Projetos da Escola

ALUNOS NA AULA DE TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO ATUALIZANDO O BLOG: "SL NA REDE"

Reciclagem do lixo

Todo resíduo proveniente das atividades humanas ou gerada pela natureza nos centros urbanos é considerado lixo. Conforme sua origem - domiciliar, industrial, hospitalar, agrícola -, o lixo pode ser reciclado ou receber (ou deveria receber) uma determinada disposição fina  

O lixo domiciliar, de residências, bares, lanchonetes, restaurantes, repartições públicas, lojas, supermercados, feiras e comércio contém basicamente sobras de alimentos, embalagens plásticas, papéis, papelões, metais, vidros, trapo etc. Esse lixo é o que apresenta potencial de reciclagem, ou seja, capacidade de voltar ao ciclo de produção do qual foi descartado. Entretanto a maior parte dele ainda é encaminhada para aterros sanitários ou até lixões a céu aberto.

Isso ocorre porque é muito oneroso manter uma usina de reciclagem que faça a separação seletiva do componentes do lixo. Como em termos econômicos não vale a pena separar o lixo, a maior parte dele acaba depositado em aterros ou lixões. Esse quadro poderia mudar se todos nós adquiríssemos o hábito de descartar o lixo já separado para a reciclagem. Estima-se que atualmente sejam produzidos no Brasil cerca de 240 mil toneladas de lixo por dia. Apenas 2% desse lixo é reciclado. Na Europa e nos Estados Unidos, 40% do lixo produzido é reciclado.

Além de reduzir a quantidade de resíduos a ser tratada, a reciclagem ameniza outros problemas ambientais da maior gravidade, evitando novas extrações de matéria-prima, diminuindo a poluição atmosférica e a poluição das águas e , principalmente, economizando energia, outra vantagem do ponto de vista ambiental, porque, no Brasil, a geração de energia implica manejo do meio ambiente, como, por exemplo, a derrubada de árvores para represar grandes áreas e construir hidrelétricas.

Há vários fatores que interferem no tempo de decomposição dos materiais descartados como lixo: o tipo específico do material (tipo de plástico, tipo de vidro, tipo de papel), o lugar em que foi descartado (solo, mar, rio, aterro sanitário, lixão), as condições do lugar (presença ou ausência de oxigênio, exposição ou não ao sol, à chuva, ao contato com outros materiais etc.). Por exemplo, em condições ideais, uma folha de jornal leva de 2 a 6 semanas para se decompor, porém, nos Estados Unidos, já foram encontrados em aterros jornais da década de 1950, ainda em condições de serem lidos.
Na coleta seletiva de lixo, os materiais recicláveis. como papéis, vidros, latas e plásticos, são separados do lixo orgânico para serem vendidos, processados e reaproveitados.
Essa separação de materiais, em Química, é denominada catação. A separação ou catação do lixo pode ser feita em casa, na escola, em qualquer estabelecimento que produza lixo domiciliar ou, algumas vezes, na própria usina de processamento de lixo, presente em alguns centros urbanos.
Os equipamentos e as operações envolvidos na separação do lixo em uma usina são apresentados a seguir :

Tratamento físico do lixo 

É feito em uma instalação dotada de equipamentos eletromecânicos, destinados a separar da massa de lixo os materiais inertes (plásticos, metais, vidros, papel, papelão e outros, que serão encaminhados para a reciclagem) da matéria orgânica aproveitável (que será encaminhada para a compostagem) e dos rejeitos (que serão encaminhados para o aterro sanitário). 

Essas instalações apresentam basicamente os seguintes módulos: balança, fosso de recepção, esteiras, transportadores, esteiras de catação manual, trituração, peneiração e pátio de compostagem.

Inicialmente o lixo é pesado e enviado a uma esteira, onde passa por um processo de catação manual, que separa os materiais inertes.

Em seguida o lixo passa por um eletroímã ou por uma bobina imantada que separa os materiais metálicos (que possuem propriedades magnéticas) por atração.

