UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DO MEIO AMBIENTE
CYBELLE LUIZA BARBOSA MUSSE
AVALIAÇÃO DAS POTENCIALIDADES DA CINZA DE LODO DE ESGOTO DA ETE
GOIÂNIA COMO ADIÇÃO MINERAL NA PRODUÇÃO DE ARGAMASSA DE
CIMENTO PORTLAND.
Goiânia
2007
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CYBELLE LUIZA BARBOSA MUSSE
AVALIAÇÃO DAS POTENCIALIDADES DA CINZA DE LODO DE ESGOTO DA ETE
GOIÂNIA COMO ADIÇÃO MINERAL NA PRODUÇÃO DE ARGAMASSA DE
CIMENTO PORTLAND.
Dissertação apresentada ao programa de Pós-Graduação em Engenharia do Meio Ambiente da Universidade Federal de Goiás, para obtenção do título de Mestre em Engenharia do Meio Ambiente.
Área de Concentração: Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental Orientador: Prof. Dr. André Luiz Bortolacci Geyer
Goiânia
2007
M989a
Musse, Cybelle Luiza Barbosa Avaliação das potencialidades da cinza de lodo de esgoto da ETE Goiânia como adição mineral na produção de argamassa de cimento portland / Cybelle Luiza Barbosa Musse - Goiânia, 2007. 131 p. Dissertação ( Mestrado ) – Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-Gradução em Engenharia do Meio Ambiente, 2007.
Orientador: André Luiz Bortolacci Geyer
1. Argamassa de concreto 2. Lodo de esgoto 3.Resíduo sanitário 4. Aproveitamento de resíduo sanitário 5. Cinza de lodo de esgoto I.Título.
CDU: 628.336:691.328.44
CYBELLE LUIZA BARBOSA MUSSE
AVALIAÇÃO DAS POTENCIALIDADES DA CINZA DE LODO DE ESGOTO DA ETE
GOIÂNIA COMO ADIÇÃO MINERAL NA PRODUÇÃO DE ARGAMASSA DE
CIMENTO PORTLAND.
Dissertação defendida no Curso de Mestrado em Meio Ambiente da Universidade
Federal de Goiás, para obtenção do grau de Mestre, aprovada em 27 de julho de 2007, pela Banca
Examinadora constituída pelos seguintes professores:
_______________________________________________________
Prof. Dr. André Luiz Bortolacci Geyer - UFG
Presidente da Banca
_______________________________________________________
Prof. Dr. Edgar Bacarji - UFG
Examinador Interno
_______________________________________________________
Prof. Dra. Marlova Piva Kulakowski - UNISINOS
Examinador Externo
_______________________________________________________
Prof. Dr. Antônio Pasqualetto - UCG
Examinador Externo
Dedico este trabalho ao meu amado
esposo, Moisés Calil Musse, que
incondicionalmente doou-me seu apoio
e seu amor, compartilhando comigo sua
perseverança e incentivo para a
conclusão deste trabalho.
Aos meus queridos pais, Souza e Ana
Luiza, pelas lágrimas acolhidas e pelos
votos de fortaleza depositados nos
momentos mais difíceis desta jornada
técnico-científica.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por mais esta vitória. Obrigado PAI por ter iluminado meus passos, dando-me a
sabedoria e a inspiração necessária para o desenvolvimento deste trabalho.
A minha amada família. Mamãe e Papi, obrigado pelo colo aconchegante e acolhedor partilhado
comigo; quantas lágrimas e quantos sorrisos para chegarmos até aqui. Meus irmãos: Augusthus,
Vinnícius e Demétrius, jamais esquecerei todo o apoio que vocês me deram, logístico,
operacional e sentimental. Desculpem-me pelos odores do lodo na nossa casa. Às minhas lindas
cunhadas Aline, Patrícia e Adriana, obrigado por partilharem e torcerem verdadeiramente pelo
meu sucesso.
Aos meus sogros, Namir e Gasparina, muito obrigado pelo incentivo e votos de perseverança
para conclusão deste trabalho. A minha cunhadinha Taís, também o meu profundo
agradecimento; obrigado por ter me cedido seu ombro e seus ouvidos durante este estudo, foi
muito bom compartilhar os momentos alegres e tristes desta caminhada. Ao Jales, Calil e Marisa,
também a minha gratidão por participarem dia a dia da minha incansável labuta para a conclusão
deste mestrado.
Às minhas amigas Geovana e Elisângela. Não sei o que seria de mim se não fossem vocês me
apoiando, uma sendo o braço direito e a outra o esquerdo. Vocês também são minha família.
Ao meu orientador Prof. André Geyer. Agradeço toda a confiança, perseverança e paciência
depositada em mim para a realização deste trabalho. Obrigado professor pelas palavras de
incentivo, elas sempre vieram em momentos muito oportunos. Compartilho contigo todos os
louros deste estudo, assim como compartilhei todos os obstáculos encontrados neste. A você todo
o meu respeito e admiração.
A FURNAS Centrais Elétricas, por todo apoio logístico, técnico-científico dado a mim durante
esta pesquisa. Fui honrosamente tratada e o sucesso deste estudo é devido à dedicação dos
profissionais desta instituição. Agradeço a todos os técnicos do Laboratório de Concreto, na
pessoa do Engenheiro Sérgio Botassi. Agradeço também aos colegas e técnicos do Laboratório de
Avaliação de Ambiente Construído na pessoa do amigo Lúcio. Obrigado a vocês por terem me
proporcionado resultados tão decisivos neste meu estudo.
A SANEAGO S.A., pelo apoio no fornecimento do resíduo estudado e ainda pela
disponibilização dos dados laboratoriais para efetuação das análises necessárias. Em especial à
técnica Maura Silva por toda presteza e prontidão me cedida, aliás, tão carinhosamente doada.
Obrigada amiga.
A Universidade Católica de Goiás, na pessoa dos Professores Darcy Cordeiro e Daniel Rodrigues
Barbosa, pela oportunidade e apoio de poder estudar e agregar valores científicos na minha
profissional. Obrigado por acreditarem em mim.
Ao meu amigo do coração, Agnaldo do laboratório de materiais da UFG. Muito obrigado amigo
por ter me ajudado tanto neste trabalho. Deus o abençoe efusivamente.
A minha amiga Deuzélia, secretária do PPGEMA. Linda, obrigado por tudo e principalmente por
acreditar em mim e torcer com tanta veracidade pela minha vitória.
SUMÁRIO
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 10
LISTA DE TABELAS 13
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 16
RESUMO 17
ABSTRACT 18
1 INTRODUÇÃO 19
1.1 IMPORTÂNCIA DA PESQUISA 20
1.2 OBJETIVOS DA PESQUISA 22
1.2.1 Objetivo Geral 22
1.2.2 Objetivos Secundários 22
1.3 ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO 22
2 SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO 24
2.1 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTOS 25
2.2 TRATAMENTO DE ESGOTOS 26
2.2.1 Tratamento da Fase Líquida 27
2.2.1.1 Tratamento Preliminar 27
2.2.1.2 Tratamento Primário 29
2.2.1.3 Tratamento Secundário 30
2.2.1.3.1 Sistema de Lagoas de Estabilização 30
2.2.1.3.2 Sistemas de Lodos Ativados 31
2.2.2 Tratamento da Fase Sólida: Lodos 33
2.2.2.1 Classificação dos Lodos 34
2.2.2.1.1 Classificação quanto à formação 34
2.2.2.1.2 Classificação quanto ao teor de umidade 35
2.2.2.2 Principais Contaminantes dos Lodos 36
2.2.2.3 Tipos de Processamento de Lodos 37
2.2.3 Disposição Final dos Lodos 38
2.2.3.1 Disposição no Solo 39
2.2.3.2 Disposição nos Mananciais de Água 40
2.2.3.3 Disposição no Ar 40
2.3 SISTEMA DE ESGOTAMENTO DE GOIÂNIA 44
3 LODOS DE ESGOTOS COMO INSUMO NA CONSTRUÇÃO CIVIL 46
3.1 LODO COMO INSUMO NA PRODUÇÃO DE CONCRETOS 46
3.1.1 Utilização do Lodo como Filer 48
3.1.2 Utilização do Lodo como Adição Mineral 49
3.1.2.1 Concreto com Adição de Cinza de Lodo 50
3.1.2.2 Cimento feito de Lodo com Cal 54
3.1.3 Utilização do Lodo como Agregado Leve 55
3.1.3.1 Agregado Graúdo Leve 55
3.1.3.2 Agregado Miúdo Leve 56
3.2 LODO COMO INSUMO NA PRODUÇÃO DE TIJOLOS 57
3.2.1 Tijolos com lodo parcialmente desidratado 57
3.2.2 Tijolos com lodo incinerado 59
3.3 TENDÊNCIAS PARA O USO DE LODO DE ESGOTO NA ENGENHARIA CIVIL
60
4 PROGRAMA EXPERIMENTAL - CARACTERIZAÇÃO DO LODO DE ESGOTO
61
4.1 AMOSTRAGEM DO LODO DE ESGOTO SANITÁRIO 62
4.2 CARACTERIZAÇÃO DO LODO DE ESGOTO “IN NATURA” 63
4.2.1 Teor de Umidade 63
4.2.2 Compostos Orgânicos 64
4.2.3 Nutrientes 65
4.2.4 Organismos Patogênicos 66
4.2.5 Metais 68
4.2.6 Compostos Orgânicos Tóxicos 69
4.2.7 pH 69
4.3 CARACTERIZAÇÃO DA CINZA DE LODO DE ESGOTO 70
4.3.1 Caracterização Mineralógica 75
4.3.2 Caracterização Morfológica 76
4.3.3 Caracterizações Físicas 82
4.3.4 Atividade Pozolânica 83
4.3.5 Caracterizações Físico-Químicas e Microbiológica da CLE 84
4.3.6 Caracterização Ambiental da CLE 85
5 PROGRAMA EXPERIMENTAL - ESTUDO DO APROVEITAMENTO DA CINZA EM ARGAMASSAS
87
5.1 MATERIAIS 87
5.1.1 Material Cimentíceo 87
5.1.2 Agregado Miúdo 89
5.1.3 Água 90
5.1.4 Aditivo Superplastificante 90
5.2 PROGRAMA EXPERIMENTAL 90
5.2.1 Dosagens das Argamassas 90
5.2.2 Preparo das Argamassas 92
5.2.3 Ensaios realizados em Argamssas Frescas: Índice de Consistência 94
5.2.4 Ensaios realizados em Argamssas Endurecidas 95
5.2.4.1 Resistência à Compressão 95
5.2.4.2 Absorção por Imersão e Fervura 96
5.2.4.3 Carbonatação 96
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO 98
6.1 ENSAIOS EM ARGAMASSAS FRESCAS: ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA 98
6.2 ENSAIOS EM ARGAMASSAS ENDURECIDAS 99
6.2.1 Resistência à Compressão 99
6.2.1.1 Análise Estatística 99
6.2.1.1.1 Análise Isolada da Relação a/c – Fator A 100
6.2.1.1.2 Análise Isolada da Idade do Corpo de Provas – FatorC 102
6.2.1.1.3 Análise Conjunta da Resistência à Compressão segundo a Relação a/c e a Idade do Corpo de Provas – Fator A x Fator C
102
6.2.1.1.4 Análise Isolada do Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto – Fator B 103
6.2.2 Absorção por Imersão e Fervura 107
6.2.2.1 Análise Estatística 107
6.2.2.1.1 Análise Isolada da Relação a/c – Fator A 108 6.2.2.1.2 Análise Conjunta da Absorção por Imersão e Fervura
segundo a Relação a/c e Teores de Adição de CLE – Fator A x Fator B
109
6.2.3 Carbonatação 111
6.2.4 Análise dos Resultados 112
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS 114
7.1 QUANTO À CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA E FÍSICA DA CINZA DE LODO DE ESGOTO
114
7.2 QUANTO À CARACTERIZAÇÃO AMBIENTAL DA CINZA 114
7.3 QUANTO AO USO DA CINZA DE LODO DE ESGOTO COMO ADIÇÃO EM ARGAMASSAS
115
7.4 PROPOSTAS PARA TRABALHOS FUTUROS 116
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 118
ANEXOS 124
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Ilustração 2.1 Caixa de Areia Aerada - ETE Goiânia 28
Ilustração 2.2 Calha Parshall – ETE Goiânia 28
Ilustração 2.3 Decantador Primário – ETE Goiânia 29
Ilustração 2.4 Aspecto e coloração do lodo parcialmente desidratado – ETE Goiânia 35
Ilustração 2.5 Aspecto do lodo incinerado 36
Ilustração 2.6 Centrífuga Horizontal – ETE Goiânia 45
Ilustração 3.1 Influência do teor de adição para as diferentes relações
água/aglomerante, na resistência à compressão simples 53
Ilustração 4.1 Estação de Tratamento de Esgoto Dr. Hélio Seixo de Britto 61
Ilustração 4.2 Aplicação e mistura da cal virgem ao lodo centrifugado 62
Ilustração 4.3 Forno para Incineração de Lodo de Esgoto 71
Ilustração 4.4 Comportamento dos Termostatos na Incineração 72
Ilustração 4.5 Lodo de Esgoto após Processo de Incineração 73
Ilustração 4.6 Moinho de Bolas Veeder Root 74
Ilustração 4.7 Aspecto da Cinza de Lodo de Esgoto após destorroamento 74
Ilustração 4.8 Difratometria de Raios X na amostra de Cinza de Lodo de Esgoto 75
Ilustração 4.9 Microscopia Eletrônica de Varredura da CLE na ampliação de 100
vezes
77
Ilustração 4.10 Microscopia Eletrônica de Varredura da CLE na ampliação de 500
vezes 77
Ilustração 4.11 Microscopia Eletrônica de Varredura da CLE na ampliação de 1000
vezes 78
Ilustração 4.12 Microscopia Eletrônica de Varredura da CLE na ampliação de 2000
vezes 78
Ilustração 4.13 Microscopia Eletrônica de Varredura da CLE na ampliação de 4000
vezes 79
Ilustração 4.14 Microscopia Eletrônica de Varredura da CLE na ampliação de 6000
vezes 79
Ilustração 4.15 Compostos encontrados na microanálise do ponto C indicado na
Ilustração 4.12 80
Ilustração 4.16 Compostos encontrados na microanálise do ponto A indicado na
Ilustração 4.14 81
Ilustração 4.17 Compostos encontrados na microanálise do ponto B indicado na
Ilustração 4.14 81
Ilustração 4.18 Análise Granulométrica da Cinza de Lodo de Esgoto. 83
Ilustração 5.1 Análise Granulométrica do Cimento Portland 89
Ilustração 5.2 Misturador Mecânico 93
Ilustração 5.3 Acondicionamento dos Corpos de Provas em Câmara Úmida 93
Ilustração 5.4 Identificação dos Corpos de Provas na Câmara Úmida 94
Ilustração 5.5 Ensaio de Índice de Consistência 95
Ilustração 5.6 Ensaio de Carbonatação 97
Ilustração 6.1 Média das Resistências à Compressão segundo o Fator A: Relação a/c 101
Ilustração 6.2 Média das Resistências à Compressão segundo o Fator A (Relação a/c)
cruzado com Fator C (Idade do CP) 103
Ilustração 6.3 Média das Resistências à Compressão segundo o Fator B: Percentual de
Cinza de Lodo de Esgoto 104
Ilustração 6.4 Média das Resistências à Compressão segundo o Fator A (Relação a/c)
cruzado com Fator B (% de CLE) 106
Ilustração 6.5 Média da Absorção aos 60 dias, segundo o Fator A: Relação a/c 109
Ilustração 6.6 Variação dos valores médios da Absorção por Imersão e Fervura (%) 110
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 Padrões limites de emissão para incineração de resíduos 43
Tabela 2.2 Composição Típica da Cinza 43
Tabela 3.1 Propriedades mecânicas das argamassas 49
Tabela 3.2 Trabalhabilidade e tempo de início e fim de pega 51
Tabela 3.3 Propriedades do concreto endurecido com adição de cinza de lodo 51
Tabela 3.4 Resistência à compressão simples de concretos com a/(c+ad)= 0,30 e
a/(c+ad) a/(c+ad) = 0,50 com parte do cimento substituído por cinza de
Lodo 52
Tabela 3.5 Abatimento de Tronco Cone (Slump Test ) de concretos com a/(c+ad)=
0,30 e a/(c+ad) =0,50, com parte do cimento substituído por cinza de
Lodo 52
Tabela 3.6 Análise química em percentual de massa 54
Tabela 3.7 Massa específica de agregados e resistência à compressão simples de
argamassas 57
Tabela 3.8 Análise do tijolo executado com lodo seco 58
Tabela 3.9 Propriedades dos tijolos executados com cinzas lodo 59
Tabela 4.1 Resultado de Análise de Esgotos – Compostos Orgânicos 64
Tabela 4.2 Nutrientes no Lodo 65
Tabela 4.3 Resultado de Análise de Esgotos – Nutrientes 66
Tabela 4.4 Organismos no Lodo 66
Tabela 4.5 Resultado de Análise de Esgotos – Índice de Coliformes Fecais 67
Tabela 4.6 Teores de metais pesados em lodos de ETE’s 68
Tabela 4.7 Resultado de Análise de Esgotos – pH 70
Tabela 4.8 Incinerações da Amostra de Lodo 72
Tabela 4.9 Análise Granulométrica da Cinza de Lodo de Esgoto 82
Tabela 4.10 Análise Físico-Química e Exame Bacteriológico da Cinza de Lodo de
Esgoto 85
Tabela 5.1 Análise Química do Material Cimentante 88
Tabela 5.2 Análise Granulométrica do Cimento Portland 88
Tabela 5.3 Número de Corpos de Provas por argamassa de cinza, segundo a
relação a/c
91
Tabela 5.4 Consumo de Insumo na argamassa de traço 1:3, a/c=0,4, por m³ 91
Tabela 5.5 Consumo de Insumo na argamassa de traço 1:3, a/c=0,6, por m³ 92
Tabela 5.6 Consumo de Insumo na argamassa de traço 1:3, a/c=0,8, por m³ 92
Tabela 6.1 Índice de Consistência na argamassa segundo a relação a/c 98
Tabela 6.2 Resistência à Compressão segundo a relação a/c - Idade 7 dias - (MPa) 99
Tabela 6.3 Resistência à Compressão segundo a relação a/c - Idade 28 dias - (MPa) 99
Tabela 6.4 Tabela ANOVA para Projetos Cruzados de 3 Fatores 100
Tabela 6.5 Média das Resistências à Compressão segundo o Fator A: Relação a/c 101
Tabela 6.6 Média das Resistências à Compressão segundo o Fator C: Idade do
Corpo de Provas (CP) 102
Tabela 6.7 Média das Resistências à Compressão segundo o Fator A (Relação a/c)
cruzado com Fator C (Idade do Corpo de Provas) 102
Tabela 6.8 Média das Resistências à Compressão segundo o Fator B: Percentual de
Cinza de Lodo de Esgoto
104
Tabela 6.9 Média das Resistências à Compressão segundo o Fator A (Relação a/c)
cruzado com o Fator B (Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto) 105
Tabela 6.10 Média da Absorção por imersão e fervura aos 60 dias (%) 107
Tabela 6.11 Tabela ANOVA para Projetos Fatoriais de 2 Fatores 108
Tabela 6.12 Média da Absorção por imersão e fervura aos 60 dias, segundo
o Fator A: Relação a/c 108
Tabela 6.13 Carbonatação segundo a relação a/c 0,8 (mm) 112
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CLE Cinza de Lodo de Esgoto
CP’s Corpos de Provas
DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio
ETE Estação de Tratamento de Esgoto
ETE’s Estações de Tratamento de Esgotos
IPT Instituto de Pesquisa Tecnológica
USEPA United States Environmental Protection Agency
RESUMO
A destinação atual da maior parte dos subprodutos gerados em tratamento de esgotos,
especificamente o lodo, é incerta e, na maioria das vezes, não sofre o manejo
adequado provocando desequilíbrios ambientais e tornando-se fonte potencial de
morbidades e mortalidades humanas. O lodo de esgoto sanitário apresenta, desde que
beneficiado por algum processo, potencialidade de ser utilizado como subproduto na
Indústria da Construção Civil. Este trabalho aborda o aproveitamento do lodo de esgoto
doméstico gerado na Estação de Tratamento de Esgoto - ETE - Dr. Hélio Seixo de
Britto, do Município de Goiânia, como insumo na produção de argamassa de concreto,
em substituição parcial ao Cimento Portland como adição mineral. O estudo
estabeleceu a coleta de lodo de esgoto “in natura” da ETE Goiânia que foi incinerado a
uma temperatura de 550ºC ± 50ºC. Caracterizou-se o lodo “in natura” e a Cinza de
Lodo de Esgoto – CLE - física, química e microbiologicamente. Ambientalmente, a CLE
foi classificada como resíduo não inerte, Classe II -A. Realizou-se três tipos de
dosagens de argamassas onde se variou a Relação água/cimento quais sejam: 0,40,
0,60 e 0,80 e os percentuais de adição de CLE em substituição ao cimento: 5%, 10%,
15% e 20%. Foram moldados 135 corpos-de-provas, onde se avaliou a resistência à
compressão, a profundidade de carbonatação e absorção por imersão e fervura.
Verificou-se que com o uso da CLE, nos teores de 5% a 10%, em substituição ao
cimento na argamassa de concreto, atingem-se valores próximos às resistências
relativas das argamassas de referência, ou seja, sem adição, o que pode mobilizar seu
aproveitamento na Construção Civil. Três fatores foram apontados como significativos
para o aproveitamento deste resíduo: Relação água/aglomerante, Idade dos Corpos de
Provas e Teores de Adição de CLE. O uso de adições de CLE em até 10% em
substituição ao Cimento Portland na argamassa pode ser viável, trazendo benefícios
ecológicos, técnicos e, em alguns casos, econômicos.
Palavras-Chave: Lodo de Esgoto. Cinza de Lodo. Argamassa de concreto.
ABSTRACT
The present day destination most of by-products generated by wastewater treatment, sludge
specifically, is uncertain and, in the most part of time haven’t correct management causing
environmental disequilibrium and becoming potential source of human morbidities and mortality
ones. The sludge produced by wastewater treatment, since processed by some way, has potential
uses like by-product in civil construction. This study approach the sludge utilization of Dr. Hélio
Seixo de Britto Wastewater Treatment Plant WTP generated in Goiânia city like component in
the concrete mortar production, in partial substitution to Portland cement like mineral addiction.
The study established the ”in natura” sludge wastewater collection of WTP Goiânia which was
incinerated at 550°C ± 50°C temperature. The sludge “in natura” and Sewage Sludge Ash – SSA
- was characterized by physical, chemical and microbiological analyses. In environmental ways,
the SSA was classified like residue non inert, II-A Class. It was verified three types of mortar
dosages when it was changed the water/cement ratio: 0,40; 0,60 and 0,80 and the SSA addiction
percentages in cement substitution by: 5%, 10%, 15% and 20%. They were molded 135
specimens, when it was valuated the compressive strength, the carbonation deep and absorption
by immersion and boiling. It was verified that in the SSA use, with 5% and 10% addiction
contents, in cement substitution into concrete mortars, they are reached values near reference
mortars relative strength, without addiction, that means its potential application in civil
construction. Three factors were pointed like significant to utilization this residue: water/cement
rate, specimens’ age and addiction content of SSA. The use of SSA addictions up to 10% rate in
Portland cement substitution in mortars can be viable, bringing ecological benefits, technical and,
in some cases, economical ones.
Key Words: wastewater sludge, ash sludge of sewage, concrete mortar.
19
1 INTRODUÇÃO
As atividades humanas geram resíduos. Ainda quando a humanidade possuía uma
organização social nômade, já se geravam resíduos; no entanto, a homeostase, fenômeno pelo
qual a natureza busca o equilíbrio por meio de mecanismos de auto-controle e auto-regulação,
conseguia absorver e controlar estes pequenos desequilíbrios ambientais.
Segundo Geyer (2001), com o desenvolvimento social do homem e principalmente
após a revolução industrial, a produção de resíduos passou a ser padrão de medida do
desenvolvimento econômico das comunidades.
A produção ilimitada de resíduos estabeleceu a quebra do Ciclo de Transformação da
Matéria, surgindo o fenômeno da poluição nas suas diversas formas. Os resíduos urbanos
passaram a ser agentes causadores da poluição nas grandes cidades.
A destinação atual da maior parte destes resíduos sólidos e líquidos urbanos (lixos,
resíduos de Estações de Tratamento de Esgoto e de tratamentos industriais) é incerta e, na
maioria das vezes, não sofre o manejo adequado provocando grandes desequilíbrios ambientais,
além de se tornarem fontes potenciais de morbidades e mortalidades humanas.
