UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO

INSTITUTO DE AGRONOMIA

DEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS

CURSO DE GEOLOGIA

Trabalho de Graduação

Caracterização Tecnológica do Efluente Sólido

Existente na Região de Volta Redonda/RJ

Pablo Renan Carvalho de Castro

200804031-1

Prof. Dr. Heitor Fernandes Mothé Filho DG-UFRRJ

(Orientador)

Abril de 2013

Agradecimentos

Gostaria de agradecer em primeiro lugar aos meus pais Daniel Carvalho de Castro e

Mônica da Silva Renan por todo apoio dado até hoje, por terem acreditado no meu sonho,

confiarem em mim e me amarem de forma incondicional. Eu só posso dizer que eu amo muito

vocês e que vocês são tudo na minha vida. Essa vitória é nossa.

À minha grande família, em especial ao meu irmão Daniel Filho que sempre que precisei

esteve à disposição para me ajudar, à minha avó Teresa que sempre cuidou de mim com todo o

amor desse mundo e foi importantíssima nessa caminhada. À minha avó Izete que me apoiou e

acreditou no meu sonho pagando minha inscrição do vestibular e meu avô Lud com seu jeito

encantador. À minha segunda mãe Ana Paula que é muito especial pra mim e me apoio com todo

o seu amor, ao meu afilhado Renan com seu sorriso lindo e meu compadre e amigo Clovinho. Aos

meus tios Zezé e Hamilton que se preocupam comigo como se eu fosse um de seus filhos e me

deram muito suporte e carinho. E ao meu grande amigo e tio Gelsinho que não mede esforços pra

me ver feliz.

Aos meus grandes amigos José Luiz, Victor, Túlio, Humberto, Vinicius, Gabriel, Pedro e

Silvana. Obrigado por estarem sempre do meu lado. Nossa caminhada está apenas começando,

mas a missão será cumprida. Amo muito vocês.

À minha família da UFRRJ (Hiato deposicional), Xuenki, Timóteo, Tanai, Fred, Dengue,

Coxinha, Faria, Leandrão, Moçamba, Vinicius, Davi, Muzamba, Glaucio, Big Mac, Jean, Gaúcho e

Alex e as minhas Princesas lindas Yael, Gaby, Vanessinha, Mari e Paty. Obrigado galera pelos

cinco anos mais loucos e transformadores da minha vida. Guardarei todos os nossos momentos

juntos e quero vocês sempre do meu lado.

Ao Professor, orientador e amigo Heitor Fernandes Mothé Filho, obrigado por toda ajuda e

paciência durante esses anos de trabalho juntos.

Aos Professores Francisco José Corrêa Martins e Rubem Porto Jr que sempre estiveram

dispostos a me ajudar e foram muito importantes na minha graduação.

Não poderia deixar de agradecer aos moradores de Volta Redonda que gentilmente

aceitaram participar desse projeto.

E a todos que não foram citados, mas que de alguma forma contribuíram para o meu

crescimento durante todo esse período.

Sumário

Agradecimentos

Sumário

Índice de Figuras

Índice de Tabelas

CAPÍTULO I - Aspectos Gerais da Pesquisa ............................................................................... 1

I.1 - Introdução ............................................................................................................................ 1

I.2 - Objetivo ................................................................................................................................ 1

I.3 - Justificativa do Estudo .......................................................................................................... 1

I.4 - Localização e Acesso ........................................................................................................... 2

CAPÍTULO II - Revisão Bibliográfica ........................................................................................... 4

II.1 - Breve Histórico .................................................................................................................... 4

II.1.1 - Volta Redonda x Ocupação Populacional ..................................................................... 5

II.2 - Partículas em Suspensão .................................................................................................... 8

II.3 - Saúde Pública ................................................................................................................... 10

CAPÍTULO III - Produção Científica de Pesquisa ...................................................................... 11

CAPÍTULO IV - Materiais e Métodos .......................................................................................... 12

IV.1 - Materiais Utilizados .......................................................................................................... 12

IV.2 - Coleta ............................................................................................................................... 12

IV.3 - Análises ............................................................................................................................ 14

CAPÍTULO V - Discussão dos Resultados ................................................................................ 16

V.1 - Quantificação .................................................................................................................... 16

V.2 - Análise Química ................................................................................................................ 19

V.3 - Determinação de Tamanho de Partícula ............................................................................ 21

V.4 - Análise Térmica ................................................................................................................ 22

V.5 - Agente Dispersor .............................................................................................................. 25

CAPÍTULO VI - Conclusão .......................................................................................................... 26

Referências Bibliográficas ......................................................................................................... 27

Lista de Figuras

Figura 1 – Imagem de localização da cidade de Volta Redonda/RJ, em destaque a CSN. Fonte:

(www.googlemaps.com). ................................................................................................................. 2

Figura 2 - Rio Paraíba do Sul com sua forma meandrante circulando a cidade. Fonte:

(http://sosriosdobrasil.blogspot.com.br). .......................................................................................... 3

Figura 3 - Rodovias de acesso à cidade de Volta Redonda/RJ. Fonte: (www.googlemaps.com). ... 3

Figura 4 – Trabalhadores que migraram para a região em busca de oportunidades de emprego.

Fonte: (http://www.turismovaledocafe.com). ................................................................................... 6

Figura 5 – Rua 33 localizada no bairro residencial (Vila Santa Cecília). Fonte:

(http://www.turismovaledocafe.com). .............................................................................................. 6

Figura 6 – Construção do Hospital da CSN e ao fundo a Siderúrgica. Fonte:

(http://www.moleskineletronico.blogspot.com.br). ........................................................................... 8

Figura 7 – Viaduto que corta a malha ferroviária que dá acesso à CSN, repleto de pessoas. Fonte:

(http://www.moleskineletronico.blogspot.com.br). ........................................................................... 8

Figura 8 - Concentrações médias anual de Partículas Totais em Suspensão no ano de 2008.

Fonte: (INEA, 2008). ....................................................................................................................... 9

Figura 9 - Concentrações médias anual de Partículas Totais em Suspensão no ano de 2009.

