Pegada de carbono da sinterização do porcelanato e potencial de mitigação de mudanças climáticas associado à substituição energética

Alexandre Magno Vieira Gonçalves de Brito

ORCID iD Universidade Federal da Paraíba (UFPB) Brasil

Eline de Araújo Andrade

ORCID iD Universidade Federal da Paraíba (UFPB) Brasil

Monica Carvalho

ORCID iD Universidade Federal da Paraíba (UFPB) Brasil

Resumo

A fabricação de porcelanato demanda uma quantidade elevada de eletricidade para abastecer os maquinários e também uma grande quantidade de calor para a sinterização, que usualmente emprega gás natural. Este estudo quantifica as emissões de gases de efeito estufa, por meio da metodologia da Avaliação do Ciclo de Vida, para um forno a gás natural de uma indústria de cerâmica. O primeiro objetivo é fornecer o impacto ambiental associado ao processo de sinterização do porcelanato, que será expresso em quilogramas de dióxido de carbono equivalente (pegada de carbono). O segundo objetivo tem o intuito de verificar o potencial de mitigação das mudanças climáticas com a introdução de novas fontes energéticas para alimentar os fornos. O estudo de caso aqui apresentado incluiu duas formas de biomassa disponíveis localmente para substituição parcial do gás natural consumido no forno: resíduo de poda urbana e bagaço de cana-de-açúcar. Após coleta de dados in situ, construiu-se um inventário de fluxos de matéria e energia. O processo de sinterização emitiu 0,2187 kg CO2-eq/kg de porcelanato, e 93% dessas emissões estão associadas ao consumo de gás natural. A substituição de 30% do gás natural por resíduos de poda urbana ou bagaço de cana-de-açúcar diminuiu as emissões em aproximadamente 25%. Verificou-se que há potencial para mitigação de mudanças climáticas associado à transição energética do combustível utilizado na sinterização. 

Palavras-chave


avaliação do ciclo de vida; biomassa; emissões de gases de efeito estufa; ODS 12; revestimento cerâmico; sustentabilidade


Texto completo:

Referências


ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO 14040. Gestão ambiental. Avaliação do ciclo de vida: princípios e estrutura. Rio de Janeiro: ABNT, 2009. Versão corrigida, 2014a.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO 14044. Gestão ambiental. Avaliação do ciclo de vida: requisitos e orientações. Rio de Janeiro: ABNT, 2009. Versão corrigida, 2014b.

ABRAHÃO, R.; CARVALHO, M. Environmental impacts of the red ceramics industry in Northeast Brazil. International Journal of Emerging Research in Management and Technology, v. 6, n. 8, p. 310-317, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.23956/ijermt.v6i8.158.

ANFACER – ASSOCIAÇÃO NACIONAL DOS FABRICANTES DE CERÂMICA PARA REVESTIMENTO, LOUÇAS SANITÁRIAS E CONGÊNERES. Portfólio Anfacer 2019. Disponível em: https://www.ceramicsofbrazil.com/setor-ceramico/portfolio-anfacer. Acesso em: jan. 2022.

ARAÚJO, Y. R. V.; GÓIS, M. L.; COELHO JUNIOR, L. M.; CARVALHO, M. Carbon footprint associated with four disposal scenarios for urban pruning waste. Environmental Science and Pollution Research, v. 25, n. 2, p. 1863-1868, 2018. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-017-0613-y.

BALAMAN, S. Y. Decision-making for biomass-based production chains: The basic concepts and methodologies. London: Academic Press, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/C2017-0-00910-2.

BARBOSA, D. S.; SILVA, J. E.; MACHADO, R. A. F.; HOTZA, D. Controle e automação na indústria cerâmica: estudo de caso na fabricação de porcelanato no Brasil. Cerâmica Industrial, v. 13, n. 4, p. 23-30, 2008. Disponível em: https://www.ceramicaindustrial.org.br/journal/ci/article/587657367f8c9d6e028b4743. Acesso em: fev. 2022.

BARBOSA, R. R.; SCHULTZ, H. S.; GARCIA, L. C.; MARTINS, D. D.; CARVALHO, M. Economic and greenhouse gas assessments for two hot water industrial systems: solar vs. natural gas. Cleaner Engineering and Technology, v. 6, 100365, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.clet.2021.100365.

