UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA - EEL

RAFAEL VENDRAME DA MATA

ESTUDO DAS TÉCNICAS DE RECICLAGEM DE METAIS EM PLACAS DE

CIRCUITO IMPRESSO

Lorena - SP

2014

RAFAEL VENDRAME DA MATA

Estudo das técnicas de reciclagem de metais em placas de circuito impresso

Trabalho de Conclusão de Curso

apresentado à Escola de Engenharia de

Lorena para obtenção do título de

Engenheiro Químico.

Orientador:

Prof. Dr. Félix Monteiro Pereira

Lorena - SP

2014

AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIOCONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA AFONTE

Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema Automatizadoda Escola de Engenharia de Lorena,

com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)

da Mata, Rafael Vendrame Estudo das técnicas de reciclagem de metais emplacas de circuito impresso / Rafael Vendrame daMata; orientador Félix Monteiro Pereira. - Lorena,2014. 38 p.

Monografia apresentada como requisito parcialpara a conclusão de Graduação do Curso de EngenhariaIndustrial Química - Escola de Engenharia de Lorenada Universidade de São Paulo. 2014Orientador: Félix Monteiro Pereira

1. Sucata eletrônica. 2. Placas de circuitoimpresso. I. Título. II. Pereira, Félix Monteiro,orient.

RESUMO

O grande crescimento de resíduos elétricos e eletrônicos (REEE) no Brasil e no

mundo proveniente de uma evolução tecnológica acelerada vem obrigando empresas e

estimulando pesquisadores a encontrar formas adequadas de descarte ou de reciclagem desses

equipamentos. Os REEE são formados por equipamentos defeituosos ou simplesmente

modelos ultrapassados de eletroeletrônicos, assim considerados obsoletos por muitos. Esses

equipamentos são descartados muitas vezes de forma incorreta pela população como sendo

um lixo normal, gerando grande degradação ao meio ambiente por conter substâncias e

materiais tóxicos em seus compostos. Porém a maior parte desses materiais tóxicos está

contida nas placas de circuito impressos (PCI) que, possuindo também em sua constituição

metais base como o cobre e metais preciosos como ouro e prata, se mostram o REEE principal

para estudos de viabilidade e formas de reciclagem. Este trabalho tem como objetivo mapear

os componentes tóxicos e metais valiosos contidos nas PCIs além de detalhar as tecnologias

empregadas para uma possível reciclagem utilizando de material teórico e estudo de

experimentos práticos realizados por diversos pesquisadores. Como resultado das pesquisas

constatou-se que os metais que viabilizam o processo de reciclagem são o cobre, estanho,

ferro, níquel, chumbo, alumínio, zinco, ouro, prata e paládio, e entre os materiais degradantes

estão o chumbo, mercúrio, cádmio e os retardadores de chamas a base de bromo. Os métodos

de reciclagem de PCIs atualmente utilizados e estudados são a pirometalurgia,

hidrometalurgia, biometalurgia, eletrometalurgia e processamento mecânico. Estes métodos

foram demonstrados neste trabalho sendo utilizados com diversas combinações e formas por

vários pesquisadores, concluindo-se que os mais usuais são compostos por um pré-tratamento

utilizando o processamento mecânico seguido por uma técnica de refino utilizando

hidrometalurgia, eletrometalurgia ou biometalurgia por se mostrarem menos degradantes ao

meio ambiente alem de conseguir obter uma melhor recuperação dos metais de interesse.

Palavras chave: Reciclagem, placas de circuito impresso, lixo eletrônico.

LISTA DE FIGURAS

Fig. 1 – Esquema de algumas possibilidades de processamento de sucata de placas de circuito

impresso ...................................................................................................................................16

Fig. 2 – a) Moinho de martelo; b) Interior de moinho de martelo com grelha de

10mm........................................................................................................................................26

Fig. 3 – Agitador de peneiros e conjunto de peneiros empilhados...........................................27

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Consumo de energia em uma produção primária e secundária de metais (Gj/ton. de

metal)........................................................................................................................................13

Tabela 2 – Tabela de líquidos densos e suas densidades empregados em testes

afunda/flutua..................................................................................................... ........................28

LISTA DE SIGLAS

REEE – Resíduos Elétricos e Eletrônicos;

PCI – Placa de circuito impresso;

OECD – Organização para cooperação e desenvolvimento econômico;

StEP – Solving the e-waste problem;

EEE – Elétricos e eletrônicos;

TBBPA – Tetrabomobisfenol – A;

CO – Monóxido de carbono;

CO2 – Dióxido de carbono;

H2 – Hidrogênio;

O2 – Oxigênio;

Sn – Estanho;

Pb – Chumbo;

Al – Aluminio;

Zn – Zinco;

FRX/DE – Fluorescência de Raios-X Dispersivas de Energias;

DRX – Difração de Raios-X;

H2SO4 – Acido sulfúrico;

HCl – Ácido Clorídrico;

HNO3 – Ácido Nítrico;

TBP – Fosfato de tributila;

H2O2 – Dióxido de hidrogênio;

FRX – Fluorência de raios-X;

TBE – Tetrabomoetano.

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................9

1.1. Objetivos ........................................................................................................... 10

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................... 11

2.1. Resíduos elétricos e eletrônicos (REEE) .......................................................... 11

2.2. Placas de Circuito Impresso (PCIs) ................................................................. 13

2.3. Métodos de reciclagem de PCI ......................................................................... 15

2.3.1. Pirometalurgia .................................................................................................. 17

2.3.2. Hidrometalurgia ............................................................................................... 19

2.3.3. Eletrometalurgia............................................................................................... 20

2.3.4. Biometalurgia ................................................................................................... 21

2.3.5. Processos Mecânicos ......................................................................................... 23

2.3.5.1. Cominuição ....................................................................................................... 25

2.3.5.2. Classificação granulométrica: .......................................................................... 26

2.3.5.3. Separação gravimétrica: .................................................................................. 28

2.3.5.4. Separação magnética ........................................................................................ 29

2.3.5.5. Separação eletrostática..................................................................................... 29

3. METODOLOGIA ............................................................................................ 30

3.1. Tipo de estudo................................................................................................... 30

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................... 31

5. CONCLUSÃO .................................................................................................. 33

REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 34

9

1. INTRODUÇÃO

O grande aumento no consumo de equipamentos elétricos e eletrônicos em todo o

mundo trouxe como consequência o problema de administrar os resíduos gerados pelo

descarte desses equipamentos depois de obsoletos ou danificados. Há pouco mais de uma

década o consumo de equipamentos eletrônicos tem crescido de forma acelerada, além disso,

as tecnologias utilizadas têm sido rapidamente substituídas por tecnologias mais avançadas,

agravando ainda mais o problema do aumento de resíduos eletrônicos. Há algum tempo,

descartavam-se os equipamentos ao fim de seu ciclo de vida, porém, hoje em dia, com o

surgimento de novas tecnologias é comum se descartar um aparelho de celular em pleno

funcionamento por se tornar ultrapassado e com menos funcionalidades que os novos

aparelhos. No Brasil novos aparelhos são praticamente dados caso o cliente venha a aderir a

um plano de telefonia móvel de uma operadora específica. E o que fazer com os aparelhos

eletrônicos defasados? Muitos deixam guardados em um canto da casa sem saber o que fazer

com eles, outros simplesmente os descartam junto com o lixo doméstico sem saber que nesses

resíduos existem substâncias e componentes tóxicos, que devem ser tratados ou descartados

em locais próprios para que não degradem o meio ambiente.