Vários estudos e experiências têm sido realizados com o objetivo de se descobrir
técnicas para aproveitamento, manejos e disposição final de resíduos (ALLEMAN, BERMAN,
1984; GEYER, 2001; FONTES, 2003; TAY, 1987a; HOPPEN et al., 2005a). Segundo
Fontes (2003), a utilização destes resíduos, para produzir outros materiais, pode reduzir o
consumo de energia, as distâncias de transporte (que variam em função de onde esteja localizado
o resíduo e o mercado consumidor) e contribuir para a redução da poluição gerada.
Este trabalho aborda, dentre os diversos tipos de resíduos urbanos sólidos e
líquidos gerados, a possibilidade de aproveitamento do lodo de esgoto doméstico
gerado nas Estações de Tratamento de Esgotos (ETE’s) na Construção Civil;
especificamente, na utilização dos lodos gerados na ETE Dr. Hélio Seixo de Britto, do
Município de Goiânia, como adição mineral na produção de argamassa de Cimento
Portland.
20
1.1 IMPORTÂNCIA DA PESQUISA
Segundo Andreoli; Von Sperling; Fernandes (2001), o gerenciamento do lodo de
esgotos é uma atividade complexa e de alto custo e que, se mal executada, pode comprometer os
benefícios ambientais e sanitários esperados.
A disposição final dos resíduos do tratamento dos esgotos domésticos pode ocasionar
um grave problema ambiental, pois ao promover-se o saneamento básico, e com isso, a saúde
pública, geram-se concomitantemente, no processo, compostos indesejáveis com alta carga
poluidora e patogênica.
A disposição do lodo mais utilizada, até a década de 60, dava-se em aterros sanitários,
porém, com o crescimento das cidades e conseqüente aumento da quantidade de resíduo, esta
alternativa passou a ser ineficaz sob o ponto de vista ambiental.
A agricultura, após a década de 60, passou a ser a principal rota de disposição final
controlada de lodos orgânicos, devido a sua capacidade de atuar como condicionador do solo.
Entretanto, como este destino não tem se mostrado seguro, devido à presença no lodo de
substâncias nefastas a saúde humana e de animais, tem-se desenvolvido outras linhas de
pesquisas tais como a utilização do lodo de esgoto na produção de energia e na construção civil
(SATO et al., 1996; JAPAN SEWAGE WORKS AGENCY, 1990).
A produção de energia através da utilização do resíduo, como combustível, tem sido
pesquisada para usos junto aos centros de reciclagem de lodo, onde o material seco pode ser
utilizado como combustível de fornos. No entanto, esta alternativa, tem apresentado algumas
limitações devido ao baixo poder calorífico que o lodo apresenta (ACE PLAN, 1990).
A Engenharia Civil tem se apresentado como o ramo de atividade tecnológica que,
pelo volume de recursos naturais consumidos, é um dos mais indicados para absorver resíduos.
No caso do aproveitamento do lodo sanitário, alguns estudos têm sido realizados quanto ao seu
uso na produção de blocos cerâmicos, concretos asfálticos e concretos com cimento Portland
(GEYER, 2001).
Os baixos índices de tratamento de esgotos verificados no Brasil dão perspectivas de
um aumento significativo do número de estações de tratamento de esgotos e, conseqüentemente,
da produção do lodo. Além disso, os órgãos ambientais passaram a exigir a definição técnica da
disposição final do lodo nos processos de licenciamento. Estes aspectos demonstram que a gestão
21
de biossólidos é um problema crescente no país, tendendo a um rápido agravamento nos
próximos anos.
Segundo Barbosa; Ázara; Carmo (1999), em meados de 1999, a cidade de Goiânia,
apesar de efetuar a coleta de 80% do esgoto gerado no município, tratava somente 7% do mesmo.
Era assistida por duas ETE’s, que se encontram em operação há mais de 16 anos. O sistema
coletor de esgotos atende uma população aproximada de um milhão de habitantes (SANEAGO,
2005a).
Em 2000, iniciaram-se as obras de ampliação do sistema de tratamento de esgoto do
município. A 1º etapa da ETE Dr. Hélio Seixo de Britto, ou ETE Goiânia, foi inaugurada em
outubro de 2003, com operação parcial iniciada em agosto de 2004. Encontra-se em
funcionamento as seguintes etapas: elevatória, tratamento preliminar, fase primária de tratamento
de esgotos e o tratamento completo da fase sólida (lodo).
A ETE Goiânia, com capacidade para tratar 75% do esgoto coletado no município,
tem como bacias de contribuição o ribeirão Anicuns e seus afluentes (Macambira, Cascavel, Vaca
Brava, Capim Puba e Botafogo) e os córregos Caveirinha e Fundo, e o Ribeirão João Leite
(SANEAGO, 2005a). Em conjunto com as ETE’s existentes, o sistema de esgotamento do
município recebe contribuição de cerca de 700.000 habitantes.
Além da disposição em aterros sanitários, o lodo de esgoto gerado na ETE Goiânia é
utilizado como condicionador de solo na agricultura, em reflorestamento e em recuperação de
áreas degradadas. O sistema gera cerca de 70 ton/dia de lodo centrifugado e estabilizado
(SANT’ANA, 2005).
Objetivando atingir o índice de tratamento de esgoto de 100% em Goiânia, outras
estações de tratamento estão sendo planejadas para implantação nas regiões norte e sudeste do
município. Diante da perspectiva do acréscimo de ETE’s e, por conseguinte do aumento da
geração de lodo, somada a escassez de áreas para aterros neste centro urbano e a problemática do
manejo deste resíduo, vê-se a necessidade de se implantar alternativas práticas que permitam uma
disposição final adequada e segura do lodo de esgotos. Como proposta alternativa para a
disposição do lodo de esgoto residuário é que se encerra o presente trabalho.
22
1.2 OBJETIVOS DA PESQUISA
1.2.1 Objetivo Geral
Esta pesquisa tem como objetivo avaliar as potencialidades técnicas e ambientais da
utilização da cinza de lodo de esgoto gerado na ETE Dr. Hélio Seixo de Britto da cidade de
Goiânia, como insumo na produção de materiais de construção a base de cimento, estudando-se a
cinza como substituto parcial do cimento na produção de argamassas de concreto.
1.2.2 Objetivos Secundários
Como objetivos secundários têm-se:
- Caracterizar a cinza de lodo sanitário na ETE Dr. Hélio Seixo de Britto, Município de
Goiânia (análise química, física, microbiológica, mineralógica e ambiental);
- Analisar o desempenho das argamassas de concretos com utilização das cinzas
incineradas a temperatura de 550oC ± 50ºC, com diferentes teores de adições de cinza de
lodo e diversas relações água/aglomerante, quanto à resistência à compressão, quanto à
profundidade de carbonatação e absorção por imersão e fervura.
1.3 ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO
Esta dissertação está organizada em sete capítulos sendo:
- Capítulo 1 – introdução sobre o reaproveitamento de resíduos, especificando o lodo de
esgoto; objetivos e importância da pesquisa, limitações do estudo e estrutura da
dissertação;
- Capítulo 2 – é apresentada revisão bibliográfica sobre sistemas de tratamento de esgoto
sanitário: fase líquida e sólida;
- Capítulo 3 – apresentação das possibilidades atuais de aproveitamento do lodo de esgoto
como insumo na Indústria da Construção Civil;
23
- Capítulo 4 – são apresentadas caracterizações químicas, físicas e morfológicas do lodo de
esgoto “in natura” e incinerado, advindo da ETE Goiânia, bem como a classificação
ambiental da cinza de lodo;
- Capítulo 5 – Contém a caracterização dos demais insumos co-partícipes da pesquisa; e
apresenta-se também o programa experimental definido;
- Capítulo 6 – Nesta etapa são apresentados os resultados e as considerações dos
experimentos feitos com a adição de diferentes percentuais de cinzas de lodo a diferentes
tipos de argamassas de concretos, avaliando-se as propriedades mecânicas e de
durabilidade.
- Capítulo 7 – considerações finais e sugestões para pesquisas futuras.
24
2 SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO
Segundo Nuvolari et al. (2003), já nos tempos mais remotos, desde o início dos
assentamentos humanos em cidades, a coleta de esgoto sanitário era uma preocupação daquelas
civilizações. Em 3750 a.C., construíram-se galerias de esgotos em Nipur e na Babilônia. Além
disso, em 3100 a.C. houve o emprego de manilhas cerâmicas para essa finalidade.
Na Roma Imperial eram feitas ligações diretas das casas até os canais de coleta de
esgoto. Esta cidade destacou-se pela construção das obras mais importantes referentes ao
saneamento: a Cloaca Máxima de Roma, que tinha como função, receber os esgotos provenientes
das construções (FONTES, 2003).
Na Inglaterra, somente a partir de 1815 os esgotos começaram a ser lançados em
galerias de águas pluviais; na Alemanha, a partir de 1842 e na França a partir de 1880, originando
o sistema unitário, que recebia tanto a contribuição das águas pluviais como das águas residuárias
em um único coletor (NUVOLARI et al., 2003).
Nas cidades brasileiras, salvo em alguns casos isolados, somente a partir da década de
70 ocorreu um avanço maior na área do saneamento. O Rio de Janeiro foi uma das primeiras
capitais do mundo a implantar o sistema unitário, tendo acontecido em 1857. Em 1879, foi
proposta a construção de um sistema separador absoluto onde as água pluviais ficavam separadas
das águas residuárias (CETESB, 1984).
No Brasil, o sistema de coleta de esgoto mais utilizado é o separador absoluto, sendo
partes constitutivas deste sistema: a coleta e o transporte de esgotos, o tratamento e a disposição
final (FONTES, 2003).
O Brasil, apesar de ser a oitava economia do mundo, apresenta um quadro crítico
quanto à realidade sanitária, típico de países subdesenvolvidos. De acordo com a Secretaria
Nacional de Saneamento (ANDREOLI, 1999), em 1990, apenas 35% da população brasileira era
servida por rede de coleta de esgotos, o que representava 75,5 milhões de pessoas sem acesso a
estes serviços. Do esgoto coletado, menos de 10% recebia algum tratamento, ou seja, apenas
3,5% da população possuía seus esgotos tratados.
25
O sistema de esgotamento sanitário do Brasil, de acordo com a amostra do Sistema
Nacional de Informações sobre Saneamento (SNlS, 2006), mostrou crescimentos significativos
entre os anos de 2002 a 2004. O número de ligações ativas de esgoto cresceu 17,5%, a extensão
de rede 18,1%. Os prestadores de serviços presentes no SNIS respondem pelos serviços de
esgotamento de 1.154 municípios brasileiros, correspondendo a 20,7% do total de municípios do
país e a 73,50% da população urbana nacional.
Em 2005, a análise dos índices gerais de atendimento urbano mostrou que o sistema
de coleta do esgotamento sanitário urbano apresentou um índice médio nacional ainda precário,
igual a 47,9%. Em relação ao tratamento dos esgotos, os resultados são ainda mais incipientes,
com um índice médio nacional de tratamento dos esgotos gerados na área urbana de apenas
31,7% (SNIS, 2006).
O elevado déficit com os serviços de esgotamento sanitário explica-se, em parte, pela
ausência das companhias de saneamento na grande maioria dos municípios brasileiros no que diz
respeito a esses serviços. De fato, enquanto tais companhias atuam com serviços de água em
3.919 municípios (70,4% do total de municípios brasileiros) em relação aos serviços de esgotos a
quantidade cai para apenas 915 (16,5% do total de municípios do país).
Goiânia é uma cidade privilegiada, considerando seus elevados índices de
atendimento de abastecimento de água (92%) e coleta de esgotos sanitários (80%). O sistema de
esgotos sanitários conta com mais de 2.600.000 metros de rede coletora. Além das três ETE’s que
funcionam a mais de 16 anos, o município conta com a ampliação do sistema de esgotamento por
meio da implantação e execução da ETE Goiânia, o que capacitará o tratamento de 75% do
esgoto coletado. Objetiva-se alcançar os 100% de tratamento após o planejamento e execução de
outras estações que atenderão as regiões norte e sudeste do município.
2.1 COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTOS
Os esgotos são coletados e transportados para as Estações de Tratamento de Esgoto
(ETE’s) por meio da rede coletora. Esta rede é constituída por ligações prediais, coletores de
esgoto e seus órgãos acessórios (NUVOLARI et al., 2003).
A ligação predial é o trecho do coletor predial compreendido entre o limite do terreno
e o coletor de esgoto; a rede coletora recebe estes esgotos por meio de coletores secundários
26
encaminhando-os ao coletor tronco que transporta estas contribuições para um interceptor ou um
emissário. O interceptor possui diâmetro maior do que a rede coletora, pois recebe contribuição
de toda a sub-bacia; já o emissário conduz os esgotos a uma ETE ou a um corpo receptor
(FONTES, 2003).
Os órgãos acessórios são dispositivos fixos desprovidos de equipamentos mecânicos.
Podem ser: poços de visita (PV), tubos de inspeção e limpeza (TIL), terminais de limpeza (TL) e
caixas de passagem (CP).
2.2 TRATAMENTO DE ESGOTOS
As técnicas para o tratamento de esgotos domésticos têm sido desenvolvidas há mais
de 50 anos. Os recursos disponibilizados atualmente permitem o alcance de elevados graus de
tratamento de esgotos gerados em uma cidade. Destaca-se que, em regiões com escassez de água,
já acontece o reuso da água proveniente do tratamento de esgotos sanitários (GEYER, 2001).
O esgoto tratado tem um papel fundamental no planejamento e na gestão sustentável
dos recursos hídricos como um substituto para o uso de águas destinadas a fins agrícolas e de
irrigação. Ao liberar as fontes de água de boa qualidade para abastecimento público e outros usos
prioritários, o uso de esgoto contribui para a conservação dos recursos hídricos e acrescenta uma
dimensão econômica ao planejamento destes.
Os processos de tratamento dos esgotos são formados por uma série de operações
unitárias, empregadas para a remoção de substâncias indesejáveis ou para a transformação destas
substâncias em outras aceitáveis (JORDÃO; PÊSSOA, 2005).
O tratamento de esgoto contempla duas fases: a primeira, o tratamento do efluente
líquido e a segunda, o tratamento dos sólidos restantes do processo, os quais são denominados
lodos. O tratamento presume a separação da parte líquida da parte sólida. Serão abordadas a
seguir as duas fases de tratamento, dando-se ênfase à fase sólida.
27
2.2.1 Tratamento da Fase Líquida
Os níveis de tratamento mais utilizados são: preliminar, primário e secundário. O
nível secundário recebe especial atenção, pois dentre os citados é o único capaz de cumprir a
legislação relativa aos padrões de lançamento (SPERLING, 1999). Os sistemas terciários e
quaternários são utilizados em alguns países desenvolvidos, porém não são aplicados em grande
escala em virtude do alto custo de suas implantações.
2.2.1.1 Tratamento Preliminar
Segundo Jordão e Pêssoa (2005), o tratamento preliminar de uma ETE remove os
sólidos grosseiros, gorduras e areias transportadas pelos esgotos com as seguintes finalidades:
- Proteger os dispositivos de transportes de esgoto;
- Proteger os dispositivos de tratamento de esgoto;
- Proteger os corpos receptores;
- Aumentar a eficiência de operação de desinfecção.
Este tratamento compreende as seguintes etapas:
- Gradeamento: são dispositivos constituídos por barras paralelas igualmente espaçadas.
Destinam-se a reter sólidos grosseiros em suspensão, bem como corpos flutuantes. As grades
variam conforme a qualidade do esgoto afluente e as dimensões dos sólidos que o mesmo
traz, podendo ser grossas, médias e finas;
- Desarenador: neste processo a areia sedimenta no fundo da caixa em função de seu tamanho e
densidade, enquanto a matéria orgânica permanece em suspensão no meio líquido (Ilustração
2.1);
- Peneiras: são utilizadas para remoção de sólidos finos e/ou fibrosos. Os dispositivos de
retenção são telas ou malhas de aço, bronze ou liga, de aberturas adequadas ao líquido que se
deseja tratar;
- Medidor de vazão: cuja função é medir e controlar a vazão; pode ser feita através da calha
Parshall (Ilustração 2.2).
28
Ilustração 2.1 – Caixa de Areia Aerada - ETE Goiânia
Ilustração 2.2 – Calha Parshall – ETE Goiânia
O material removido, depois de lavado e dependendo do grau de limpeza, poderá
servir a aterros próximos ao local ou a incineração, bem como para a reposição do material
drenante comumente utilizado nos leitos de secagem.
29
2.2.1.2 Tratamento Primário
O tratamento primário objetiva remover os sólidos em suspensão e os sólidos
flutuantes. Esta remoção é feita através de decantadores que podem ter o formato retangular ou
circular.
Os decantadores primários são unidades do tratamento primário que recebem os
esgotos provenientes das unidades do tratamento preliminar, isentos de sólidos que foram
removidos naquelas unidades. A finalidade dos decantadores é a remoção de sólidos
sedimentáveis (orgânicos e inorgânicos), de tal forma a permitir que os esgotos estejam em
condições de serem lançados nos corpos receptores ou de serem submetidos a tratamentos
secundários (JORDÃO; PÊSSOA, 2005). A Ilustração 2.3 mostra o decantador primário da ETE
Goiânia.
Ilustração 2.3 – Decantador Primário – ETE Goiânia
Além disso, é comum existir nos decantadores dispositivos com a finalidade de
remover gordura e escuma não removida no tratamento preliminar. A remoção pode ser manual
ou mecanizada.
As partículas que sedimentam, ao se acumularem no fundo do decantador, formam o
lodo primário, que é daí retirado.
30
2.2.1.3 Tratamento Secundário
Depois de efetuado o tratamento preliminar e primário no esgoto, verifica-se que, na
maioria dos casos, o nível de tratamento não atinge o padrão necessário, estabelecido pelo
CONAMA (2005), para que o efluente possa ser lançado no corpo receptor. Assim, quase sempre
é necessário o tratamento secundário, que visa remover os sólidos dissolvidos, bem como os
sólidos finamente particulados, não removidos no tratamento primário. Esta operação é feita por
processos biológicos (aeróbios e anaeróbios) que geralmente são mais rápidos, mais eficientes e
mais fáceis de controlar.
Segundo Sperling (1999), os principais sistemas de tratamento de esgotos domésticos
no nível secundário são:
- Sistemas de Lagoas de Estabilização;
- Sistemas de Lodos Ativados;
- Sistemas de Filtros Biológicos;
- Sistemas Anaeróbios;
- Sistemas de Disposição no solo;
Dentre os sistemas citados para tratamento secundário do esgoto doméstico,
destacam-se os mais utilizados: as Lagoas de Estabilização e o Sistema de Lodos Ativados.
2.2.1.3.1 Sistemas de Lagoas de Estabilização
Segundo Jordão e Pêssoa (2005), as lagoas de estabilização são sistemas de
tratamento biológicos em que a estabilização da matéria orgânica é realizada pela oxidação
bacteriológica, que pode ser aeróbia ou anaeróbia.
Os sistemas de tratamento por lagoas de estabilização podem ser realizados de cinco
formas diferentes, descritos a seguir.
- Lagoa Facultativa
Neste sistema a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) solúvel e finamente
particulada é estabilizada aerobiamente por bactérias dispersas no meio líquido; já a DBO
31
suspensa que sedimenta no fundo das lagoas estabiliza-se através das bactérias anaeróbias. O
oxigênio requerido pelas bactérias é fornecido pelas algas, através da fotossíntese.
- Lagoa Anaeróbia-Lagoa Facultativa
Sistema constituído por duas lagoas em série, sendo a primeira anaeróbia e segunda
facultativa. Cerca de 50% da DBO é estabilizada na lagoa anaeróbia, que é mais profunda e com
menor volume, enquanto a DBO restante é removida pela lagoa facultativa.
- Lagoa Aerada Facultativa
Os mecanismos de remoção da DBO são similares aos de uma lagoa facultativa. No
entanto, o oxigênio é fornecido por aeradores mecânicos, ao invés da fotossíntese. Grande parte
dos sólidos e da biomassa sedimenta.
- Lagoa Aerada de Mistura Completa - Lagoa Facultativa
A energia introduzida por unidade de volume da lagoa é elevada na lagoa aerada, o
que faz com que os sólidos, principalmente a biomassa, permaneça dispersa no meio líquido, ou
em mistura completa. Necessitando, portanto de uma lagoa posterior, lagoa facultativa com a
finalidade de decantação e digestão das partículas, bem como melhoria da fase líquida.
A maior concentração de bactérias no meio líquido aumenta a eficiência do sistema
na remoção da DBO, o que permite que a lagoa tenha um volume inferior ao de uma lagoa
facultativa.
- Lagoa Aerada de Mistura Completa - Lagoa de Decantação
Similar ao sistema anterior, com a diferença de que a unidade de decantação é
constituída por uma lagoa de menores dimensões, com finalidade de sedimentação das partículas.
2.2.1.3.2 Sistemas de Lodos Ativados
O processo dos lodos ativados é biológico. Nele o esgoto afluente e o lodo ativado
são misturados, agitados e aerados, com posterior separação dos lodos ativados do esgoto através
da sedimentação que ocorre em decantadores. A maior parte do lodo ativado separado retorna ao
32
processo, enquanto uma parcela menor é retirada para tratamento final (JORDÃO; PÊSSOA,
2005).
Este sistema tem sido bastante utilizado em grandes centros urbanos, pois permite
com pequenas áreas, o tratamento de grandes quantidades de esgotos. Pode ser executado de três
formas descritas a seguir.
- Lodos Ativados Convencional
Segundo Nuvolari et al. (2003), este sistema pode ser definido como um processo no
qual uma massa biológica, que cresce e flocula, é continuamente circulada e colocada em contato
com a matéria orgânica do despejo líquido afluente ao processo, em presença de oxigênio. O
fornecimento de oxigênio é feito por aeradores mecânicos ou por ar difuso. O processo possui um
reator (unidade de aeração) seguido por uma unidade de separação dos sólidos (decantador
secundário), de onde o lodo separado é quase que totalmente retornado ao tanque de aeração para
mistura com as águas residuárias e o restante é descartado do sistema (lodo secundário).
A concentração de biomassa no reator é bastante elevada, devido à recirculação dos
sólidos (bactérias) sedimentados no fundo do decantador secundário. A biomassa permanece no
sistema mais tempo do que o líquido, o que garante uma elevada eficiência na remoção da DBO.
Há necessidade da remoção de uma quantidade de lodo (bactérias) equivalente ao que é
produzido. Este lodo removido necessita de um tratamento posterior.
Este sistema de tratamento de esgoto é o adotado atualmente na ETE Dr. Hélio Seixo
de Britto, no município de Goiânia, ou seja, Lodos Ativados Convencional Quimicamente
Assistido.
- Lodos Ativados por Aeração Prolongada
Similar ao sistema anterior, com a diferença que a biomassa permanece mais tempo
no sistema, sendo necessário para tanto, tanques de aeração maiores. Com isto, há menos DBO
disponível para as bactérias, o que faz com que elas utilizem a matéria orgânica do próprio
material celular para sua manutenção. Em decorrência, o lodo excedente retirado sai estabilizado.
33
- Lodos Ativados de Fluxo Intermitente
A operação do sistema é intermitente. Assim, no mesmo tanque ocorrem, em fases
diferentes, as etapas de reaeração (aeradores ligados) e sedimentação (aeradores desligados).
Quando os aeradores estão desligados, os sólidos sedimentam, ocasião em que se retira o efluente
(sobrenadante). Ao se religar os aeradores, os sólidos sedimentados retornam à massa líquida, o
que dispensa as elevatórias de recirculação. Não há decantadores secundários.
2.2.2 Tratamento da Fase Sólida: Lodos
O termo “lodo” tem sido utilizado para designar os subprodutos sólidos do tratamento
de esgotos. Nos processos biológicos de tratamento, parte da matéria orgânica é absorvida e
convertida, fazendo parte da biomassa microbiana. O lodo é composto principalmente de sólidos
biológicos, e por esta razão também pode ser denominado de biossólido (ANDREOLI; VON
SPERLING; FERNANDES, 2001).
Na sua origem, o lodo é removido nos decantadores primários, e é gerado na fase
biológica do tratamento secundário (JORDÃO; PÊSSOA, 2005). A produção do lodo é função do
sistema de tratamento da fase líquida (SANTOS, 2003).
O tratamento da fase sólida ou dos subprodutos sólidos gerados/separados nas
diversas unidades de uma ETE também é uma etapa essencial do tratamento de esgotos. Ainda
que o lodo possa, na maior parte das etapas do seu manuseio, ser constituído de mais de 95% de
água é, por convenção, designado por fase sólida, visando a distinção deste material do fluxo
líquido que é tratado (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES, 2001).
Todos os processos de tratamento biológico geram lodo, sendo necessário o
tratamento e o descarte deste. Em geral, são gerados os seguintes subprodutos sólidos no
tratamento da fase líquida: material agregado; areia; escuma; lodo primário; lodo secundário e
lodo químico (para etapas físico-químicas).