Fonte: (INEA, 2009). ..................................................................................................................... 10

Figura 10 - Localização dos pontos dos coletores, amostra de solo e amostra de sedimento de

corrente em torno da cidade. Fonte: (Google Earth). .................................................................... 12

Figura 11 - Gráfico de dispersão do rejeito no mês de março no sentido sul/sudeste. .................. 17

Figura 12 - Gráfico de dispersão do rejeito no mês de agosto no sentido sul/sudeste. ................. 18

Figura 13 - Gráfico de dispersão do rejeito no mês de agosto no sentido norte/noroeste. ............ 18

Figura 14 - Curvas TG/DTA de sedimento fluvial com rejeito. ....................................................... 23

Figura 15 - Curvas TG/DTA do rejeito. .......................................................................................... 23

Figura 16 - Curvas DTA's dos rejeitos. .......................................................................................... 24

Figura 17 - Curvas TG's de rejeitos, magnetita, solo e fio enferrujado. ......................................... 24

Figura 18 - Imagem da Rosa dos Ventos da Região de Volta Redonda/RJ. Fonte: (Infraero 2012).

..................................................................................................................................................... 25

Lista de Tabelas

Tabela 1 - Morbidade Hospitalar do SUS entre janeiro de 2010 a janeiro de 2013. Fonte: Ministério

da Saúde - Sistema de Informações Hospitalares do SUS (SIH/SUS), 2013. ............................... 10

Tabela 2 - Coordenadas referentes aos locais onde os coletores foram postados. ....................... 13

Tabela 3 - Rejeito coletado nos pontos em torno da cidade. ......................................................... 17

Tabela 4 - Tabela de composição química das amostras A e E em % de óxidos. ......................... 19

Tabela 5 - Tabela de composição química das amostras Q e U em % de óxidos. ........................ 20

Tabela 6 - Tabela de composição química da amostra do rio Paraíba do Sul em % de óxidos. .... 20

Tabela 7 - Porcentagem das partículas das amostras A e Q. ....................................................... 21

Tabela 8 - Porcentagem das partículas das amostras Q, S e U. ................................................... 21

1

CAPÍTULO I - Aspectos Gerais da Pesquisa

I.1 - Introdução

A cidade de Volta Redonda, situada na região do Vale do Paraíba, estado do Rio de

Janeiro, possui desde o início dos anos cinquenta o primeiro parque siderúrgico do país,

responsável, certamente, pelo grande desenvolvimento daquela região.

Considerada de porte médio com uma população estimada de 257.803 habitantes (IBGE,

2010), a cidade vem enfrentando, desde sua fundação, inúmeros problemas ambientais

decorrentes de seu grande polo siderúrgico, liderado pela Companhia Siderúrgica Nacional (CSN).

Dentre estes problemas, destaca-se a poluição do ar por gases e partículas emitidas no processo

de produção do aço e outras atividades industriais (Peiter e Tobar, 1998). O problema se agrava

no período de inverno, devido a condições de grande estabilidade atmosférica, ventilação

deficiente, inversões de temperatura e ausência de chuvas - mecanismos que favorecem o

aumento dos níveis de poluição do ar.

A poluição atmosférica, conforme a Organisation de Coopération et de Développement

Économiques (OCDE) pode ser definida como "a introdução, direta ou indiretamente, pelo homem

na atmosfera, de substâncias ou energias que ocasionem consequências prejudiciais, de natureza

a colocar em perigo a saúde humana, causar danos aos recursos biológicos e aos sistemas

ecológicos ou perturbar as outras utilizações legitimas do meio ambiente".

Nessa região é encontrado um efluente sólido, o qual está disperso pelas ruas e calçadas

da cidade, cujo foi o principal fator do desenvolvimento desta pesquisa na região.

I.2 - Objetivo

O objetivo principal deste trabalho é fazer uma caracterização

química/granulométrica/térmica do rejeito encontrado na cidade de Volta Redonda, e os objetivos

secundários abrangem a determinação da sua origem, comprovar que o agente dispersor é o

vento e uma quantitativa preliminar do montante de rejeito disperso no em torno da siderúrgica.

I.3 - Justificativa do Estudo

O avanço tecnológico ocorrido desde o início do século passado tem possibilitado que uma

nova termologia seja aventada no Tempo Geológico, o Tecnógeno ou Quinário, fruto das

modificações, imposta pelo homem, à natureza. Em Volta Redonda cidade do vale do Rio Paraíba

do Sul, foi criada a CSN, que gerou riqueza e problemas ambientas, como o divulgado

recentemente pela mídia, no bairro Volta Grande (Folha de São Paulo, 2013), construído em

terreno doado pela CSN. Essa dicotomia entre crescimento e sustentabilidade serviu de mote para

2

realizarmos a pesquisa. Nesta cidade há uma queda de material em toda a área metropolitana,

que se deposita como um sedimento, cujo entendimento deste ator precisava ser entendido.

I.4 - Localização e Acesso

Volta Redonda (Figura 1) situa-se na microrregião do Vale do Paraíba dentro da

mesorregião Sul Fluminense, no estado do Rio de Janeiro. Localiza-se a 22º31'23" de latitude sul

e 44º06'15" de longitude oeste a uma altitude de 390 metros. É cortada pelo Rio Paraíba do Sul

(Figura 2), que corre de Oeste para Leste, sendo a principal fonte de abastecimento hídrico do

município e também responsável pelo seu nome, devido a um acidente geográfico no seu curso.

A cidade é limitada pelos municípios de Barra Mansa (Norte, Noroeste, Oeste e Sudoeste),

Barra do Piraí (Nordeste), Pinheiral e Piraí (Sudeste e Leste), e Rio Claro (Sul) (Figura 3).

Ocupa uma área de 182,483 km² (IBGE, 2010), sendo 54 km² na região urbana e 128 km²

na zona rural. Em nível populacional é a maior cidade da região Sul Fluminense e a terceira maior

do interior do Estado.

Figura 1 – Imagem de localização da cidade de Volta Redonda/RJ, em destaque a CSN. Fonte: (www.googlemaps.com).

3

Figura 2 - Rio Paraíba do Sul com sua forma meandrante circulando a cidade. Fonte: (http://sosriosdobrasil.blogspot.com.br).