Em 2009, gerou-se cerca de 40 milhões de toneladas de lixo eletrônico por ano no

mundo todo, conforme publicado em relatório pelo Programa das Nações Unidas para Meio

Ambiente (SCHLUEP et al., 2009), na qual a maior parte é gerada por países desenvolvidos,

sendo aproximadamente nove milhões de toneladas nos países da União Europeia e três

milhões só nos Estados Unidos. Nos Estados Unidos em 2009 apenas 17,7 % foram

reciclados, sendo o restante descartado de forma incorreta em aterros sanitários ou incinerados

(OLIVEIRA; BERNARDES; GERBASE, 2012 e OLIVEIRA; GERBASE, 2012). Na China a

produção de resíduos elétricos e eletrônicos (REEE) é de aproximadamente 2,3 milhões de

toneladas por ano, e aproximadamente 70 % do lixo importado no mundo tem destino na

China, aumentando ainda mais o acúmulo de REEE.

No Brasil existe uma Política Nacional de Resíduos Sólidos (MINISTÉRIO DO

MEIO AMBIENTE, 2010) em vigor de acordo com a Lei nº 12305 de 02 de agosto de 2010,

na qual define no artigo 33 que:

“São obrigados a estruturar e implementar sistemas de logística

reversa, mediante retorno dos produtos após o uso pelo consumidor,

de forma independente do serviço público de limpeza urbana e de

manejo dos resíduos sólidos, os fabricantes, importadores,

10

distribuidores e comerciantes de: (…) VI – produtos eletroeletrônicos

e seus componentes.”

Estimativas apontam que as vendas de equipamentos eletrônicos cresçam

consideravelmente nos países em desenvolvimento, incluindo o Brasil, impulsionado pelo

aumento do capital da população (SCHLUEP et al., 2009), aumentando a necessidade de

maior fiscalização para que a Política Nacional de Resíduos Sólidos seja eficaz.

Os REEE ao mesmo tempo em que são um problema ambiental por possuírem

componentes tóxicos como chumbo, também são vistos como oportunidade por muitos, pois

existem neles vários tipos de metais base e metais preciosos como ouro, prata e paládio, que

se reciclariam para reutilização, apesar de sua reciclagem ser extremamente difícil por conter

uma variedade muito grande de componentes e metais.

A maior parte desses componentes tóxicos e metais de valor estão contidos nas

placas de circuito impresso (PCI) existentes na maioria dos componentes eletrônicos, porém a

maioria das PCIs descartadas no Brasil é procedente de computadores defeituosos ou

ultrapassados, assim o foco deste trabalho será identificar métodos de reciclagem das PCIs de

computadores com o intuito de verificar a viabilidade econômica juntamente com os

benefícios sociais implícitos nesse processo.

1.1. Objetivos

O objetivo desse trabalho é realizar uma pesquisa bibliográfica analisando e

detalhando os materiais contidos em PCIs de computadores dando ênfase aos componentes

que causam degradação ambiental ao serem descartados incorretamente e componentes

valiosos recuperados em um possível processo de reciclagem.

Serão analisados também os métodos de reciclagem utilizados atualmente, suas viabilidades

econômicas e ambientais.

11

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. Resíduos elétricos e eletrônicos (REEE)

A indústria de manufatura eletrônica é o setor da produção que mais cresce, sendo

que em termos de faturamento só perde para a indústria petrolífera. Em função desse

crescimento acompanhado com a rápida obsolescência, o resíduo elétrico e eletrônico (REEE,

lixo eletrônico, e-lixo ou e-waste) é também o resíduo que cresce mais rapidamente no mundo

(SCHLUEP et al., 2009 e MATTOS; PERALES, 2008).

Esses resíduos elétricos e eletrônicos são classificados nas dez categorias abaixo

descritas (BERNARDES, 2009):

Grandes eletrodomésticos;

Pequenos eletrodomésticos;

Equipamentos de informática e de telecomunicações;

Equipamentos de consumo;

Equipamentos de iluminação;

Ferramentas elétricas e eletrônicas (com exceção de ferramentas industriais fixas de

grandes dimensões);

Brinquedos e equipamentos de esporte e lazer;

Aparelhos médicos (com exceção de todos os produtos implantados e infectados);

Instrumentos de monitoração e controle;

Distribuidores automáticos.

Os governos do mundo inteiro estão preocupados com o aumento considerável de

REEE, a área de informática, por exemplo, não era vista como uma indústria poluidora,

porém com o avanço tecnológico o ciclo de vida desses produtos encurtou, gerando resíduo

que na maioria das vezes não está tendo um destino adequado, se tornando um grande

problema por conter componentes tóxicos como chumbo, cádmio e mercúrio que exigem um

tratamento especial ao serem descartados (OLIVEIRA; GERBASE, 2012).

Os países desenvolvidos exportam seu lixo eletrônico para países em

desenvolvimento como forma de evitar o problema do acúmulo desse tipo de lixo, os

principais países importadores são China, Índia e Paquistão, sendo que o primeiro recebe

cerca de 70 % de todo o lixo eletrônico importado no mundo (SCHLUEP et al., 2009,

OLIVEIRA; GERBASE, 2012 e MATTOS; PERALES, 2008). Isto acontece devido ao baixo

12

custo da mão de obra e às leis ambientais pouco rigorosas vigentes nesses países, sendo cerca

de dez vezes mais barato reciclar esse resíduo na China do que nos EUA.

Visando resolver esse problema, em 1989 a comunidade mundial estabeleceu a Basel

Convention, que se baseia em um tratado internacional para impedir que as nações

industrializadas da “Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico” (OECD)

continuassem a exportar seu REEE para países menos desenvolvidos. Porém, apenas em 1997

foi adotado o Basel Ban, um tratado internacional no qual propunha o fim à exportação de

lixo nocivo incluindo os resíduos eletrônicos de países pertencentes à OECD para países não

pertencentes à OECD. Os EUA como maior produtor de lixo nocivo do mundo têm

pressionado países da Ásia a criar acordos bilaterais para manter a exportação desses resíduos

e, como resultado, atualmente 80 % do lixo nocivo produzido nos EUA é exportado para a

Ásia (SCHLUEP et al., 2009 e OLIVEIRA; GERBASE, 2012).

Em 2007 a ONU criou o programa “Solving the E-wast Problem” (StEP), que se

baseia na criação de padrões mundiais de tecnologia e processos de reciclagem de REEE além

de incentivar o aumento de vida útil dos equipamentos eletrônicos e os mercados para sua

reutilização (BERNARDES, 2009).

No Brasil, há algum tempo vem se estudando formas de gerenciamento de REEE de

modo a haver uma melhor viabilidade econômica que estimule as empresas a apostar nesse

nicho de mercado de reciclagem de REEE ou mesmo influenciar as empresas produtoras de

elétricos e eletrônicos (EEE) a incorporar o processo de logística reversa à sua estrutura

organizacional, onde, para Rogers e Tibben-Lembke (1998) “logística Reversa é o processo

de planejamento, implementação e controle do fluxo de matérias-primas, estoque em

processos e produtos acabados (e seu fluxo de informação) do ponto de consumo até o ponto

de origem, com o objetivo de recapturar valor ou realizar um descarte adequado”.