O lixo passa sob o eletroímã, o material orgânico segue para a compostagem e os metais são atraídos pelo eletroímã. Em seguida os metais são levados para longe da ação do campo magnético por outra esteira  e caem em uma saída do separador.

Reciclagem do vidro

A reciclagem do vidro reduz a extração de matéria-prima da natureza em 55%, diminui a emissão de poluentes em 6% e o consumo de energia em 32%. O Brasil produz, em média, 980 mil toneladas de vidros por ano. A indústria brasileira utiliza cerca de 45% de matéria-prima reciclada na forma de cacos. Parte deles foi gerada como refugo nas fábricas e parte retornou por meio da coleta.

Nem todo tipo de vidro é adequado à reciclagem, observe:

• São recicláveis: garrafas em geral, copos, recipientes de vidro para alimentos.
• Não são recicláveis: espelho, vidro plano, vidro de lâmpada, cerâmica, porcelana, tubo de televisor, pois nesses casos o vidro se encontra misturado a outros materiais.

Os vidros provenientes de espelhos e de certos tipos de lâmpada, por exemplo, não podem ser reciclados porque possuem uma película metálica cuja separação (ainda) é economicamente inviável.

Reciclagem de papel e de papelão

A reciclagem do papel ainda diminui a poluição em cerca de 73% no ar e em 44% nas águas, e a economia de energia atinge 71%.

Em 2007, 38,1% do papel que circulou no país retornou à produção por meio da reciclagem, o que correspondem a aproximadamente 817 mil toneladas de papel de escritório. No caso do papel ondulado (papelão), esse índice foi ainda maior, 79,5% do volume total de papel ondulado consumido no Brasil em 2007 foi reciclado.

A reciclagem de papel e de papelão também apresenta restrições .

• São recicláveis: jornais, revistas, falhos de caderno, formulários de computador, caixas e papelões em geral, papéis brancos, aparas de papel, fotocópias, cartazes velhos, papéis-toalha molhados de água.
• Não são recicláveis : etiquetas adesivas, papel-carbono, fitas-crepe, papel higiênico usado, guardanapos usados, papéis-toalha sujos de alimento, papéis de fax, papéis metalizados, papéis parafinados.

Reciclagem de metais 

O alumínio é o maior alvo de reciclagem de metais. Em 2007 aproximadamente 96,5% da produção nacional de latas foi reciclada.

A reciclagem do alumínio reduz em pelo menos 90% o consumo de matéria-prima virgem, sendo que a fabricação de latinhas recicladas polui 86% menos o ar e 76% menos as águas, garantindo uma economia de energia de 95%.

A energia gasta para reciclar uma tonelada de latas equivale a apenas 5% da necessária para produzir a mesma quantidade de alumínio a partir da bauxita (minério utilizado na produção do alumínio). Sem contar que para obter uma tonelada de alumínio a indústria metalúrgica retira da natureza quatro toneladas de bauxita.

Os outros metais que podem ser reciclados são: lata de folha de flandres (latas de aço), sucata de ferro, metais em geral, cobre. Não são recicláveis os clipes, a esponja de aço e os grampos.

Dentre os metais recicláveis listados acima, o que possui maior mercado é os das latas de aço.

Em 2007, foram produzidas 30,9 milhões de toneladas de aço. Cerca de 8,7 milhões de toneladas de sucatas foram utilizadas para a produção desse aço (28,2%), o que significa 49% das latas de aço consumidas no país no período.

As latas de aço são feitas de folhas de flandres. Suas principais características são a resistência, a inviolabilidade e a opacidade. São compostas por ferro e uma pequena parte de estanho (0,20%) ou crômio (0,007%) - materiais que protegem contra a ferrugem e evitam por mais dois anos a decomposição de alimentos.

Reciclagem de plásticos 

No Brasil, em 2007, foram produzidas cerca de 1 milhão de tonelada de plásticos rígido e filme ( do tipo sacola de supermercado). Nesse mesmo ano, cerca de 22,0% desse total foi reciclado, o que significa aproximadamente 326 mil toneladas. Não há dados específicos para o plástico filme. Em média, o material corresponde a 29% do total de plásticos separados pelas cidades que fazem coleta seletiva.

