 90 15 5 10 1 Balanço 89 -7 89 -7 -6 -92 -11 -96 Vidros Concretos Cerâmica Vermelha Solos AplicaçõesCustos (US$/tonelada) Fonte: Elaborado pelo autor 40
  • 41. Outros Fatores Mercadológicos Fonte: Elaborado pelo autor 41 Matriz PFOA
  • 42. Diagrama de Porter 42Fonte: Elaborado pelo autor
  • 43. Identificação de uma potencial aplicação para o resíduo Verificação da licença operacional do potencial cliente Classificação fiscal do produto Emitir ficha de segurança do produto Conhecer o resíduo Características físico- químicas Identificar mercados- consumidores Aplicação em escala laboratorial Medir impactos da adição do resíduo no produto tradicional Contatar os órgãos ambientais das respectivas regiões de origem e aplicação do resíduo Licença para transporte do resíduo Licença para aplicação do resíduo Identificar um parceiro (cliente- potencial) Pesquisar potenciais aplicações para o resíduo de acordo com suas propriedades Teste Industrial Comerciliazação Monitoramento do teste de aplicação do resíduo Retirar o resíduo do inventário de resíduos da empresa Colocar o novo produto no MCE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Fluxograma de atividades pra se transformar um resíduo num produto
  • 44. Ambiente Legislativo • Lixo urbano • Disposição (Nova Política Nacional de Resíduos Sólidos) – Responsabilidade pós-consumo • Transporte – Convenção da Basiléia – Licenciamento 44
  • 45. Parecer do MMA Bom dia Marcelo, Desculpe pela demora na resposta. A Política Nacional de Resíduos Sólidos ainda não foi aprovada pelo Congresso Nacional. Existe a expectativa de que seja aprovado no primeiro trimestre deste ano. Existem legislações estaduais sobre resíduos, mas ainda não temos uma lei federal. Sem uma lei federal, o Ministério do Meio Ambiente não pode ter parceria com a indústria para fomentar projetos nessa área. Sds, Maria Thereza Fadel. -- Maria Thereza Fadel Gracioso Analista Ambiental Departamento de Qualidade Ambiental na Indústria Secretaria de Mudanças Climáticas e Qualidade Ambiental Ministério do Meio Ambiente Esplanada dos Ministérios - Bloco B - Sala 820 Telefone: (+ 55 61) 3317-1274 45
  • 46. Valoração do alumínio Custo Sócio- Ambiental Faturamento do setor Emissões Atmosféricas Geração de Resíduos SólidosEfluentes Matéria-prima Energia elétrica Outros insumos Mão-de-obra Serviços Substituição do aço em transportes Consumo Energético Durabilidade do alumínio alonga o ciclo de vida de produtos Reciclabilidde do metal Venda de resíduos Geração de Resíduos 46 Fonte: Elaborado pelo autor
  • 47. Custo sócio-ambiental do alumínio 47 Fonte: Elaborado pelo autor
  • 48. Plano de Apresentação • Objetivos • Introdução • Revisão Bibliográfica • Métodos e Procedimentos Metodológicos • Resultados/Discussões • Conclusões • Sugestões para complemento do trabalho 48
  • 49. Conclusões O processo de transformação de resíduos em produtos, baseado nos seus impactos financeiro, ambiental e social, é fator decisório na mudança de externalidades negativas em positivas e desta forma contribuir para a sustentabilidade da indústria do alumínio; A literatura é rica em estudos de aplicação tecnológica para o RB, porém muito pouco (ou nada, pelo menos no Brasil) se transformou em atividades comerciais sustentáveis; Um roteiro de atividades para transformação de resíduos em produtos é muito importante no direcionamento de esforços da indústria do alumínio; 49
  • 50. Conclusões O direcionamento de esforços para transformar o RB numa matéria-prima a ser comercializada no mercado pode não gerar resultados; A indústria do alumínio deve pensar em agregar valor ao RB dentro das próprias plantas geradoras do RB, transformando-o num produto, antes de ser transportado; Este trabalho procura servir de porta de entrada para uma nova abordagem de aplicação do RB, que deve ser mais ampla, envolvendo desde o início as variáveis comerciais e mercadológicas. 50
  • 51. Plano de Apresentação • Objetivos • Introdução • Revisão Bibliográfica • Métodos e Procedimentos Metodológicos • Resultados/Discussões • Conclusões • Sugestões para complemento do trabalho 51
  • 52. Sugestões pra trabalhos futuros • Aprofundar as análises de viabilidade econômica, do ponto de vista da indústria do alumínio transformar o RB em produtos na sua própria planta geradora deste; • Evoluir no levantamento do custo sócio-ambiental do alumínio, consolidando-o dentro do conceito de eco-eficiência 52
  • 53. Fim Obrigado! 53
  • 54. SLIDES DE APOIO 54
  • 55. Concretos Objetivo: Substituir parte do cimento na formulação dos concretos. (concreteiras), potencial de substituição entre 5 e 25% Concreto Padrão Concreto com RB Fonte: Morelli- UFSCar 55
  • 56. Fluxograma de atividades pra se transformar um resíduo num produto Fonte: Elaborado pelo autor 56
  • 57. Valoração do alumínio Custo Social Faturamento do setor Emissões Atmosféricas Geração de Resíduos SólidosEfluentes Matéria-prima Energia elétrica Outros insumos Mão-de-obra Serviços Substituição do aço em transportes Consumo Energético Durabilidade do alumínio alonga o ciclo de vida de produtos Reciclabilidde do metal Venda de resíduos Geração de Resíduos 57
