1. UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL
PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA
COORDENADORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MATERIAIS
RECUPERAÇÃO DE RESÍDUOS
INDUSTRIAIS DE SBR:
AVALIAÇÃO TÉCNICA E AMBIENTAL
Larissa N. Carli, Aline Zanchet, Tatiana Weber, Ângela A. Gugel
Rosmary N. Brandalise, Regina C. R. Nunes e Janaina S Crespo (jscrespo@ucs.br)

3. ROTEIRO DE APRESENTAÇÃO
 Introdução
 Objetivo
 Caracterização do pó obtido
 Métodos e técnicas  Metodologias para a recuperação
Revulcanização
 Resultados e discussões Incorporação como carga
Desvulcanização em microondas
 Conclusões

4. INTRODUÇÃO
Indústria da borracha:  matérias-primas
 indústria pesada – pneus
 indústria leve – artefatos diversos
Produção (103 t)1,2: Consumo (103 t)1,2:
Mundo Brasil Mundo Brasil
Borracha natural: 9.645 110 Borracha natural: 8.881 314
Borracha sintética: 12.525 445 Borracha sintética: 12.209 400
1INTERNATIONAL RUBBER STUDY GROUP. Statistical summary of world rubber situation. 2010. 2SINBORSUL. Perfil da indústria de artefatos de
borracha do Brasil e do RS. 2007.

5. INTRODUÇÃO
SBR – copolímero de butadieno-estireno3,4,5:
- amplamente utilizado na indústria de artefatos de borracha para
a produção de componentes para autopeças (perfis expandidos,
maciços e prensados)
- vantagens em relação à borracha natural: maior resistência à
abrasão, maior resistência à flexão, maior resistência ao calor,
melhor retenção e uniformidade de cor e menor odor; maior
estabilidade de plasticidade, menor tendência à pré-vulcanização;
e melhores características de extrusão
3LOVISON, V. M.; ROCHA, E. C. DA.; PIEROZAN, N. J. Tecnologia de transformação dos elastômeros, 2003. 4PEDRINHA, I. Elastômeros
Petroflex, 2008. 5CIESIELSKI, A. An introduction to rubber technology, 1999.

6. INTRODUÇÃO
Geração de resíduos de borracha:
Rio Grande do Sul6:
- 11.800 t de resíduos por ano
- 87% correspondem a resíduos industriais Classe II – não
perigosos
Problema ambiental:
- Materiais de difícil degradação (ligações cruzadas)
- Problemas de disposição final
- Desperdício de matérias-primas e energia
6FEPAM. Relatório sobre a geração de resíduos sólidos industriais no RS, 2003.

7. INTRODUÇÃO
Alternativas para o reaproveitamento de resíduos de borracha7-10
- geração de energia
- reutilização na construção civil
- regeneração:
 física (mecânica, termo-mecânica, crio-mecânica, microondas e ultrassom)
 química (compostos orgânicos/inorgânicos)
-recuperação ou reciclagem
7ADHIKARI, B.; DE, D.; MAITI, S. Progress in Polymer Science, 2000. 8MYHRE, M.; MACKILLOP, D. A. Rubber Chemistry and Technology, 2002.
9FANG, Y.; ZHAN, M.; WANG, Y. Materials & Design, 2001. 10JANG, J. W.; YOO, T. S.; OH, J. H.; IWASAKI, I. Resources, Conservation and Recycling,
1998.

8. INTRODUÇÃO
Recuperação de resíduos de borracha
- utilização dos resíduos na forma de pó como carga em composições com
elastômeros virgens, através de sua incorporação e subsequente vulcanização11
- não altera a composição química do material11
- perda de propriedades mecânicas  fraca interação entre a borracha vulcanizada
e a borracha virgem7,8,9
- estudos indicam a possibilidade de incorporação de altos teores de resíduos em
formulações com borracha virgem12,13,14
7ADHIKARI, B.; DE, D.; MAITI, S. Progress in Polymer Science, 2000. 8MYHRE, M.; MACKILLOP, D. A. Rubber Chemistry and Technology, 2002.
9FANG, Y.; ZHAN, M.; WANG, Y. Materials & Design, 2001. 12ZANCHET,A.; DAL’ACQUA, N.; WEBER, T.; CRESPO, J. S.; BRANDALISE, R. N.;
NUNES, R. C. R. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 2007. 11PAPAUTSKY, D. Borracha Atual, 2003. 13GIBALA, G.; HAMED, R. Rubber chemistry and
Technology, 1994. 14NELSON, P.A.; KUTTY, S. K. N. Progress in Rubber, Plastics and Recycling Technology, 2002.