34
2.2.2.1 Classificação dos Lodos
O planejamento de gerenciamento do lodo leva em conta os seguintes aspectos: a
produção do lodo na fase líquida e o descarte do mesmo nas fases líquida e sólida.
Os resíduos formadores do lodo podem penetrar na ETE carreados pelo próprio
esgoto bruto, podem ser gerados no próprio processo de tratamento ou podem ser adicionados ao
esgoto no tratamento. O lodo é uma mistura de matéria orgânica e inorgânica e classifica-se
quanto à formação e quanto ao teor de umidade.
2.2.2.1.1 Classificação quanto à formação
Conforme Andreoli; Von Sperling; Fernandes (2001), os lodos podem ser
classificados em quatro tipos: lodos primários; lodos biológicos ou secundários; lodos mistos;
lodos químicos.
Os processos que recebem o esgoto bruto em decantadores primários geram o lodo
primário, composto pelos sólidos sedimentáveis do esgoto bruto.
Na etapa biológica de tratamento, tem-se o lodo biológico ou lodo secundário; Ele é
constituído principalmente de microrganismos, produtos extracelulares e resíduos que não foram
removidos no tratamento primário (ANDREOLI, 1999).
Além disso, dependendo do sistema, o lodo primário pode ser tratado junto com o
lodo secundário. Nesse caso, o lodo resultante da mistura pode ser chamado de lodo misto.
Já para sistemas de tratamento onde se utiliza etapa físico-química, quer para melhora
do desempenho do decantador primário, quer para dar um polimento ao efluente secundário, tem-
se o lodo químico.
35
2.2.2.1.2 Classificação quanto ao teor de umidade
Para melhor entendimento do grau de umidade dos lodos, o meio técnico e as
Companhias de Saneamento Básico (DMAE, 1978; DMAE, 1996) os têm classificados em quatro
grupos: lodo “in natura”, lodo parcialmente desidratado, lodo seco e lodo incinerado.
O lodo “in natura” é aquele retirado logo após o processo de tratamento de esgotos e
apresenta um teor de umidade em torno de 98%, ou seja, constitui-se de uma forma praticamente
líquida, com cerca de 98% a 99% de água.
O lodo parcialmente desidratado é aquele que passa por um processo de desidratação
(mecanizada ou natural). Nesta fase, o lodo tem uma aparência de material seco, porém ainda
apresenta elevado teor de umidade, que pode estar entre 30 a 50% da sua massa (Ilustração 2.4).
Ilustração 2.4 – Aspecto e coloração do lodo parcialmente desidratado – ETE Goiânia
O lodo seco é o material formado por mais de 99% de sólidos, o qual somente pode
ser obtido mediante processo de secagem artificial através de estufas.
O lodo incinerado é a cinza resultante do processo de incineração tanto do lodo seco
como do lodo desidratado, o que normalmente ocorre em temperaturas entre 550ºC e 950°C.
Também é denominado de Cinza de Lodo Sanitário ou Cinza de Lodo (Ilustração 2.5).
36
Ilustração 2.5 – Aspecto do lodo incinerado
2.2.2.2 Principais Contaminantes dos Lodos
Alguns componentes das águas residuárias, ao passarem pelo sistema de tratamento,
concentram-se em proporções variadas no lodo. Parte destes componentes são materiais
orgânicos e minerais e conferem características fertilizantes ao lodo. No entanto, outros
componentes, pelo seu risco sanitário e ambiental, são indesejáveis e são genericamente
agrupados em (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES, 2001):
- metais pesados: são metais que, em determinadas concentrações e tempo de exposição,
oferecem risco à saúde humana e ao ambiente. Os principais elementos são: Ag, As, Cd, Co,
Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sb, Se e Zn;
- microorganismos patogênicos: são microorganismos que podem causar doenças nos homens e
animais. Cinco grupos podem estar presentes no lodo: helmintos, protozoários, fungos, vírus
e bactérias. A origem pode ser de procedência humana e/ou de animais, cujos dejetos são
eliminados através da rede de esgoto.
- poluentes orgânicos variáveis: Há poucos dados sobre o comportamento dos poluentes
perigosos nos sistemas de controle de poluição das águas. Citam-se alguns poluentes
37
orgânicos mais comuns: metano, metil, etil, cetona, hexanona, benzeno, cianeto, cloreto de
metileno, tolueno entre outros.
2.2.2.3 Tipos de Processamentos de Lodos
O lodo, devido às características já mencionadas, necessariamente deve passar por
processos de estabilização antes de ser conduzido ao destino final.
A estabilização refere-se às tecnologias onde se utilizam aditivos ou processos para alterar o estado físico do resíduo, o que facilita o manuseio, o acondicionamento, o transporte e a disposição final do mesmo e, principalmente, o torna menos tóxico por imobilização física e/ou química dos constituintes do resíduo (CLAUDIO, 1987; BARTH et al., 1990).
As formas de estabilização do lodo iniciam-se por digestão aeróbia ou anaeróbica, em
seguida o volume do lodo é também reduzido com a secagem natural ou mecânica para que possa
ocorrer seu manuseio e processamento de uma forma mais higiênica em volumes menores; como
última fase do processo, antes da disposição final, tem-se utilizado a incineração, o que reduz
significativamente o volume de resíduo e elimina a matéria orgânica.
Os fluxogramas de tratamento dos lodos possibilitam diversas combinações de
operações e processos unitários, compondo distintas seqüências. Descreve-se a seguir as
principais etapas do gerenciamento do lodo, com seus respectivos objetivos (ANDREOLI; VON
SPERLING; FERNANDES, 2001):
- Adensamento: remoção de umidade (redução de volume), podendo ser realizada em tanque de
espessamento por gravidade, por centrifugação ou por flotação;
- Estabilização: remoção da matéria orgânica (redução de sólidos voláteis); objetiva a
estabilização da matéria orgânica presente no lodo, reduzindo os riscos de contaminação e os
odores do lodo “in natura”. Classifica-se em biológica, química e térmica, sendo a biológica
mais utilizada através dos processos de digestão aeróbia e anaeróbia;
- Condicionamento: preparação para a desidratação (principalmente mecânica); São utilizados
nos processos naturais: lagoas de lodo, leitos de secagem; já nos processos mecanizados
utilizam-se: centrífugas ou prensas.
38
- Higienização: remoção de organismos patogênicos; ela garante um nível de patogenicidade
no lodo que, ao ser disposto no solo, não cause riscos à saúde da população, aos trabalhadores
que irão manuseá-lo e impactos negativos ao meio ambiente. A higienização envolve
processos que combinam mecanismos térmicos, químicos, biológicos e radiológicos, sendo a
via química a mais utilizada;
- Disposição Final: destinação final dos subprodutos; este item será trabalhado a seguir com
mais detalhes;
2.2.3 Disposição Final dos Lodos
A disposição final adequada do lodo de esgoto torna-se cada vez mais necessária. O
lodo é um subproduto com alta carga poluidora e patogênica. Além disso, considerando-se
especificamente o lodo de esgoto, há perspectivas de agravamento quanto à disposição final do
lodo de esgoto, pois o país necessita, em curto prazo, de resgatar a dívida ambiental do setor de
saneamento que lança diariamente 10 bilhões de litros de esgoto bruto nos rios brasileiros
(FERREIRA; NISHIYAMA, 2003).
Segundo Tsutiya et al. (2002), o lodo gerado pela ampliação do tratamento somente
nos esgotos que são coletados no Brasil, ampliaria potencialmente a atual produção em
aproximadamente 8,5 milhões de metros cúbicos de lodo, por ano.
Dentre os possíveis sistemas de disposição final, pode-se relacionar os seguinte:
Disposição no Solo, Disposição nos Mananciais e Disposição no Ar.
Soma-se a estas alternativas, a conversão do lodo de esgoto em óleo combustível
através de um processo termoquímico capaz de converter os componentes orgânicos presentes no
lodo, a óleo combustível médio semelhante ao diesel. A tecnologia tem sido desenvolvida e
demonstrada na Alemanha, Austrália e no Canadá nos últimos 15 anos (BETTIOL; CAMARGO,
2000).
Serão abordadas, a seguir, as formas de disposição final do lodo de esgoto.
39
2.2.3.1 Disposição no Solo
Segundo Andreoli; Von Sperling; Fernandes (2001), de forma geral as diferentes
práticas de disposição de lodo de esgoto no solo agrupam-se em duas categorias:
- Uso benéfico: beneficiam-se com as propriedades do produto como fertilizante e
condicionador do solo, envolvem práticas como a reciclagem agrícola e reflorestamentos, o
uso em recuperação de áreas degradadas e a produção de substratos de mudas e fertilizantes;
- Descarte: utiliza-se o solo como substrato para decomposição do resíduo, ou como local de
estocagem, sem tirar proveito de suas propriedades benéficas.
Segundo o Programa de Pesquisa em Saneamento Básico (PROSAB, 1999a), a
reciclagem agrícola é uma prática muito usada, pois transforma o lodo em um insumo agrícola,
contribuindo para o fechamento do ciclo bioquímico dos nutrientes minerais.
Os lodos de esgotos contêm matéria orgânica, macro e micronutrientes que exercem
um papel fundamental na produção agrícola e na manutenção da fertilidade do solo; a matéria
orgânica aumenta o conteúdo de húmus e melhora a capacidade de armazenamento e de
infiltração da água no solo; por conseqüência, aumenta também a resistência dos agregados
reduzindo processos erosivos (BETTIOL; CAMARGO, 2000).
Segundo Geyer (2001), a disposição de lodo na agricultura vem sofrendo queda
devido a vários fatores, principalmente pelos danos ambientais e à saúde humana que esta
solução tem causado. A necessidade de auto controle, os limites impostos por calendários
agrícolas, as políticas governamentais, as regulamentações ambientais e os custos de transporte
têm sido os principais motivos da busca de alternativas para disposição do resíduo.
Os principais efeitos nocivos provocados pelo lodo, quando utilizado na agricultura,
podem ser englobados em duas categorias (LUDUVICE et al., 1992):
- Risco a saúde humana, animal e vegetal a partir de agentes patogênicos presentes no lodo;
- Acúmulo de metais pesados ao longo da cadeia alimentar, através da elevação da
concentração de metais pesados no solo.
40
2.2.3.2 Disposição nos Mananciais de Água
Apesar de ser considerada como a disposição mais econômica, esta alternativa vem
sendo questionada, pois esta prática tem sido extremamente nociva aos recursos hídricos (lagos,
rios e mares), principalmente aos rios e lagos de pequena dimensão ou volume.
Desde a década de 50, o destino dos resíduos das ETE’s (lodo) vinha sendo os cursos
d’água próximo às estações, mas esta prática foi questionada devido aos riscos à saúde humana e
aos impactos ao meio ambiente (HOPPEN et al.; 2005a). Contaminações de importantes baías
marítimas no mundo, devido ao lançamento de grandes quantidades de resíduos, mostram que
esta alternativa tende a causar prejuízos irreparáveis ao oceano e à vida aquática.
A disposição oceânica, como forma de disposição final de lodo, é um processo que já
não mais é utilizado por grande parte dos países; a partir de 2005 a tendência era que se tornasse
uma prática totalmente proibida (PROSAB, 1999b).
2.2.3.3 Disposição no Ar
No processo de incineração grande parte dos constituintes são volatizados e
exterminados, esta é uma forma de disposição parcial, no ar, dos lodos. Por esta razão, a
incineração é listada também como uma disposição final.
No entanto, uma vez que o processo gera resíduos (cinza residual) que necessitam de
uma disposição segura e adequada por ainda conter em sua composição metais pesados, alguns
autores não consideram a incineração como um processo de disposição final e sim somente uma
etapa de tratamento de lodos (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES, 2001), (GEYER,
2001).
Até a década de 80, a incineração não havia sido utilizada em grande escala, mesmo
nas cidades com elevado percentual de esgotos tratados. Nos últimos anos, devido às vantagens
que o processo trouxe, como significativa redução do volume de resíduo e possibilidade do
aproveitamento das cinzas, a incineração tem sido cada vez mais utilizada (OKUNO et al., 1997).
41
A incineração é o processo de estabilização de lodo que proporciona a maior redução
no volume para a disposição final. O volume de cinza residual é normalmente inferior a 4% do
volume do lodo que alimentou o incinerador.
Tem-se como principal vantagem a redução do volume de lodo, no entanto, apesar da
eliminação dos organismos tóxicos, os metais pesados continuam presentes nas cinzas, tornando-
se necessária uma disposição final adequada para as mesmas (FONTES, 2003).
São dois os tipos de incineradores atualmente em uso no tratamento de lodo de
esgotos:
- Incinerador de múltiplas câmaras
É dividido em três zonas de combustão distintas; a superior, onde ocorre a remoção
da umidade; a intermediária onde ocorre a combustão propriamente dita e a terceira onde ocorre o
resfriamento.
Nestes fornos, o lodo seco, com um teor de umidade inferior a 70%, é introduzido no
nível superior e vai sendo empurrado por dispositivos mecânicos para os estágios inferiores. O ar
pré-aquecido é introduzido junto ao estágio inferior, e flui de baixo para cima. Nos estágios
superiores se processa a vaporização da umidade e o esfriamento dos gases. Os compostos
voláteis do lodo entram em combustão nos estágios intermediários, enquanto nos estágios
inferiores se processa a queima lenta dos compostos de difícil combustão, e o arrefecimento das
cinzas. As cinzas são removidas do incinerador por uma abertura na parte inferior do mesmo,
após um período de resfriamento das mesmas (ENVIRONMENT BUREAU OF KITAKYUSYU,
1987).
A incineração por este processo é bastante complexa e necessita de operadores
especializados, sendo utilizado somente em instalações de grande porte (BETTIOL; CAMARGO,
2000).
- Incinerador de leito fluidizado
Este incinerador consiste de vaso cilíndrico de câmara única de paredes refratárias. O
leito fluidizado de areia, em contato com o lodo desaguado, retém as partículas orgânicas até a
completa combustão da mesma.
42
A areia é pré-aquecida até cerca de 800 °C. A combustão do material volátil do lodo,
e se necessário do combustível utilizado, provoca um fluxo ascendente do ar, introduzido na parte
inferior do recipiente, gases oriundos da combustão que mantém o conteúdo homogêneo, sem a
necessidade de equipamento de mistura.
Em função do menor custo operacional e ainda devido à qualidade do ar liberado
através da chaminé, o incinerador de leito fluidizado é o mais utilizado.
Ressalta-se que em virtude da sofisticação do processo e do alto custo de implantação
e operação, o uso de incineradores ainda está restrito a grandes centros urbanos, com elevada
concentração industrial. As restrições ao reuso de lodo na agricultura, bem como a distância
destas áreas metropolitanas ao campo e ainda as limitações de espaço nos aterros sanitários
contribuem com a viabilização da incineração como alternativa de tratamento de lodo.
A emissão de poluentes atmosféricos, neste processo, também deve ser monitorada e
controlada. O controle é obtido através da otimização do processo de combustão e da utilização
de filtros antes da liberação dos poluentes para a atmosfera. Os poluentes podem ser encontrados
na forma gasosa ou sólida.
Os principais poluentes gasosos são (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES,
2001):
- Óxido de Nitrogênio;
- Produtos de combustão incompleta - monóxido de carbono (CO), dioxinas, furans, etc;
- Gases ácidos - dióxido de enxofre, ácido clorídrico e ácido fluorídrico;
- Compostos orgânicos voláteis - tolueno, solventes clorados.
Já os poluentes sólidos em suspensão são compostos de matéria fina particulada
composta de metais que são condensáveis à temperatura ambiente. A concentração de metais nos
sólidos deve-se à qualidade da composição do lodo incinerado.
Os padrões suecos, estabelecidos em 1986, passaram a ser referência mundial para
emissões de gases de processos de incineração. A partir de 1986, em outros países, também
foram estabelecidos padrões de emissão, os quais vieram a confirmar os limites estabelecidos no
padrão sueco e acrescentar alguns outros itens a ser considerados. Estes padrões são apresentados
na Tabela 2.1.
43
A combustão eficiente assegura a completa destruição da matéria orgânica do lodo,
restando na cinza material inerte inorgânico com considerável concentração de metais pesados. A
Tabela 2.2 apresenta valores da composição típica da cinza.
Neste trabalho, a incineração do lodo de esgoto se deu através da utilização de um
forno de câmara única, com paredes e tampa refratária, disponibilizado por FURNAS. Como o
município não dispõe de equipamentos específicos para incineração do lodo de esgoto, realizou-
se os ensaios no forno descrito, utilizado rotineiramente para ensaios de estanqueidade de
materiais de construção civil. A temperatura interna da amostra foi monitorada por meio de
termostatos.
Tabela 2.1 - Padrões limites de emissão para incineração de resíduos. Tipo de Poluente (mg/mm³) Alemanha 1989 CEE 1989 França 1990 Suécia 1986
CO 100 100 100 100 Poeira 30 30 50 20 SO2 100 300 - - NOx 500 - - - HCl 50 50 100 100 HF 2 2 - - C/Cx Hy 20 20 10 - Cd, Hg 0,2 0,2 0,3 0,1 As, Co,Se, Ni 1,0 1,0 1,0 - Pb,Cr,Cu,Zn 5,0 5,0 5,0 - Dioxinas (mg/mm3) 0,1 - - 0,1 Média Amostral diária mensal mensal
Fonte: (NILSSON, 1990).
Tabela 2.2 – Composição Típica da Cinza Componente Composição (em peso seco)
SiO2 55% Al2O3 18,4% P2O5 6,9% Fe2O3 5,8% CaO 5,4% Cu 650 mg/kg Zn 450 mg/kg Ni 100 mg/kg Cd 11 mg/kg
Fonte: (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES, 2001)
Os riscos de disposição inadequada da cinza estão associados à possível lixiviação
dos metais pesados e posterior absorção destes elementos pelas plantas. Aconselha-se a
44
disposição final da cinza em aterros sanitários, evitando-se o contato com o solo. Atualmente,
existem estudos e experimentos no Japão e na Europa sobre a mistura da cinza com o cimento, de
forma a assegurar a retenção definitiva dos metais pesados. No Brasil, também alguns
experimentos já foram feitos (GEYER, 2001; FONTES, 2003).
A busca de soluções economicamente e ambientalmente vantajosas para o tratamento
e disposição final do lodo advindo das Estações de Tratamento de Esgotos continua sendo um
desafio, principalmente para países em desenvolvimento, que vivem em severas restrições
econômicas e onde os problemas sanitários exigem soluções emergenciais (HOPPEN et al.;
2005a).
2.3 SISTEMA DE ESGOTAMENTO DE GOIÂNIA
O sistema de esgotamento do Estado de Goiás está dividido em 25 sistemas de esgoto
em operação. Atende-se a um total de 1.475.456 habitantes, ou seja, 33% da população do Estado
(SANEAGO, 2007).
Os tratamentos de esgotos adotados inicialmente no município de Goiânia eram as
fossas sépticas que rapidamente foram superadas pelo grande crescimento da jovem capital.
Todavia, os indicadores operacionais atuais mostram que a partir de 1984, o município passou a
usufruir dos benefícios da implantação da primeira Estação de Tratamento de Esgoto – ETE
Parque Atheneu; em 1988, a implantação da segunda - ETE Aruanã; e atualmente conta também
com a Estação de Tratamento de Esgoto Dr. Hélio Seixo de Britto, ETE Goiânia, que iniciou sua
operação em agosto de 2004, tratando 70% do esgoto coletado.
A ETE Goiânia efetua o tratamento do esgoto por meio do sistema Lodos Ativados
Convencional Assistido Quimicamente. A execução da ETE Goiânia foi planejada em duas
etapas, sendo que a conclusão da primeira está prevista para 2010, atendendo 840.000 habitantes;
e a segunda para 2025, onde se atenderá 1.200.000 habitantes (SANEAGO, 2005a).
Na primeira etapa da ETE Goiânia foi implantada a fase primária do tratamento com
a adição de produtos químicos no esgoto bruto, objetivando melhoria na remoção da matéria
orgânica. Esta estação de tratamento é composta pelas seguintes unidades em atividades:
elevatória, tratamento preliminar, fase primária de tratamento de esgotos quimicamente assistido
e o tratamento completo da fase sólida (lodo). Ela atinge atualmente, 60% de eficiência no
45
tratamento com uma vazão média de 1.100 L/s. Nas Ilustrações 2.1, 2.2, e 2.3 são apresentadas as
unidades operacionais da ETE Goiânia.
O lodo primário gerado é bombeado até um tanque de armazenamento, de onde é
recalcado para as centrífugas de eixo horizontal para o desaguamento (Ilustração 2.6). O lodo é
acondicionado quimicamente por adição de um polímero, favorecendo a separação entre sólidos e
o líquido. O lodo desaguado recebe cal virgem elevando-se o pH a 12. Feita a estabilização
química, a torta é transportada ao seu destino final (aterro sanitário e condicionamento de solo).
Ilustração 2.6 – Centrífuga Horizontal – ETE Goiânia
No capítulo 4 deste trabalho são apresentadas as características físico-químicas e
microbiológicas do lodo de esgoto gerado na ETE Goiânia.
46
3 LODOS DE ESGOTOS COMO INSUMO NA CONSTRUÇAO CIVIL
A necessidade de se obter destinação adequada e segura do lodo de esgoto, somada a
escassez de espaço físico nos aterros sanitários para a deposição do resíduo e ainda a perspectiva
do crescimento das Estações de Tratamento de Esgoto (ETE’s) e consequentemente o aumento do
lodo de esgoto, impulsionaram estudos para a viabilização do uso do lodo de esgoto como
insumo na construção civil (FONTES, 2003; GEYER, 2001).
Grande variedade de resíduos urbanos, entre eles os resíduos de esgotos sanitários
apresentam, desde que beneficiados por algum processo, potencialidades de serem utilizados
como subprodutos na Indústria da Construção Civil (GEYER,2001).
O setor da construção civil é o maior consumidor de recursos naturais, absorvendo
cerca de 20% a 50% do total de recursos naturais utilizados pela humanidade (HOPPEN et al.;
2005a). Esta realidade vai de encontro à necessidade da engenharia dispor de técnicas que não só
absorvam os resíduos gerados pelo homem, mas que também busquem a preservação das
matérias-primas utilizadas.
Estudos mostram que na construção civil há um potencial de incorporar resíduos de
ETE’s em argamassas e concretos na forma de Cimento Portland composto, aditivos minerais
como filer, em tijolos e pisos cerâmicos (ALLEMAN, BERMAN, 1984; GEYER, 2001;
FONTES, 2003; TAY, 1987a; HOPPEN et al., 2005a). A seguir serão apresentadas algumas das
aplicações do lodo de esgoto na Construção Civil.
3.1 LODO COMO INSUMO NA PRODUÇÃO DE CONCRETOS
O concreto é um dos produtos mais utilizados na construção civil. Tem como
compostos básicos três materiais: cimento, agregado e água. A experiência tem mostrado que o
uso de adições minerais às misturas de argamassas e concretos tem melhorado suas propriedades
(FONTES, 2003; MALHOTRA e MEHTA,1996; HOPPEN et al., 2005a ).
47
Os benefícios do uso de adições minerais no cimento ou em concretos podem ser
divididos em três categorias: benefícios de engenharia, benefícios econômicos e benefícios
ecológicos (MALHOTRA; MEHTA,1996).
Benefícios de engenharia: primeiro, a incorporação de finas partículas na mistura de
concreto tende a melhorar a trabalhabilidade e a reduzir a quantidade de água para dar
consistência, exceção a materiais muito finos como a sílica ativa. Em segundo lugar há um
incremento da resistência, redução da permeabilidade e aumento da durabilidade ao ataque
químico. Além disso, também há uma redução nas fissuras térmicas que podem ocorrer em
função de se ter um menor calor de hidratação do concreto.
Benefícios econômicos: O Cimento Portland representa o mais caro dos materiais
utilizados no concreto e seu custo tem aumentado nos últimos anos devido ao aumento do custo
da energia. Como a maioria dos materiais utilizados como adições são subprodutos industriais ou
resíduos, obviamente quando se substitui parte do cimento por estes materiais tem-se uma
redução do custo do aglomerante e, por conseqüência, do concreto.
Benefícios Ecológicos: A indústria do cimento e do concreto tem se tornado um
veículo preferencial para disposição de subprodutos, principalmente porque a maioria dos
materiais contaminantes, como metais, podem ser incorporados na hidratação dos produtos do
cimento. Outro ponto importante é quanto à poluição que causam as indústrias de cimento,
principalmente quanto à emanação de CO2 e outros poluentes. No caso do aproveitamento de
subprodutos existe ganho ambiental porque se reduz a quantidade de cimento produzido,
reduzindo-se a poluição e também se preservando os recursos naturais para as próximas gerações.