A partir da criação da Lei nº 12305 de 02 de agosto de 2010 referente à Política

Nacional de Resíduos Sólidos as empresas produtoras, importadoras e distribuidoras são

obrigadas a implementar um sistema de logística reversa, porém, o início do processo deveria

ser a conscientização da população e instrução de como e para onde deve ser encaminhado

esse resíduo, já que na maioria das vezes esses resíduos ou estão sendo descartados com o lixo

doméstico comum ou estão sendo guardados em algum cômodo da casa por falta de opção

(OLIVEIRA;GERBASE, 2012, MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2010 e MATTOS;

PERALES, 2008).

Para reciclagem de REEE os benefícios vão além da questão ambiental de descarte

de componentes com componentes tóxicos, também é necessário levar em consideração a

13

possibilidade de um ganho econômico próprio do metal reciclado, como o cobre, o chumbo e

o alumínio, além dos metais preciosos como o ouro, prata e platina e, de acordo com Hayes

(1993), a reutilização de metais de sucata necessita de muito menos energia que em sua

obtenção em uma produção primária, conforme apresentado na Tabela 1. Isto ocorre, pois no

processo de produção primária de metais ocorre a redução do minério para a obtenção do

metal, já na produção secundária ocorre a partir da fusão da sucata que já se encontra em

estado metálico, sendo que o ultimo processo demanda de muito menos energia que o

primeiro mencionado (VEIT, 2001).

Tabela 1 – Consumo de energia em uma produção primária e secundária de metais (GJ/t de

metal).

Metal Produção Primária Produção Secundária Economia (%)

Magnésio 372 10 97

Aluminio 253 13 95

Níquel 150 16 89

Cobre 116 19 83

Zinco 68 19 72

Aço 33 14 57

Chumbo 28 10 64

Fonte: HAYES, 1993.

O REEE é constituído por computadores, televisores, monitores, celulares, rádios,

placas de circuito impresso existentes em diversos equipamentos atuais, como máquinas de

lavar, geladeiras, automóveis, entre outros aparelhos que acabaram sendo descartados por

apresentarem defeito ou se tornarem obsoletos. Entretanto, o componente que mais necessita

de atenção para processos de reciclagem é a placa de circuito impresso, pois é nela que se

encontram a maioria dos metais valiosos e componentes tóxicos que degradam o meio

ambiente (OLIVEIRA; GERBASE, 2012, BERNARDES, 2009).

2.2. Placas de Circuito Impresso (PCIs)

Placas de circuito impresso estão contidas em praticamente todos os equipamentos

elétricos e eletrônicos, sendo considerados os resíduos de maior interesse para um processo de

reciclagem de todo o grupo de eletroeletrônicos, pois contêm além de materiais tóxicos e

14

degradantes à natureza, metais valiosos que podem viabilizar financeiramente esse processo

de reciclagem (OLIVEIRA; GERBASE, 2012, BERNARDES, 2009).

As PCIs em geral são formadas por camadas de materiais plásticos e fibrosos como

filme de poliésteres, poliolefinas, policarbonatos ou fibra de vidro, onde são adicionadas finas

películas de substâncias metálicas como cobre, prata, ouro e níquel. Essas substâncias formam

as trilhas condutoras de energia elétrica sobre as quais são montados os circuitos eletrônicos e

suas interconexões (OLIVEIRA; GERBASE, 2012).

A composição de uma placa de circuito impresso varia de acordo com sua utilização

e ano de fabricação, por exemplo, placas mais antigas contêm maior quantidade de ouro,

enquanto placas mais novas contêm maior quantidade de cobre, porém, em modos gerais

pode-se descrever a porcentagem de cada componente em uma placa de circuito impresso

como (HOFFMANN, 1992):

Polímeros: em média 30 % em peso, principalmente poliolefinas, poliésteres e

policarbonatos;

Óxidos Refratários: em torno de 30 % em peso, onde a sílica é 50 %, alumina 20 %, óxidos

de terras raras 20 % e 10 % de outros óxidos;

Metais Base: em torno de 40 % do peso total, composto de 50 % de cobre, 20 % de

estanho, 10 % de ferro, 5 % de níquel, 5 % de chumbo, 5 % de alumínio e 3 % de zinco;

Metais Preciosos: em torno de 1655 g/t de prata, 850 g/t de ouro e 42 g/t de paládio.

Materiais tóxicos e degradantes do meio ambiente também são encontrados em PCIs.

Além do chumbo presente principalmente nas soldas as PCIs também podem conter mercúrio,

cádmio e retardadores de chamas a base de bromo, porém em menores quantidades que o

chumbo.

O chumbo está presente nas soldas das PCI geralmente a uma taxa de 60:40 com

estanho, representando o principal tipo de solda utilizada em componentes eletrônicos

(HORNE; GERTSAKIS, 2006), quando descartados em aterros, quantidades significativas de

íons de chumbo são dissolvidos ao serem misturados com água ácida. Esse chumbo se

acumulará no ambiente causando efeitos tóxicos para as plantas, animais e microorganismos

da região. Para o ser humano causa danos ao sistema nervoso, sistema circulatório e nos rins,

além de causar efeitos graves ao desenvolvimento do cérebro nas crianças (BERNARDES,

2009).

O mercúrio é utilizado basicamente em sensores e interruptores presentes em PCI. O

mercúrio é liberado quando o componente eletrônico é destruído em aterros. A vaporização de

15

mercúrio metálico e metilmercúrio (formado quando o mercúrio inorgânico é disperso na

água) também é uma possibilidade, ambos são altamente tóxicos e causam danos cerebrais

crônicos. Quando o mercúrio é introduzido nos sistemas naturais de água concentra-se em

sedimentos e facilmente se acumula em organismos vivos, especialmente em peixes

(MATTOS; PERALES, 2008 e HORNE; GERTSAKIS, 2006).

O cádmio está presente nas PCI em resistores, detectores infravermelhos e

semicondutores e seu descarte pode contaminar os lençóis freáticos. O cádmio é um composto

tóxico que se acumula no corpo humano, principalmente nos rins. Pode ser absorvido por

meio da respiração e pelo consumo de água ou alimentos contaminados.

Os retardadores de chama bromados são regularmente incorporados em produtos

eletrônicos como forma de assegurar uma proteção contra a inflamabilidade do produto. Nas

PCI o principal retardador de chama reativo utilizado é o tetrabromobisfenol-A (TBBPA). O

TBBPA forma dioxinas / furanos bromados em processos térmicos e causa disfunção

hormonal no ser humano. O TBBPA também tem classificação como “muito tóxico para os

organismos aquáticos” e pode causar efeitos adversos de longo prazo nesses ambientes

(MATTOS; PERALES, 2008 e HORNE; GERTSAKIS, 2006).

2.3. Métodos de reciclagem de PCI

Atualmente a maioria dos procedimentos aplicados para a reciclagem de PCI só

consegue reciclar 28 % do peso total de seu conteúdo metálico, assim mais de 70 % dessa

sucata não é eficientemente valorizada e reciclada, tendo frequentemente como destino final a

incineração ou a deposição em aterros controlados (havendo ainda presença de componentes

com alta taxa de toxidade e metais de alto valor agregado). Assim se justifica um estudo mais

profundo da reciclagem para obtenção de melhores resultados de eficiência (BERNARDES,

2009).

O tratamento de PCI é bastante complexo devido à variedade de compostos contido

em sua estrutura, sendo assim várias técnicas estão sendo desenvolvidas ou aprimoradas para

a reciclagem deste componente.

A seguir serão explicados os processos utilizados atualmente para a reciclagem de

PCI, que pode ser mecânico, químico ou térmico. As principais tecnologias utilizadas são a

Pirometalurgia, Hidrometalurgia, Eletrometalurgia, Biotecnologia e Processamento Mecânico,

sendo que o último é o menos agressivo ao meio ambiente e ao ser humano por gerar menos

resíduo contaminante (OLIVEIRA; GERBASE, 2012, VEIT, 2001 e VEIT 2005).