BECKER JUNIOR, A. M.; RODRÍGUEZ, A. L.; MÄHLMANN, C. M.; LOPEZ, D. A. R. Estudo para análise de ciclo de vida de produtos cerâmicos. Revista Jovens Pesquisadores, v. 3, n. 2, p. 122-133, 2013. Disponível em: https://online.unisc.br/seer/index.php/jovenspesquisadores/article/view/4091. Acesso em: fev. 2022.

BENVENISTE, G.; GAZULLA, C.; FULLANA, P.; CELADES, I.; ROS, T.; MOLINER, R.; ZAERA, V.; GODES, B. Análise do ciclo de vida setorial de placas cerâmicas. Cerâmica Industrial, v. 17, n. 1, p. 7-13, 2012. Disponível em: https://www.ceramicaindustrial.org.br/article/5876574a7f8c9d6e028b47b8. Acesso em: fev. 2022.

CALLISTER JUNIOR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Materials science and engineering: an introduction. 10. ed. New York: John Wiley & Sons, 2018.

CARVALHO, M.; ABRAHÃO, R.; GONDIM, R. R. Medidas de economia para um forno Hoffman de uma indústria de cerâmica vermelha: estudo de caso. Cerâmica Industrial, v. 11, n. 1, p. 33-36, 2006. Disponível em: https://www.ceramicaindustrial.org.br/article/587657287f8c9d6e028b46eb. Acesso em: fev. 2022.

CARVALHO, M.; FREIRE, R. S.; BRITO, A. M. V. G. Promotion of sustainability by quantifying and reducing the carbon footprint: new practices for organizations. In: GRAMMELIS, P. (ed.). Energy, transportation and global warming. Cham: Springer, 2016. p. 61-72. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-30127-3_6.

CARVALHO, M.; SILVA, J. A. M. Second law assessment of a Hoffmann kiln for the red ceramics industry. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 40, n. 11, 525, 2018. DOI: https://doi.org/10.1007/s40430-018-1444-6.

CARVALHO, M.; SILVA SEGUNDO, V. B.; MEDEIROS, M. G.; SANTOS, N. A.; COELHO JUNIOR, L. M. Carbon footprint of the generation of bioelectricity from sugarcane bagasse in a sugar and ethanol industry. International Journal of Global Warming, v. 17, n. 3, p. 235-251, 2019. DOI: https://dx.doi.org/10.1504/IJGW.2019.098495.

CONSTANTINO, A. O.; ROSA, S. E. S.; CORREA, A. R. Panorama do setor de revestimentos cerâmicos. Rio de Janeiro: BNDES, 2006. Disponível em: https://web.bndes.gov.br/bib/jspui/handle/1408/15303. Acesso em: fev. 2022.

CONTARTESI, F.; MELCHIADES, F. G.; BOSCHI, A. O. Avaliação do Ciclo de Vida (ACV): uma ferramenta para a redução do impacto ambiental dos revestimentos cerâmicos. Cerâmica Industrial, v. 24, n. 2, p. 30-44, 2019. DOI: http://dx.doi.org/10.4322/cerind.2019.011.

DELGADO, D. B. M.; CARVALHO, M.; COELHO JUNIOR, L. M.; CHACARTEGUI, R. Analysis of biomass-fired boilers in a polygeneration system for a hospital. Frontiers in Management Research, v. 2, n. 1, p. 1-13, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.22606/fmr.2018.21001.

DINATO, R. M. Sistematização dos métodos de contabilização de emissões de gases de efeito estufa sob a ótica do ciclo de vida. 2013. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2013. DOI: https://doi.org/10.11606/D.3.2013.tde-22102014-120953.

ECOINVENT. ecoinvent Database. 2018. Disponível em: https://ecoinvent.org/the-ecoinvent-database/. Acesso em: jan. 2022.

EMLUR – AUTARQUIA ESPECIAL MUNICIPAL DE LIMPEZA URBANA DE JOÃO PESSOA. Plano Municipal de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos – PMGIRS: Diagnóstico. João Pessoa: EMLUR, 2014. Disponível em: http://antigo.joaopessoa.pb.gov.br/secretarias/emlur/plano-municipal-de-residuos-solidos/. Acesso em: jan. 2022.

EPE – EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Análise da eficiência energética em segmentos industriais selecionados: Segmento Cerâmica. Rio de Janeiro: EPE, 2018. Disponível em: https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-314/topico-407/PRODUTO%206_Vpublicacao.pdf. Acesso em: jan. 2022.