Segundo Gonçalves (2005), devido ao processo de calcinação do carbonato de cálcio
(CaCO3) e da queima dos combustíveis utilizados no processo de fabricação do cimento, a
indústria é responsável pela emissão de cerca de 7% da emissão mundial de CO2, contribuindo
significativamente para o aquecimento global. Verificou-se que para cada tonelada de clínquer
produzido, a quantidade gerada de CO2 é de 0,651 ton.
Conforme Mehta e Monteiro (1994), fazendo-se uma análise técnica, econômica e
ecológica, não há melhor alternativa do que o concreto para o aproveitamento dos milhões de
toneladas de subprodutos pozolânicos e cimentícios.
A incorporação do lodo de esgoto em matrizes de concreto pode ser uma forma viável
de destinação final, pois além de reduzir significativamente os impactos ambientais pela
48
minimização da quantidade de recursos naturais utilizados, evita a pressão sobre os aterros
sanitários ou o seu lançamento em rios (HOPPEN et al., 2005a).
3.1.1 Utilização do Lodo como Filer
O fíler é um material finamente moído, aproximadamente a mesma finura do Cimento
Portland, que, devido às suas propriedades físicas, tem um efeito benéfico sobre as propriedades
do concreto, tais como trabalhabilidade, densidade, permeabilidade, capilaridade, exsudação ou
tendência de fissuração. Os fílers podem também ativar a hidratação do Cimento Portland
atuando como ponto de nucleação. Os fílers podem ser inertes ou possuírem características
hidráulicas em pequenas escala, terem forte características cimentantes ou serem materiais
pozolânicos. São formados por materiais naturais ou processados, sendo importante, no entanto,
que possuam propriedades uniformes, principalmente na finura.
Bhatty e Reid (1989) incineraram lodos e utilizaram as cinzas como adição a
argamassas de cimento e areia. Os autores concluíram que as cinzas podem apresentar alguma
atividade pozolânica e com isto beneficiarem as argamassas ou concretos com elas executados.
Todavia, a maior vantagem constatada foi a atuação das cinzas como finos, que adicionado às
argamassas podem aumentar o desempenho mecânico destas. Os pesquisadores também
salientaram o grande potencial de consumo deste tipo de cinza, pois são significativas as
quantidades de argamassas utilizadas na engenharia civil e a adição de cinzas não exige nenhuma
operação especial.
Fontes (2003) trabalhou dosagens para argamassas variando-se os teores de adição de
Cinza de Lodo de Esgoto (CLE) de 10% a 30%. Para a resistência à compressão os resultados
indicaram que a substituição de Cimento Portland por CLE em até 30%, aos 28 dias, promoveu
uma redução de apenas 10% em relação à mistura de referência. É importante ressaltar que o
efeito físico (efeito fíler) foi preponderante em relação ao efeito químico (baixa atividade
pozolânica). Na Tabela 3.1 são encontrados os resultados das resistências médias encontradas aos
7 dias e aos 28 dias das argamassas segundo a variação do teor de adição de CLE.
A CLE de Fontes (2003) apresentou 226 mgCaO/g. Este resultado indicou, segundo o
pesquisador, que a CLE possuía uma capacidade de consumo de hidróxido de cálcio,
49
caracterizando uma atividade pozolânica. Para uma pozolana altamente reativa e comumente
utilizada como a sílica ativa, este valor é de 516 mgCaO/g. Diante disso, pôde-se afirmar que a
CLE possuía baixa atividade pozolânica.
Tabela 3.1 – Propriedades mecânicas das argamassas Resistência à Compressão (MPa)
Teor de CLE (%) 7 dias 28 dias 0 20,66 40,92
10 36,01 39,00 15 35,89 40,55 20 30,93 39,50 30 26,50 37,12
* Adaptada Fonte: (FONTES, 2003)
A ausência de locais adequados para a disposição da CLE e a falta de dados sobre a
utilização deste resíduo em misturas asfálticas e em regiões áridas, impulsionaram AL SAYED et
al. (1994) a pesquisarem a possibilidade de uso da cinza de lodo de esgoto como fíler mineral na
preparação de concreto asfáltico. Segundo os autores todas as especificações foram atendidas e
também a exposição destas misturas a temperaturas entre 70ºC e 80ºC foram consideradas
satisfatórias. Assim concluiu-se que o resíduo poderia ser utilizado como fíler mineral na
produção de misturas de concreto asfáltico.
3.1.2 Utilização do Lodo como Adição Mineral
Segundo Mehta e Monteiro (1994), adições minerais são materiais silicosos
finamente moídos, no estado natural ou como subprodutos, podendo ter reações pozolânicas e/ou
cimentantes.
Dentre os diversos processos para obtenção de materiais com atividade pozolânica
para serem adicionados ao concreto está o de submeter os materiais a processos como a
calcinação ou incineração, como é o caso de algumas argilas, folhelhos e argilas xistosas
(MEHTA, 1984). A incineração a temperaturas na ordem de 600 a 900 °C tem possibilitado a
transformação de materiais argilosos em finos com atividade pozolânica.
50
Entretanto, ao se pensar em materiais semelhantes aos citados e que ainda ofereçam
riscos ambientais, e que por esta razão necessitam de algum tratamento para que se tornem
estáveis, como é o caso do lodo, a hipótese de incineração além de tornar-se parte do processo de
estabilização, permite a utilização do resíduo - Cinza de Lodo de Esgoto (CLE).
3.1.2.1 Concreto com Adição de Cinza de Lodo
Uma das linhas de pesquisas que se iniciou na década de 80 foi referente à
possibilidade do aproveitamento dos lodos como adição na produção de concreto e argamassas
(BHATTY; REID, 1989).
Algumas experiências isoladas foram realizadas objetivando-se o uso do lodo “in
natura” no concreto, mas foram descartadas devido à incompatibilidade química entre os
compostos do concreto, suas reações químicas e a matéria orgânica presente em grande
quantidade no resíduo. Já para as cinzas de lodo, alguns pesquisadores, após terem utilizado o
resíduo na produção de tijolos, realizaram experimentos com a utilização da cinza adicionada ao
concreto (TAY, 1987b).
Tay (1987b) afirma que como a geração de lodos de esgotos sanitários é inevitável e a
incineração destes tem se mostrado um meio bastante viável para o tratamento deste resíduo, o
aproveitamento na produção de concreto pode ser uma das alternativas para uso destas cinzas.
Tay (1987b) utilizou este resíduo, depois de incinerado a 550oC, em substituição
parcial do cimento na produção de concretos. O teor de substituição variou entre 5% e 20%. Os
resultados mostraram que ao aumentar-se o teor de cinza de lodo no concreto, a resistência à
compressão reduziu chegando a 32% em relação à mistura de referência para a amostra com 20%
de cinza.
As Tabelas 3.2 e 3.3 apresentam alguns resultados encontrados por Tay (1987b) com
o concreto executado com estas diferentes quantidades de cinzas. A primeira apresenta os
resultados da avaliação da trabalhabilidade e o tempo de pega e a segunda mostra os resultados
da avaliação da resistência à compressão simples em diferentes idades, a absorção de água e a
densidade.
51
Tabela 3.2 - Trabalhabilidade e tempo de início e fim de pega Percentagem de Cinza Abatimento (mm) Início de Pega (h) Fim de Pega (h)
0 % 150 3,33 4,25 5% 110 3,58 4,00 10% 120 3,50 3,93 15% 150 3,47 3,88 20% 200 3,42 3,82
Fonte: (TAY, 1987b)
Tabela 3.3 - Propriedades do concreto endurecido com adição de cinza de lodo Adição de
Cinza (%)
Resistência à Compressão 3
dias (MPa)
Resistência à Compressão 7
dias (MPa)
Resistência à Compressão 14
dias (MPa)
Resistência à Compressão 28
dias (MPa)
Massa específica
(tf/m3) Absorção (%)
0 24,1 27,5 31,2 34,9 2,39 6,09 5 21,6 25,9 29,7 33,0 2,35 6,16
10 21,8 25,2 28,1 31,0 2,35 6,03 15 17,0 21,5 24,4 27,1 2,36 6,03 20 14,9 16,8 20,0 23,7 2,39 5,59
Fonte: (TAY, 1987b).
A adição de cinza de lodo reduziu a consistência para teores de adição de 5% e 10% e
aumentou para 15% e 20% em relação ao concreto sem adição. Quanto aos tempos de pega, não
foram significativas as diferenças entre o concreto sem adição e os com adições.
Em todas as idades ensaiadas a adição de cinza promoveu quedas na resistência à
compressão. Aos 28 dias, teores de adição de até 10% provocaram quedas próximas a 11% na
resistência, o que pode ser considerado como aceitável para argamassas de concreto produzidas
com adição de CLE. Porém, em teores de adições superiores, as quedas de resistências foram
muito maiores, atingindo 33% .
Geyer et al. (1998), baseando-se nas pesquisas realizadas por TAY (1987b),
realizaram ensaios de resistência à compressão simples e de Abatimento de Tronco Cone (Slump
Test) em concretos com adições de cinzas de Lodos sanitários geradas na cidade de Porto Alegre.
As amostras de Lodo foram incineradas à temperatura de 550°C. Os pesquisadores ensaiaram
dois concretos, dosados em massa, com relações água/aglomerante de 0,50 e 0,30, variando-se o
teor de adição entre 0% e 20%. A Tabela 3.4 apresenta os resultados dos ensaios de compressão
simples realizados aos 28 dias de idade; Na Tabela 3.5 apresentam-se os resultados de
Abatimento de Tronco Cone.
52
Tabela 3.4 - Resistência à compressão simples de concretos com a/(c+ad)= 0,30 e a/(c+ad) a/(c+ad) = 0,50 com parte do cimento substituído por cinza de Lodo.
Resistência à compressão simples aos 28 dias (MPa) Percentagem de Cinza (%) Concreto
a/(c+ad) = 0,50 Concreto
a/(c+ad) = 0,30 0 26,6 49,0 5 23,8 27,6 10 15,2 20,1 15 13,8 17,1 20 14,0 15,1
Fonte: (GEYER et al., 1997 e 1998)
Tabela 3.5 – Abatimento de Tronco Cone (Slump Test ) de concretos com a/(c+ad)= 0,30 e a/(c+ad) =0,50, com parte do cimento substituído por cinza de Lodo.
Abatimento (cm) Percentagem de Cinza (%) Concreto
a/(c+ad) = 0,50 Concreto
a/(c+ad) = 0,30 0 8,0 8,0 5 9,0 10,0 10 9,0 10,0 15 11,0 12,0 20 14,0 16,0
Fonte: (GEYER et al., 1997 e 1998).
As mesmas tendências encontradas nos experimento de TAY (1987b), quanto à
relação entre as consistências e o aumento do teor de adições, foram constatadas nos concretos
ensaiados por Geyer et al. (1998).
Geyer (2001) analisou diversos percentuais de adições de Cinza de Lodo de Esgoto
da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) IAPI, Porto Alegre, substituindo-se, em massa, 5%,
10%, 15% e 20% do cimento em concretos com diferentes relações água/ aglomerante (a/(c+ad)):
0,50; 0,65; 0,80; 0,95 e 1,10. As amostras de Lodo foram incineradas à temperatura de 800°C. A
Ilustração 3.1 apresenta graficamente os resultados dos ensaios de resistência à compressão
simples de acordo com o fracionamento proposto, aos 28 dias de idade.
O pesquisador concluiu que o efeito do teor de adição mostrou-se diferente para cada
relação a/(c+ad). A adição de CLE nos concretos com a/(c+ad) 0,50; 0,65 e 0,80, gerou um efeito
redutor relevante na resistência. No concreto com a/(c+ad) = 0,80 este efeito de redução foi mais
moderado. Nos concretos de a/(c+ad) 0,95 e 1,10, ocorreu um aumento da resistência .
53
Ilustração 3.1 - Influência do teor de adição para as diferentes relações água/aglomerante, na resistência à compressão simples.
Fonte: (GEYER, 2001)
Segundo o autor, acredita-se que esta variação se deveu ao fato de que nos concretos
com menor a/(c+ad), que possuem um maior consumo de cimento, a substituição de um
percentual deste por um material fino, de baixa atividade pozolânica, tenha sido decisiva na
queda das resistências. Cabe ressaltar ainda que em concretos com menor a/(c+ad) a substituição
do cimento por um material que apresenta parte de suas partículas com granulometria muito
superior a do cimento, tem sua atuação no fechamento dos poros do concreto menos eficaz.
Fontes (2003) desenvolveu dosagens de concreto convencional, visando uma
resistência à compressão aos 28 dias de 25MPa. Foram feitas três misturas, sendo a primeira de
referência (0% de CLE) e as demais com 5% e 10% de teor de adição de CLE em substituição ao
cimento. Segundo o autor, a análise de resultados concluiu que praticamente não houve diferença
na resistência à compressão dos concretos com 5% e 10% de CLE em relação à mistura de
referência, sendo que a variação foi inferior a 3%.
Sales et al. (2001 apud Hoppen et al., 2005b) estudaram a reciclagem de lodo seco em
matriz de concreto. Através da avaliação da resistência mecânica à compressão e do teor de
absorção de água, concluíram que os traços com até 5% de lodo podem ser aplicados em
situações que vão desde a fabricação de artefatos e blocos até a construção de pavimento.
Pan et al. (2003) verificaram a influência da finura da cinza através da moagem, na
produção de argamassas de concreto. Percebeu-se que para um teor de cinza de 20% em
substituição parcial ao cimento, à medida que a finura aumentava a trabalhabilidade também
aumentava. Contudo, os seus valores foram inferiores ao da argamassa de controle. Segundo os
a/(c+ad)
05
101520253035
0 5 10 15 20
Teor de adição (%)
fc (M
Pa)
0,50,650,80,951,1
54
autores, o aumento foi ocasionado pela mudança da morfologia das partículas devido à moagem
da cinza, proporcionando um efeito lubrificante. A resistência à compressão aumentou com o
aumento da finura. Concluiu-se que a cinza de lodo possuía atividade pozolânica.
3.1.2.2 Cimento feito de Lodo com Cal
Tay e Show (1991) desenvolveram uma metodologia para produção de um cimento a
partir da mistura de cinza de lodo com cal. As amostras de lodo foram coletadas de ETE’s,
parcialmente desidratadas em centrífugas, e submetidas a uma secagem numa temperatura de
105°C até o material apresentar 95% de sólidos na sua composição. Após secas, as amostras de
lodo foram trituradas manualmente e peneiradas.
O lodo foi então misturado com cal à proporção de 1:1 e submetido a um moinho
centrífugo. Posteriormente a mistura foi incinerada em um forno elétrico, por 4 horas, a uma
temperatura de queima de 1000°C. Depois de incinerado o material gerado foi finamente moído
em um moinho centrífugo e então se obteve o chamado cimento.
As composições químicas do lodo incinerado e do cimento obtido a partir dele são
apresentadas na Tabela 3.6 e permitem uma comparação com a composição química do Cimento
Portland comum. Além disso, Labahn (1983) apresenta valores limites dos componentes
químicos de um Cimento Portland como forma de avaliação química individual do cimento
produzido a partir de lodo-cal; estes também foram adicionados a Tabela 3.6.
Tabela 3.6 - Análise química em percentual de massa
Componentes Cimento Portland
Lodo Incinerado a 550 °C
Cimento de Lodo e Cal queimado 4 horas a 1000 °C
Limites de LABAHN (1983)
SiO2 20,86 20,33 24,55 18 - 24 CaO 63,30 1,75 52,11 60 - 69
Al2O3 5,67 14,64 6,61 4 - 8 Fe2O3 4,11 20,56 6,26 1 - 8 K2O 1,21 1,81 1,05 <2,0 MgO 1,04 2,07 2,07 <5,0 Na2O 0,17 0,51 0,17 <2,0 SO3 2,11 7,80 4,88 <3,0
* Adaptada Fonte: (TAY e SHOW, 1991).
55
Segundo os autores, a análise química do cimento gerado da mistura, mostrou que a
maioria dos componentes do novo cimento atendeu aos limites estabelecidos, sendo considerado
quimicamente apto a ser utilizado como cimento. Além disso, baseados também nos ensaios para
medir a atividade pozolânica e resistência mecânica, os autores chegaram à conclusão de que o
cimento formado não pode ser considerado como cimento pozolânico. Quanto à resistência
mecânica à compressão, os ensaios mostraram que o cimento apresentou elevada resistência,
sendo compatível com as resistências dos cimentos comerciais.
Conclui-se que é possível produzir-se cimento a partir da adição de lodo incinerado
com cal, porém é necessária a realização de outros ensaios, principalmente para verificação das
propriedades do material ao longo do tempo.
3.1.3 Utilização do Lodo como Agregado leve
3.1.3.1 Agregado Graúdo Leve
Embora venha-se estudando a fabricação de agregado graúdo leve para concretos
desde a década de 70, a utilização de concretos com este material (lodo) é muito recente.
O processo de produção de agregado leve, através da sinterização do biossólido
proveniente da digestão anaeróbia, foi concebido pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas do
Estado de São Paulo (IPT) e utilizado pela Companhia de Saneamento Básico do Estado de São
Paulo (SABESP) em uma instalação industrial que funcionou na ETE Vila Leopoldina de 1979 a
1981 (BETTIOL; CAMARGO, 2000). O agregado leve produzido poderia substituir a brita em
obras de concreto; foi caracterizado como possuidor de propriedades equivalentes ao agregado
leve feito a partir de argila.
A SABESP utilizou o agregado produzido para fabricação de placas pré-moldadas
para construção de armários de vestiários, pisos de concreto para pátios de almoxarifados, blocos
de concreto para pavimentação das oficinas de manutenção de Guarapiranga e execução de uma
laje de teto do prédio administrativo da Superintendência de Produção (SIMONDI et al., 1981
apud BETTIOL; CAMARGO, 2000).
56
A produção de agregados realizou-se conforme as seguintes operações: desidratação
do lodo digerido; pós-secagem do lodo digerido; dosagem e mistura dos componentes;
pelotização; secagem das pedras por leito fluidizado; sinterização; quebramento e britagem do
sinter; estabilização e classificação do sinter; recolhimento de pó e queima de gases (IPT, 1979
apud BETTIOL; CAMARGO, 2000).
Morales & Agopyan (1992) utilizaram o lodo de esgoto produzido na cidade de
Londrina para produzir agregado leve. O produto final apresentou-se compatível com os
requisitos e critérios estabelecidos pelas especificações brasileiras para a produção de elementos
de concreto para alvenaria, produção de concreto estrutural ou para isolamento térmico.
Além disso, Khanbilvard & Afshari (1995) incineraram o lodo produzido na Estação
de Tratamento de Esgotos de Bergen Point e avaliaram o comportamento dos concretos devido a
uma substituição parcial da areia natural por CLE. O teor de substituição foi de até 30% onde
puderam concluir que, apesar da redução da resistência à compressão aos 28 dias à medida que o
teor de Cinza de Lodo de Esgoto (CLE) era aumentado (em torno de 20% em relação ao concreto
de referência), este valor atendia as exigências do ACI.
Segundo Santos (1992), o problema enfrentado com a produção deste tipo de material
são, além dos elevados custos, que o tornam pouco competitivo em relação aos agregados
graúdos leves convencionais, o fato de que o consumo de agregados leves, principalmente pela
engenharia brasileira, ainda é bastante pequeno. A produção de agregado leve tem encontrado
dificuldades em entrar no mercado, devido ao seu custo elevado em comparação com as
alternativas disponíveis.
3.1.3.2 Agregado Miúdo Leve
Estudos realizados têm apontado a possibilidade de produção de agregados miúdos
por meio de processos de incineração do lodo de esgoto à temperatura de 1050ºC, seguido de um
rápido resfriamento com água (KATO; TAKESUE, 1984). A Tabela 3.7 mostra os resultados,
obtidos pelos autores, na utilização de agregado miúdo leve de CLE em argamassas, comparando
com o uso de areia e agregado miúdo artificial, obtidos pela moagem de rochas graníticas.
57
Tabela 3.7 - Massa específica de agregados e resistência à compressão simples de argamassas Tipo de Agregado miúdo Massa específica
(kg/dm3) Res. à compressão
7 dias (MPa) Res. à compressão
28 dias (MPa) Agregado miúdo leve de Cinza de Lodo 1,33 23,9 41,0
Agregado miúdo artificial 1,63 27,7 44,8 Areia 2,61 30,1 46,9
Fonte: (KATO; TAKESUE, 1984).
Conforme Kato & Takesue (1984), o agregado miúdo de lodo tem um densidade
menor que a areia e que o agregado artificial. Nas argamassas confeccionadas quanto a
resistência à compressão aos 7 dias, o desempenho com agregado de lodo foi inferior as outras,
porém aos 28 dias de idade todas as argamassas apresentaram resistências bem próximas. Com
estes resultados os autores afirmaram que o agregado feito de resíduo pode ser uma alternativa
viável tecnicamente.
3.2 LODO COMO INSUMO NA PRODUÇAO DE TIJOLOS
A literatura tem apontado duas alternativas para o uso do lodo como insumo na
fabricação de tijolos e similares: adicionar aos materiais de produção de tijolos o lodo
parcialmente desidratado e a segunda a de adicionar a cinza proveniente da incineração do lodo
(GEYER, 2001).
3.2.1 Tijolos com lodo parcialmente desidratado
Alleman e Berman (1984) produziram tijolos com 15%, 30% e 50% de lodos
avaliados com base nas normas da American Socieity of Testing Materials (ASTM) nos
requisitos de estética, resistência à compressão simples, absorção de água e ciclos de gelo e
degelo. Concluiu-se que a resistência à compressão diminuiu conforme o aumento do teor de lodo
na mistura. Além disso, houve também um acréscimo da absorção de água nas misturas com lodo
de esgoto.
58
Na Tabela 3.8 são apresentados os resultados de um dos experimentos onde são
comparados tijolos executados com diferentes quantidades de lodos adicionados e o tijolo regular
sem adição.
Tabela 3.8 - Análise do tijolo executado com lodo seco Tijolo Estética Resistência à
Compressão (MPa) Absorção de Água a 24 h
Absorção de Água Quente a 5h
Sem adição excelente 6,05 5,1% 5,1%
Com 15% de Lodo excelente 4,57 - -
Com 30% de Lodo boa 4,31 6,1% 11,5%
Com 50% de Lodo regular 4,40 6,5% 9,3%
* Adaptada Fonte: (ALLEMAN e BERMAN, 1984).
Segundo Alleman e Berman (1984), nos primeiros testes realizados os tijolos
apresentavam aparência bastante similar aos tijolos convencionais, sendo distinguidos destes,
antes da queima, pelo cheiro. Concluíram com estes experimentos que a adição de lodo
parcialmente seco para produção de tijolos só é recomendável até limites de 30% em volume.
Segundo os autores, experiências com o uso de lodo parcialmente desidratado na
fabricação de tijolos foram positivas, no entanto sua implantação definitiva somente ocorrerá
após o rompimento de inúmeros fatores, tais como: os problemas sociais, quanto ao preconceito
de utilizar um tijolo fabricado a partir de resíduos de esgotos, ou mesmo, dos fabricantes em
manusear este resíduo. Outro ponto importante é de cunho ambiental e está ligado ao controle de
emissão de gases, advindos da queima dos lodos. Faltam também estudos que verifiquem a
estabilização ou fixação segura do resíduo nos materiais cerâmicos.
No entanto, se por um lado existem paradigmas a serem rompidos, por outro existe
um déficit habitacional, especificamente brasileiro, a ser vencido. A produção de tijolos advindos
do lodo poderia amenizar custos sociais, econômicos e ambientais na implantação de casas
populares, por exemplo, mitigando situações como as dos domicílios rústicos e improvisados, das
coabitações familiares, entre outras.
59
3.2.2 Tijolos com lodo incinerado
Tay (1987a) propôs outra forma de aproveitamento dos resíduos de ETE’s na
fabricação de tijolos, que foi a de utilizar as cinzas do material incinerado ao invés do lodo
parcialmente seco. Estes experimentos consistiram da utilização de cinzas, provenientes da
incineração de lodos, à temperaturas de 600°C, misturadas nas proporções em massa de 10%,
20%, 30%, 40% e 50% na argila.
As propriedades mecânicas e físicas dos produtos foram analisadas, conforme
resultados apresentados na Tabela 3.9.
Tabela 3.9 - Propriedades dos tijolos executados com cinzas de lodo. Tijolo com cinza
de lodo (% de cinza)
Massa Específica (t/m3)
Resistência a compressão (MPa)
Absorção de água (%) Fissuras por secagem na queima dos tijolos (%)
0 2,38 8,72 0,03 9,91 10 2,42 8,57 0,07 9,55 20 2,46 8,00 0,11 9,10 30 2,50 7,07 1,39 9,36 40 2,55 7,05 1,52 9,79 50 2,58 6,69 1,70 10,51
Fonte: (TAY, 1987a).