16

A Figura 1 apresenta uma visão geral de algumas possibilidades de processamento

das PCI.

Figura 1 – Esquema de algumas possibilidades de processamento de sucata de placas de

circuito impresso.

Fonte: VEIT, 2001

Resíduos Sólidos: Coque, Metais

Óleo

Gás

Desmontagem manual

Peças Reutilizáveis

Peças Contendo Compostos Tóxicos

Pré-Tratamento Mecânico/Térmico

Tratamento Hidrometalúrgico

Cominuição

Processamento Mecânico Reator Flash

Fração Pesada (Principalmente Metais)

Fração Leve (Principalmente Plásticos)

Fundição Secundária do Cobre

Resíduos

Metais Não Ferrosos

Metais Preciosos

Gás

Escória

Liga Metálica

Escória Gás

Cobre

Metais Preciosos

Pirólise

Sucata de Placas de Circuito Impresso

17

2.3.1. Pirometalurgia

É um processo metalúrgico que utiliza altas temperaturas, podendo produzir metais

puros, ligas ou compostos intermediários (OLIVEIRA; GERBASE, 2012).

O processamento pirometalúrgico é essencialmente um mecanismo que concentra

metais em uma fase metálica e rejeita a maioria dos materiais estranhos em uma fase de

escória (HOFFMANN, 2006). A fase de escória é composta por uma fase líquida com valores

caloríferos bastante elevados e é formada por uma mistura de compostos orgânicos

aromáticos e oxigenados (denominados piro-óleos) e uma fase gasosa composta

principalmente por hidrocarbonetos leves, CO, CO2, H2 e O2 (denominados piro-gases) e que

podem servir para fins energéticos no processo, depois de purificados, tornando a pirólise

autossustentável.

Um processo pirometalurgico é constituído por várias etapas que vão desde a

secagem até o refino final do produto, sendo a etapa principal a de transformação química.

Essa etapa necessita de uma quantidade muito grande de energia para atingir as temperaturas

necessárias para o processo, essa energia é gerada pela queima de combustíveis fósseis,

reações exotérmicas das etapas do próprio processo ou aquecimento elétrico. Para que haja

transformações químicas podem ser utilizados diversos processos, variando de acordo com o

material de partida encontrado. Os processos mais utilizados são (OLIVEIRA; GERBASE,

2012):

Calcinação (decomposição pelo calor na presença de oxigênio);

Ustulação (calcinação aplicada em sulfetos);

Pirólise (decomposição pelo calor em um ambiente com pouco ou nenhum oxigênio).

A incineração de PCI elimina o material polimérico e orgânico obtendo-se no

processo apenas uma forma uma liga metálica impura, sendo possível refiná-la

eletroliticamente.

Algumas vantagens do processo pirometalúrgico são (VEIT 2001 e VEIT 2005):

O mesmo não necessita de um pré-tratamento de separação;

Aceita qualquer tipo de sucata eletrônica;

Poucas etapas de processo.

Algumas desvantagens do processo pirometalúrgico são (VEIT 2001 e VEIT 2005):

Polímeros e outros materiais isolantes poluem o ar devido a formação de dioxinas e

furanos;

18

Metais nobres podem ser perdidos pela volatilização de seus cloretos;

Componentes cerâmicos e fibras de vidro aumentam a quantidade de escória no forno,

aumentando as perdas de metais nobres e metais base;

A taxa de recuperação de alguns metais é baixa (ex. Sn e Pb) ou até mesmo nula (ex. Al e

Zn).

Jie, Ying-Shun e Mai-Xi (2008) estudaram em 2008 um método de pirólise onde

amostras de 2x2 cm foram submetidas a uma atmosfera de nitrogênio em um forno tubular

com temperaturas de 300, 400, 500, 600 e 700 °C durante 30 minutos. Constatou-se que não

há influência significativa de uma temperatura de processo abaixo de 500 °C e que os

resíduos sólidos têm cerca de 75 a 80 % em peso, os piro-óleos cerca de 9 % em peso e os

piro-gases cerca de 12 a 14 % em peso.

2.3.1.1 Pré-tratamento de reciclagem de PCIs utilizando altas temperaturas

Em 2004, Cunha et al (2004) propôs um experimento de desmantelamento de PCIs

por via térmica. Inicialmente cabos e suportes metálicos foram retirados manualmente das

PCIs e estas foram separadas em amostras. No processo de remoção dos componentes

eletrônicos das placas foram estabelecidas as seguintes variações de temperatura para as

condições do ensaio:

Temperatura = 200, 215, 220 e 230 ºC;

Tempo = 5, 10, 15, 20, 25 e 30 minutos.

Os testes de aquecimento foram realisados em estufa e os resultados obtidos foram

analisados via FRX/DE (Fluorescência de Raios-X Dispersivas de Energias) e DRX (Difração

de Raios-X). Após a realização do procedimento foi verificado que a máxima eficiência do

processo ocorria a 220 ºC e com o tempo de 5 minutos removendo cerca de 70 % dos

componentes eletrônicos das PCIs. Observou-se depois que com a utilização de um papel

alumínio sobre as PCIs no processo foi obtido 100 % de remoção dos componentes

eletrônicos das PCIs. Após o desmantelamento por via térmica observou-se que cerca de 40 %

em peso refere-se as placas de circuito impresso, 2 % à solda (estanho e chumbo), 8 a 18 % de

polímeros e 40 a 50 % de metais e cerâmicos. Mostraram também que mesmo após a

exposição às condições experimentais de desmantelamento das PCIs por via térmica ainda

havia uma grande quantidade de bromo nos componentes eletrônicos.

19

2.3.2. Hidrometalurgia

O processo hidrometalúrgico se baseia na separação de metais, onde sua fase mais

importante é a prática de dissolução do material em soluções lixiviantes, ácidas ou alcalinas,

seguida de etapas de separação como extração por solvente, precipitação, troca iônica,

filtração e destilação para isolar e concentrar o material de interesse (SUM, 1991).

Algumas vantagens do processo hidrometalúrgico se comparado com o processo

pirometalúrgico são (BERNARDES, 2009 e HORNE; GERTSAKIS, 2006):

Economia de energia;

Menor poluição do meio ambiente;

Recuperação mais fácil dos principais componentes;

Fácil recuperação de reagentes químicos.

Algumas desvantagens são (BERNARDES, 2009 e HORNE; GERTSAKIS, 2006):

Dificuldade em aceitar sucatas eletrônicas mais complexas;

Necessidade de redução de volume via processamento mecânico;

O ataque químico só é efetivo se o metal estiver exposto;

Grande volume de soluções lixiviantes;

Efluentes contendo metais base que são corrosivos, tóxicos ou ambos;

Geração de resíduos sólidos.

Chmielewski (1997) utilizou a hidrometalurgia para a recuperação de ouro de

resíduos provenientes da indústria de joalharia e eletrônica. O processo utilizado iniciou-se

com a operação de carbonização a baixas temperaturas e calcinação dos resíduos, lixiviação

com solução de ácido nítrico para a remoção de prata e outros metais e depois a lixiviação

com água régia, como solvente seletivo do ouro, seguido de extração com solventes. Nesse

processo foram utilizados vários solventes como extratores, e como resultados obtidos o dietil

malonato foi considerado o melhor solvente para aplicações industriais.