  • 58. Upstream StackingTecnologia “up stream” para aumento da vida útil de lagos de RB- Alcoa Alumar Fonte: Fotograma da Alumar- Alcoa 58
  • 59. O Produto • Resíduo ou Produto? • Visões: Normativa; CONAMA, Industrial, Econômica, Sustentabilidade • Casos de Sucesso • Caracterização dos resíduos – NBRs 10.004, etc… – Ficha técnica de produto – check list de propriedades de interesse • Normatização • Tecnologias industriais – cimento – cerâmica – siderurgia – vidros • A Manutenção das Propriedades de Produtos • Pós mortem 59
  • 60. Conceito econômico • Custo social, em economia, representa todos os custos que são associados a alguma atividade econômica. Abrange os custos advindos da produção de certo produto (custo privado) e os custos externos à firma, que são percebidos pela sociedade como um todo (externalidade). • Se o custo social excede o custo privado, há uma externalidade negativa,. • Se o custo privado é maior do que o custo social, há uma externalidade positiva. 60
  • 61. • Uma externalidade ocorre em economia quando o impacto de uma decisão não se restringe aos participantes desta decisão. • A externalidade pode ser negativa, quando prejudica os outros, por exemplo, uma fábrica que polue o ar, afetando uma comunidade próxima. Ou pode ser benéfica, quando os outros, involuntariamente, se beneficiam, por exemplo, com a melhora da eficiência em um determinado mercado. • Uma externalidade ocorre em economia quando o impacto de uma decisão não se restringe aos participantes desta decisão. • A externalidade pode ser negativa, quando prejudica os outros, por exemplo, uma fábrica que polue o ar, afetando uma comunidade próxima. Ou pode ser benéfica, quando os outros, involuntariamente, se beneficiam, por exemplo, com a melhora da eficiência em um determinado mercado. 61
  • 62. • A economia ambiental é um sub-ramo da economia que se debruça sobretudo no estudo do uso de propriedade comum. Actualmente temas relacionados com a economia ambiental têm sido bastante popularizados. A economia ambiental procura arranjar maneiras de mitigar os problemas de modo a maximizar o valor dos recursos. Entre esses temas incluem-se: a desflorestação, a sobre-exploração dos recursos marinhos (essencialmente a sobrepesca), o aquecimento global derivado do efeito de estufa resultante das emissões de gases para a atmosfera, etc. Um grande impulso na área foi dado pelo protocolo de Quioto (procura de meios para reduzir o efeito do aquecimento global). • Retirado de "http://pt.wikipedia.org/wiki/Economia_Ambiental" 62
  • 63. Custo sócio-ambiental do alumínio Custo Social Positivas Negativas 63
  • 64. Valoração do alumínio US$/MT Custo Social US$ 2,800 Emissões Atmosféricas: 1,16 X 15= 17,4 Geração de Resíduos Sólidos US$ 200 Efluentes 0 Substituição do aço em transportes: 300X20=6000 6X15=90 US$ 90 Consumo Energético Durabilidade do alumínio alonga o ciclo de vida de produtos 0,300X0,5 X 400= US$ 60 Reciclabilidde do metal:40% das externalides negativas Venda de resíduos US$ 5 Resíduos 10 ? ? 64
  • 65. Valoração do alumínio Custo Social Emissões Atmosféricas US$ 25 EfluentesConsumo Energético 0,300X0,5 X 2800= US$ 420US$ 2800 300X20 =6000 X 15= US$ 90 ??? 65
  • 66. Tecnológica • Caracterização do Resíduo • Pesquisa de compatibilidade de aplicação – Como matéria-prima para outras indústrias • Cerâmica • Cimenteira • Siderúrgica • Química • Agricultura • Construção civil 66
  • 67. Pesquisa Mercadológica • Análise da relação consumo-geração • Análise de mercado – Viabilidade logística – Viabilidade econômica • Preço X custo – Viabilidade mercadológica • Competitividade • PFOA (Pontos Fortes e Fracos), oportunidades e ameaças – Ciclo de vida (post-mortem) 67
  • 68. Adequação Jurídico-Fiscal • Licença de transporte do Resíduo • Licença de aplicação do Resíduo 68
  • 69. Processo Comercial • Classificação fiscal do resíduo/produto • Inclusão do resíduo no processo de qualidade, para dar suporte ao processo de vendas (controle de não-conformidades) • Acompanhamento de rentabilidade (versus disposição do resíduo) 69
  • 70. CERÂMICA VERMELHA Número de Unidade Produtoras (empresas) 7.000 Número de Peças/Ano (bloco) 25.224.000 Número de Peças/Ano (telha) 4.644.000 Quantidade Produzida (em massa t/ano) 64.164.000 Matéria-Prima (argilas) 82.260.000 Produção Média por Empresa (peças/mês) 365.000 Faturamento (R$ bilhões) 4,2 Empregos Diretos 214.000 Fonte: Dados levantados pela ABC referente a 2003 70
  • 71. Lagos de RB Concreteiras Vidreiras (Vidro âmbar) Plantações de cana-de-açúcar Cerâmica Vermelha 71
  • 72. • POTENCIAL DE USO – Consumo Médio de Calcáreo (Ha/ ANO) como corretivo de solo => 1 A 3 Toneladas – Produção Anual de Calcáreo • PARANÁ 3.712 • MATO GROSSO 3.177 • MINAS GERAIS 2.740 • SÃO PAULO 2.339 • RIO GRANDE DO SUL 1.895 • GOIÁS 1.452PRODUÇÃ
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