As restrições da reciclagem de plásticos são as seguintes:

• São recicláveis: copo plástico, vasilha de plástico, embalagem de refrigerante (PET), embalagem de material de limpeza, embalagem de margarina, canos e tubos.
• Não são recicláveis: cabo de panela, tomada, embalagem de biscoito, mistura de papel, plásticos metalizados.

O maior mercado no Brasil é o da reciclagem primária, que consiste na regeneração de um único tipo de resina separadamente. Esse tipo de reciclagem absorve 5% do plástico consumido no país, em geral é associada à produção industrial pré-consumo, ou seja, reaproveitamento das aparas produzidas na própria indústria durante a fabricação de determinado produto. Um mercado crescente é o da chamada reciclagem secundária que consiste no processamento de plásticos, misturados ou não, entre os mais de 40 existentes no mercado. Novas  tecnologias já estão disponíveis para possibilitar o uso simultâneo de diferentes resíduos plásticos, sem que haja incompatibilidade entre elas e a consequente perda de resistência e qualidade. A chamada "madeira plástica". Já a reciclagem terciária, que consiste na aplicação de processos químicos para recuperar as resinas que compõem o lixo plástico, fazendo-as voltar ao estágio químico inicial ainda não é feita no Brasil.

Usina de reciclagem de Madre de Deus de Minas- Mg

1° ano A

Usina de reciclagem de Madre de Deus de Minas-Mg

Tratamento de água

Vimos que nos últimos 500 milhões de anos o volume de água do planeta, estimado em ≅ 1,7 bilhão de km³, pode ser considerado constante. E por que se fala tanto que a água é um recurso escasso?

Na verdade a escassez é de água disponível para consumo humano. De fato, o planeta tem muita água salgada (96,11%) e pouca água doce, presa em geleiras, lagos e rios e no subsolo (2,75%).

Calcula-se que cada 1000 L de água existentes no planeta, apenas 6,15 L estejam potencialmente disponível para o uso humano, incluindo uso agrícola, industrial e doméstico.

A agricultura utiliza 69% da água doce disponível. A indústria utiliza 23%. Assim, apenas 8% da água disponível é destinada ao suprimento doméstico: beber água, cozinhar alimentos, higiene pessoal, higiene da casa etc., o que significa menos de 0,5 L a cada 1000 L.

Isso sem levar em conta a poluição e a degradação crescente das fontes de água doce, superficiais e subterrâneas. Nesse caso, a quantidade de água doce disponível se torna muitas vezes menor.

Só nos últimos 15 anos a oferta de água limpa disponível/habitante diminuiu aproximadamente 40%.

Para atender à demanda crescente de alimentos, devido ao crescimento populacional, a ONU acredita que nos próximos anos o uso de água na agricultura aumente. Se isso ocorrer, a oferta de água para suprimento doméstico deverá diminuir ainda mais.

Estima-se que no máximo em 20 anos deverá ocorrer uma crise de disponibilidade de água, semelhante à crise do petróleo de 1973.

O Brasil possui 12% da água doce disponível no mundo, mas sua distribuição não é equitativa.

• 9,6% encontra-se na região amazônica (o que equivale 80% da água doce disponível no  país) e atende a 5% da população.
• 2,4% encontra-se distribuída no resto do país ( o que equivale 20% da água doce do Brasil) e atende a 95% da população.

Esse fato, aliado ao descaso da autoridades, faz com que 50% da população brasileira não tenha acesso a água tratada.

Um dos problemas mais sérios causados por essa situação é a poluição biológica, que ocorre devido à presença de micro-organismos patogênicos, especialmente na água doce. Várias doenças como o cólera, a febre tifoide, a diarreia e a hepatite A são transmitidas pela água.