9. INTRODUÇÃO
Recuperação de resíduos de borracha
- incorporação de resíduos industriais, de origem e composição conhecida, no processo
produtivo onde são gerados
- desenvolvimento de composições com propriedades de interesse tecnológico12
alterações no processo produtivo  alternativa ambientalmente viável?
- busca pela minimização dos impactos ambientais da geração de resíduos
- duas variáveis10,15: consumo energético
consumo de matérias primas
9FANG, Y.; ZHAN, M.; WANG, Y. Materials & Design, 2001. 12ZANCHET,A.; DAL’ACQUA, N.; WEBER, T.; CRESPO, J. S.; BRANDALISE, R. N.;
NUNES, R. C. R. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 2007. 15BJÖRKLUND, A.; FINNEVEDEN, G. Resources, Conservation and Recycling, 2005.

10. INTRODUÇÃO
Avaliação do Ciclo de Vida (ACV)
- Materiais elastoméricos: poucos estudos de ciclo de vida disponíveis na literatura
- impactos ambientais na produção: extração de recursos naturais18
- fim de vida:  pneus inservíveis16,17,20
 resíduos pós-consumo em pó21
 produção – uso – disposição final19
16FERRÃO, P.; RIBEIRO, P.; SILVA, P. A. Waste Management, 2007. 17AMARI, T.; THEMELIS, N. J.; WERNICK, I. K. Resources Policy, 1999. 18RYDH,
C. J.; SUN, M. Journal of Cleaner Production, 2005. 19ZACKRISSON, M. Journal of Cleaner Production, 2005. 20CORTI, A.; LOMBARDI, L. Energy, 2004.
21BOUGHTON, B.; HORNATH, A. Resources, Conservation and Recycling, 2006.

11. OBJETIVO
Verificar a viabilidade técnica e ambiental da
recuperação de resíduos elastoméricos vulcanizados em
pó, visando o desenvolvimento de artefatos com
aplicação tecnológica.

12. MÉTODOS E TÉCNICAS: Coleta e Caracterização do resíduo
Coleta do resíduo (NBR 10.007-04)
Moagem
Caracterização do pó obtido
(SBR-r)
- Análise granulométrica (ASTM D 5644-01)
- Microscopia eletrônica de varredura – SEM
- Análise termogravimétrica – TGA
- Calorimetria exploratória diferencial – DSC

13. MÉTODOS E TÉCNICAS: Metodologias para a recuperação
Revulcanização (T. Weber)
- Sistema de aceleração convencional
Incorporação como carga
- Formulação sem negro de fumo (A. Zanchet)
- Composição industrial (perfis automotivos) (L. N. Carli)
-Composição industrial (banda de rodagem de
motocicleta) (A. A. Gugel)

14. MÉTODOS E TÉCNICAS
Caracterização dos compósitos de SBR-r
- Densidade (ASTM D 297-06)
- Dureza Shore A (ASTM D 2240-05)
- Resistência à tração (ASTM D 412-06a)
- Resistência ao rasgamento (ASTM D 624-00)
- Deformação permanente à compressão (ASTM D 395-03)
- Resistência à abrasão (DIN 53516-87)
- Resiliência (ASTM D 1054-02)
- Microscopia eletrônica de varredura – SEM
- Análise térmica dinâmico-mecânica – DMA
- Densidade de ligações cruzadas (equação de Flory e Rehner)22
- Analisador do processamento de borracha – RPA
- Envelhecimento acelerado (termo e foto-oxidação)
22FLORY, P. J. Principles of polymer chemistry. Cornel University, New York, 1953.

15. MÉTODOS E TÉCNICAS: Avaliação do desempenho
ambiental do processo de reciclagem
- Caracterização do processo produtivo
- Balanço de massa e energia
- Avaliação do ciclo de vida (ACV) (berço ao túmulo)
Pesagem Banbury Cilindros Extrusora Túnel Acabamento Artefato
(a)
Disposição
Moagem Resíduos final (aterro)
(b) (c)
Pesagem Banbury Cilindros Prensa Acabamento Artefato
Fronteiras do sistema
Unidade funcional: número de misturas preparadas, necessário para suprir a produção mensal
média de perfis expandidos de SBR para a indústria automobilística (11.000 kg/mês), e o teor
de resíduo a ser incorporado (10 a 90 phr).