Segundo Tay (1987a), as resistências à compressão dos tijolos executados tanto com
lodo parcialmente seco como com a cinza atenderam as normas, porém os tijolos com adição de
cinza apresentaram desempenho significativamente melhor. Estas mesmas conclusões valeram
para outros aspectos como massa específica, absorção de água e fissuração. Ressalta-se ainda o
fato de que o processo de incineração dos lodos produz um resíduo muito mais higiênico e seco,
portanto, mais fácil de ser trabalhado e aceito pelas indústrias como insumo.
A produção de tijolos tem sido praticada em escala industrial com o lodo da ETE de
Fishwater Flats, Port Elizabeth, África do Sul, desde 1979. Mais de 120 milhões de tijolos foram
produzidos utilizando-se uma mistura de 30% de lodo com argila (BETTIOL; CAMARGO,
2000). Dentre as vantagens relatadas neste processo citam-se: economia de água, a produção de
tijolos mais leves com menores custos de transporte, o melhor rendimento operacional da
fornalha devido ao poder calorífico do lodo e a reutilização da energia térmica.
60
3.3 TENDÊNCIAS PARA O USO DE LODO DE ESGOTO NA ENGENHARIA CIVIL
A revisão bibliográfica apresentada sobre o aproveitamento do lodo de esgoto
sanitário na Engenharia Civil aponta, basicamente, dois campos de aplicação: na produção de
blocos cerâmicos (tijolos) e na produção de argamassas e concretos.
Na produção de tijolos, os desempenhos mecânicos foram satisfatórios, porém, a sua
utilização comercial tem encontrado problemas de adaptação e mesmo aceitação do insumo pela
Indústria. Os custos elevados e também as incertezas quanto ao desempenho, ao longo do tempo,
deste novo material tem sido constante preocupação. A questão da fixação dos poluentes e
compostos nocivos, em caráter definitivo nesta matriz ainda não foi estudada, o que também tem
sido alertado como ponto fundamental para a utilização deste produto.
Já na produção de concretos estudam-se três alternativas: a produção de argamassas e
concretos, produção de cimento e a produção de agregados leves graúdos ou miúdos. O uso do
lodo de esgoto como adições a concretos e argamassas, na forma de substituição parcial do
cimento, tem sido apontada como a melhor alternativa de aproveitamento do lodo, como Cinza de
Lodo de Esgoto (CLE), na Construção Civil. Os estudos apresentados neste capítulo demonstram
desempenhos satisfatórios para determinados teores de adição de CLE.
Uma das principais questões no que se refere ao aproveitamento deste resíduo é a
ambiental, ou seja, a verificação da fixação e da estabilização de forma definitiva e segura dos
compostos nocivos contidos nas Cinzas de Lodo de Esgoto.
Além disso, deve-se considerar que para cada tipo de região as composições físico-
químicas e mineralógicas dos lodos de esgotos são variáveis. Os lodos podem se apresentar com
características diferentes dependendo do tipo da contribuição de esgoto da região, seja ela
somente doméstica, industrial ou mista. Assim sendo, não se podem definir utilizações da CLE,
como adições em argamassas ou em concretos, baseado em experiências de outras pesquisas.
Necessita-se de estudos de casos específicos para regiões com potenciais de utilização da CLE
como adição nos concretos e nas argamassas.
Estudos mais profundos, no que se refere aos tipos de concretos e teores de adições
de CLE possíveis e avaliações ambientais, darão mais segurança à utilização da Cinza de Lodo de
Esgoto.
61
4 PROGRAMA EXPERIMENTAL - CARACTERIZAÇÃO DO LODO DE ESGOTO
Com o objetivo de se conhecer melhor a composição dos Lodos de Estação de
Tratamento de Esgoto (ETE) e seu potencial de disposição final ou mesmo de aproveitamento,
apresenta-se, neste capítulo, caracterizações químicas, físicas, morfológicas e ambientais dos
lodos de esgoto em geral, com ênfase no lodo estudado nesta pesquisa e que é gerado na Estação
de Tratamento de Esgoto Dr. Hélio Seixo de Britto (ETE Goiânia), no município de Goiânia.
A ETE Goiânia efetua seu tratamento através do Sistema Lodos Ativados
Convencional Ativados Assistido Quimicamente, com operação parcial e composto pelas
seguintes unidades de tratamento: elevatória, tratamento preliminar, fase primária de tratamento
de esgotos quimicamente assistido e o tratamento completo do lodo (Ilustração 4.1) .
Ilustração 4.1 – Estação de Tratamento de Esgoto Dr. Hélio Seixo de Britto
Fonte: (SANEAGO, 2005a)
62
O lodo é centrifugado e acondicionado quimicamente por adição de polímeros
catiônicos. Após a estabilização química, dada por meio de aplicação de cal virgem (Ilustração
4.2), a torta é transportada ao seu destino final (aterro sanitário e condicionamento de solo).
Ilustração 4.2 – Aplicação e mistura da cal virgem ao lodo centrifugado
4.1 AMOSTRAGEM DO LODO DE ESGOTO SANITÁRIO
Foram coletados 40,0 kg de lodo seco na Estação de Tratamento de Esgoto (ETE)
Goiânia, com aproximadamente 92% de teor de sólidos, sem cal, advindos de um tratamento de
secagem feito por meio do sistema secador de lodo Albrecht feito nos anos de 2005 e 2006. A
esta matéria foram acrescidos 7,36 kg de cal virgem para simular a situação real da torta de lodo
que sai da ETE para disposição final em área degradada, ou seja, tratado com cal a 20%, em
relação ao volume de massa advinda do percentual de teor de sólidos (92%) versus a massa
coletada inicialmente (40,0 kg).
Utilizou-se o lodo centrifugado e seco visando otimizar a logística de incineração,
que se encontrava limitada em função da disponibilidade do equipamento (forno) para execução
dos ensaios, somada à segurança de manuseio deste material, que após a secagem estava ausente
de contaminações microbiológicas.
63
4.2 CARACTERIZAÇÃO DO LODO “IN NATURA”
O lodo de esgoto “in natura” apresenta algumas características importantes a serem
consideradas num planejamento de destino final, quais sejam: compostos orgânicos, nutrientes,
organismos patogênicos, metais, compostos orgânicos tóxicos e pH (JORDÃO; PÊSSOA, 2005).
Os dados laboratoriais apresentados a seguir basearam-se nos laudos técnicos
emitidos pela concessionária local, SANEAGO (Anexo 1). São apresentados dois resultados em
paralelo, sendo o primeiro referente à torta de lodo centrifugada denominada “Afluente do
Secador” e o segundo, à torta de lodo após a secagem (Efluente do Secador), ambos desprovidos
da aplicação da cal.
4.2.1 Teor de Umidade
Segundo os dados apresentados pela concessionária local (SANEAGO, 2005b),
constatou-se que a torta de lodo centrifugada, após secagem, atingiu uma média de redução de
umidade de 88,71%, ou seja, o lodo de esgoto da ETE Estação de Tratamento de Esgoto Dr.
Hélio Seixo de Britto, ou ETE Goiânia, coletado para incineração, possuía um teor médio de
umidade de 11,29%. A secagem térmica consegue obter valores mais baixos de umidade.
Através da análise da bibliografia sobre o assunto, constatou-se que os lodos úmidos
de ETE’s tratados por lodos ativados apresentam teor de umidade entre 98% e 99,5%
(SARDINHA ; MORINGO, 1992; WALDEMAR, 1992). Segundo Geyer (2001), os lodos de
algumas ETE’s brasileiras apresentaram as seguintes características: na ETE Pinheiros (SP) o
teor de umidade após a centrifugação foi de 70%; nas amostras de lodo da ETE IAPI (RS),
coletadas nos leitos de secagem ao sol, os teores de umidade variaram entre 25 e 35% e na ETE
de Brasília (DF) o teor médio de umidade do material desidratado, principalmente em filtros
prensa, ficou entre 80 e 86%. Para Fontes (2003), o teor de umidade encontrado na ETE Alegria
(RJ) foi de 66,2% para o lodo digerido anaerobicamente e centrifugado.
Os diferentes teores de umidade encontrados nos lodos estão relacionados com os
diferentes processos de desidratação, que podem ser mais ou menos eficientes.
64
4.2.2 Compostos Orgânicos
Esta característica é medida através da concentração ou percentual de sólidos voláteis
em relação aos sólidos totais. Na fase sólida do tratamento, processos de digestão anaeróbia e
aeróbia, há uma redução do conteúdo de sólidos voláteis.
A elevada concentração de matéria orgânica no lodo caracteriza não só sua
desestabilização, como também a possibilidade de decomposição anaeróbia, putrefação, geração
de odores e atração de vetores. Apresenta-se na Tabela 4.1 os valores encontrados na torta de
lodo de esgoto centrifugada anterior e posterior à secagem feita através do sistema secador de
lodo Albrecht (SANEAGO, 2005c).
Tabela 4.1 – Resultado de Análise de Esgotos – Compostos Orgânicos
Dados da Amostra Aflutente do Secador Efluente do secador Unidade V.M.P. Ensaio 1 Sólidos Totais 23,78 77,55 % V.N.D. Sólidos Totais Voláteis em Relação ao ST 54,24 54,94 % V.N.D. Sólidos Totais Fixos em Relação ao ST 45,76 45,06 % V.N.D. Ensaio 2 Sólidos Totais 24,28 90,35 % V.N.D. Sólidos Totais Voláteis em Relação ao ST 57,09 53,76 % V.N.D. Sólidos Totais Fixos em Relação ao ST 42,91 46,24 % V.N.D. Ensaio 3 Sólidos Totais 27,59 92,91 % V.N.D. Sólidos Totais Voláteis em Relação ao ST 48,62 45,29 % V.N.D. Sólidos Totais Fixos em Relação ao ST 51,38 54,71 % V.N.D. Ensaio 4 Sólidos Totais 27,65 94,03 % V.N.D. Sólidos Totais Voláteis em Relação ao ST 42,91 46,68 % V.N.D. Sólidos Totais Fixos em Relação ao ST 57,08 53,32 % V.N.D. Média dos Ensaios Sólidos Totais 20,66 88,71 % V.N.D.
V.M.P. – Valor Máximo Permitido, V.N.D. – Valor Não Definido. Fonte: (SANEAGO, 2005c).
65
A concentração de sólidos voláteis em relação aos sólidos totais do lodo, conforme
apresentado na Tabela 4.1, depende do processo de tratamento de esgoto da estação e também do
tipo de digestão adotada para o lodo. Em virtude do lodo da ETE Goiânia não ser digerido, tem-
se um teor de sólidos voláteis maior do que o normalmente encontrado em outros processos de
tratamento de esgoto, como por exemplo no processo de lodos ativados.
Como o tratamento é a decantação primária, quimicamente assistida, o lodo gerado
nesta estação apresenta teores de sólidos voláteis, em média, de 50,17% em relação aos sólidos
totais.
A ETE Alegria (RJ), estudada por FONTES (2003), apresentou um teor de sólidos
totais de 37%, o que segundo a legislação municipal do Rio de Janeiro, encontrava-se dentro dos
valores permissíveis para a disposição do resíduo em aterro sanitário.
4.2.3 Nutrientes
Os valores típicos de nitrogênio, fósforo e potássio, no lodo de esgotos são sempre
menores do que se deseja nos fertilizantes agrícolas. No entanto, o lodo pode ter um papel
importante como condicionador do solo, podendo ser melhorado pela produção de composto
agrícola. Na Tabela 4.2 são apresentados alguns resultados típicos de nutrientes no lodo.
Tabela 4.2 – Nutrientes no Lodo
Origem N (%) P (%) K (%) Fertilizantes 5,00 10,00 10,00 Lodo doméstico, típico 3,30 2,30 0,30 Fonte: (JORDÃO; PÊSSOA, 2005).
A Tabela 4.3 apresenta os valores de Nitrogênio e Fósforo Total encontrados na
amostra de lodo de esgoto anterior e posterior à secagem (SANEAGO, 2005c). Detecta-se a
presença do Nitrogênio Total nas duas fases analisadas; O elemento Fósforo e Potássio não foram
encontrados nas amostras analisadas.
66
Tabela 4.3 - Resultado de Análise de Esgotos – Nutrientes
Dados da Amostra Aflutente do Secador Efluente do secador Unidade V.M.P. Ensaio 1 Nitrogênio Total 8,60 6,70 g/Kg bs V.N.D. Fósforo Total 0,00 0,00 g/Kg bs V.N.D. Ensaio 2 Nitrogênio Total 5,20 4,80 g/Kg bs V.N.D. Fósforo Total 0,00 0,00 g/Kg bs V.N.D. Ensaio 3 Nitrogênio Total 11,60 4,20 g/Kg bs V.N.D. Fósforo Total 0,00 0,00 g/Kg bs V.N.D. Ensaio 4 Nitrogênio Total 0,00 16,10 g/Kg bs V.N.D. Fósforo Total 0,00 0,00 g/Kg bs V.N.D. Média dos Ensaios Nitrogênio Total 6,35 7,95 g/Kg bs V.N.D. Fósforo Total 0,00 0,00 g/Kg bs V.N.D.
V.M.P. – Valor Máximo Permitido, V.N.D. – Valor Não Definido, g/Kg bs – grama por quilo sobre a base seca Fonte: (SANEAGO, 2005c).
4.2.4 Organismos Patogênicos
O perfil da saúde da população contribuinte do sistema de esgotamento sanitário é
refletido na presença de patogênicos no conjunto de microrganismos existentes no lodo. Os
diagnósticos destes patogênicos são exercidos sobre os seguintes grupos: Coliformes
Termotolerantes, Salmonellas e Ovos Helmintos. Na tabela 4.4, segundo Jordão e Pessoa (2005),
são apresentadas faixas típicas destes indicadores.
Tabela 4.4 – Organismos no Lodo
Tipo Lodo Cru / 100 ml Lodo Digerido / 100 ml Vírus 2,5x103 – 70x103 0,1x103 - 103
Coliformes Fecais 109 30x103 – 6x106
Salmonella 8x103 3 - 62 Ascaris Lumbricoides 0,2 - 103 0 - 103
Fonte: (JORDÃO; PÊSSOA, 2005).
67
Segundo os laudos apresentados pela concessionária local ,(SANEAGO, 2005c),
mediu-se, para o controle de patogênicos, o Índice de Coliformes Termotolerantes, os quais são
descritos na Tabela 4.5.
4.5 - Resultado de Análise de Esgotos – Índice de Coliformes Fecais
Dados da Amostra Aflutente do Secador Efluente do secador Unidade V.M.P. Ensaio 1 Índice de Coliformes Termotolerantes ≥ 6,9x108 6,67x108 N.M.P./g V.N.D. Ensaio 2 Índice de Coliformes Termotolerantes 1,18x103 2,2 N.M.P./g V.N.D. Ensaio 3 Índice de Coliformes Termotolerantes 5,93x105 1,83x102 N.M.P./g V.N.D. Ensaio 4 Índice de Coliformes Termotolerantes 3,33x105 1,49x102 N.M.P./g V.N.D.
V.M.P. – Valor Máximo Permitido, V.N.D. – Valor Não Definido. Fonte: (SANEAGO, 2005c).
Os resultados do lodo centrifugado (Afluente do secador) apresentados na Tabela 4.5
estão em conformidade com a faixa típica de Índice de Coliforme Fecal, presente na Tabela 4.4,
que determina o valor de 109 N.M.P./g para este indicador. O mesmo ocorre para o lodo após sua
saída do secador (Efluente do Secador). Ressalta-se que, após a secagem, houve queda dos
valores deste indicador em relação aos que antecederam o tratamento, à exceção dos dados
apontados nos ensaio 1.
Outros organismos foram analisados no laudo de exame parasitológico, dos quais se
citam: Asacaris sp, Ancilostomídeo, Hymenolepis diminuta, Trichuris trichiura. Destaca-se,
todavia, que não houve registros de presença de ovos viáveis à contaminação humana.
68
4.2.5 Metais
O lodo de esgoto pode conter metais diferentes em diversas concentrações, o que
depende do tipo de contribuição de esgotos, se apenas domésticos, se industriais ou se mistos. A
concentração de metais decorre das características da contribuição de efluentes industriais no
sistema de esgotamento sanitário.
Análises feitas no lodo de esgoto, pela concessionária local (SANEAGO, 2005b),
indicaram a presença de metais pesados nas tortas de lodo geradas na ETE. Não se registrou a
presença de óleos e graxas. Na Tabela 4.6, apresentam-se os teores de metais pesados
encontrados por outros pesquisadores em lodos de ETE’s, e os dados encontrados na ETE
Goiânia.
Tabela 4.6 - Teores de metais pesados em lodos de ETE’s
Metal Pesado Lodo de Esgoto dos EUA
(%)
Lodos de Esgoto do Estado do Paraná
(%)
Lodos de Esgoto da ETE Goiânia
(%)
Cd 0,0002 – 0,1100 0,0002 0,0016
Co - 0,0014 -
Cr - 0,0125 0,0344
Cu 0,0084 – 1,0400 0,0401 0,0418
Ni 0,0012 – 0,2800 0,0081 0,014
Pb 0,0800 – 2,6000 0,0268 0,0104
Zn 0,0072 – 1,6400 0,1340 0,315
* Adaptada Fonte: (ANDREOLI,1999; GEYER, 2001; SANEAGO, 2005b).
Detecta-se que no lodo de esgotos gerados da ETE Goiânia existe a presença de
metais que são considerados nocivos ao ser humano. São eles: Cr, Cu, Ni, Pb e Zn. A presença de
metais pesados neste resíduo pode estar associada à contribuição pluvial que transporta os
poluentes depositados nas ruas. A presença de metais pesados no lodo de esgoto da ETE Goiânia
indica a necessidade de controle de manuseio associada com uma disposição final adequada deste
69
resíduo. Em outras ETE’s brasileiras também foram encontrados metais pesados nos lodos
(FONTES, 2003; GEYER, 2001).
4.2.6 Compostos Orgânicos Tóxicos
Segundo Jordão e Pessoa (2005), os compostos orgânicos estão presentes em
concentrações perigosas apenas para o caso de contribuição de esgotos industriais perigosos; a
presença nos esgotos domésticos não ocorre em concentrações danosas ao meio ambiente.
A amostra de lodo “in natura” estudada não indicou presença de compostos orgânicos
tóxicos.
4.2.7 pH
O pH é fator determinante para aplicação do lodo de esgoto em áreas agrícolas, em
função da capacidade de alteração do pH do solo e da influência sobre a absorção de metais pelo
solo e pelas plantas.
O lodo com pH menor que 6,5 promove a perda e a percolação de metais pesados
eventualmente presentes na massa de lodo. O pH elevado (12 ou mais) permite a eliminação de
bactérias, e conjuntamente aos solos neutros, impede a movimentação de metais pesados através
do solo.
A tabela 4.7 apresenta o valor de pH encontrado na amostra de lodo de esgoto “in
natura” ensaiada pela concessionária local.
Nota-se, nos valores dispostos na Tabela 4.17, que a torta de lodo, anterior e após a
secagem tende a um pH ácido, o que pode ser mitigado com a aplicação da cal. Ressalta-se, no
entanto, que o lodo centrifugado da ETE Goiânia, rotineiramente, é tratado com cal, objetivando-
se a elevação do pH, antes de sua deposição no solo. A aplicação da cal não ocorreu para o caso
estudado e apresentado na tabela citada.
70
Tabela 4.7 - Resultado de Análise de Esgotos – pH
Dados da Amostra Aflutente do Secador Efluente do secador Unidade V.M.P. Ensaio 1 Ph 6,59 6,54 - 5,0 a 9,0 Ensaio 2 pH 6,46 6,09 - 5,0 a 9,0 Ensaio 3 pH 6,11 0,00 - 5,0 a 9,0 Ensaio 4 pH 7,85 6,27 - 5,0 a 9,0 Média dos ensaios pH 6,75 4,73 - 5,0 a 9,0
V.M.P. – Valor Máximo Permitido. Fonte: (SANEAGO, 2005c).
4.3 CARACTERIZAÇÃO DA CINZA DE LODO DE ESGOTO
Segundo Tsutiya et al. (2002), durante o processo de incineração, os sólidos voláteis
são convertidos em gás carbônico e água na presença de oxigênio, e os sólidos fixos
transformados em cinza. A incineração tem, como principal vantagem, a redução do volume de
lodo que chega a ser de aproximadamente 10% a 20%.
A temperatura média de incineração para esta pesquisa foi de 550ºC ± 50ºC. Esta
variação foi adotada tendo em vista que, Fontes (2003), em seu estudo, detectou a existência de
matéria orgânica na Cinza de Lodo de Esgoto, dos lodos incinerados a temperatura de 450ºC. Já a
cinza resultante da incineração de 650ºC tinha praticamente a mesma composição final da massa
de lodo incinerada a 550ºC.
Desta forma, optou-se pela temperatura de 550ºC ± 50ºC objetivando-se a ausência
de matéria orgânica na CLE. Além disso, temperaturas acima de 650ºC não seriam tecnicamente
alcançadas no equipamento adaptado para incineração da amostra.
A temperatura de incineração de 800ºC também já foi adotada para ensaios e estudos
do aproveitamento da cinza de lodo como insumo do concreto de pesquisa feita por Geyer
(2001).
71
A amostra coletada para esta pesquisa foi incinerada em cinco etapas, em um forno
disponibilizado pelo Laboratório de FURNAS, apresentado na Ilustração 4.3.
Ilustração 4.3 – Forno para Incineração de Lodo de Esgoto
Utilizou-se, no forno, quatro termostatos que controlaram a temperatura interna do
forno em diversas localizações. Três destes, denominados Zonas 26, 28 e 29, foram dispostos
externamente ao recipiente da amostra e o quarto (Zona 27) inserido no meio desta. Estes
dispositivos indicaram o momento em que a amostra, internamente, atingiu a temperatura
desejada, ou seja, 550ºC ± 50ºC.
Alcançado o pico desejado, o forno era desligado e a temperatura deste diminuía
gradativamente, até a possibilidade da retirada da amostra para que ocorresse o resfriamento total
por meio de exposição natural. A Ilustração 4.4 demonstra os registros feitos em uma das
incinerações.
72
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
13:4
0:42
14:1
6:42
14:5
2:42
15:2
8:42
16:0
4:42
16:4
0:42
17:1
6:42
17:5
2:42
18:2
8:42
19:0
4:42
19:4
0:42
20:1
6:42
20:5
2:42
21:2
8:42
22:0
4:42
22:4
0:42
23:1
6:42
23:5
2:42
00:2
8:42
01:0
4:42
01:4
0:42
02:1
6:42
02:5
2:42
03:2
8:42
04:0
4:42
04:4
0:42
05:1
6:42
05:5
2:42
06:2
8:42
07:0
4:42
07:4
0:42
Tempo (h)
Tem
pera
tura
(ºC
)
ZONA26ZONA27ZONA28ZONA29
Ilustração 4.4 – Comportamento dos Termostatos na Incineração
Percebe-se, através do gráfico plotado, que os termostatos externos (zona 26,28 e29)
atingiram a temperatura desejada pouco tempo após o acionamento do forno; já o termostato
interno à amostra (zona 27) a atingiu com aproximadamente quatro horas de incineração.
Conforme os dados apresentados na Tabela 4.8, verifica-se o tempo utilizado para o
alcance da temperatura definida especificamente no interior da amostra (zona 27). Além disso,
detecta-se uma redução média da amostra coletada de 41,57%. O aspecto do lodo incinerado é
apresentado na Ilustração 4.5.
Tabela 4.8 – Incinerações da Amostra de Lodo
Incinerações Dados 1 2 3 4 5
Total
Data do ensaio 08/ago 09/ago 10/ago 31/ago 13/set Tempo ensaio (h:min:seg) 03:52:37 04:51:45 04:23:22 04:23:22 03:05:00 Peso Inicial (kg) 9,15 10,80 10,00 10,00 6,60 46,55 Peso Final (kg) 5,00 6,00 6,15 5,85 4,20 27,20 Redução (%) 45,36 44,44 38,50 41,50 36,36 41,57
73
Ilustração 4.5 – Lodo de Esgoto após Processo de Incineração
Quanto ao controle de emissão de gases poluentes, o forno disponibilizado não
possuía nenhum tipo de sistema de filtragem ou de lavagem de gases. O uso específico deste
forno não é incinerar resíduos sólidos (lodo), e sim de realizar ensaios rotineiros de resistências e
de estanqueidades dos materiais de construção civil.
Concluída a incineração, executou-se o destorroamento da amostra de Cinza de Lodo
de Esgoto (CLE) por meio de um moinho de bolas da marca Veeder Root. Não houve o controle
da granulometria da CLE.