O tratamento e a desinfecção da água destinada ao a abastecimento público, bem como a coleta e o tratamento do esgoto, são medidas responsáveis pelo aumento da expectativa de vida da população moderna. Mas, considerando que 4 bilhões de pessoas em todo o mundo ainda não têm acesso a água potável tratada e que quase 3 bilhões de pessoas vivem em áreas sem coleta ou tratamento do esgoto, então fica claro que :

• 250 milhões de casos de doenças são transmitidos pela água por ano;
• 10 milhões desses casos resultam e em mortes, e desse total 50% são crianças.

Só no Brasil, estima-se que de 80% a 90% das internações hospitalares ocorrem devido a doenças transmitidas pela água.

Uma esperança para melhorar essa situação é a utilização racional do Aquífero Guarani, considerado a maior reserva de água doce e potável do mundo, com água potável a 2 mil metros de profundidade.

O Aquífero Guarani localiza-se no centro-leste do continente sul-americano, abrangendo uma área próxima de 1,2 milhão de km², que se estende por quatro países: Brasil, 840 mil km²; Argentina, 255 mil km²; Paraguai, 71,7 mil km²; e Uruguai, 58,5 mil km².

Infelizmente, já há indícios da construção de mais de 2 mil poços clandestinos, de poluição e de contaminação das águas do aquífero. Se essa situação não for controlada rapidamente , seu uso futuro estará comprometido.

Coagulação ou floculação

Muitas das impurezas contidas na água são de natureza coloidal, ou seja, ficam dispersas uniformemente, não sofrendo sedimentação pela ação da gravidade.

Para resolver esse problema, adicionam-se os chamados coagulantes químicos, que promovem a  aglutinação das partículas em suspensão ou em dispersão coloidal, facilitando sua deposição sob forma de flóculos.

O coagulante mais utilizado no Brasil é o sulfato de alumínio, que é adicionado à água junto com o óxido de cálcio, o que provoca uma transformação química com formação de um sólido que adere às impurezas, formando os flóculos. Para que haja uma distribuição uniforme das substâncias adicionadas, a água é submetida a uma forte agitação, provocada por agitadores mecânicos ou por uma série de chicanas (saliências existentes nas paredes da canaleta), dispostas de tal modo que obrigam a água a mudar constantemente de direção, descrevendo uma trajetória em zigue-zague.

Sedimentação ou decantação

A água contendo os flóculos de impurezas segue diretamente para os decantadores, que são grandes tanques de sedimentação através dos quais a água se desloca lentamente, chegando a ficar retida durante cerca de quatro horas, tempo suficiente para que os flóculos formados (compostos de lamas, argila e micro-organismos) se sedimentem, uma vez que apresentam densidade maior que a da água.

O material sedimentado acumula-se no fundo do tanque, formando um lodo gelatinoso, que periodicamente é removido pela parte inferior para que não comprometa a boa qualidade da água.

Filtração em leito de areia e cascalho 

Pelo extremo oposto à entrada do tanque, a água, praticamente isenta de flóculos e de partículas em suspensão, transborda do decantador para tanques menores e menos profundos: os chamados filtros rápidos. Esses filtros são constituídos de uma camada de areia, geralmente de uns 75 cm de altura, depositada sobre uma camada de cascalho, com cerca de 30 cm de altura, que, pro sua vez, fica sobre uma base de tijolos especiais dotados de orifícios drenantes.

Ao atravessar o leito filtrante (da camada de areia em direção aos drenos de tijolos no fundo do filtro), a água fica livre das partículas que não foram eliminadas nos estágios percorridos anteriormente .

Quando a água atravessa o leito de areia e cascalho, ocorre a eliminação da coloração, da opacidade e de algumas substâncias que dão cheiro ou sabor à água. Só depois a água é levada a grandes reservatórios para o tratamento final com cloro para matar as bactérias.

Arejamento da água

A aeração ou arejamento tem como objetivo introduzir gás oxigênio, O₂ (g), que atua removendo o gosto ruim e o cheiro desagradável eventualmente ainda presentes na água.
Nesse processo, a água e geralmente pulverizada ou projetada em fios através do ar.