Figura 3 - Rodovias de acesso à cidade de Volta Redonda/RJ. Fonte: (www.googlemaps.com).

4

CAPÍTULO II - Revisão Bibliográfica

II.1 - Breve Histórico

A historiografia de Volta Redonda costuma ser destacada pela emblemática atividade

industrial e o crescimento urbano dos últimos 60 anos, confundindo a história da cidade com a

história da CSN, cujo início de construção data de 1941.

Antes da chegada da Siderúrgica na década de quarenta, Volta Redonda era um distrito

(vila) do município de Barra Mansa com nome de Santo Antônio de Volta Redonda e sua formação

sócio- territorial remonta aos surtos econômicos da cana e do café (o café era símbolo do passado

glorioso de cidades do Vale do Paraíba). Lima (2004) destaca a participação ativa de diversas

fazendas de café da região, tais como Três Poços, Santa Cecília, São Thiago, Santa Thereza,

Volta Redonda e do Retiro, entre outras, no contexto cafeeiro fluminense. Com a decadência do

café, as fazendas decadentes, algumas praticamente abandonadas, foram compradas por famílias

vindas de Minas Gerais, que iniciaram a pecuária em caráter extensivo. Nesse período a

população de Santo Antônio de Volta Redonda não chegava a 3.000 habitantes (IPPU-VR. 1978).

Em um âmbito nacional as primeiras tentativas de dotar o país de uma indústria siderúrgica

de certo porte remontam à década de 1910, nesse período o mercado era suprido em quase sua

totalidade pela importação de ferro e aço, e isso se manteve até após a Primeira Guerra Mundial.

Nesse período a produção brasileira se concentrava em pequenas fundições (a maioria em Minas

Gerais) e o setor encontrava-se totalmente nas mãos da iniciativa privada (Fontes e Lamarão,

2006). Na Década de 30 as indústrias de ferro e aço supriam mais de 10% do consumo total de

laminados de aço.

A partir da vitória da Revolução de 1930 o novo Governo liderado por Getúlio Vargas

passou a se preocupar com a criação de uma grande indústria siderúrgica. Em 1937 ocorreu o

Golpe de estado (Estado Novo) implicando uma concentração ainda maior de poderes decisórios

nas mãos do Estado. Assim foram intensificadas as iniciativas governamentais visando resolver o

problema siderúrgico. Segundo Oliveira (1977) a conjuntura ideal para isso foi dada pela eclosão

da Segunda Guerra Mundial em 1939, quando, na impossibilidade de abastecer-se de bens de

capital e de produção no exterior, a economia brasileira procurou satisfazer internamente suas

necessidades de expansão.

Na tentativa da construção da primeira Siderúrgica Nacional o Presidente Vargas em 1940

criou a Comissão Executiva do Plano Siderúrgico Nacional que escolheu Volta Redonda para a

instalação da siderúrgica. Em setembro do mesmo ano um Banco Americano (Eximbank) realizou

um empréstimo de US$ 20 milhões para financiar a siderúrgica. A companhia foi efetivamente

5

fundada em 9 de abril do mesmo ano, contando com um capital social de 500 milhões de

cruzeiros antigos, sendo uma empresa de propriedade e direção governamentais. Concretizando

assim uma vitória de Getúlio Vargas e fazendo de Volta Redonda uma cidade-monumento do

nacionalismo populista deste período (Lopes, 1993), ao abrigar o projeto símbolo da nova ordem

produtiva do país.

Os motivos pela escolha da cidade de Volta Redonda como base da CSN foi o fato dela

estar situada entre os dois principais mercados consumidores do país. Aproximadamente 100 km

do Rio de Janeiro e 350 km de São Paulo. Em Volta Redonda as matérias primas poderiam ser

reunidas a um custo relativamente baixo e de lá os produtos acabados poderiam ser facilmente

enviados para os dois principais mercados. Além disso, o fato da cidade estar localizada no Vale

do Paraíba do Sul, região cujos salários pagos eram cerca de 30% mais baixos que no rio e

também pelo fato de poder contar com os serviços da Estrada de Ferro Central do Brasil (Fontes e

Lamarão, 2006).

II.1.1 - Volta Redonda x Ocupação Populacional

Antes do processo urbano-industrial Santo Antônio de Volta Redonda era composta em

sua grande maioria por fazendas de cana, café e leite, se destacando entre elas a fazenda Três

Poços, em cujas terras atualmente compõem parte do campus do UNIFOA (Centro Universitário

da Fundação Oswaldo Aranha), e a fazenda Santa Cecília (desmembrada da anterior), que foi

desapropriada para a instalação da CSN e da área urbana pertencente à usina na época. 16

principais fazendas foram identificadas, sendo que a grande maioria delas formam um grupo cujas

casas sede não existem mais, restando de algumas ainda vestígios das instalações ou ruínas.

Importante salientar que as áreas das fazendas serviram de parâmetro para o estabelecimento

dos limites do município a norte e a leste (Lima, 2004).

Em 1941 o Governo determinou a área que iria representar o patrimônio da CSN, na qual

seriam construídos a usina e os bairros para seus operários e funcionários. Em março do mesmo

ano o Governo Federal desapropriou algumas fazendas da região e o Governo do Estado adquiriu

as fazendas Santa Cecília e Retiro doando posteriormente à siderúrgica (Athayde, 1954).

Volta Redonda passou a ter dois núcleos urbanos definidos, ambos localizados às

margens do Paraíba do Sul. Ao sul ficavam áreas controladas diretamente pela CSN, a cidade

“oficial” da companhia (a típica cidade-empresa), abrangendo inicialmente os bairros de Vila Santa

Cecília, Laranjal, Conforto e Bela Vista; e a norte do rio Paraíba do Sul a “cidade velha”

representada pelo povoado de Niterói e Vila Mury, com maior dinâmica na organização interna,

em contraste com a cidade operária, rígida e estática (Lopes, 1993).

6

Em 1941 iniciaram-se as obras da planta industrial. O terreno escolhido, com

aproximadamente 11 km², foi aterrado para acolher os seis grandes setores da usina: coqueria,

alto-forno, aciaria, laminação, oficinas de manutenção e pátio de minérios, além de uma central

termoelétrica, uma grande fundição e uma estação de captação e tratamento de água (Piquet,

1998).