Martins (2007), em 2007, apresentou um trabalho experimental com o objetivo de

recuperar cobre e estanho de PCI, por meio da combinação de processamento mecânico e

hidrometalurgia. Em seu estudo, inicialmente as PCIs foram desmanteladas e fragmentadas

em moinhos de rolos separando-se as amostras com granulometria < 0,208 mm por

peneiração. Estas amostras foram então misturadas à água destilada para que, por diferença de

densidade, houvesse a retirada das partes não metálicas que interfeririam nas etapas de

lixiviação e precipitação. Nessa etapa de separação por densidade houve uma perda de 13 %

20

de cobre e 9 % de estanho em relação à quantidade inicial presente na amostra moída. Em

seguida essa amostra foi exposta a uma lixiviação a 60 °C utilizando várias misturas de ácidos

em diversas concentrações, sendo elas (MARTINS, 2007):

H2SO4 2,18N;

H2SO4 2,18N + HCL 3,0N;

HCL 3,0N;

HCL 3,0N + HNO3 1,0N.

Entre eles a lixiviação utilizando H2SO4 2,18N foi a que obteve piores resultados de

recuperação de estanho e cobre, sendo 2,7 % de estanho e < 0,01 % de cobre. A utilização da

solução HCL 3,0N + HNO3 1,0N para a lixiviação foi a que obteve melhores resultados de

recuperação de estanho e cobre, sendo recuperados 98 % de estanho e 93 % de cobre que,

após a lixiviação, foi neutralizado com NaOH obtendo-se um precipitado rico em cobre e

estanho (MARTINS, 2007).

Kelsall (2002) estudou a recuperação de metais em PCI por meio da dissolução com

HCl e subsequente eletrodeposição. Lee, Ahn, J. G. e Ahn J. W. (2003) estudaram a

recuperação de metais e a regeneração de soluções usadas. O ácido nítrico foi extraído por

fosfato de tributila (TBP), o cobre metálico foi obtido por eletro-obtenção, o estanho foi

precipitado pelo ajuste do pH da solução com Pb(OH)2 e o chumbo metálico foi obtido por

cementação com pó de ferro. Gluszczyszyn et al (1990) obteve o ouro por dissolução

utilizando H2SO4 e H2O2 e posteriormente um ataque com água-régia.

2.3.3. Eletrometalurgia

Define-se como eletrometalurgia o conjunto de procedimentos metalúrgicos que

empreguem eletricidade, seja como fonte de energia térmica, ou como agente de redução

química. Sendo o princípio básico da eletrometalurgia a obtenção de metal por eletrólise

(BERNARDES, 2009).

A eletrometalurgia é um processo tanto de extração quanto de refino de metais por

eletrólise onde o eletrólito é uma solução aquosa ou uma mistura de sais fundidos na qual

envolve reações de oxirredução, não espontânea, em que o metal presente se dissolve sob a

forma de íons metálicos e é eletrodepositado no cátodo na forma pura (OLIVEIRA;

GERBASE, 2012 e BERNARDES, 2009).

21

A maioria dos processamentos eletroquímicos para reciclagem de PCI são utilizados

como eletrorefino após um pré tratamento utilizando processos mecânicos ou de material

fundido obtido por métodos pirometalúrgicos. Após a pirólise é feita uma “pasta” (metais

pulverizados, pó de carbono e um líquido iônico) do resíduo para compor o eletrodo (DILLS

et al, 2009).

As vantagens de utilizar processos eletrometalúrgicos para recuperação dos metais

preciosos são (VEIT, 2001 E VEIT, 2005):

Necessidade de poucas etapas;

O concentrado de metais preciosos coletado representa de 95 a 97 % do metal encontrado

na sucata;

É aplicável em todo tipo de sucata contendo uma camada superficial de metais preciosos

sobre um substrato de metais base;

Todos os metais preciosos podem ser dissolvidos simultaneamente ou seletivamente e o

substrato a base de cobre permanece inalterado;

O eletrólito ainda pode ser reciclado além de não haver nenhum impacto negativo ao meio

ambiente.

A principal desvantagem é que a sucata deve ser pré-classificada, pois nem todo tipo

de sucata eletrônica pode ser usada como alimentação (HAYES, 1993).

Segundo Bernardes (2009), Jioa Tong da Universidade de Shangai na China,

desenvolveu uma técnica que envolve moagem das PCIs e posteriormente a utilização de um

campo elétrico de alta voltagem para a separação dos materiais metálicos dos não metálicos

utilizando a diferença de condutividade elétrica entre os dois tipos de materiais. Assim os

metais então podem ser recuperados por destilação fracionada a vácuo, enquanto os não

metais podem ser compactados em placas para serem utilizados como material de construção.

2.3.4. Biometalurgia

A biometalurgia utiliza as interações entre os micro-organismos e minerais para

recuperar metais valiosos, principalmente ouro, cobre e cobalto. Sua principal utilização tem

sido a biolixiviação de sulfetos metálicos.

O processo biometalúrgico possui como principais vantagens ser simples, barato e

fácil de operar, e como desvantagens o tempo requerido para a biolixiviação e a necessidade

22

do metal estar em uma forma que fique exposto para o possível ataque microbiano

(OLIVEIRA; GERBASE, 2012).

Em 2001, Brand, Bosshard e Wegmann (2001) desenvolveram um processo de

biolixiviação com fungos (Aspergillus Níger, Penicillium simplicissimum) e bactérias

(Thiobacillus, Thiooxidans e T. ferrooxidans) dos REEE. O processo precisou ser realizado

em duas etapas, pois além do fato da adição de quantidade elevada de REEE ocasionar um

aumento considerável do pH inicial devido a alcalinidade dos resíduos, houve a necessidade

de redução dos efeitos tóxicos nos microorganismos que ocorriam com o processo sendo

realizado em apenas uma etapa. Na primeira etapa a biomassa foi produzida sem a presença

de resíduos eletrônicos havendo assim um tempo de adaptação. Após esse tempo, na segunda

etapa, foram adicionados os resíduos eletrônicos em diferentes concentrações e as culturas

foram encubadas por um período adicional. Como resultados da biolixiviação com

concentrações de REEE de 5 e 10 g/L, os Thiobacilli foram capazes de lixiviar mais de 90 %

do alumínio, cobre, níquel e zinco. Assim foi demonstrado que é possível solubilizar REEE

através da utilização de microorganismos como bactérias e fungos, porém, apesar de a colônia

de bactérias Thiobacilli e os fungos A. Níger e P. simplicissimum sejam capazes de se

desennvolver na presença de REEE o processo de biolixiviação deverá ser realizado em duas

etapas onde se separa o crescimento microbiano da lixiviação dos metais para que haja

viabilidade econômica no processo de recuperação dos metais.

Choi, Cho e Kim (2004) estudaram em 2004 a biolixiviação de cobre presente nas

placas de circuito impressos moídas em moinhos de lâminas utilizando A. ferrooxidans. A

ação do A. ferrooxidans no meio produz Fe2(SO4)3 que por sua vez reage com o cobre contido

nas PCIs dando origem a formação de íon cúprico que entra na solução. Foi experimentada

então a adição de um agente complexante - ácido cítrico – para melhorar a solubilidade do

cobre e a eficiência do processo de biolixiviação. Sem a adição do ácido cítrico no processo

cerca de 37 % em peso total de cobre lixiviado permanecia dissolvido, com a adição do ácido

cítrico esse número aumentou para cerca de 80 % em peso total de cobre lixiviado.