Fez-se um destorroamento de referência de meia hora para 2 kg de CLE, na qual se
utilizou 43 bolas, das quais 29 possuíam diâmetro de 33 mm, oito, diâmetro de 40 mm e seis,
diâmetro de 44 mm. Depois de constatada a textura visualmente, adotou-se o mesmo
procedimento para o destorroamento de toda a amostra incinerada. Nas Ilustrações 4.6 e 4.7,
apresenta-se o moinho, bem como o aspecto da textura da CLE após a execução da moagem.
Decorrida a incineração, executaram-se algumas caracterizações na amostra que são
apresentadas a seguir.
74
Ilustração 4.6 – Moinho de Bolas Veeder Root
Ilustração 4.7 – Aspecto da Cinza de Lodo de Esgoto após destorroamento
75
4.3.1 Caracterização Mineralógica
Esta caracterização foi realizada por meio do ensaio de Difratometria de Raios X,
executado pelo Laboratório de FURNAS, objetivando-se identificar a composição das cinzas,
principalmente quanto à forma com que se apresentam, seja ela amorfa ou cristalina. Esta análise auxilia na avaliação da atividade pozolânica do material, indicando, caso
o material esteja cristalino, baixa atividade e caso apresente-se amorfo, maior potencial
pozolânico (Ilustração 4.8). Reg. 1.1673.2006 - cinza de lôdo moída
07-0051 (D) - Montmorillonite - (Na,Ca)0.3(Al,Mg)2Si2O10(OH)2·nH2O - Y: 22.73 % - d x by: 1. - WL: 1.54056 - I/Ic PDF 1. - S-Q 16.7 %
07-0042 (I) - Muscovite-3T - (K,Na)(Al,Mg,Fe)2(Si3.1Al0.9)O10(OH)2 - Y: 20.45 % - d x by: 1. - WL: 1.54056 - Hexagonal - I/Ic PDF 1. - S-Q 15.1 %
84-0709 (C) - Microcline - from Pike's Peak batholith, Colorado, USA - - KAlSi3O8 - Y: 20.45 % - d x by: 1. - WL: 1.54056 - Triclinic - I/Ic PDF 0.6 - S-Q 26.0 %
47-1743 (C) - Calcite - CaCO3 - Y: 46.02 % - d x by: 1. - WL: 1.54056 - Rhombohedral - I/Ic PDF 1. - S-Q 33.9 %
46-1045 (*) - Quartz, syn - SiO2 - Y: 38.35 % - d x by: 1. - WL: 1.54056 - Hexagonal - I/Ic PDF 3.4 - S-Q 8.3 %
Operations: Import
C:\DIFFDAT2006\reg 1,1673,06.RAW - File: reg 1,1673,06.RAW - Type: 2Th/Th locked - Start: 3.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.050 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room
Lin
(Cou
nts)
0
100
200
300
400
500
600
2-Theta - Scale3 10 20 30 40 50 60 7
14,7
254
9,98
43
5,86
63 4,93
26
4,23
73
3,83
27
3,59
113,
5014
3,33
32
3,03
32
2,48
63
2,27
90
2,09
01
1,98
74
1,91
451,
8752
1,43
46
3,3017
Quartz (Quartzo), Calcite (Calcita), Microcline (Microclínio), Muscovite (Muscovita), Montmorillonite (Montomorolinita)
Ilustração 4.8 – Difratometria de Raios X na amostra de Cinza de Lodo de Esgoto
Fonte: (FURNAS, 2006).
76
O difratograma apresentado indica que a Cinza de Lodo de Esgoto é composta
predominantemente por fases cristalinas em função dos picos agudos representados. Para
materiais amorfos as curvas se apresentariam com formas doméricas e abauladas. Não se
descarta, todavia, a presença de compostos amorfos na amostra. A interpretação qualitativa do
espectro foi efetuada por meio do software Bruker Diffrac Plus.
Verifica-se, por meio dos compostos indicados na Ilustração 4.8, que a CLE é um
resíduo heterogêneo. Os maiores picos representam respectivamente as substâncias: Cálcio
(CaCO3) (33,9%), Microclínio (feldespato) (26%), Montomorolinita, uma espécie de argila
(16,7%), Muscovita (15,1%), Quartzo (SiO2) (8,3%).
Fontes (2003) e Geyer (2001) também detectaram a presença do quartzo, muscovita,
microclinio nos ensaios de difratometria executados na análise de amostras de cinza de lodo de
esgoto. Em ambos os ensaios houve a predominância das formas agudas, identificando-se a fase
cristalina nas amostras.
4.3.2 Caracterização Morfológica
Esta caracterização foi realizada por meio do ensaio de Microscopia Eletrônica de
Varredura, realizada pelo Laboratório de FURNAS, objetivando-se identificar as partículas que
compõem o resíduo da Cinza de Lodo de Esgoto, na qual são conhecidas as morfologias das
partículas que compõem o resíduo e a microestrutura do material.
O formato dos grãos tem muita importância no comportamento mecânico, pois ele é
quem determina como eles de encaixam e se entrosam. Ele indica também como os grãos se
deslizam entre si quando solicitados por forças externas. As Ilustrações de 4.9 a 4.14 representam
respectivamente, ampliações de 100x, 500x, 1000x, 2000x, 4000x e 6000x da amostra.
Nas microscopias apresentadas observa-se que as partículas que compõem as cinzas
possuem baixas esfericidades e médio arredondamento, isto é, são diferentes nos três eixos e
possuem cantos suaves. Observação também encontrada por Geyer (2001).
77
Ilustração 4.9 – Microscopia Eletrônica de Varredura da CLE na ampliação de 100 vezes
Fonte: (FURNAS, 2006).
Ilustração 4.10 – Microscopia Eletrônica de Varredura da CLE na ampliação de 500 vezes
Fonte: (FURNAS, 2006).
78
Ilustração 4.11 – Microscopia Eletrônica de Varredura da CLE na ampliação de 1.000 vezes Fonte: (FURNAS, 2006).
Ilustração 4.12 – Microscopia Eletrônica de Varredura da CLE na ampliação de 2.000 vezes
Fonte: (FURNAS, 2006).
C
79
Ilustração 4.13 – Microscopia Eletrônica de Varredura da CLE na ampliação de 4.000 vezes
Fonte: (FURNAS, 2006).
Ilustração 4.14 – Microscopia Eletrônica de Varredura da CLE na ampliação de 6.000 vezes
Fonte: (FURNAS, 2006).
80
As escalas usadas nas microscopias apresentam variações granulométricas das
partículas que vão de 200 µm a 10 µm. Segundo a Ilustração 4.14, detecta-se sobre os grãos
maiores, que são semelhantes à grãos de areia, grãos com dimensões menores.
Analisaram-se várias regiões da amostra em pó, porém para registro da imagem,
escolheu-se duas regiões, contidas no porta amostras, que melhor caracterizassem o conjunto
analisado. Observou-se a presença de partículas de areia (Si) no pó.
Na Ilustração 4.15 apresenta-se a microanálise no ponto C, indicado na Ilustração
4.12; já as Ilustrações 4.16 e 4.17 representam à análise dos pontos A e B, indicados na Ilustração
4.14.
Segundo o ponto C, indicado na Ilustração 4.12, verifica-se que além de existência do
material fino sobre o grão maior, o grão também é composto de vários elementos químicos, tais
como: Oxigênio, Alumínio, Sílica, Cálcio, Ferro e ainda de um pico de ouro, o qual é proveniente
da metalização realizada na amostra, como procedimento inicial do ensaio.
Detecta-se que a microanálise das Ilustrações 4.16 e 4.17 aponta que os pontos A e B,
são constituídos pelos mesmos elementos químicos: Oxigênio, Alumínio, Sílica, Cálcio, Potássio,
com quantidades não equivalentes, a exceção do elemento Ferro.
Ilustração 4.15 – Compostos encontrados na microanálise do ponto C indicado na Ilustração 4.12
Fonte: (FURNAS, 2006).
81
Ilustração 4.16 – Compostos encontrados na microanálise do ponto A indicado na Ilustração 4.14
Fonte: (FURNAS, 2006).
Ilustração 4.17 – Compostos encontrados na microanálise do ponto B indicado na Ilustração 4.14
Fonte: (FURNAS, 2006).
82
Os elementos químicos apontados por este ensaio confirmam a difratometria de raios
X que conforme Ilustração 4.8, acusou também a presença da sílica (SiO2), na forma de quartzo,
de cálcio (CaCO3), potássio e ferro (muscovita).
Geyer (2001) também visualizou grãos bem definidos de 10µm a 20µm na análise de
resultados deste ensaio. Encontraram-se grãos maiores de formas bem definidas, semelhantes aos
grãos de areia e que tinham sobre si grãos menores, aglomerados em forma de pó, com
dimensões muito menores, estimados em 3µm. O aglomerado de partículas muito finas
constituía-se de diversos compostos químicos: sódio, magnésio, alumínio, sílica, enxofre,
potássio, cálcio, titânio, ferro e zinco; também se detectou picos de ouro na amostra ensaiada.
4.3.3 Caracterizações Físicas
A caracterização física da Cinza de Lodo de Esgoto (CLE) se deu por meio do ensaio
de granulometria a laser feito no Laboratório de FURNAS. Os resultados são apresentados na
Tabela 4.9 e Ilustração 4.18.
Tabela 4.9 - Análise Granulométrica da Cinza de Lodo de Esgoto
Registro: 1.1673.2006 Ultrasom: 60s Amostra: Cinza de lodo moída Concentração: 139
Programa: 2337 Diâmetro abaixo do qual encontram-se 10% das partículas (µm): 1,57
Líquido: Álcool Dimensão Média (µm): 12,96
Agente dispersante: Nenhum Diâmetro abaixo do qual encontram-se 90% das partículas (µm): 56,49
Data do ensaio: 29/08/2006 Index Granulômetro: 896 Fonte: (FURNAS, 2006).
Conforme pode ser observado nos resultados apresentados, a dimensão média das
partículas da cinza de lodo foi de 12,96µm. A massa específica da CLE encontrada foi de 2,74
g/cm3.
83
Ilustração 4.18 – Análise Granulométrica da Cinza de Lodo de Esgoto
Fonte: (FURNAS, 2006).
Na Tabela 4.9 e a Ilustração 4.18, apresentam-se os valores dos diâmetros das
partículas que correspondem a 10% de material passante e a 90%, quais sejam respectivamente
1,57µm e 56,49µm. A dimensão média das partículas foi de 12,96µm.
Fontes (2003) encontrou para a Cinza de Lodo de Esgoto massa específica de 2,68
g/cm3 e diâmetros das partículas de material passante de 10% e 100% de 0,4µm e 60µm. Para
outros estudos a massa específica encontrada foi de 2,65 g/cm3, com diâmetro médio das
partículas da cinza de lodo de 33,54µm (GEYER, 2001).
4.3.4 Atividade Pozolânica
A NBR 12653 (ABNT,1992) estabelece limites químicos para o uso de aditivos
minerais em misturas com Cimento Portland, um destes é o limite mínimo de 70% para a soma
de SiO2 + Al2O3 + Fe2O3. A composição química da CLE atingiu 72,53%. Geyer (2001)
encontrou o valor de 77,7% e Fontes (2003) de 70,59%.
Além disso, a NBR 12653 (ABNT, 1992) também define um limite mínimo de finura
para as pozolanas artificiais (CLE), como características físicas para classificação como
pozolanas. Nela está estabelecido que o percentual máximo retido na peneira 45µm deve ser de
84
34%. A CLE obtida possui mais de 90% dos seus grãos inferiores a 56,49µm; conclui-se que a
mesma possui finura adequada para ser usada como aditivo mineral no concreto.
A atividade pozolânica de um aditivo mineral da CLE foi determinada através de
métodos químicos, determinação da pozolanicidade de cimento pozolânico, conforme a NBR
5753 (ABNT, 1991) – Método Fratini e ou método de Chapelle. Este ensaio consiste em manter
em ebulição, durante 16 horas, uma mistura de 1g de óxido de cálcio e 1g de material
pozolânico/água. O resultado é expresso pela quantidade de óxido de cálcio consumido por
grama de material pozolânico (mgCaO/g da amostra). Este processo também foi utilizado por
Fontes (2003).
A CLE apresentou 245 mgCaO/g. Este resultado indica que a CLE possui uma
capacidade de consumo de hidróxido de cálcio, caracterizando uma atividade pozolânica. Para
uma pozolana altamente reativa e comumente utilizada como a sílica ativa, este valor é de 516
mgCaO/g. Diante disso, pode-se afirmar que a CLE possui uma baixa atividade pozolânica. No
estudo de Fontes (2003), encontrou-se o valor de 226 mgCaO/g.
4.3.5 Caracterizações Físico-Químicas e Microbiológica da CLE
Esta caracterização foi realizada por meio de ensaios de laboratoriais (Tabela 4.10), a
fim de se detectar as características relevantes da CLE, comparando-se os valores de metais
encontrados aos determinados em NBR 10004 (ABNT, 2004a), conforme limites estabelecidos
no Anexo G.
Os dados apresentados na Tabela 4.10 demonstram a ausência de Coliformes Fecais,
ou seja, a CLE não oferece risco de contaminações patogênicas ao ser humano. O pH encontrado
foi de 9,79. Este aumento em relação à média do pH encontrada na Tabela 4.7 (4,73) pode ser
caracterizado pela inserção da cal na amostra antes do processo de incineração.
Além disso, na composição química da CLE, detecta-se que parte dos compostos
apontados neste ensaio se encontram identificados também no ensaio de difratometria de raios x
apresentado na Ilustração 4.8.
Verifica-se a presença de alguns metais pesados na amostra de CLE ensaiada (Tabela
4.10): Cd, Cu, Pb, Zn. Ressalta-se, no entanto, que dos metais contidos na amostra, somente o
elemento Chumbo encontra-se acima do limite permitido pela NBR 10004 (ABNT, 2004a).
85
Tabela 4.10 – Análise Físico-Química e Exame Bacteriológico da Cinza de Lodo de Esgoto Parâmetros Resultados Limites máximos NBR
10004 (Anexo G) Unidades
Aspecto Escuro - Odor Não Objetável - Cor Cinza - pH 9,79 UpH Alcalinidade Total 109,00 mg/L CaCO3 Ferro Total 0,03 mg/L Fe Dureza Total 105,00 mg/L CaCO3 Cloretos 7,50 250,000 mg/L Cl Matéria Orgânica - mg/L Gás Carbônico 0,32 mg/L CO2 Nitrogênio Amoniacal 0,01 mg/L N Condutividade Elétrica 388,00 us/cm Sólidos Totais Dissolvidos 540,00 mg/L Peróxido de Fósforo 1,39 mg/L P2O5
Óxido de Potássio 0,4939 mg/L K2O Óxido de Magnésio 0,7959 mg/L MgO Óxido Férrico 0,043 mg/L Fe2O3
Óxido de Alumínio 0,28 mg/L Al2O3
Óxido de Sódio 0,5558 mg/L Na2O Manganês - 0,100 mg/L Mn Cálcio 80,00 mg/L Ca Enxofre 0,195 mg/L S Cádmio <0,005 0,005 mg/L Cd Cobalto - mg/L Co Cobre - 2,000 mg/L Cu Níquel <0,010 mg/L Ni Chumbo 0,015 0,010 mg/L Pb Zinco 0,020 5,000 mg/L Zn Coliformes Totais Ausente - Coliformes Fecais Ausente - * Adaptada Fonte: (HIDROSERV, 2006).
4.3.6 Caracterização Ambiental da CLE
Segundo a NBR 10004 (ABNT, 2004a), os resíduos podem ser classificados em:
- Resíduos classe I - perigosos;
- Resíduos classe II – não perigosos;
86
- Resíduos classe II A – não inertes;
- Resíduos classe II B – inertes;
Os resíduos perigosos são aqueles que apresentam periculosidade, em função de suas
propriedades físicas, químicas ou infecto-contagiosas podem apresentar risco à saúde pública,
provocando mortalidade, incidência de doenças ou acentuando seus índices; e ainda riscos ao
meio ambiente, quando o resíduo for gerenciado de forma inadequada. Além disso, os resíduos
podem ser classificados como perigosos caso apresentem as seguintes caracterísitcas:
inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxidade e patogenicidade.
Os resíduos de classe II A – não inertes – são aqueles que não se enquadram nas
classificações de resíduos classe I ou de resíduos de classe II B. Os resíduos inertes podem ter
propriedades, tais como: biodegradabilidade, combustibilidade ou solubilidade em água.
Os resíduos de classe II B – inertes -são quaisquer resíduos que, quando amostrados de
uma forma representativa, segundo a NBR 10007 (ABNT, 2004d), e submetidos a um contato
dinâmico e estático com água destilada ou desionizada, à temperatura ambiente, conforme NBR
10006 (ABNT, 2004c), não tiverem nenhum dos seus constituintes solubilizados à concentrações
superiores aos padrões de potabilidade de água, excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza e
sabor, conforme Anexo G.
Segundo a Tabela 4.10, os resultados indicam conforme concentrações máximas
permitidas no Anexo G, da NBR 10004 (ABNT, 2004a), que o elemento Chumbo encontra-se
acima do permitido. Analisado isoladamente, este parâmetro pode ser utilizado como indicativo
para classificar este resíduo como perigoso. No entanto, os demais requisitos para classificação
deste resíduo como Classe I não são atendidos; o índice de patogenicidade, conforme tabela 4.10
encontra-se totalmente ausente na Cinza de Lodo de Esgoto.
Desta forma, neste estudo, classifica-se a CLE como resíduo de Classe II A – não inerte,
formado por alguns compostos perigosos, que reforçam a necessidade de se implantar alternativas
práticas que permitam uma disposição final adequada e segura do lodo de esgotos; no entanto,
para uma constatação mais segura desta classificação são necessárias a execução dos ensaios de
lixiviação, conforme NBR 10005 (ABNT, 2004b) e de solubilização segundo a NBR 10006
(ABNT, 2004c), não contemplados no programa experimental deste trabalho. Fontes (2003) e
Geyer (2001) obtiveram a mesma classificação para a Cinza de Lodo de Esgoto.
87
5 PROGRAMA EXPERIMENTAL - ESTUDO DO APROVEITAMENTO DA
CINZA EM ARGAMASSAS
Este capítulo objetiva avaliar as potencialidades da utilização da cinza de lodo de
esgoto gerado na Estação de Tratamento de Esgoto Dr. Hélio Seixo de Britto da cidade de
Goiânia, como insumo na produção de argamassa de Cimento Portland.
Apresenta-se a seguir a caracterização dos insumos utilizados na pesquisa, bem como
o programa experimental realizado.
5.1 MATERIAIS
5.1.1 Material Cimentíceo
O cimento utilizado na produção das argamassas foi o CP II F 32, da marca Goiás.
Realizaram-se as análises: físico-química e granulométrica através do Laboratório de Concreto de
FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS S/A (FURNAS).
O CPII F 32 foi escolhido por ser o cimento mais utilizado no Estado de Goiás e por
ser, dentre os disponíveis, o material cimentante com menor teor de adição (5% de filler
calcário).
A massa específica do cimento encontrada foi de 2,98 g/cm3. O resultado da análise
química é apresentado na Tabela 5.1.
Os resultados da Análise Granulométrica a Laser são apresentados na Tabela 5.2 e
também representados graficamente na Ilustração 5.1. A dimensão média das partículas do
Cimento Portland foi de 8,85 µm.
A Superfície Específica Blaine do cimento foi de 4.290 cm²/g (CIMPOR, 2005).
88
Tabela 5.1 – Análise Química do Material Cimentante
Material: CIMENTO Tipo: CP II F-32
PROPRIEDADES DETERMINADAS Valores Limites Análise Química encontrados NBR 11578/91
Perda ao fogo 11,11 <= 6,5 Resíduo insolúvel 3,97 <= 2,5 Trióxido de enxofre (SO3) 3,82 <= 4,0 Óxido de magnésio (MgO) 1,31 <= 6,5 Dióxido de silício (SiO2) 18,23 - Óxido de ferro (Fe2O3) 2,26 - Óxido de alumínio (Al2O3) 3,63 - Óxido de cálcio (CaO) 58,62 - Óxido de cálcio livre (CaO) 2,1 - Óxido de sódio (Na2O) 0,19 - Álcalis Totais Óxido de potássio (K2O) 0,68 - Equiv. Alcalino 0,64 - Sulfato de cálcio (CaSO4) 6,49 -
Fonte: (FURNAS, 2006).
Tabela 5.2 – Análise Granulométrica do Cimento Portland
Registro: 1.1714.2006 Ultrasom: 60s Amostra: Cimento CP II-F 32 Concentração: 159
Programa: 2337 Diâmetro abaixo do qual encontram-se 10% das partículas (µm): 1,30
Líquido: Álcool Dimensão Média (µm): 8,85
Agente dispersante: Nenhum Diâmetro abaixo do qual encontram-se 90% das partículas (µm): 28,60
Data do ensaio: 07/11/2006 Index Granulômetro: 904 Fonte: (FURNAS, 2006).
89
Ilustração 5.1 – Análise Granulométrica do Cimento Portland. Fonte: (FURNAS, 2006).
Os valores dos diâmetros das partículas encontrados que correspondem a 10% de
material passante e a 90%, foram de 1,30µm e 28,60µm. Estes valores permitem concluir que a
granulometria encontrada para o cimento é menor do que a da Cinza de Lodo de Esgoto,
equivalentes a 1,57µm e 56,49µm respectivamente.
5.1.2 Agregado Miúdo
Utilizou-se na pesquisa a areia normal conforme NBR 7214 (ABNT, 1982). A Areia
Normal Brasileira é fornecida em quatro frações individuais, quais sejam: 1,2 mm (peneiras 16),
0,6 mm (peneira 30), 0,3 mm (peneira 50) e 0,15 mm (peneira 100). São embaladas em sacos de
25 kg. Este material foi fornecido pelo Instituto de Pesquisa Tecnológica (IPT). A massa
específica encontrada para a areia normatizada foi de 2,64 g/cm3.
90
5.1.3 Água
A água utilizada durante a produção da argamassa para a moldagem dos Corpos de
Provas (CP’s) foi proveniente da concessionária local de abastecimento da cidade de Goiânia –
GO.
5.1.4 Aditivo Superplastificante
O superplastificante adotado foi o Glenium 51, Marca Degussa Chemicals Brasil,
feito à base de uma cadeia de éter policarboxílico. O superplastificante foi utilizado para garantir
nas relações água / (cimento+cinza de lodo de esgoto), a/c, mais baixas (0,4 e 0,6), a mesma
consistência da argamassa de referência da relação a/c 0,8.
5.2 PROGRAMA EXPERIMENTAL
Apresenta-se a seguir o programa experimental onde se descrevem as dosagens de
argamassas definidas bem como os ensaios propostos para esta etapa.
5.2.1 Dosagens das Argamassas
Foram realizados três tipos de dosagens de argamassas onde se variou a relação
água/cimento, quais sejam: 0,4, 0,60 e 0,80 e os percentuais de cinza em substituição ao cimento:
5%, 10%, 15% e 20%. O traço definido em massa foi de 1:3, ou seja, 1 de Cimento: 3 de Areia,
conforme disposto na NBR 7215 (ABNT, 1996). As relações a/c adotadas objetivaram avaliar o
desempenho das argamassas de concretos comumente utilizados nas obras brasileiras, de média e
baixa resistência.
Pesquisas anteriores apresentaram teores de adição de cinzas de lodo no concreto que
variaram de 5% a 20%. Estudos realizados por Tay (1987b) e por Geyer (2001) mostraram que
91
adições superiores a 20% reduzem muito a resistência à compressão do concreto, inviabilizando
sua aplicação;
Foram moldados 45 Corpos de Provas (CP’s) para cada relação a/c, totalizando 135
amostras. Avaliaram-se as propriedades da argamassa quanto à resistência à compressão e
efetuaram-se ensaios de carbonatação e absorção por imersão e fervura. Na Tabela 5.3 apresenta-
se o dimensionamento de CP’s necessários para a realização da pesquisa.
O processo de cura seguiu as orientações contidas na NBR 7215 (ABNT, 1996).
Tabela 5.3 – Número de Corpos de Provas por argamassa de cinza, segundo a relação a/c
Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto Ensaios 0% 5% 10% 15% 20%
Compressão à Resistência 7 dias 2 2 2 2 2 Compressão à Resistência 28 dias 2 2 2 2 2 Carbonatação 2 2 2 2 2 Absorção por Imersão e Fervura 3 3 3 3 3 Sub-total de CP’s 9 9 9 9 9 Nº de CP’s/relação a/c 45 Nº de relações a/c 03 variáveis Total do Nº de Corpo de Provas 135
Apresenta-se nas Tabelas 5.4, 5.5 e 5.6, os consumos de insumos, por metro cúbico,
de cada variável estudada. A primeira relação água/cimento trabalhada nesta pesquisa foi a 0,8.
Nesta moldagem, determinou-se índice de consistência de 300mm para a argamassa de 0% de
CLE, e o mesmo foi utilizado como referência para o alcance da mesma trabalhabilidade nas
demais argamassas. Nas relações a/c 0,6 e 0,4, esta consistência foi alcançada com o uso de
Aditivo Superplastificante.