A atração pelas oportunidades na construção da usina provocou o quarto maior fluxo

migratório registrado no Brasil (Figura 4), em virtude de uma atividade específica (Piquet, 1998).

Sobe o comando (cidade projetada) do arquiteto Atílio Correia Lima, no início de 1942,

começaram as obras das vilas residencial (Figura 5) e comercial, obedecendo ambas a um

mesmo plano diretor. O plano previa loteamentos bem cuidados, estrutura viária hierarquizada,

amplos espaços abertos com áreas ajardinadas, equipamentos urbanos centralizados, além de

um cinturão verde de preservação.

Figura 4 – Trabalhadores que migraram para a região em busca de oportunidades de emprego. Fonte: (http://www.turismovaledocafe.com).

Figura 5 – Rua 33 localizada no bairro residencial (Vila Santa Cecília). Fonte: (http://www.turismovaledocafe.com).

7

Nos bairros residenciais, foram estabelecidas diferenças quanto ao tamanho dos lotes, às

taxas de ocupação e aos tipos de residências, criando espaços estratificados por categorias

profissionais e por faixas salariais. Obedecendo a esses critérios, seriam criados, ao longo dos

anos, bairros para as categorias profissionais superiores, como Laranjal (1942 - engenheiros e

técnicos especializados do primeiro calão) Vila Santa Cecília (1942 - chefes intermediários

chamados ironicamente de “arigós de penacho”) e Bela Vista (1945), bem como bairros para os

funcionários e trabalhadores menos qualificados, chamados de “arigós da usina”, primeiramente

Conforto (1942) e, posteriormente, Jardim Paraíba, Nossa Senhora das Graças, Sessenta, Monte

Castelo e Rústico entre 1952 e 1962 (Bedê, 2004). A cidade operária era gerida pela CSN e

apresentava um melhor padrão urbano (equipamentos urbanos, serviços, etc.) em comparação

com a “outra cidade”, administrada pelo poder municipal (PMVR, 2002).

Os trabalhadores empregados nas obras (cerca de 7.000), após a conclusão da usina

foram mantidos e utilizados em diversas seções da siderúrgica. Os trabalhadores (mão-de-obra)

que não foram aproveitados permaneceram na cidade à margem do mercado de trabalho,

defrontando-se com sérias dificuldades para sobreviver.

Na parte norte do rio Paraíba do Sul, em pouco tempo, espalhava- se uma outra Volta

Redonda, ocupada, de forma não planejada, por pequenos comerciantes e por aquela massa de

trabalhadores dispensada pela CSN. Face à crescente demanda de terras para habitação e

comércio, bairros como Retiro, São Lucas, entre outros foram criados naquela época sem

nenhuma organização, estrutura e saneamento.

A cidade cresceu de uma forma espantadora entre 1940 a 1950 (Figura 6), apresentando

um enorme incremento demográfico (Figura 7), atingindo em 1950 um total de 33.110 habitantes.

Em 17 de julho de 1954, concretizou-se a emancipação político-administrativa, com a

criação do município de Volta Redonda. Posteriormente a esse acontecimento surgiu os bairros do

Açude, Vila Brasília, Coqueiros, Pau d’Alho, entre outros. Entre 1958 a 1963 ocorreu a ampliação

da usina ocasionando aumento da população e da demanda de terrenos para moradia e comércio.

Surgindo assim loteamentos clandestinos em áreas de propriedades da Prefeitura ao norte e

mesmo em terrenos particulares, intensificado com o término do estágio de expansão da usina,

causando uma série de consequências sociais (inchamento de favelas, fechamento de

estabelecimentos comerciais surgidos na fase de expansão etc.).

8

II.2 - Partículas em Suspensão

A CSN assinou um Termo de Ajuste de Conduta (TAC), no qual um de seus compromissos

seria instalar e operar uma rede automática de monitoramento da qualidade do ar, na área de

influência das atividades desenvolvidas pela Siderúrgica. Assim sendo, em 2001 deu-se o início

da operação com três estações automáticas, cujos resultados são enviados em tempo real à

central de telemetria do Instituto Estadual do Ambiente (INEA, 2008).

Figura 6 – Construção do Hospital da CSN e ao fundo a Siderúrgica. Fonte: (http://www.moleskineletronico.blogspot.com.br).

Figura 7 – Viaduto que corta a malha ferroviária que dá acesso à CSN, repleto de pessoas. Fonte:

(http://www.moleskineletronico.blogspot.com.br).

9

A partir de 2005, foram incorporadas à rede de automonitoramento mais cinco estações

automáticas em regiões vizinhas a Volta Redonda. Essas estações estão capacitadas à realização

de medições contínuas do teor de partículas totais em suspensão, como também da fração mais

fina do particulado (inaláveis), (INEA, 2008).

Em nível de estudo os resultados das concentrações médias anual de Partículas Totais em

Suspensão (Figura 8 e Figura 9) da rede automática da Região Médio Paraíba (compreende os

municípios de Resende, Barra Mansa, Volta Redonda, Barra do Piraí, Rio Claro, Piraí, Valença,

Rio das Flores, Itatiaia, Quatis, Pinheiral e Porto Real.) do ano de 2008 e 2009 foram comparados.

Observa-se nesses gráficos que nas estações localizada em Volta Redonda, (Belmonte,

Retiro e Vila Santa Cecília) ocorre uma concentração maior de Partículas em Suspensão na

estação Belmonte (noroeste da CSN), seguida pela estação do Retiro (norte/noroeste da CSN) e

por último pela estação da Vila Santa Cecília (sul da CSN).

Figura 8 - Concentrações médias anual de Partículas Totais em Suspensão no ano de 2008. Fonte: (INEA, 2008).