16. RESULTADOS E DISCUSSÕES: Caracterização do SBR-r
32 120 0,1
28,9
28
100 0,0
24
80 -0,1
DTG (mg.min )
20
Massa (%)
17,0 17,1
60 754 °C -0,2
% retido
16
15,0%
12,3 291 °C
12 10,9 40 24,1% -0,3
-1
7,9
8
6,0
20 -0,4
4 465 °C
27,6%
0 0 -0,5
>20 20-25 25-28 28-35 35-48 48-65 <65 0 100 200 300 400 500 600 700
Temperatura (°C)
Peneiras (mesh)
Componente %
Borracha SBR 27,6
Óleo 24,1
Cargas Negro de fumo 12,1
CaCO3 34,1
Outros 2,1
DSC: não foi observada vulcanização residual
BILGILI, E.; ARASTOOPOUR, H.; BERNSTEIN, B. Powder Technology, 2001.
WEBER, T.; ZANCHET, A.; BRANDALISE, R. N.; CRESPO, J. S.; NUNES, R. C. R. Journal of Elastomers and Plastics, 2008.
CARLI, L. N.; BONIATTI, R.; TEIXEIRA, C. E.; NUNES, R. C. R.; CRESPO, J. S. Materials Science and Engineering C, 2009.

17. RESULTADOS E DISCUSSÕES: Revulcanização
20
Tensão na ruptura (MPa)
18 -1
Resistência ao rasgamento (kN m )
16
14
12
Propriedade
10 50%
8
6
4
70%
2
0
E S C S C S C
OL 17 17 26 26 33 33
N TR TW TW TW TW TW TW
CO
WEBER, T.; OLIVEIRA, M. G.; ZENI, M.; CRESPO, J. S.; NUNES, R. C. R. Polymer Bulletin, 2008.
WEBER, T.; ZANCHET, A.; CRESPO, J. S.; OLIVEIRA, M. G.; SUAREZ, J. C. M.; NUNES, R. C. R., Polímeros: Ciência e Tecnologia,, 2011.

18. RESULTADOS E DISCUSSÕES: Incorporação como carga
em formulação sem negro de fumo
3.5
600
535%
3.0
500
Alongamento na ruptura (%)
Tensão na ruptura (MPa)
2.5 60%
400
2.0
300
1.5
1.0 200
0.5 100
0.0 0
0 25 50 75 100 125 150
Teor de SBR-r (phr)
12ZANCHET,A.; DAL’ACQUA, N.; WEBER, T.; CRESPO, J. S.; BRANDALISE, R. N.; NUNES, R. C. R. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 2007.

19. RESULTADOS E DISCUSSÕES: Incorporação como carga
em formulação industrial de perfis automotivos
Resistência à tração e MEV
10 600
500
8
Alongamento na ruptura (%)
Tensão na ruptura (MPa)
400
6
300
4
200
2
100
0 0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Teor de SBR-r (phr)
CARLI, L. N.; BONIATTI, R.; TEIXEIRA, C. E.; NUNES, R. C. R.; CRESPO, J. S. Materials Science and Engineering C, 2009.

20. RESULTADOS E DISCUSSÕES: Incorporação como carga
em formulação industrial de perfis automotivos
Efeito do envelhecimento: Propriedades mecânicas
150
Tensão na ruptura
Alongamento na ruptura
Resistência ao rasgamento
125
100
Retenção da propriedade após
o envelhecimento (%)
75
50
25
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Teor de SBR-r (phr)
CARLI, L. N.; BIANCHI, O.; MAULER, R. S.; CRESPO, J. S. Journal of Applied Polymer Science, 2012.