Esterilização ou cloração

A maioria das partículas em suspensão, incluindo as bactérias e outros micro-organismos, fica retida nas etapas de decantação e de filtração, mas sempre resta uma pequena porcentagem de micro-organismos patogênicos para ser eliminada. Além disso, há a necessidade de manter certa concentração de substâncias desinfetante em toda a rede de água.

A água é então encaminhada aos tanques de cloração, que realizam a desinfecção biológica usando cloro, cuja função é eliminar os micro-organismos, principalmente os patogênicos.

O cloro pode ser adicionado à água antes da floculação e da sedimentação, ou depois da filtração. Em algumas estações de tratamento, junta-se o cloro à água nas duas ocasiões.

O cloro é adicionado em quantidades previamente calculadas, para que sua concentração final na água seja a adequada, mantendo um nível residual que assegure uma desinfecção em situações imprevistas de aumento de concentrações bacteriológicas.

Depois de receber os tratamentos necessários, a água segue para uma estação de bombeamento, de onde é lançada em grandes canos denominados "troncos condutores principais", que passam sob o calçamento das ruas e levam a água aos hidrantes e aos encanamentos que servem às casas, às lojas e aos demais edifícios.

A estação de bombeamento dá à água, nesses condutos, pressão suficiente para chegar a todas as caixas-d'água do local.

Liquefação e destilação do ar 

Os principais componentes do ar atmosférico apresentam diversas aplicações em função de suas propriedades e, por isso, a indústria se dispõe a separá-los.
A obtenção industrial dessas substâncias parte da liquefação do ar atmosférico e sua posterior destilação fracionada.
Para liquefazer (condensa) uma mistura gasosa, é necessário diminuir sua temperatura. A temperatura de liquefação é numericamente igual à temperatura de ebulição (temperatura na qual coexistem os estados de agregação líquido e gasoso).
Sob pressão de 1 atm, os principais componentes do ar atmosférico possuem os seguintes pontos de ebulição ou de liquefação (ordem crescente): nitrogênio (-195,8°C), argônio (-185,7°C) e oxigênio (-183,0°C).
Para liquefazer o ar atmosférico é necessário submetê-lo simultaneamente a um resfriamento e a um aumento de pressão. Uma pressão maior faz com que uma mesma quantidade do gás passe a ocupar um volume menor, ajudando a promover a passagem de gás para líquido.
Vimos que toda substância (ou mistura) possui uma temperatura crítica acima da qual não sofre liquefação por compressão, qualquer que seja o aumento de pressão a que for submetida.
Para o ar atmosférico, considera-se que a temperatura crítica é de -140°C sob pressão de 40 atm. Nessas condições de temperatura e pressão inicia-se a liquefação do ar. Em temperaturas superiores não se consegue liquefazer completamente o ar atmosférico, qualquer que seja a pressão utilizada. Para obter essa temperatura, a indústria dispõe de máquinas refrigerantes muito eficientes ligadas a dispositivos especiais de compressão e expansão.
O ar atmosférico, retirado do exterior por meio de aspiradores dispostos radialmente na parte externa da fábrica, é filtrado para a retirada de pó e introduzido num cilindro, onde é comprimido inicialmente a 200 atm.
A compressão eleva a temperatura do ar. Para baixá-la, o ar é levado a circular em um tanque de refrigeração envolto por um refrigerante eficiente, como a amônia líquida(ponto de fusão igual a -77,7°C a 1 atm) ) ou mesmo o ar atmosférico já liquefeito.
O ar frio comprimido passa por vários ciclos de compressão e expansão até ser totalmente liquefeito.
O ar liquefeito é então submetido a uma destilação fracionada, ou seja, enviado a um dispositivo capaz de ceder calor de modo que apenas o componente que apresenta o menor ponto de ebulição (o nitrogênio) se vaporize, separando-se dos demais.
Na prática, não é tão simples separar o nitrogênio do oxigênio, pois a diferença entre os pontos de ebulição é de apenas 12,8°C, mas as máquinas funcionam de modo contínuo e automático e após vários ciclos é possível obter não apenas nitrogênio e oxigênio separados, mas também o argônio.

COPASA (1° ano A)

COPASA ( 1°ano A)