10

II.3 - Saúde Pública

Os dados disponibilizados pelo Ministério da Saúde (SUS), relativos às doenças do

aparelho respiratório, sugerem que cidades que tenham companhia siderúrgica na sua região

apresentam uma maior morbidade hospitalar, comparativamente, que cidade que não possuem

esta atividade industrial, como pode ser visto na Tabela 1. Nesta estão apresentados dados das

cidades de Volta Redonda/RJ, Ipatinga/MG, Governador Valadares/MG e Taubaté/SP. O motivo

para escolha dessas cidades foi por apresentarem um nível populacional semelhante, sendo que

as duas primeiras são dotadas de um grande polo siderúrgico, diferentemente das duas últimas.

Tabela 1 - Morbidade Hospitalar do SUS entre janeiro de 2010 a janeiro de 2013. Fonte: Ministério da Saúde - Sistema de Informações Hospitalares do SUS (SIH/SUS), 2013.

Cidade Internação

Volta Redonda 4.365

Ipatinga 4.640

Governador Valadares 3.654

Taubaté 1.986

Figura 9 - Concentrações médias anual de Partículas Totais em Suspensão no ano de 2009. Fonte: (INEA, 2009).

Notas:

1. Situação da base de dados nacional em 22/02/2013.

2. Dados de 2012 (até dezembro) e 2013 (até janeiro) sujeitos a retificação.

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CAPÍTULO III - Produção Científica de Pesquisa

45° CONGRESSO BRASILEIRO DE GEOLOGIA 2010. Tema: Caracterização Tecnológica

e Agente Dispersor do Rejeito Sólido Encontrado na Região de Volta Redonda/RJ.

Autores: Pablo Renan Carvalho de Castro e Heitor Fernandes Mothé Filho.

JORNADA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA DA UFRRJ 2010. Tema: Caracterização

Tecnológica do Rejeito Sólido da Região de Volta Redonda/RJ. Autores: Pablo Renan

Carvalho de Castro e Heitor Fernandes Mothé Filho.

12° SIMPÓSIO DE GEOLOGIA DO SUDESTE 2011. Tema: Estudo Térmico, Químico e

Sedimentológico do Efluente Sólido Existente na Região de Volta Redonda/RJ. Autores:

Pablo Renan Carvalho de Castro, Heitor Fernandes Mothé Filho e Victor Gil Mazzoleni

Reis.

39th ANNUAL CONFERENCE OF THE NORTH AMERICAN THERMAL ANALYSIS

SOCIETY. Tema: Environmental Pollution: A Thermoanalytical Study. Autores: Pablo

Renan Carvalho de Castro e Heitor Fernandes Mothé Filho.

VIII CONGRESSO BRASILEIRO E III CONGRESSO PAN-AMERICANO DE ANÁLISE

TÉRMICA E CALORIMETRIA 2012. Tema: Análise Térmica como Ferramenta na

Caracterização de Efluentes Sólidos na Região de Volta Redonda/RJ. Autores: Pablo

Renan Carvalho de Castro e Heitor Fernandes Mothé Filho.

46° CONGRESSO BRASILEIRO DE GEOLOGIA 2012. Tema: Ação Antrópica Geradora

de Material Urbico na Cidade de Volta Redonda/RJ. Autores: Pablo Renan Carvalho de

Castro e Heitor Fernandes Mothé Filho.

12

CAPÍTULO IV - Materiais e Métodos

IV.1 - Materiais Utilizados

Foram preparados coletores quadrados de madeira com 25 cm de aresta e,

consequentemente, uma área de 625 cm2 cada. Eles recebiam em sua base uma manta

magnética que não deixava o material coletado se dispersar. Além disso, foi utilizado um GPS

eTrex Legend Cx.

IV.2 - Coleta

Como podemos ver na Figura 10 os coletores foram dispostos em diversos pontos e em

todos os sentidos da cidade, criando uma zona de coleta com um raio de aproximadamente 5 km

em torno da CSN.

Pontos do rejeito coletado Amostra do solo Sedimento de corrente

Figura 10 - Localização dos pontos dos coletores, amostra de solo e amostra de sedimento de corrente em torno da cidade. Fonte: (Google Earth).

13

O tempo de exposição, ao ar livre, do coletor, foi de 15 dias no total (360 horas), durante os

anos de 2010 a 2013. Como podemos ver na Tabela 2, primeiramente foram dispostos cinco

coletores a sul/sudeste da cidade com um espaçamento de 200 m a partir da siderúrgica, até 1000

m de distância (Pontos A, B, C, D, E). Em um momento posterior, e em outra estação do ano, o

processo de coleta foi repetido na mesma região e também implementado na área a

norte/noroeste da CSN, com o mesmo espaçamento (Pontos Q, R, S, T e U), e em outros pontos

da cidade com distância de 1000 m (Pontos F, G, H, I), 2000 m (Pontos N e O) e 5000 m (Pontos

J, K, L e M).

Tabela 2 - Coordenadas referentes aos locais onde os coletores foram postados.

Pontos Coordenadas

Referência - CSN

Longitude Latitude

Ponto A 592128.00 m E 7509633.00 m S 200 m Sul/Sudeste

Ponto B 592202.00 m E 7509440.00 m S 400 m Sul/Sudeste

Ponto C 592250.00 m E 7509308.00 m S 600 m Sul/Sudeste

Ponto D 592325.00 m E 7509117.00 m S 800 m Sul/Sudeste

Ponto E 592382.00 m E 7508962.00 m S 1000 m Sul/Sudeste

Ponto F 592439.00 m E 7511940.00 m S 1000 m Nordeste

Ponto G 593499.00 m E 7509587.00 m S 1000 m Sudeste

Ponto H 590014.00 m E 7508352.00 m S 1000 m Sudoeste

Ponto I 589054.00 m E 7510297.00 m S 1000 m Noroeste

Ponto J 596901.00 m E 7511352.00 m S 5000 m Leste

Ponto K 593900.00 m E 7506897.00 m S 5000 m Sul

Ponto L 586728.00 m E 7508630.00 m S 5000 m Oeste

Ponto M 590499.00 m E 7515077.00 m S 5000 m Norte

Ponto N 594204.00 m E 7511154.00 m S 2000 m Leste

Ponto O 588192.00 m E 7508939.00 m S 2000 m Oeste

Ponto Q 590314.00 m E 7510756.00 m S 200 m Norte/Noroeste

Ponto R 590221.00 m E 7511022.00 m S 400 m Norte/Noroeste

Ponto S 590242.00 m E 7511226.00 m S 600 m Norte/Noroeste

Ponto T 590239.00 m E 7511481.00 m S 800 m Norte/Noroeste

Ponto U 590246.00 m E 7511756.00 m S 1000 m Norte/Noroeste

Ponto V 590455.80 m E 7511578.00 m S 800 m Norte/Noroeste

Ponto X 593141.00 m E 7511526.00 m S 1000m Norte/Nordeste

14

O local onde os coletores foram dispostos foi gentilmente cedido por moradores da cidade