Concluiu-se então que com a adição de um agente complexante como o ácido cítrico à

solução de biolixiviação tem-se um aumento de solubilidade dos íons metálicos lixiviados

permitindo um processo de recuperação mais eficiente.

23

2.3.5. Processos Mecânicos

Os processos mecânicos podem também ser compreendidos como uma espécie de

pré-tratamento visando a separação de metais, materiais poliméricos e cerâmicos para depois

serem encaminhados para os processos metalúrgicos anteriormente descritos para uma

separação mais refinada. Várias etapas fazem parte dos processos mecânicos de reciclagem,

mas as mais comumente usadas para a reciclagem de PCIs são: cominuição, classificação

granulométrica, separação gravimétrica, separação magnética e separação eletrostática

(OLIVEIRA; GERBASE, 2012, VEIT, 2001 e VEIT, 2005).

Em 2002, Veit et al. (2002) estudaram um processo de tratamento mecânico que se

inicia com a cominuição das placas de circuito impresso obtendo uma granulometria menor

que 1mm, após esta primeira etapa realizaram uma separação granulométrica em três frações

(< 0,25 mm; 0,25 mm à 0,50 mm; 0,50 mm à 1,00 mm). Após análise química realizaram um

processo de separação por diferença de densidades utilizando tetrabromoetano diluído com

acetona em uma proporção 1:0,27 (mistura realizada para diminuir a densidade do

tetrabromoetano de 2,96 g/cm3 para 2,5 g/cm3 e baixar a viscosidade) tornando o processo de

separação mais rápido e obtendo novas frações pesadas ricas em metais e novas frações leves

ricas em plásticos e cerâmicos. Após análise química concluíram que é possível concentrar 30

% dos metais a partir de classificação granulométrica e 65 % a partir de separação por

densidade, sendo que os metais principais estão presentes em maior porcentagem nas frações

pesadas, validando o processo por diferença de densidade. Ao fim desse processo de

separação as analises mostraram que houve uma recuperação de aproximadamente 55 % de

cobre, tornando o processo bastante eficaz na recuperação do mesmo.

A partir deste primeiro experimento, em 2004, Veit et al. (2004) iniciaram um estudo

de recuperação de cobre de PCIs utilizando cominuição, classificação granulométrica,

separação magnética e separação eletrostática. O experimento iniciou-se utilizando dois tipos

de amostras, PCIs (Amostra 1) e componentes eletrônicos utilizados nas placas de circuito

impressos (Amostra 2). As amostras foram cominuídas em moinhos de lâminas obtendo uma

granulometria máxima de 1mm e separadas em três frações como no experimento anterior (<

0,25 mm; 0,25 mm à 0,50 mm; 0,50 mm à 1,00 mm), foi então utilizado um separador

magnético por via seca com um campo magnético de 6000 a 6500 Gauss para separar cada

fração obtida anteriormente. Dessa separação o grupo obteve uma fração magnética e outra

fração não magnética. Foi então utilizado um processo de separação eletrostática (separador

ES1010 Equimag) na fração não magnética obtida anteriormente com o objetivo de separar

24

materiais condutores de não condutores, sendo por fim os produtos analisados quimicamente.

Os resultados obtidos foram que na fração magnética obtiveram, em média, 43 % de ferro na

amostra 1 e 46 % de ferro na amostra 2. Na separação eletrostática utilizando a amostra 1

obtiveram em média 50 % de cobre, 25 % de estanho e 7 % de chumbo, já na utilização da

amostra 2 obtiveram 46 % de cobre, 23 % de estanho e 8 % de chumbo.

Dois anos mais tarde, em 2006, Veit e Bernardes (2006) realizaram a continuação do

estudo de recuperação de cobre descrito, com o intuito de recuperar separadamente os metais

da fração separada eletrostaticamente das amostras 1 e 2. Foi utilizado para esse procedimento

um processo de eletroextração iniciando-se com a lixiviação das amostras utilizando duas

soluções lixiviantes, uma de ácido sulfúrico e uma de água régia. Após a lixiviação foi

realizada a eletroextração, com uma densidade de corrente de 40 mA/cm3, durante 30, 60 e

120 minutos. Após o procedimento foi possível concluir que é possível recuperar os metais

separadamente, especialmente o cobre, no qual o teor atingiu aproximadamente 98 % na

maioria dos ensaios.

Em 2004 Cunha e Lima (2004) propuseram o desmantelamento de PCIs via

tratamento mecânico direto, onde as mesmas foram cortadas em até 2,2 cm e depois moídas à

menos de 3 mm utilizando um moinho de martelo e peneiração. Posteriormente foi utilizado

enquartação e divisor de Jones como etapa de amostragem até obterem amostras com 0,080

kg. Para realização da separação de componentes importantes foram experimentados três

métodos de separação por concentração, a separação magnético, a aeroseparação e a flutuação

em coluna de vidro.

Na separação magnética utilizou-se uma barra magnética de 5x25 cm sendo obtido produto

magnético e não magnético e através de análise química (FRX), foi observado uma grande

concentração de ferro e níquel no produto magnético.

No processo de aeroseparação utilizaram-se três frascos lavadores em sequencia onde era

reduzido o fluxo de ar de um frasco a outro, um quarto frasco com filtro de vidro com o

objetivo de reter as partículas mais finas e por fim um balão de vidro para garantir que as

partículas sejam retidas no sistema. Através de difração de raios-X e de FRX/DE foi

observada uma grande concentração de cobre na fração mais grosseira do produto e uma

fração de bromo na fração de partículas finas.

Na execução do processo de flutuação em coluna de vidro foi utilizada agitação mecânica e

injeção de ar comprimido. Neste processo foi observado que existe separação de cobre no

afundado e uma alta concentração de bromo no flutuado.

25

Considerando o fato de a aeroseparação ser uma alternativa de separação mecânica

limpa e um método em que se pode obter uma boa separação entre os metais e os plásticos,

em 2006 este processo foi estudado por Eswaraiah et al. (2006), onde primeiramente foi

realizada a redução de tamanho das PCIs utilizando uma guilhotina e obtendo-se produtos de

tamanhos aproximados a 25x15 mm. Em seguida foi realizada uma moagem em moinho de

martelo obtendo-se produtos com granulometria < 2 mm e realizaram uma separação

granulométrica por peneiração desse material. Após a separação foi utilizada uma solução de

cloreto de zinco com densidade de 1,85 g/cm3 para realizar uma separação por meios densos,

onde os sólidos com densidades superiores à do cloreto de zinco afundam (sendo eles os

metais) e os sólidos com densidade inferior à do cloreto de zinco flutuam (sendo eles os

plásticos), a partir daí puderam definir os parâmetros necessários para a aplicação do modelo

utilizado no estudo da aeroseparação (modelo de Lynch e Rao). Utilizando um

aeroclassificador (coluna vertical com o objetivo de separar partículas através de

granulometria e densidade) a amostra moída foi separada em metais e plásticos. Iniciaram

então um estudo detalhado desta aeroseparação empregando o modelo de simulação de Lynch

e Rao (“Classifier Model”) no qual é realizada a determinação da curva de eficiência do

processo. Os resultados mostraram que utilizando o modelo de simulação é possível prever os

resultados de forma bastante satisfatória.