21. RESULTADOS E DISCUSSÕES: Incorporação como carga
em formulação industrial de perfis automotivos
Efeito do envelhecimento: Densidade de ligações cruzadas e DMA
-4
2.5x10
Não envelhecido
Envelhecido
Densidade de ligações cruzadas (mol cm )
-3
-4
2.0x10
1,2
0 phr - antes do envelhecimento
1.5x10
-4 50 phr
90 phr
1,0 0 phr - após o envelhecimento
50 phr
90 phr
-4
1.0x10 0,8
0,6
tan
-5
5.0x10
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0,4
Teor de SBR-r (phr)
0,2
0,0
-75 -60 -45 -30 -15 0
Temperatura (°C)
CARLI, L. N.; BIANCHI, O.; MAULER, R. S.; CRESPO, J. S. Journal of Applied Polymer Science, 2012.

22. Relembrando.... Fronteiras do sistema para a avaliação
ambiental
Pesagem Banbury Cilindros Extrusora Túnel Acabamento Artefato
(a)
Disposição
Moagem Resíduos final (aterro)
(b) (c)
Pesagem Banbury Cilindros Prensa Acabamento Artefato

23. Pontos de impacto para a avaliação ambiental
Danos a saúde humana Danos ao ecossistema
Extração de recursos naturais
Manual do SimaPro 7.1.

24. RESULTADOS E DISCUSSÕES: Incorporação como carga
em formulação industrial de perfis automotivos
Avaliação ambiental comparativa
Teor de SBR-r (phr)
Processo 0 20 40 50 60 80
Butadieno 435,0 412,0 391,0 382,0 373,0 356,0
Estireno 171,0 162,0 154,0 150,0 146,0 140,0
Energia elétrica 140,0 148,0 156,0 159,0 163,0 169,0
Gás natural 31,5 32,0 32,5 32,7 32,9 33,2
Negro de fumo 20,1 19,0 18,1 17,7 17,2 16,5
TOTAL (a) 797,6 773,0 751,6 741,4 732,1 714,7
Fronteira do sistema em (b) 50 phr  Redução de 7%

25. RESULTADOS E DISCUSSÕES: Incorporação como carga
em formulação industrial de perfis automotivos
Avaliação ambiental comparativa/Avaliação de custo comparativa
Teor de SBR-r (phr)
Processo 0 20 40 50 60 80
Butadieno 435,0 412,0 391,0 382,0 373,0 356,0
Estireno 171,0 162,0 154,0 150,0 146,0 140,0
Energia elétrica 140,0 148,0 156,0 159,0 163,0 169,0
Gás natural 31,5 32,0 32,5 32,7 32,9 33,2
Negro de fumo 20,1 19,0 18,1 17,7 17,2 16,5
TOTAL 797,6 773,0 751,6 741,4 732,1 714,7
TOTAL 1.590,0
Fronteira do sistema em (c) 50 phr  Redução de 54%
redução de 11% no custo de produção

26. RESULTADOS E DISCUSSÕES: Incorporação de pó
de pneu em uma banda de rodagem de pneus de
motocicleta
redução de 4% no
custo de produção
GUJEL, A. A.; BRANDALISE, R. N.; GIOVANELA, M.; CRESPO, J.
S.; NUNES, R. C. R. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 2008.

27. CONCLUSÕES
 O pó de borracha obtido possui distribuição do tamanho de partículas na faixa ideal
para incorporação em misturas.
 A avaliação do processo de geração indicou que a perda de matérias-primas na forma
de resíduos elastoméricos vulcanizados de SBR representa cerca de 5% do total
mensalmente produzido pela empresa.
Os resultados da avaliação técnica e ambiental mostraram que é possível que o resíduo
gerado no processo produtivo seja reutilizado internamente nas empresas, na linha de
artefatos prensados, minimizando os impactos ambientais decorrentes de sua geração,
sem causar prejuízos ao desempenho técnico do produto final.

28. Grupo de Estudos em Materiais Elastoméricos
Estudantes Estudantes Colaborações
G. Hermenegildo (M)
(co-orientação) R. C. R. Nunes (UFRJ)
G. Carpenedo (M)
L. N. Carli (D - UFRGS) G. Machado (CETENE)
S. Moresco (M)
C. Chiomento (M) A. Zanchet (D - UFABC) R. S. Mauler (UFRGS)
D. Teixeira (M) C. H. Scuracchio (UFABC)
A. A. Gujel (M)
N. Dal’Acqua (M) Professores
F. Zarpelon (M)
R. N. Brandalise
M. Bandeira (IC)
V. Veigas (TCC) L. B. Gonella

29. AGRADECIMENTOS
Obrigada!