(casas e terrenos). Estes eram criteriosamente colocados em regiões onde não sofreriam

interferência antrópica e longe de árvores e de objetos que poderiam prejudicar o fluxo comum de

deposição do rejeito. Além disso, sempre que ocorriam indícios de chuva o rejeito era previamente

coletado para que não ocorresse nenhuma perda do material, e os coletores eram retirados e

dispostos posteriormente para dar sequência à coleta.

Após a coleta o material foi armazenado separadamente em recipientes de plástico e

levado para o Laboratório de Sedimentologia da UFRRJ.

Foi coletado uma amostra de solo, a 8 cm de profundidade, com aproximadamente 2 kg

(Ponto V). O material se encontrava em um talude de fácil acesso no sentido norte/nordeste da

CSN. Imediatamente o material foi armazenado em saco plástico e lacrado.

Além das amostras do rejeito coletado e do solo, foi coletada uma amostra de sedimento

de corrente do rio Paraíba do Sul, a jusante da CSN, com aproximadamente 2 Kg (Ponto X).

Imediatamente o material foi armazenado em saco plástico e lacrado.

IV.3 - Análises

>> No Laboratório de Sedimentologia da UFRRJ, o rejeito sólido foi pesado através de uma

balança de precisão, para que o material fosse quantificado por setor.

>> Cerca de 5g, de cada coletor, foi utilizada para ser feita a análise química pelo método de

Fluorescência de raio X, que foi performada pelo método da fusão, usando 7g de lítio

tetra/metaborato, em um equipamento Phillips sequencial modelo PW 2400, com tubo de Rh de 3

KW, seis cristais analisadores e dois detectores. O software utilizado foi o SemiQ, desenvolvido

pelo fabricante. A fluorescência de raios X é uma poderosa técnica destrutiva que permite não só

uma análise qualitativa (identificação dos elementos presentes numa amostra), mas também

quantitativa, permitindo estabelecer a proporção em que cada elemento se encontra presente.

>> Foram feitas análises para determinação de tamanho de partícula em um aparelho

Mastersize Micro – Malvern no LMCP (Laboratório de Macromoléculas e Colóides na Indústria de

Petróleo), no Centro de Tecnologia, Ilha do Fundão, UFRJ. A análise granulométrica realizada no

equipamento Malvern, utiliza a técnica de espalhamento de luz laser de baixo ângulo, conhecida

genericamente por “espalhamento de luz”. Este método de análise de tamanho de partículas

consiste na medição dos ângulos de difração do raio laser, que são relacionados ao diâmetro da

partícula. As amostras foram previamente tratadas, passando-as numa peneira de 210

micrômetros, usando água como dispersante em uma rotação de 2200 rpm.

15

>> Análises térmicas deste rejeito foram feitas no Laboratório de Análises Térmicas do

Departamento de Geociências, UFRRJ, em um aparelho Mettler Toledo, modelo 851, que abrange

um grupo de técnicas nas quais uma propriedade física ou química de uma substância, ou de

seus produtos de reação, é monitorada em função do tempo ou temperatura, enquanto a

temperatura da amostra, sob uma atmosfera específica, é submetida a uma programação

controlada. As curvas de Termogravimetria (TG) e Análise Térmica Diferencial (DTA) foram

utilizadas para a caracterização térmica do rejeito.

A curva TG pode ser definida como a técnica que utiliza a mudança da massa de uma

substância em função da temperatura enquanto esta é submetida a uma programação controlada.

A curva DTA é a técnica na qual a diferença de temperatura entre uma substância e um material

de referência é medida em função da temperatura enquanto a substância e o material de

referência são submetidos a uma programação controlada de temperatura.

>> A amostra de solo foi levada para o Laboratório de Sedimentologia da UFRRJ e cerca de

um quilo foi pesado e colocado em estufa para secar, a cerca de 50ºC por 48 horas. O restante foi

acondicionado para estudos futuros. Em seguida essa amostra foi destorroada e quarteada três

vezes. Essa amostra foi utilizada para a análise granulométrica no aparelho Produtest. As

peneiras utilizadas foram: 1; 0,5; 0,25; 0,125; 0,062 mm, resultando desse processo de

peneiramento seis frações.

>> A amostra de sedimento de corrente foi levada para o Laboratório de Sedimentologia da

UFRRJ e cerca de um quilo foi pesado e colocado em estufa para secar, a cerca de 50ºC por 48

horas. O restante foi acondicionado para estudos futuros. Em seguida essa amostra foi

destorroada e quarteada três vezes. Essa amostra foi utilizada para análise térmica do sedimento

da fração passante em 0,063 mm e de uma amostra do rejeito concentrada a partir daquele.

16

CAPÍTULO V - Discussão dos Resultados

V.1 - Quantificação

Os resultados obtidos mostraram uma diferenciação na quantidade de material precipitado

nos coletores. Ocorre uma diminuição na massa coletada das amostras do Ponto A para o Ponto

E, e simetricamente das amostras coletadas nos Pontos Q para o Ponto U, como pode ser visto

na Tabela 3. As figuras 11 e 12 mostram as variações da quantificação para sul, enquanto a figura

13 mostra para norte.

Outro fato bastante nítido foi a diferença considerável de material coletado de um mesmo

ponto, mas em diferentes períodos do ano (estações). O primeiro processo de coleta ocorreu em

março de 2010 no sentido sul/sudeste da companhia (Pontos A, B, C, D e E). Já o segundo

processo de coleta foi feito para os mesmos pontos, mas no mês de agosto de 2010. O resultado

do rejeito coletado no mês de agosto, que chegou a ser dez vezes maior do que no mês de

março, pode ter sido influenciado tanto pelo clima que interfere no transporte, precipitação e

acúmulo do rejeito coletado, quanto a uma maior produção de aço pela CSN.