Também em 2007 Li, Xu e Zhou (2007) estudaram um novo processo de reciclagem

de PCIs a partir de um processo de separação mecânica em que utilizou-se cominuição por

moinho de martelos, triagem, secagem em estufa a 100 °C por 3 horas e separação

eletrostática de corona. Seus resultados mostraram que com duas etapas de cominuição foi

possível retirar todos os metais das PCIs e que as partículas entre 0,6 e 1,2 mm foram as que

mais se mostraram viáveis para separação e futuras aplicações industriais. Os resultados

também mostraram que a separação eletrostática de corona mostrou-se como um meio

bastante eficiente e ambientalmente adequado para a separação de materiais metálicos e não

metálicos das amostras devido a diferença de densidade e condutividade entre eles.

A seguir são descritas as operações de reciclagem mecânicas mais comuns.

2.3.5.1. Cominuição

A cominuição, também conhecida como moagem ou redução de tamanho, se resume

na utilização de força bruta, com o uso de martelos, facas ou bolas dentro de um

26

compartimento fechado que possui o objetivo de reduzir o tamanho dos fragmentos de

sucatas.

Para a cominuição de componentes eletrônicos os equipamentos geralmente

utilizados são (VEIT, 2005):

Moinho de martelo: o equipamento possui martelos capazes de girar em seu próprio eixo,

moendo o material de interesse através da força bruta dos martelos ou pela colisão com as

paredes do moinho. O material despedaçado é transferido automaticamente quando atinge

o tamanho de interesse por atravessar os orifícios de uma grade na parte inferior do

moinho, Figura 2;

Moinho de corte: possui facas girando em dois eixos e em direções opostas,

frequentemente também possui uma grade na parte inferior do moinho para que se

obtenham produtos relativamente do mesmo tamanho;

Fragilização Criogênica: é a utilização de nitrogênio líquido com o objetivo de reduzir a

fragilidade do metal através de congelamento e assim aumentar a eficiência do moinho

utilizado;

Figura. 2 – a) Moinho de martelo; b) Interior de moinho de martelo com grelha de 10 mm.

a) b) Fonte: BERNARDES, 2009

2.3.5.2. Classificação granulométrica:

A classificação granulométrica é comumente usada após a moagem dos

equipamentos eletrônicos, é realizada por peneiras com suas superfícies perfuradas ou

vazadas sobre a qual é realizado o movimento das partículas. Esse processo separa o material

exclusivamente pelo tamanho da partícula (não identifica a composição do material ou

27

qualquer outra propriedade) mantendo as partículas de maior tamanho acima da superfície

perfurada e as de menor tamanho abaixo, Figura 3. A classificação granulométrica é

frequentemente utilizada antes de um processo de separação de materiais, sendo que conforme

o tamanho da partícula pode-se obter maior concentração de uma determinada substância

contida no produto reciclado.

A eficiência da classificação granulométrica pode ser afetada tanto por características

do material a ser peneirado quanto do equipamento utilizado, são elas (VEIT 2005):

Densidade do material;

Distribuição do tamanho de partículas do material;

Forma das partículas do material;

Superfície das partículas do material;

Superfície da peneira (área, % da área que é vazada, tamanho dos orifícios, forma dos

orifícios e espessura da peneira);

Movimento do procedimento (amplitude, frequência e direção);

Ângulo de inclinação;

Método de alimentação da peneira.

Fig. 3 – Agitador de peneiros e conjunto de peneiros empilhados.

Fonte: BERNARDES, 2009

28

2.3.5.3. Separação gravimétrica:

A separação gravimétrica se baseia na diferença de densidade entre os diversos tipos

de materiais constituintes de um produto analisado, inicialmente o processo de separação

gravimétrica era utilizado na separação de minérios (HAYES, 1993) porém, atualmente se

adapta a várias áreas, incluindo a separação de materiais na reciclagem de PCIs.

O processo mais utilizado em pesquisas para a reciclagem de placas de circuito

impresso é o de líquidos densos (VEIT, 2005). A separação gravimétrica utilizando líquidos

densos envolve a utilização de um liquido com densidade intermediária à das partículas nas

quais se deseja separar, sendo assim as partículas mais densas que o liquido utilizado se

acumulam no fundo do recipiente enquanto as partículas com densidades menores que a do

liquido flutuam na superfície do recipiente (VEIT, 2005).

A Tabela 2 apresenta alguns líquidos densos usados e suas respectivas densidades.

Tabela 2 – Tabela de líquidos densos e suas densidades empregadas em testes afunda/flutua.

Líquidos Densos Densidade (g/cm3)

H2O 1,0

NaCL + H2O 1,2

CaCL2 + H2O 1,5

Acetona : TBE = 4 : 5 2,0

Acetona : TBE = 0,27 : 1 2,5

TBE 2,96

Fonte: ZHANG; FORSSBERG, 1997

Em 2001, Veit (2001) estudou a técnica de líquidos densos utilizando

tetrabromoetano (TBE) a fim de separar os metais (parte que afunda) dos polímeros e

cerâmicos (parte que flutua). Neste caso foi utilizado a mistura acetona : TBE = 0,27 : 1 com

uma densidade de 2,5 g/cm3 durante um período de 2 horas. A técnica mostrou-se bastante

eficiente para a separação de metais dos polímeros e cerâmicos, porém, pela toxidade dos

líquidos orgânicos empregados e seus custos este procedimento, mostra-se viável apenas para

testes em laboratórios.

29

2.3.5.4. Separação magnética

A presença de um campo magnético afeta todos os materiais de alguma maneira. Os

materiais que são submetidos a processos de seleção de partículas magnéticas, que se baseia

no movimento diferencial de materiais em campo magnético, são divididos em duas grandes

categorias (HAYES, 1993):

Materiais diamagnéticos: são repelidos pelo campo magnético e se movem para posições

de mais baixa intensidade de campo;

Materiais paramagnéticos: são atraídos pelo campo magnético e se movem para posições

de mais alta intensidade de campo.

As propriedades magnéticas de um material são extensivas, dependendo diretamente

de quanto cada material está presente, além disso, dependem tanto da estrutura eletrônica dos

elementos presentes quanto do arranjo dos átomos no sólido. Outras características como

tamanho, forma e distribuição dos grãos dentro das partículas praticamente não interferem no

comportamento desses materiais compostos em um campo magnético (VEIT, 2001 e VEIT

2005).

Na reciclagem de placas de circuito impresso o processo de separação magnética é

utilizado na separação de ferro e níquel (fração magnética) do restante dos metais, polímeros e

cerâmicos (fração não magnética). A fração não magnética é então enviada a um separador

eletrostático para que seja realizada a separação dos materiais condutores dos não condutores

(OLIVEIRA; GERBASE, 2012).

2.3.5.5. Separação eletrostática

A utilização de um campo elétrico para a separação de partículas sólidas de uma

mistura é possível através da utilização das forças atuantes nas partículas carregadas ou

polarizadas. Cada material possui suas próprias características elétricas, resultando em

diferentes movimentos das partículas no campo elétrico e sua subsequente seleção dentro de

diferentes processos a base de um fluxo (HAYES, 1993).

Os separadores eletrostáticos são utilizados na separação de materiais condutores e

não condutores, como existe uma grande diferença entre as condutividades elétricas ou

resistências elétricas específicas entre metais e não metais o método se torna uma excelente

ferramenta para ser utilizada em processos de reciclagem de resíduos (VEIT, 2001 e VEIT

2005).

30

Em reciclagem de placas de circuito impressos essa separação é principalmente

utilizada na separação de cobre e alumínio de fios e cabos picotados e também na recuperação

de cobre e metais preciosos das sucatas de PCIs (VEIT, 2001 e VEIT 2005).