Tabela 5.4 – Consumo de Insumo na argamassa de traço 1:3, a/c=0,4, por m³ Teor de Adição de Cinza de
Lodo de Esgoto (CLE) Relação
a/c Traço em massa Cimento:Areia
Consumo Cimento
Consumo CLE
Consumo Areia
Consumo Água
(%) kg/m³ kg/m³ kg/m³ kg/m³ 0% 0,4 1:3 523,52 0,00 1.570,57 209,41 5% 0,4 1:3 497,35 24,07 1.570,57 209,41 10% 0,4 1:3 471,17 48,14 1.570,57 209,41 15% 0,4 1:3 444,99 72,20 1.570,57 209,41 20% 0,4 1:3 418,82 96,27 1.570,57 209,41
92
Tabela 5.5 – Consumo de Insumo na argamassa de traço 1:3, a/c=0,6, por m³ Teor de Adição de Cinza de
Lodo de Esgoto (CLE) Relação
a/c Traço em massa Cimento:Areia
Consumo Cimento
Consumo CLE
Consumo Areia
Consumo Água
(%) kg/m³ kg/m³ kg/m³ kg/m³ 0% 0,6 1:3 472,99 0,00 1.418,96 283,79 5% 0,6 1:3 449,34 21,74 1.418,96 283,79 10% 0,6 1:3 425,69 43,49 1.418,96 283,79 15% 0,6 1:3 402,04 65,23 1.418,96 283,79 20% 0,6 1:3 378,39 86,98 1.418,96 283,79
Tabela 5.6 – Consumo de Insumo na argamassa de traço 1:3, a/c=0,8, por m³ Teor de Adição de Cinza de
Lodo de Esgoto (CLE) Relação
a/c Traço em massa Cimento:Areia
Consumo Cimento
Consumo CLE
Consumo Areia
Consumo Água
(%) kg/m³ kg/m³ kg/m³ kg/m³ 0% 0,8 1:3 431,35 0,00 1.294,05 345,08 5% 0,8 1:3 409,78 19,83 1.294,05 345,08 10% 0,8 1:3 388,22 39,66 1.294,05 345,08 15% 0,8 1:3 366,65 59,49 1.294,05 345,08 20% 0,8 1:3 345,08 79,32 1.294,05 345,08
Determinou-se a ordem da produção das argamassas em função da maior quantidade
de água contida nas relações a/c, ou seja, 0,8, 0,6, e 0,4. Para a relação a/c 0,6 utilizou-se 0,5% de
superplastificante sobre a massa cimentícea; já para a 0,4 um total de 2%.
A quantidade de Cinza de Lodo de Esgoto que equivaleria ao percentual de
substituição do Cimento Portland desejada (0%, 5%, 10% e 15%), foi encontrada em volume,
levando-se em consideração a massa específica de cada insumo, exemplificado no Anexo 2.
5.2.2 Preparo das Argamassas
As argamassas foram preparadas segundo a NBR 7215 (ABNT, 1996) (Ilustração
5.2). Para as argamassas de relação a/c 0,6 e 0,4, onde utilizou-se o aditivo superplastificante,
foram feitas tentativas gradativas do uso do aditivo, em uma amostra menor de insumos, até que
alcançasse o ponto ótimo, ou seja, o Índice de Consistência mais próximo ao encontrado na
argamassa de 0% CLE, relação a/c 0,8. Os valores eram acrescidos gradativamente, partindo-se
da medida de 0,1% de aditivo sobre a massa cimentante. A argamassa de teste era elaborada
manualmente com o auxílio de uma espátula.
93
Ilustração 5.2 – Misturador Mecânico
Realizou-se para cada tipo de argamassa o ensaio de Índice de Consistência segundo
a NBR 13276 (ABNT, 2002). Transcorridas as 24 horas após a moldagem, os CP’s foram
retirados dos moldes, identificados e colocados em tanque de água saturada onde permaneceram
até o instante dos ensaios de compressão (Ilustrações 5.3 e 5.4). Após 30 dias, os CP’s eram
retirados da água saturada, permanecendo na câmara úmida até a data programada para os ensaios
de carbonatação e absorção por imersão e fervura, ou seja, 60 dias.
Ilustração 5.3 – Acondicionamento dos Corpos de Provas em Câmara Úmida
94
Ilustração 5.4 – Identificação dos Corpos de Provas na Câmara Úmida
5.2.3 Ensaios Realizados em Argamassas Frescas: Índice de Consistência
A consistência da argamassa de concreto depende de vários fatores tais como a
relação água/cimento (a/c), a relação pasta/inertes, o tipo de inertes (dimensão, granulometria,
forma, teor de finos, porosidade, entre outros), a natureza do ligante e a presença de aditivos na
mistura.
O objetivo deste ensaio foi estabelecer um padrão de consistência (trabalhabilidade)
semelhante a 300 mm para todas as argamassas. Este valor foi alcançado nas argamassas de
relações a/c menores, 0,4 e 0,6, por meio do uso de aditivo superplastificante.
Este ensaio foi realizado segundo a norma de Determinação do Índice de Consistência
– NBR 13276 (ABNT, 2002), Ilustração 5.5.
95
Ilustração 5.5 – Ensaio de Índice de Consistência
5.2.4 Ensaios Realizados em Argamassas Endurecidas
5.2.4.1 Resistência à Compressão
A resistência à compressão da argamassa de concreto é ditada por uma série de
fatores. Os principais, segundo Mehta e Monteiro (1994), são: natureza e dosagem do ligante,
granulometria, máxima dimensão, forma, textura superficial, resistência e rigidez dos agregados,
relação água/cimento, porosidade, relação cimento/inertes, idade, grau de compactação,
condições de cura e condições do ensaio.
Neste experimento trabalhou-se com as variáveis: relação a/c e teor de adição de cinza
de lodo de esgoto (CLE) e idades da argamassa de concreto de 7 e 28 dias. Os ensaios foram
realizados segundo a norma NBR 5739 (ABNT, 1980) no Laboratório de Concreto de FURNAS
e utilizaram-se, para cada ensaio, dois CP’s de cada argamassa produzida.
O objetivo deste ensaio foi avaliar o comportamento das resistências das argamassas
segundo a relação a/c 0,4, 0,6 e 0,8 e segundo o teor de adição de Cinza de Lodo de Esgoto
(CLE) utilizados na moldagem dos Corpos de Provas, quais sejam: 0%, 5%, 10%, 15% e 20%.
96
5.2.4.2 Absorção por Imersão e Fervura
O ensaio de absorção de água é citado como apropriado para avaliação comparativa
entre diferentes concretos submetidos a diferentes dosagens (TANABE, 1994). O objetivo deste
ensaio foi avaliar, indiretamente, a porosidade total entre argamassas de concreto com diferentes
teores de adições de CLE e relações a/c.
O ensaio de absorção foi escolhido, não para verificar diretamente a qualidade das
argamassas de concretos, mas sim para detectar a existência de diferenças entre argamassas com
diferentes teores de adições e relações a/c, e com isto analisar-se, indiretamente, a durabilidade
do material.
Neste trabalho utilizou-se o método de ensaio de absorção de água descrito na NBR
9778 (ABNT, 1987b): Ensaio de absorção com imersão e fervura. Nos ensaios de absorção, os
corpos-de-prova foram curados em câmara úmida até os 60 dias e após, colocados em uma sala
com umidade relativa do ar de 50 ± 10 % e temperatura de 25 ± 5°C, controladas, até o final do
ensaio. Estes foram realizados no Laboratório de Concreto de FURNAS.
5.2.4.3 Carbonatação
O fenômeno da carbonatação está ligado diretamente com a durabilidade do concreto,
especialmente quando se trata de concreto armado, pois a redução do pH deste material, advinda
da carbonatação, despassiva as armaduras fazendo com que o aço passe a estar vulnerável e que
se instale o processo de corrosão.
O objetivo deste ensaio foi de verificar, de forma indireta, a capacidade das
argamassas de concreto, com diferentes teores de adições de CLE e relações a/c, em deixar
penetrar gases no seu interior, os quais podem ser agentes agressivos ao material.
A medida de profundidade de carbonatação dos Corpos de Provas foi realizada nas
idades de 60, 75 e 90 dias. O procedimento de execução deste ensaio seguiu as recomendações do
RILEM CPC-18 (RILEM, 1988) e consistiu em borrifar solução de fenolftaleína a 1,0 grama,
dissolvida em 50ml de álcool etílico e 50ml de água destilada, na superfície do concreto
previamente quebrado para este fim.
97
Após aplicação da solução de fenolftaleína, fez-se a medição da profundidade de
carbonatação a partir da superfície do concreto, em três pontos diferentes, tomando-se como valor
desta, a média dos valores medidos. Adotou-se a indicação incolor como sendo a superfície
carbonatada e a violeta como não carbonatada (Ilustração 5.6)
Ressalta-se, no entanto, que se efetuou o ensaio em corpos de provas cilíndricos, em
função da indisponibilidade de formas prismáticas.
Ilustração 5.6 – Ensaio de Carbonatação
Os CP’s foram expostos ao CO2 (Dióxido de Carbono) por meio da exposição natural
em garagem de subsolo, iniciada na idade de 60 dias, data em que os Corpos de Provas foram
retirados da câmara úmida. Os CP’s foram conduzidos ao local de exposição. Efetuaram-se três
leituras da carbonatação distantes entre si 15 dias.
A escolha do local se deu em função do alto teor de Dióxido de Carbono emitido
diariamente pelos veículos. Os CP’s foram expostos a uma situação real de agressividade dentro
dos aspectos da construção civil.
98
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Neste capítulo são apresentados os resultados e análises dos ensaios experimentais de
resistência à compressão, de carbonatação e de absorção por imersão e fervura das argamassas
submetidas à substituições parciais do Cimento Portland pela Cinza de Lodo de Esgoto (CLE).
Os resultados do ensaio realizado em argamassas frescas, especificamente o Índice de
Consistência, também são apresentados neste capítulo, porém, como já explicado no capítulo 5, o
objetivo deste ensaio foi apenas de estabelecer um padrão de consistência de 300 mm para todas
as argamassas de concreto.
6.1 ENSAIOS EM ARGAMASSAS FRESCAS: ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA
Na tabela 6.1 apresentam-se os valores das médias do Índice de Consistência
encontrado para cada tipo de argamassa produzida segundo a relação a/c utilizada.
Verifica-se uma aproximação satisfatória do índice de consistência encontrado nas
argamassas ao valor de 300mm, para todas as relações a/c (0,4, 0,6 e 0,8), como foi proposto. Nas
relações a/c, 0,4 e 0,6, a consistência foi obtida por meio do uso de aditivo superplastificante. O
desvio padrão encontrado foi de 4,4 mm.
Tabela 6.1 – Índice de Consistência na argamassa segundo a relação a/c Consistência (mm)
Relação a/c Teor de Adição de CLE (%) 0,4 0,6 0,8
Média
0% CLE 301,33 300,00 320,33 307,22 5% CLE 292,00 321,67 333,00 315,56
10% CLE 283,33 331,67 337,67 317,56 15% CLE 300,00 330,00 335,00 321,67 20% CLE 300,00 333,33 335,00 322,78
99
6.2 ENSAIOS EM ARGAMASSAS ENDURECIDAS
6.2.1 Resistência à Compressão
O ensaio de Resistência à Compressão foi realizado em duas idades da argamassa de
concreto: 7 e 28 dias. Apresenta-se a seguir, nas Tabelas 6.2 e 6.3, os valores médios encontrados
para cada idade, seguidos da análise estatística feita para o conjunto das datas estudadas.
Tabela 6.2 – Resistência à Compressão segundo a relação a/c - Idade 7 dias - (MPa) Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto Relação a/c
0% 5% 10% 15% 20% 0,4 20,35 21,80 20,30 18,50 17,10 0,6 11,60 11,55 12,15 10,95 10,80 0,8 9,15 9,10 7,55 8,85 7,30
Tabela 6.3 - Resistência à Compressão segundo a relação a/c - Idade 28 dias - (MPa) Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto Relação a/c
0% 5% 10% 15% 20% 0,4 28,70 27,90 27,15 26,00 24,35 0,6 17,70 16,65 15,50 14,32 13,85 0,8 13,30 12,20 11,50 11,10 10,70
6.2.1.1 Análise Estatística
A análise estatística para a resistência à compressão se deu através da utilização do
método para Projetos Cruzados de 3 Fatores. A ANOVA elaborada, e apresentada conforme
Tabela 6.4, possui as seguintes distinções de nomenclatura: A (relação a/c), B (Percentual de
CLE), C (dias). Os cálculos desta análise encontram-se no Anexo 3.
A determinação da significância dos fatores estudados é obtida ao comparar-se os
valores de Fcalculado (Fcal) e de Ftabelado (Ftab). Quando Fcal é maior que o Ftab, detecta-se
que o fator analisado apresenta diferenças significativas em relação aos grupos estudados, ou
seja, este fator é tido como significativo (S), em caso contrário, este é não significativo (NS).
Dentro dos fatores significativos, determina-se que o mais fortemente significativo seja o grupo
com o maior Fcal encontrado e assim sucessivamente.
100
Tabela 6.4 – Tabela ANOVA para Projetos Cruzados de 3 Fatores Fonte de Variação SQ GDL MQ Fcal Ftab Signif.
A (Relação a/c) 1.857,85 2 928,92 438,40 3,32 S B (% de CLE) 62,92 4 15,73 7,42 2,69 S
C (Dias) 363,83 1 363,83 171,71 4,17 S AB 12,33 8 1,54 0,73 2,27 NS AC 40,86 2 20,43 9,64 3,32 S BC 6,38 4 1,59 0,75 2,69 NS
ABC 5,79 8 0,72 0,34 2,27 NS ERRO 63,57 30 2,12 Total 2.413,53 59
Onde,
SQ= Soma dos Quadrados
GDL = Grau de Liberdade
MQ= Média dos Quadrados
Fcal= F calculado
Ftab= F Tabelado
Signif = Nível de Significância
Conforme demonstrado na Tabela 6.4, os Fatores Relação a/c (A), Percentual de CLE
(B) e ainda a Idade do Corpo de Provas (C) foram significativos. Além disso, a interface entre os
fatores: Relação a/c e Idade do Corpo de Provas (AC) também se mostrou significativa. Deve-se
ressaltar, no entanto, que entre os valores relevantes apresentados, o fator A (relação a/c) é o mais
significativo dado o valor de Fcal encontrado, seguido dos fatores C, AC e B respectivamente.
Os sub-itens seguintes valoram e demonstram graficamente as significâncias de cada
fator estudado, que serão analisados isoladamente e em relações cruzadas de fatores.
6.2.1.1.1 Análise Isolada da Relação a/c – Fator A
A Tabela 6.5 e a Ilustração 6.1 trabalham, isoladamente, a influência do fator A –
relação água/(cimento + cinza de lodo de esgoto), (a/c),sobre a resistência à compressão.
101
y = -12,181Ln(x) + 22,874R2 = 0,9859
0
5
10
15
20
25
30
0,4 0,6 0,8
Relação a/c
Méd
ia d
as R
esist
ênci
as à
Com
pres
são
(MPa
)
Tabela 6.5 – Média das Resistências à Compressão segundo o Fator A: Relação a/c Relação a/c Resistência a Compressão
(MPa) 0,4 23,22 0,6 13,51 0,8 10,08
Ilustração 6.1 – Média das Resistências à Compressão segundo o Fator A: Relação a/c
A Ilustração 6.1 desenvolve uma linha de tendência logarítmica que confirma a
variação da resistência em função da relação a/c. Segundo os valores apresentados, existe uma
relação inversamente proporcional, onde para uma argamassa moldada em iguais condições de
mistura, adensamento, cura e condições de ensaio, quanto maior a relação água/aglomerante,
menor a sua resistência relativa (ABRAMS, 1918; MEHTA; MONTEIRO, 1994; FONTES,
2003; GEYER, 2001; GONÇALVES, 2000).
O coeficiente de determinação (R2) obtido foi de 0,9859, indicando que o modelo
apresentado explica 98,59% dos resultados na resistência à compressão.
102
6.2.1.1.2 Análise Isolada da Idade do Corpo de Provas – Fator C
Para se verificar a influência isolada da Idade do Corpo de Provas (Fator C da Anova)
sobre a resistência à compressão, analisa-se os valores médios apresentados na Tabela 6.6.
Tabela 6.6 - Média das Resistências à Compressão segundo o Fator C: Idade do Corpo de Provas (CP)
Idade do Corpo de Provas (dias)
Resistência a Compressão (MPa)
7 dias 13,14 28 dias 18,06
Na Tabela 6.6, confirma-se o aumento significativo da resistência da argamassa em
função da Idade do Corpo de Provas; verifica-se um acréscimo médio de 37,44% em relação à
resistência encontrada entre os 7 dias e 28 dias. Fontes (2003) encontrou uma acréscimo de
31,44% nas resistências das argamassas moldadas.
6.2.1.1.3 Análise Conjunta da Resistência à Compressão segundo a Relação a/c e da Idade
do Corpo de Provas – Fator A x Fator C
A análise da influência cruzada dos fatores A e C sobre a resistência à compressão
baseia-se nos valores médios apresentados na Tabela 6.7 e na Ilustração 6.2.
Tabela 6.7 - Média das Resistências à Compressão segundo o Fator A (Relação a/c) cruzado com o Fator C (Idade do Corpo de Provas)
Resistência a Compressão (MPa) Relação a/c
7 dias 28 dias Variação (%)0,4 19,61 26,82 36,77 0,6 11,41 15,61 36,77 0,8 8,39 11,76 40,17
Média 13,14 18,06 37,90
103
Ilustração 6.2 – Média das Resistências à Compressão segundo o Fator A (Relação a/c) cruzado com Fator C (Idade do CP)
Na Ilustração 6.2, desenvolvem-se linhas de tendências logarítmicas que confirmam
mais uma vez a variação da resistência relativa em função da relação a/c, associado também com
a idade do corpo de provas. Quanto menor a relação a/c e quanto maior as idades, maiores os
valores médios das resistências relativas.
Verifica-se que houve uma variação média de 37,90% entre os valores encontrados
para a resistência relativa de 7 e de 28 dias (Tabela 6.7).
Na representação gráfica apresentada, os coeficientes de determinação (R2) obtidos
foram iguais a 0,9844 e 0,9879, ou seja, o modelo estudado explica os resultados na resistência à
compressão em 98,44% aos 28 dias e 98,79% aos 7.
6.2.1.1.4 Análise Isolada do Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto – Fator B
A Tabela 6.8 e a Ilustração 6.3 trabalham, isoladamente, a influência do fator B –
Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto (CLE), sobre a resistência à compressão.
y = -13,974Ln(x) + 26,408R2 = 0,9844
y = -10,387Ln(x) + 19,34R2 = 0,9879
0
5
10
15
20
25
30
0,4 0,6 0,8
Relação a/c
7 dias
28 dias
Log. (28 dias)
Log. (7 dias)
Méd
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(MPa
)
104
Tabela 6.8 – Média das Resistências à Compressão segundo o Fator B: Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto
Resistência à Compressão (MPa) Percentual de CLE 7 dias 28 dias Variação (%)0% 13,7 19,9 45,26 5% 14,2 18,9 33,69 10% 13,3 18,1 35,38 15% 12,8 17,1 34,27 20% 11,7 16,3 38,92
Média 13,14 18,06 37,50
Ilustração 6.3 - Média das Resistências à Compressão segundo o Fator B: Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto
Segundo a Ilustração 6.3, detecta-se a variação da resistência em função da utilização
da Cinza de Lodo de Esgoto; encontra-se uma relação inversamente proporcional, onde quanto
maior o percentual de adição de CLE utilizado na argamassa, menor é a resistência relativa
encontrada.
Na representação gráfica apresentada, os R2 obtidos foram iguais a 0,9933 e 0,8101,
ou seja, o modelo estudado explica os resultados na resistência à compressão, em relação ao uso
de adição de CLE, em 99,33% aos 28 dias e em 81,01% aos 7.
Nas argamassas com teores de adição de 5% e 10%, são encontrados resultados
próximos aos valores das argamassas de referência (0% de CLE), quais sejam, em ordem
crescente dos teores citados, para 7 dias: 13,7MPa, 14,2MPa e 13,3MPa e para 28 dias: 19,9MPa,
y = -0,5317x + 14,732R2 = 0,8101
y = -0,8975x + 20,754R2 = 0,9993
0
5
10
15
20
25
30
0% 5% 10% 15% 20%
Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto
7 dias
28 dias
Linear (7 dias)
Linear (28 dias)
Méd
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(MPa
)
105
18,9MPa e 18,1MPa, podendo-se considerar que o uso da CLE não impactou de forma
significativa na redução dos valores encontrados nas médias das resistências à compressão, o que
pode viabilizar o aproveitamento de CLE em até 10%, sem perdas significativas na resistência.
Verifica-se que aos 28 dias houve uma redução gradativa das resistências
encontradas, em função do teor de adição de CLE utilizado na moldagem das argamassas, para
todas as relações a/c. Segundo Tay (1987b), podem ser consideradas como aceitáveis quedas
próximas a 11% para resistência à compressão de 28 dias. Neste estudo encontrou-se uma
redução de 9,30% para a argamassa produzida com até 10% de CLE.
Segundo Geyer (2001), percentuais de adição de até 10% de CLE, mesmo com baixa
atividade pozolânica, não proporcionam grandes reduções na resistência à compressão. Isto se dá,
provavelmente, porque a adição das cinzas em pequenos percentuais, em substituição ao cimento,
pode ajudar no fechamento de poros do concreto. Os finos podem auxiliar para que não haja uma
redução relevante, como ocorreu com as adições de 5% e 10%.
Estes resultados vão ao encontro a estudos desenvolvidos por Fontes (2003),
Gonçalves (2000), onde adições que não possuem grande atividade pozolânica, não apresentam
crescimento de resistências superiores às referências.
Objetivando-se visualizar melhor as tendências do uso da Cinza de Lodo de Esgoto
sobre a resistência à compressão na argamassa, traçou-se linhas de tendências com as médias dos
valores das resistências segundo o percentual de CLE e ainda segundo as relações a/c estudadas,
0,4, 0,6 e 0,8 (Tabela 6.9, Ilustração 6.4).
Tabela 6.9 - Média das Resistências à Compressão segundo o Fator A (Relação a/c) cruzado com o Fator B (Percentual de Cinzas de Lodo de Esgoto)
Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto (%) 0% 5% 10% 15% 20%
Relação a/c Resistência
Referência (MPa)
Resist. (MPa)
variação (%)
Resist. (MPa)
variação (%)
Resist. (MPa)
variação (%)
Resist. (MPa)
variação (%)
0,4 24,53 24,85 1,33 23,73 -3,26 22,25 -9,28 20,73 -15,49 0,6 18,78 18,60 -0,93 19,28 2,66 19,85 5,73 16,60 -11,58 0,8 14,65 14,10 -3,75 13,83 -5,63 14,65 0,00 12,33 -15,87
106
y = -1,02x + 26,275R2 = 0,8831
y = -0,31x + 19,55R2 = 0,1589
y = -0,41x + 15,14R2 = 0,4605
0
5
10
15
20
25
30
0% 5% 10% 15% 20%
Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto
0,40,60,8Linear (0,4)Linear (0,6)Linear (0,8)
Méd
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(MPa
)
Relação a/c
Ilustração 6.4 - Média das Resistências à Compressão segundo o Fator A (Relação a/c) cruzado com Fator B (% de CLE)
Os coeficientes de determinação apresentados na Ilustração 6.4 foram baixos. Este
fato pode ser explicado em função da quantidade limitada de corpos de prova moldados para
avaliação das propriedades da argamassa de concreto endurecido (Tabela 5.3), ou seja, duas
unidades de cada argamassa para análise da resistência à compressão aos 7 dias e outras duas
para os 28. A quantidade foi definida conforme a disposição de CLE.
Conforme a Ilustração 6.4, pode-se estimar que para a produção de uma argamassa
próxima à resistência de compressão de 15 MPa, poderia se utilizar uma argamassa de relação a/c
0,8 sem adição de CLE ou optar por uma argamassa de relação a/c 0,6 com teor de adição de 20%
de CLE. Para a primeira opção, conforme Tabela 5.6, o consumo de cimento seria de 431,35
kg/m³, ao passo que para a segunda opção, conforme Tabela 5.5, o consumo de cimento seria de
378,39 kg/m³ e de CLE de 86,98 kg /m³.
Um outro exemplo pode ser aplicado na produção de uma argamassa próxima à
resistência de compressão de 20 MPa. Poderia-se utilizar uma argamassa de relação a/c 0,6 sem
adição de CLE ou optar por uma argamassa de relação a/c 0,4 com teor de adição de 20% de
CLE. Para a primeira opção, conforme Tabela 5.5, o consumo de cimento seria de 472,99 kg/m³,
ao passo que para a segunda opção, conforme Tabela 5.4, o consumo de cimento seria de 418,82
kg/m³ e de CLE de 96,27 /m³.