Nos pontos F, G, H, I observamos uma maior concentração do material coletado na

amostra I, que esta a noroeste da CSN, essa concentração é quase que o dobro da encontrada no

ponto H, e ainda mais superior que isso das encontradas nos pontos F e G. Essas três últimas

concentrações somadas não totalizam a encontrada no ponto I.

Entre as amostras N e O a concentração maior é encontrada no ponto O a oeste da CSN,

sendo mais do que o triplo da concentração encontrada no ponto N a leste.

Comparando as amostras J, K, L e M é possível observar uma maior concentração na

amostra M a norte da CSN, seguidas pelas amostras J, L e K. Observamos ainda que a

concentração dessas quatro amostras, cujos pontos estão a uma maior distância (entre todos os

pontos) da CSN, foram as menores encontradas em todo o processo de coleta e pesagem, com

exceção do ponto E que em sua primeira coleta obteve uma concentração abaixo que a dos

pontos J, L e M.

17

Tabela 3 - Rejeito coletado nos pontos em torno da cidade.

Pontos Rejeito Coletado (g)

Ponto A 1,879; 12,309*

Ponto B 1,810; 11,206*

Ponto C 1,163; 10,932*

Ponto D 0,673; 9,179*

Ponto E 0,427; 7,619*

Ponto F 0,877

Ponto G 1,235

Ponto H 2,445

Ponto I 4,652

Ponto J 0,525

Ponto K 0,265

Ponto L 0,461

Ponto M 0,607

Ponto N 1,432

Ponto O 4,726

Ponto Q 27,775

Ponto R 24,072

Ponto S 18,213

Ponto T 16,516

Ponto U 10,415

*Amostras coletadas em períodos diferentes (1° amostra

coleta no mês de março e 2° amostra no mês de agosto).

Figura 11 - Gráfico de dispersão do rejeito no mês de março no sentido sul/sudeste.

18

Figura 13 - Gráfico de dispersão do rejeito no mês de agosto no sentido norte/noroeste.

Figura 12 - Gráfico de dispersão do rejeito no mês de agosto no sentido sul/sudeste.

19

V.2 - Análise Química

Para o estudo da composição química do rejeito as amostras A e E, juntamente com as

amostras Q e U foram levadas para laboratório para que assim pudessem ser comparadas.

Os resultados obtidos mostraram uma semelhança dos elementos encontrados nesses

quatro pontos. Nota-se que as quatro amostras são compostas essencialmente por óxido de ferro,

sílica, óxido de cálcio, alumina e óxido de magnésio, totalizando 88,185% na amostra A, 87,936%

na amostra E, 84,117% na amostra Q e 86,523% na amostra U.

Comparando a amostra A com a amostra E (Tabela 4) e a amostra Q com a amostra U

(Tabela 5) podemos ver que os elementos com maior Massa Atômica (Fe, Mn, Ti, Ca, e K) sofrem

uma diminuição em sua porcentagem conforme aumenta a distância da siderúrgica, mostrando

assim que os elementos mais pesados se precipitam de uma forma mais rápida, diferentemente

dos elementos de menor Massa Atômica que demoram mais tempo para se precipitarem e

consequentemente são transportados a uma maior distância.

A fim de compararmos a composição do rejeito coletado com a composição de amostras

de rio, utilizamos os dados da análise química do rio (Mothé Filho et al,2008) (Tabela 6), e

verificamos uma composição semelhante na sua grande maioria.

Tabela 4 - Tabela de composição química das amostras A e E em % de óxidos.

Óxidos Amostra A (% em

peso)

Amostra E (% em

peso)

Fe2O3 44,762 30,489

SiO2 29,822 42,839

CaO 7,046 5,893

Al2O3 5,342 6,898

MgO 1,213 1,817

K2O 0,930 0,749

MnO 0,701 0,455

SO3 0,379 0,468

TiO2 0,305 0,266

P2O5 X 0,022

Perda ao Fogo 9,490 9,860

20

Tabela 5 - Tabela de composição química das amostras Q e U em % de óxidos.

Óxidos Amostra Q (% em

peso)

Amostra U (% em

peso)

Fe2O3 36,985 31,062

SiO2 33,814 40,856

CaO 7,072 6,005

Al2O3 5,059 6,553

MgO 1,187 2,047

K2O 0,977 0,804

MnO 0,573 0,539

SO3 0,446 0,736

TiO2 0,317 0,314

P2O5 X 0,234

Perda ao Fogo 13,570 10,580

Tabela 6 - Tabela de composição química da amostra do rio Paraíba do Sul em % de óxidos.

Óxidos Amostra do Rio (%

em peso)

Fe2O3 58,710

SiO2 19,580

CaO 4,420

Al2O3 9,470

MgO 2,140

K2O 0,590

MnO 2,370

TiO2 2,010

P2O5 0,590

21

V.3 - Determinação de Tamanho de Partícula

As amostras A, Q, S e U foram utilizadas na análise de determinação de partícula. Como

podemos verificar na Tabela 7 a fração granulométrica areia foi predominante nas amostras A e Q,

sendo que ela se apresentou em uma porcentagem maior na amostra Q. Já as frações silte e

argila apresentaram uma maior quantidade na amostra A (o histograma completo das amostras se

encontra em anexo).

Tabela 7 - Porcentagem das partículas das amostras A e Q.

Granulometria Amostra A Amostra Q

Argila (%) 0,38 0,22

Silte (%) 10,80 10,46

Areia (%) 88,82 89,34

A Tabela 8 apresenta uma comparação entre as amostras Q, S e U que estão no mesmo

sentido, com uma distância de 400 m uma da outra. É possível verificar a predominância da fração

areia fina em todas as amostras, essa quantidade se apresenta em um sentido decrescente

conforme a distância aumenta, mostrando assim que por ter um tamanho maior o material tem

mais dificuldade de ser transportado para áreas mais distantes, diferentemente do material silte e

argila que sofrem uma mudança percentual descontínua entre as amostras (histograma completo

das amostras se encontra em anexo).