3. METODOLOGIA

O estudo foi realizado utilizando método exploratório por meio de pesquisa

bibliográfica, considerando a relevância do tema na atualidade. Na última década várias

pesquisas foram realizadas sobre os problemas do descarte indevido de resíduos elétricos e

eletrônicos, seus componentes e os procedimentos viáveis de reciclagem de placas de circuito

impresso utilizando diversos métodos metalúrgicos, essas pesquisas foram descritas no

trabalho, assim como seus resultados de viabilidade e eficiência, assim atendendo aos

objetivos propostos a esse trabalho.

Para a realização da pesquisa bibliográfica foram utilizados artigos científicos, livros

e publicações periódicas disponíveis na internet.

3.1. Tipo de estudo

Foi realizado um estudo de revisão sistemática de literatura científica, utilizando a

modalidade denominada revisão integrativa. Esse tipo de revisão, segundo Cooper (1989) é

caracterizado por ser um método que agrega os resultados obtidos de pesquisas primárias

sobre o mesmo assunto, com o objetivo de sintetizar e analisar esses dados para desenvolver

uma explicação mais abrangente sobre um tema específico. Ainda segundo Cooper (1989), a

revisão integrativa é a mais ampla modalidade de pesquisa de revisão bibliográfica devido à

inclusão simultânea de estudos experimentais e não experimentais. Em relação a sua

importância, estudiosos afirmam que a revisão integrativa cria uma forte base de

conhecimento, capaz de guiar a prática profissional e identificar a necessidade de novas

pesquisas sobre o tema (MANCINI, 2006).

31

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Por se tratar de um trabalho de revisão bibliográfica, os resultados e discussão

apresentados a seguir levam em consideração os principais resultados da literatura pesquisada

neste trabalho.

Conforme mostrado em todo o conteúdo desse trabalho, há vários processos

metalúrgicos sendo pesquisados com a finalidade de aumentar a eficiência na reciclagem dos

metais contidos nas placas de circuito impresso, buscando a viabilidade financeira para que o

processo seja realizado em escala industrial.

Foi verificado por meio do procedimento realizado por Jie, Ying-Shun e Mai-Xi

(2008) que o processo pirometalúrgico não é eficaz para a recuperação de todos os metais

contidos nas PCIs, sendo que além de vários metais serem perdidos na fase de escória, a fase

metálica necessita de outro processo metalúrgico de refino para então separar os metais de

interesse na reciclagem. Porém a calcinação das PCIs e uma posterior lixiviação da fase

metálica com ácido nítrico e água régia se mostrou bastante eficaz para a recuperação de ouro

conforme procedimento realizado por Chmielewski (1997).

Outra forma eficaz de recuperação de ouro, assim como prata e paládio é a utilização

de eletrometalurgia, onde, segundo Veit (2005), obtém-se entre 95 e 97 % dos metais

preciosos contidos em uma PCI e mostra-se mais interessante que o procedimento utilizando

pirometalurgia por ser um processo menos poluente.

O processamento mecânico mostrou-se ser um pré-tratamento indispensável para

uma eficiente reciclagem de metais em PCIs, onde a cominuição e a classificação

granulométrica são utilizadas em quase todos os procedimentos realizados pelos

pesquisadores que utilizaram de eletrometalurgia, biometalurgia e hidrometalurgia.

O metal base que se mostrou de maior interesse pelos pesquisadores, por estar em

maior quantidade nas PCIs, podendo assim viabilizar financeiramente o processo de

reciclagem foi o cobre.

Com o intuito de recuperação de cobre foram realizados vários experimentos

utilizando técnicas de processamento mecânico, entre elas um procedimento utilizando

diferença de densidade, onde Veit et al. (2005) conseguiram obter 55 % de cobre, em outro

experimento Veit et al. (2005) utilizaram de técnicas de separação magnética e separação

eletrostática, conseguindo separar em média 43 % de ferro na separação magnética, 50 % de

cobre, 25 % de estanho e 7 % de chumbo na separação eletrostática, utilizando posteriormente

de lixiviação por água régia e eletroextração para obter o cobre puro a um teor de 98 % de

32

pureza. Os metais poderiam também ser recuperados separadamente com a utilização de um

procedimento de destilação fracionada, segundo Bernardes (2009). Procedimentos bem

interessantes devido a recuperação de chumbo, composto tóxico ao meio ambiente.

Cunha e Lima (2004) mostraram também ser possível a recuperação de cobre a partir

de aeroseparação e por flutuação em coluna de vidro e a recuperação de ferro e níquel

utilizando de separação magnética

Utilizando de pré tratamento mecânico e biometalurgia Brand, Bosshard e Wegmann

(2001) conseguiram recuperar 90 % do metal base composto por cobre, alumínio, níquel e

zinco composto em PCIs. Enquanto Choi, Cho e Kim (2004) conseguiram recuperar 80 % em

peso total de cobre contido em PCIs também utilizando biometalurgia. Pode-se concluir então

que a biometalurgia precedida por um pré tratamento mecânico é a melhor técnica para a

recuperação de metais base, incluindo o cobre, alem de ser uma técnica pouco poluente, foi a

que obteve um maior rendimento de recuperação de metais entre os processos, tendo como

principal problema o tempo necessário para que haja a biolixiviação.

33

5. CONCLUSÃO

Com base nas pesquisas realizadas ao longo da execução desse trabalho constatou-se

que as placas de circuito impresso são matérias primas interessantes para a realização de

reciclagem, tanto por conter quantidades significativas de metais com alto valor econômico

como por conter substâncias degradantes à natureza.

Apesar da quantidade de metais que compõem as placas de circuito impresso variar

de acordo com o modelo e ano de fabricação, de modo geral é possível afirmar que dentre os

materiais que possuem maior valor econômico, assim viabilizando o processo de reciclagem,

são os metais base (cobre, estanho, ferro, níquel, chumbo, alumínio e zinco) por estarem em

grandes quantidades, além dos metais preciosos (ouro, prata e paládio) que apesar de estarem

em menor quantidade, possuem um alto valor financeiro.

A reciclagem de PCIs também se mostra importante, pois se encontra em sua

composição quantidades consideráveis de produtos degradantes a natureza, caso se descarte o

resíduo de forma incorreta. Os principais componentes degradantes à natureza encontrados

em PCIs são o chumbo, o mercúrio, o cádmio e os retardadores de chamas à base de bromo.

Os processos atualmente estudados e utilizados para a recuperação de metais nas

PCIs são a pirometalurgia, o hidrometalurgia, o biometalurgia, o eletrometalurgia e o

processamento mecânico. Dentre eles os mais usuais se compõem por um pré tratamento

utilizando o processamento mecânico seguido por uma técnica de refino utilizando

hidrometalurgia, eletrometalurgia ou biometalurgia. Esses métodos se mostram menos

degradantes ao meio ambiente além de conseguir obter uma melhor recuperação dos metais de

interesse.

34

REFERÊNCIAS

BERNARDES, I. P. T. P. Reciclagem de placas de circuitos electrónicos. Dissertação

(Mestrado em Engenharia de Materiais) - Universidade Nova de Lisboa, Lisboa. 2009.

BRANDL, H.; BOSSHARD, R.; WEGMANN, M. Computer-munching microbes: metal

leaching from electronic scrap by bacteria and fungi. Hydrometallurgy 59, 2001. 319–326

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CHMIELEWSKI, A.G.; URBANSKI, T.S.; MIGDAL, W. Separation technologies for

metals recovery from industrial wastes. Hydrometallurgy 45, 1997. 333–344 p.

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COOPER, H.M. Integrating Research: a guide for literature reviews. ed. London SAGE

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