107
Dos exemplos apresentados, a segunda opção, analisada para cada um destes, traz não
só o benefício ecológico, por viabilizar a disposição final e segura da Cinza de Lodo de Esgoto e
diminuir a emissão de CO2 advinda da produção de cimento, como também econômico, pois se
reduz a aquisição de matéria prima – cimento – para a produção da argamassa.
6.2.2 Absorção por Imersão e Fervura
O ensaio de Absorção por imersão e fervura foi realizado na data de 60 dias, segundo
procedimentos estabelecidos pela NBR 9778 (ABNT, 1987b). Os valores médios relativos à
absorção em função das relações a/c e teor de adição de CLE são apresentados na Tabela 6.10.
Tabela 6.10 – Média da Absorção por imersão e fervura aos 60 dias (%) Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto Relação a/c
0% 5% 10% 15% 20% 0,4 7,82 7,73 8,02 8,02 7,85 0,6 9,26 9,73 9,95 10,45 10,69 0,8 13,06 13,17 13,20 12,99 12,79
Segundo os dados apresentados, verifica-se que a absorção aumenta em função da
relação a/c e em função da Cinza de Lodo de Esgoto, como era esperado.
6.2.2.1 Análise Estatística
A análise estatística proposta baseou-se na aplicação do método para Projetos
Fatoriais de 2 fatores. A ANOVA apresentada na Tabela 6.11 possui as seguintes distinções de
nomenclatura: A (Relação a/c), B (Percentual de CLE). Os cálculos desta análise estão no Anexo
4.
108
Tabela 6.11 – Tabela ANOVA para Projetos Fatoriais de 2 Fatores Fonte de Variação SQ GDL MQ Fcal Ftab Signif.
A (Relação a/c) 201,32 2 100,66 574,74 3,32 S B (% de CLE) 1,22 4 0,30 1,74 2,69 NS
AB 3,24 8 0,40 2,31 2,27 S ERRO 5,25 30 0,18 Total 211,02 44
Onde,
SQ= Soma dos Quadrados
GDL = Grau de Liberdade
MQ= Média dos Quadrados
Fcal= F calculado
Ftab= F Tabelado
Signif = Nível de Significância
Conforme demonstrado na Tabela 6.11, os Fatores A (Relação a/c) e AB (interface
das relações a/c com o teor de adição de CLE), foram os mais significantes. Ressalta-se, no
entanto, que o fator A é o mais significativo da análise tendo em vista que o valor do Fcal é o
mais relevante.
6.2.2.1.1 Análise Isolada da Relação a/c – Fator A
A Tabela 6.12 e a Ilustração 6.5 valoram e demonstram graficamente a significância
do fator A: Relação a/c.
Tabela 6.12 – Média da Absorção por imersão e fervura aos 60 dias, segundo o Fator A: Relação a/c
Relação a/c Absorção (%) 0,4 7,89 0,6 10,01 0,8 13,04
109
y = 2,5773x + 5,1602R2 = 0,9899
0
5
10
15
20
25
30
0,4 0,6 0,8
Relação a/c
Abs
orçã
o po
r Im
ersã
o e
Ferv
ura
(%)
Ilustração 6.5 - Média da Absorção aos 60 dias, segundo o Fator A: Relação a/c
Observa-se que a absorção cresce com o aumento da relação a/c, como era de se
esperar, pois estas proporcionam argamassas mais porosas. O coeficiente de determinação (R2)
obtido foi de 0,9899, indicando que o modelo proposto explica 98,99% dos resultados da
absorção por imersão e fervura.
Geyer (2001) observou que, de um modo geral, a absorção por imersão cresce com o
aumento da relação a/c.
6.2.2.1.2 Análise Conjunta da Absorção por Imersão e Fervura segundo a Relação a/c e
Teores de Adição de CLE – Fator A x Fator B
Os resultados do fator AB não permitem uma avaliação gráfica sobre as médias
encontradas na análise estatística, devido à grande variação destes, no entanto, objetivando-se
visualizar melhor as tendências dos ensaios de absorção por imersão e fervura em função do teor
de adições de CLE, traçou-se curvas com a média dos valores reais de absorção medidos nos
ensaios, segundo as relações a/c 0,4, 0,6 e 0,8 versus os teores de adições de CLE, quais sejam
0%, 5%, 10%, 15% e 20%, Tabela 6.10 e Ilustração 6.6.
110
Ilustração 6.6 – Variação dos valores médios da Absorção por Imersão e Fervura (%)
Na Ilustração 6.6, observa-se que, a absorção aumenta com o acréscimo da relação
a/c, o que era esperado, uma vez que as argamassas se tornam mais porosas em função do
aumento das relações a/c. Esta mesma relação também é encontrada, quando a análise se dá em
função do fator teor de adição de Cinza de Lodo de Esgoto.
Os coeficientes de determinação, segundo o teor de adição de CLE (0%, 5%, 10%,
15% e 20%) foram respectivamente de 0,9359, 0,9769, 0,9789, 0,9998, 0,9926, o que quer dizer
que o modelo apresentado explica os resultados da Absorção por Imersão e Fervura em 93,59%
para a argamassa de 0% de CLE, 97,69% para 5%, 97,89% para 10%, 99,98 para 15% e 99,26%
para 20%. Estes valores não estão representados graficamente em função de que os mesmo
causariam uma má disposição e interpretação dos dados da Ilustração 6.6.
Na Tabela 6.10 e Ilustração 6.6, observa-se, para a relação a/c 0,4, que não houve
influências relevantes do teor de adição sobre os resultados da absorção; acréscimo total de
2,55% sobre a argamassa de referência. Este mesmo diagnóstico é encontrado na relação a/c 0,8,
que apresentou um acréscimo máximo de 1,07%.
0
5
10
15
20
25
30
0,4 0,6 0,8
Relação a/c
Abs
orçã
o po
r Im
ersã
o e
Ferv
ura
(%)
0%
5%
10%
15%
20%
% de Cinza de Lodo de Esgoto
111
Verifica-se, no entanto, que para as argamassas de relação a/c 0,6 e teores de adição
5% e 10%, encontrou-se um novo percentual de acréscimo, 7,45%, em relação à argamassa de
referência; para os teores de 15% e 20%, este valor passou para 15,44%, o que expressa uma
tendência quanto à influência das adições na absorção por imersão: quanto maior o teor de adição
de CLE, maior a absortividade da argamassa.
Conforme a Ilustração 6.6, verifica-se que os teores de adição de CLE de 5% e 10%,
para as relações a/c 0,4, e 0,8, a exceção da 0,6, não influenciaram nos resultados encontrados na
absorção por imersão, se comparados com os valores das argamassas de referências, o que
viabiliza o aproveitamento de maiores quantidades de CLE, ou seja, em até 10% sem perdas
significativas.
Fontes (2003) verificou um aumento na porosidade total do concreto à medida que a
porcentagem de CLE também aumentava. Estes incrementos foram da ordem de 5%, 10%, 18% e
22% para as misturas com 10%, 15%, 20% e 30% de adição de CLE.
6.2.3 Carbonatação
Os Corpos de Provas foram ensaiados em três datas de medição distintas: 60, 75 e 90
dias. Após a aplicação da solução de fenolftaleína efetuaram-se leituras de medição da
carbonatação, conforme procedimento experimental descrito no Capítulo 5.
Os ensaios de carbonatação para as relações a/c 0,4 e 0,6 não indicaram nenhuma
leitura de avanço entre as três datas de medição. Acredita-se que em função da baixa porosidade
para os tipos de argamassas descritas seriam necessárias outras leituras em um período maior.
Desta forma, não foi possível modelar estatisticamente os resultados dos valores
encontrados para o ensaio de carbonatação, tendo em vista que se obteve leituras somente para a
relação a/c 0,8.
Para a idade dos 60 dias, em todas as variáveis de a/c, as leituras foram 0,00mm. Este
fato pode ser explicado em função de esta ser a data de retirada do CP’s da câmara úmida para
exposição natural, ou seja, os corpos de provas encontravam-se saturados.
Na Tabela 6.13, são apresentados os resultados isolados das medidas de profundidade
de carbonatação da relação a/c 0,8.
112
Tabela 6.13 – Carbonatação segundo a relação a/c 0,8 (mm) Percentual de Cinza de Lodo de Esgoto Dias
0% 5% 10% 15% 20% 60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 75 0,00 1,00 1,00 4,00 3,00 90 3,33 3,33 3,17 4,33 4,17
Observando-se a Tabela 6.13, verifica-se que as profundidades de carbonatação aos
90 dias (relação a/c 0,8), para os teores de adição de 0%, 5% e 10% apresentaram valores muito
próximos. Inclusive com o mesmo valor para os teores de 0% e 5% e com uma pequena redução
para a argamassa moldada com 10% de CLE. Estes resultados, associados às análises de outros
experimentos (resistência à compressão, absorção por imersão e fervura), podem indicar a
possibilidade do uso da adição de CLE em até 10%, sem que haja o comprometimento da
carbonatação. No entanto, como não foi possível modelar estatisticamente os resultados da
carbonatação, esta afirmação só poderá ser confirmada com a realização de outros experimentos.
Comparando-se os resultados da carbonatação para a relação a/c 0,8, com os obtidos
no ensaio de absorção por imersão e fervura, verifica-se a mesma tendência: pouca variação entre
os resultados para as adições de 0%, 5% e 10%.
Estudos desenvolvidos nesta área registram que, à medida que se aumenta a relação
a/c, têm-se concretos mais permeáveis e, portanto mais susceptíveis ao ataque de Dióxido de
Carbono (CO2). Concretos com relações a/c de 0,5 e 0,65, associados ao aumento do teor das
adições de CLE, geram um pequeno crescimento na profundidade carbonatada (GEYER, 2001).
6.2.4 Análise dos Resultados
Ao avaliarem-se os resultados dos ensaios de Resistência à Compressão, Absorção
por Imersão e Fervura e ainda de Carbonatação, verifica-se que uma mesma tendência para as
relações a/c 0,4, 0,6 e 0,8: pequenas variações percentuais entre os resultados das argamassas
produzidas com teores de adições de 0%, 5% e 10% de CLE. Além disso, estabelece-se, de uma
forma geral, a seguinte relação conjunta: quanto maior o teor de adição de CLE, menor a
resistência, maior a absorção e maior a profundidade de carbonatação.
Para a relação a/c 0,4, verifica-se que a adição de CLE em até 10% na argamassa
moldada, propiciou uma variação percentual de -9,28% para a resistência à compressão
113
comparada a argamassa de referência (0% de CLE); Na absorção, um incremento percentual de
2,55%; e na carbonatação não houve leituras.
Para a relação 0,6, verifica-se que a adição de CLE em até 10% na argamassa de
concreto variou -11,58% em relação à argamassa de referência; na absorção houve um
incremento percentual de 7,45%, para a carbonatação não houve leituras.
Para a relação 0,8, detecta-se que a adição em até 10% de CLE na argamassa moldada
provocou uma variação de -5,63% em relação à argamassa de referência (0% de CLE); na
absorção encontrou-se um incremento percentual de 1,07%; para a carbonatação, em relação à
argamassa feita com 10% de CLE, verificou-se uma variação percentual de -4,80%.
114
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS
7.1 – QUANTO À CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA E FÍSICA DA CINZA DE LODO DE
ESGOTO
A caracterização química e física da Cinza de Lodo de Esgoto (CLE) indicou
potencial de aproveitamento como adição ao cimento.
Os ensaios de Difratometria de Raios X e de Microscopia Eletrônica de Varredura
indicaram uma predominância da atividade cristalina na CLE; com presença relevante de Cálcio
(CaCO3). Os elementos químicos apontados no ensaio de Microscopia de Varredura se
confirmaram na Difratometria de Raios X, na qual se acusou a presença da sílica (SiO2), na forma
de quartzo, de cálcio (CaCO3), potássio e ferro (muscovita).
A granulometria encontrada para Cinza de Lodo de Esgoto atingiu valores muito
próximos ao estabelecido pela NBR 12653 (ABNT, 1992), que define um limite mínimo de
finura para as pozolanas artificiais (CLE) em que o percentual máximo retido na peneira 45µm
deve ser de 34%. A CLE obtida possui mais de 90% dos seus grãos inferiores a 56,49µm.
Um dos limites químicos estabelecidos pela NBR 12653 (ABNT,1992) para o uso de
aditivos minerais em misturas com Cimento Portland, mínimo de 70% para a soma de SiO2 +
Al2O3 + Fe2O3, foi atendido, uma vez que a composição química da CLE totalizou 72,53%.
A CLE apresentou 245 mgCaO/g, o que conforme ensaio realizado por meio da NBR
5753 (ABNT, 1991), indica que a CLE possui uma baixa atividade pozolânica.
7.2 QUANTO À CARACTERIZAÇÃO AMBIENTAL DA CINZA
De acordo com a NBR 10004 (ABNT, 2004a), a CLE foi classificada como resíduo
não inerte, ou seja, resíduo Classe II – A, formado por alguns compostos perigosos, que reforçam
115
a necessidade de se implantar alternativas práticas que permitam uma disposição final adequada,
segura e definitiva.
Experiências anteriores (ALLEMAN, BERMAN, 1984; GEYER, 2001; FONTES,
2003; TAY, 1987a; HOPPEN et al., 2005a) mostram que matrizes de cimento podem estabilizar e
solidificar os compostos nocivos dos resíduos, através do encapsulamento principalmente destes
compostos.
7.3 QUANTO AO USO DA CINZA DE LODO DE ESGOTO COMO ADIÇÃO EM
ARGAMASSAS
A análise estatística dos resultados da resistência à compressão mostra que as
variações encontradas estão ligadas a três fatores significativos, quais sejam; Relação a/c, Idade
do Corpo de Provas e Teor de adição de CLE.
No fator relação a/c, verifica-se a existência de uma relação inversamente
proporcional, qual seja: quanto maior a relação água/aglomerante, menor a sua resistência
relativa.
Para a idade dos CP’s, a análise confirma o aumento significativo da resistência da
argamassa em função da Idade do Corpo de Provas; verificou-se um acréscimo médio de 37,44%
em relação às idades de 7 e 28 dias.
Em relação ao teor de adição de CLE, encontrou-se uma relação inversamente
proporcional, onde quanto maior o consumo de CLE na argamassa, menor a resistência relativa
encontrada.
Verificou-se nos resultados dos ensaios de resistência à compressão das argamassas
de relações a/c 0,4, 0,6 e 0,8, que as adições de teores de CLE de 5% e de 10%, comparada às
argamassas de referências (0%de CLE), não impactaram de forma relevante na redução dos
valores médios encontrados. O incremento percentual encontrado foi de -3,75% para argamassas
com teor de adição de 5% e de -5,63% para 10%.
Comparando-se as resistências das argamassas de 0% de adição com as de 20%,
verificou-se as seguintes variações, para as relações a/c 0,4, 0,6 e 0,8: -15,49%, -11,58% e -
15,87%.
116
Os resultados dos ensaios de absorção por imersão e fervura estão ligados a dois
fatores: relação a/c e teor de adição de CLE. Verificou-se que a absorção aumenta com o
acréscimo da relação a/c, uma vez que as argamassas se tornam mais porosas em função do
aumento das relações a/c.
Verificou-se também que os teores de adição de CLE de 5% e 10%, para as relações
a/c 0,4 e 0,8, a exceção da 0,6, não influenciaram de forma significativa nos resultados
encontrados na absorção por imersão e fervura, se comparados com os valores das argamassas de
referências. Os percentuais encontrados nos ensaios de Absorção por Imersão e Fervura, segundo
as argamassas de referência, para as relações 0,4, 0,6 e 0,8, para a adição de 5% e de 10% de
CLE foram de: 2,55%, 7,45% e 1,07% respectivamente;
A análise da carbonatação, restrita somente a relação a/c 0,8, indicou que com os
percentuais de adição de 0%, 5% e 10% de Cinza de Lodo de Esgoto, aos 90 dias, atingiu-se
valores próximos que variaram de 3,17 a 3,33mm. Os valores não se distanciaram do valor
encontrado na argamassa de referência (0% de CLE), que equivaleu a 3,33mm. Pequenos teores
de adição na profundidade de carbonatação da argamassa de concreto não alteraram muito a
profundidade carbonatada. Esta afirmação, contudo, não pode ser aplicada enfaticamente por se
tratar de uma análise isolada.
7.4 PROPOSTAS PARA TRABALHOS FUTUROS
Sugere-se para aprofundamento e conhecimentos sobre o assunto estudado, os
seguintes temas para trabalhos futuros:
- Estudo da carbonatação da argamassa de concreto, variando-se a relação a/c e o teor de
adição de Cinza de Lodo de Esgoto;
- Estudo da solubilização e lixiviação da argamassa de concreto, variando-se as
temperaturas de incineração da Cinza de Lodo de Esgoto, bem como os teores de CLE;
- Avaliação da argamassa de concreto com e sem o resfriamento brusco da CLE após a
incineração, visando a melhoria da atividade pozolânica do resíduo;
- Estudo da utilização da CLE conjugada com outras adições no concreto ou na argamassa
de concreto;
117
- Avaliação do concreto ou da argamassa, no estado endurecido, produzidos com adições de
CLE, após serem submetidos às altas temperaturas;
- Avaliações de durabilidade e de desempenho mecânico para concretos estruturais
produzidos com diversos teores de adição de cinza de lodo de esgoto;
- Avaliação da viabilidade financeira da utilização da cinza de lodo de esgotos em
concretos e argamassas;
118
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124
ANEXOS
ANEXO 1 – RESULTADOS DE ANÁLISES DE ESGOTOS
125
126
127
128
129
ANEXO 2 – CÁLCULO DE SUBSTITUIÇÃO DE CIMENTO PORTLANDO POR CINZA DE LODO DE ESGOTO 2 - CP Argamassa 5% CLE, Traço 1:3, a/c: 0,60 2.1 - DadosTraço 1 3Fator a/c 0,6
Nº CP 10 unidadesVolume: 0,0020 m³
Cp argam medida ml medida l medida m³1 200 0,2 0,000210 2000 2 0,002
2.2 - Cálculo do Cimento e Areia Massa Específica - YC= 1000-ar/ (1/Ycim + a/c/Yágua + a/Yareia + p/Ypedra) cim 2,98 ar=2%; p/pedra=0 água 1,00
areia 2,64 C= 472,99 kg ar incorporado 2%
Areia= 1.418,96 kg
2.3 - Traço com inclusão da CLE - 5% Massa Específica - Ycim 2,98
Y=P/V CLE 2,74 Vol cimento= 472,99 158,72 m³
2,98 a) Encontrando volume do cimento e CLE (m³) Vol Cinza (%) 5%
Vol cimento= Vol cimento + Vol cinza (%)158,72 150,78 7,94
b) Encontrando peso do cimento e CLE (kg)
Pcimento= Pcimento + Pcinza 449,34 21,74
c) Encontrando novo traçoCimento= 449,34 Areia= 1.418,96 Cinza= 21,74
1m³ Cimento (kg) Areia (kg) CLE (kg)1,00 449,34 1.418,96 21,74
130
ANEXO 3 – ANÁLISE ESTATÍSTICA DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO – PROJETO FATORIAL CRUZADO DE TRÊS FATORES
DIAS (C) 7 28%CLE (B) 0% 5% 10% 15% 20% 0% 5% 10% 15% 20% Ti
22,00 24,40 19,50 16,70 15,60 29,40 27,20 25,90 25,10 24,60 18,70 19,20 21,10 20,30 18,60 28,00 28,60 28,40 26,90 24,10 11,60 11,40 12,10 12,10 10,40 16,80 15,20 15,50 20,10 13,30 11,60 11,70 12,20 9,80 11,20 18,60 18,10 15,50 16,60 14,40 10,00 8,40 7,60 7,40 7,30 14,50 12,10 13,30 11,00 10,80 8,30 9,80 7,50 10,30 7,30 12,10 12,30 14,26 11,20 10,60
Tj 554,46 948,56T...
Varíavel de resposta: Resistência compressãoFatores controláveis e níveis:
dias 2 C a 3%CLE 5 B b 5
a/c 3 A c 2n 2 n 2
Totais (Tijk) 40,70 43,60 40,60 37,00 34,20 57,40 55,80 54,30 52,00 48,70 23,20 23,10 24,30 21,90 21,60 35,40 33,30 31,00 36,70 27,70 18,30 18,20 15,10 17,70 14,60 26,60 24,40 27,56 22,20 21,40
Médias 13,70 14,15 13,33 12,77 11,73 19,90 18,92 18,81 18,48 16,30
Tij...%CLE B1 B2 B3 B4 B5 Ti...
A1 98,10 99,40 94,90 89,00 82,90 464,30 A2 58,60 56,40 55,30 58,60 49,30 278,20 A3 44,90 42,60 42,66 39,90 36,00 206,06
T.j.. 201,60 198,40 192,86 187,50 168,20 948,56 948,56T...
TC= 14.996,10
Tik...DIAS C1 C2 Ti...
Fator a/c A1 196,10 268,20 464,30 A2 114,10 164,10 278,20 A3 83,90 122,16 206,06
T..k. 394,10 554,46 948,56 948,56T...
Tjk...%CLE B1 B2 B3 B4 B5 T.j..DIAS C1 82,20 84,90 80,00 76,60 70,40 394,10
C2 119,40 113,50 112,86 110,90 97,80 554,46 T..k. 201,60 198,40 192,86 187,50 168,20 948,56 948,56
T...
Cruzado ANOVA
GDLFonte de Variação SQ GDL MQ Fcal Ftab Signif.?
SQA 1.775,42 2 A (Fator a/c) 1.775,42 2 887,71 418,33 3,32 SSQB 57,86 4 B (% de CLE) 57,86 4 14,47 6,82 2,69 SSQAB 15,49 8 C (Dias) 428,59 1 428,59 201,97 4,17 SSQC 428,59 1 AB 15,49 8 1,94 0,91 2,27 NSSQBC 5,48 4 AC 29,52 2 14,76 6,96 3,32 SSQAC 29,52 2 BC 5,48 4 1,37 0,65 2,69 NSSQABC 19,85 8 ABC 19,85 8 2,48 1,17 2,27 NSSQR 63,66 30 ERRO 63,66 30 2,12 SQT 2.395,88 59 Total 2.395,88 59Verificação 2.395,88
Fator a/c (A)
SQ
Fator a/c
394,10
464,30
278,20
206,06
0,4
0,6
0,8
131
ANEXO 4 – ANÁLISE ESTATÍSTICA DA ABSORÇÃO POR IMERSÃO E FERVURA AOS 60 DIAS – PROJETO FATORIAL DE DOIS FATORES
Análise Absorção - 60 dias
%CLE (B) 0% 5% 10% 15% 20%A1 7,77 A2 7,80 A3 7,99 A4 8,17 A5 8,44 A1 7,92 A2 7,73 A3 8,34 A4 7,67 A5 7,78 A1 7,78 A2 7,66 A3 7,72 A4 8,22 A5 7,33 B1 9,34 B2 9,76 B3 10,46 B4 10,45 B5 10,83 B1 9,17 B2 9,69 B3 9,44 B4 10,45 B5 10,55 B1 9,26 B2 9,73 B3 9,95 B4 10,45 B5 10,69 C1 12,90 C2 13,26 C3 12,77 C4 13,74 C5 13,28 C1 12,73 C2 12,55 C3 12,71 C4 12,82 C5 12,66 C1 13,55 C2 13,70 C3 14,13 C4 12,41 C5 12,43
23,47 23,19 24,05 24,06 23,55 118,3227,765 29,175 29,85 31,35 32,07 150,2139,18 39,51 39,61 38,97 38,37 195,64
90,415 91,875 93,51 94,38 93,99 464,17 464,17
0% 5% 10% 15% 20%0,4 7,82 7,73 8,02 8,02 7,85 39,440,6 9,26 9,73 9,95 10,45 10,69 50,070,8 13,06 13,17 13,20 12,99 12,79 65,21N 9 9 9 9 9 45
Variável de Resposta: Absorção Fatores controláveis e níveis
A (fator a/c)= 3B (%cle)= 5
n= 3
TC= 4.787,86
CruzadoGDL
SQA 201,32 2SQB 1,22 4SQAB 3,24 8SQR 5,25 30SQT 211,02 44Verificação 211,02
ANOVA Fonte de Variação SQ GDL MQ Fcal Ftab Signif.?
A (Fator a/c) 201,32 2 100,66 574,74 3,32 SB (% de CLE) 1,22 4 0,30 1,74 2,69 NSAB 3,24 8 0,40 2,31 2,27 SERRO 5,25 30 0,18 Total 211,02 44
Médias
Totais
SQ
0,8
0,4
0,6
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