Tabela 8 - Porcentagem das partículas das amostras Q, S e U.

Granulometria Amostra Q Amostra S Amostra U

Argila (%) 0,22 0,22 0,23

Silte (%) 10,46 14,64 17,15

Areia (%) 89,34 85,26 82,68

22

V.4 - Análise Térmica

>> Termogravimetria (TG) e Análise Térmica Diferencial (DTA)

As curvas TG e DTA do sedimento do rio Paraíba do Sul, com rejeito (Figura 14), mostra

na curva TG três eventos de perda de massa, relacionados, respectivamente, a perda de água, a

cerca de 100ºC, dexidroxilação da gibsita, aproximadamente 340ºC e dexidroxilação da caulinita

por volta de 540ºC. Havendo uma perda de massa total em torno de 20%. A curva DTA, por sua

vez, mostra três eventos endotérmicos e dois exotérmicos. Os endotérmicos correspondem à

saída de água, enquanto que os exotérmicos a pirólise da matéria orgânica (380ºC) e

prénucleação da mulita (940ºC), (Todor, 1976).

A Figura 15 apresenta uma curva TG e uma curva DTA do rejeito obtido a partir do

sedimento do rio Paraíba do Sul. A curva TG deste rejeito apresenta dois eventos de perda de

massa, o primeiro a 100ºC, saída de água, e o segundo a 370ºC com perda de aproximadamente

7% da massa original. A curva DTA mostra um evento endotérmico, a cerca de 100ºC e dois

eventos exotérmicos, um a cerca de 380ºC e o seguinte em torno de 950ºC. Após a corrida o

rejeito perdeu o magnetismo, mudou a cor para marrom/amarelado e tornou-se friável (Figura 15).

As curvas DTA’s sobrepostas de rejeitos dos Pontos A, E, Q, U e uma de rejeito extraído

de solo (Ponto V), mostram perfeita concordância, evidenciando tratar-se do mesmo material,

apesar deles terem sido coletados em diferentes locais e dias (Figura 16). Elas apresentam dois

eventos endotérmicos, o primeiro, possivelmente a saída de água e o segundo um prolongado

evento que sugere uma composição heterogênea e contínua volatização de seus constituintes.

As curvas TG’s sobrepostas da Figura 17 mostram uma comparação entre uma magnetita,

quatro amostras de rejeito, uma de solo e uma de um fio enferrujado. Até cerca de 250ºC elas têm

um padrão semelhante, quando a amostra de solo começa a sofrer dexidroxilação e

consequentemente uma acentuada perda de massa. A amostra do fio enferrujado sofre uma

intensa perda de massa, por volatização de parte dos seus constituintes, entre as temperaturas de

280 e 320°C. As amostras de rejeito começam a perder massa, continuamente, desde 280°C, e

têm uma inflexão acentuada a partir de 680°C. As amostras A e E, do lado sul/sudeste da CSN,

apresentam, respectivamente, a perda de 4,5 e 12%. A amostra E está 800 m mais distante da

CSN que a amostra A. Semelhantemente as amostras Q e U, do lado norte/noroeste, perderam,

respectivamente, 4,5 e 12,% de massa, sendo que a amostra U esta a 800 m mais distante da

CSN que a Q. Esta variação no comportamento térmico das amostras E e U em relação as

amostras A e Q, deve-se ao fato que há uma variação na composição química delas com a

distância, que correspondem a composições mais empobrecida em ferro e mais rica em

elementos leves, que volatilizam-se em altas temperaturas.

23

Figura 14 - Curvas TG/DTA de sedimento fluvial com rejeito.

Figura 15 - Curvas TG/DTA do rejeito.

24

Figura 16 - Curvas DTA's dos rejeitos.

Figura 17 - Curvas TG's de rejeitos, magnetita, solo e fio enferrujado.

25

V.5 - Agente Dispersor

Após serem analisados os dados relativos à quantificação e dispersão do rejeito, sua

variação composicional e de tamanho de partícula, do comportamento térmico do material

depositado nos coletores, da amostra de sedimento fluvial e de solo, foi verificada uma dispersão

preferencial no sentido norte/noroeste da CSN, o que vai de acordo com a Rosa dos Ventos da

região (Figura 18). Onde os ventos preferenciais ocorrem de sudeste/leste para noroeste/oeste

apontando o vento como o agente dispersor deste rejeito.

Figura 18 - Imagem da Rosa dos Ventos da Região de Volta Redonda/RJ. Fonte: (Infraero 2012).

26

CAPÍTULO VI - Conclusão

A composição química deste rejeito indica que ele é artificial, não sendo encontrado

naturalmente uma rocha ou mineral que possa corresponder aos teores encontrados, assim como

a análise térmica mostrou que todas as amostras, apesar das diferenças existentes entre elas,

são assemelhadas, mostrando praticamente a mesma assinatura térmica e diferenciando-se de

um material natural. Considerando-se também as características físicas, tais como, brilho,

magnetismo, cor e tamanho corroboram para que este tenha produzido sob altas temperaturas, o

que se aplica para um processo siderúrgico.

A distribuição deste rejeito, como mostrado pelos coletores, bem como a variação do

tamanho de partículas, composição química destas e a sua presença em sedimento fluvial e em

solo, indicam que a energia eólica é o agente dispersor e a fonte geradora pode ser considerada

pontual, fixa e plana.

A quantificação do rejeito indicou que cerca de 7.419 mil toneladas desse rejeito podem

ser produzidas anualmente, depositando-se em uma área de aproximadamente 2,5 km².

Este resíduo sólido permanece ativo, mesmo sujeito as intempéries, uma vez que ele foi

coletado junto ao solo e em sedimentos aluviais e manteve as suas características/propriedades

físicas, como cor, brilho e magnetismo.

27

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28

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TODOR, D. N. (1976) – Thermal Analysis of Minerals. Abacus Press. Kent. 256 p.

29

Anexo

Análise de Tamanho de Partícula

>> Amostra A

30

>> Amostra Q

31

>> Amostra S

32

>> Amostra U