FERRARI, A. M.; VOLPI, L.; PINI, M.; SILLIGARDI, C.; GARCIA-MUIÑA, F. E.; SETTEMBRE-BLUNDO, D. Building a sustainability benchmarking framework of ceramic tiles based on Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA). Resources, v. 8, n. 1, p. 11, 2019. DOI: https://doi.org/10.3390/resources8010011.

FONSECA, L. F. S.; CARVALHO, M. Greenhouse gas and energy payback times for a wind turbine installed in the Brazilian Northeast. Frontiers in Sustainability, v. 3, p. 160, 2022. DOI: https://doi.org/10.3389/frsus.2022.1060130.

FREIRE, R. S.; CARVALHO, M.; CARMONA, C. U. M.; BRITO, A. M. V. G. Perspectives on the implementation of climate change public policies in Brazil. In: GRAMMELIS, P. (ed.). Energy, transportation and global warming. Cham: Springer, 2016. p. 13-20. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-30127-3_2.

GARCIA, L. C.; MARTINS, D. D.; BARBOSA, R. R.; CARVALHO, M. Greenhouse gas emissions associated with two air-conditioning systems for a university building. Environmental Challenges, v. 5, 100371, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envc.2021.100371.

GONÇALVES, G. L.; SILVA, L. P.; SANTOS, P. R. A.; CARVALHO, M.; ABRAHÃO, R. Comparação ambiental entre sistema fotovoltaico convencional e semitransparente. Revista Principia - Divulgação Científica e Tecnológica do IFPB, n. 53, p. 103-111, 2021. DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2020v1n53p103-111.

GRILO, M. M. S.; FORTES, A. F. C.; SOUZA, R. P. G.; SILVA, J. A. M.; CARVALHO, M. Carbon footprints for the supply of electricity to a heat pump: solar energy vs. electric grid. Journal of Renewable and Sustainable Energy, v. 10, n. 2, 023701, 2018. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4997306.

GUINEE, J. B. Handbook on life cycle assessment: operational guide to the ISO standards. Boston: Kluwer Academic Publishers, 2002.

HINZ, R. T. P.; VALENTINA, L. V. D; FRANCO, A. C. Sustentabilidade ambiental das organizações através da produção mais limpa ou pela Avaliação do Ciclo de Vida. Estudos Tecnológicos em Engenharia, v. 2, n. 2, p. 91-98, 2006. Disponível em: http://revistas.unisinos.br/index.php/estudos_tecnologicos/article/view/6078. Acesso em: set. 2023.

IPCC – INTERGOVERNAMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE. 2013 Revised Supplementary Methods and Good Practice Guidance Arising from the Kyoto Protocol. Genebra: IPCC, 2013. Disponível em: https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/kpsg/index.html. Acesso em: set. 2023.

ISO – INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 14040:2006. Environmental management. Life cycle assessment. Principles and framework. Genebra: ISO, 2006a.

ISO – INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 14044:2006. Environmental management. Life cycle assessment. Requirements and guidelines. Genebra: ISO, 2006b.

KULAY, L.; HANSEN, A. P.; SEO, E. S. M. Identificação de oportunidades de melhoria de desempenho ambiental em processo de produção de materiais cerâmicos via aplicação da técnica de avaliação de ciclo de vida (ACV). Revista Produção Online, v. 10, n. 4, p. 912-936, 2010. DOI: https://doi.org/10.14488/1676-1901.v10i4.526.

MELO F. M.; SILVESTRE, A.; CARVALHO, M. Carbon footprints associated with electricity generation from biomass syngas and diesel. Environmental Engineering & Management Journal (EEMJ), v. 18, n. 7, p. 1391-1398, 2019. Disponível em: http://www.eemj.icpm.tuiasi.ro/issues/vol18/vol18no7.htm. Acesso em: set. 2023.

OLIVEIRA, A. P. N.; HOTZA, D. Tecnologia de fabricação de revestimentos cerâmicos. 2. ed. Florianópolis: Editora UFSC, 2015. Disponível em: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/187929. Acesso em: set. 2023.

PEREIRA, S. W. Análise ambiental do processo produtivo de pisos cerâmicos: aplicação de avaliação do ciclo de vida. 2004. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Centro Tecnológico, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2004. Disponível em: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/87886. Acesso em: set. 2023.

RIBEIRO, C. M.; GIANNETI, B. F.; ALMEIDA, C. M. V. B. Avaliação do ciclo de vida (ACV): uma ferramenta importante da ecologia industrial. Revista de Graduação da Engenharia Química, ano 11, n. 12, p. 13-23, 2003. Disponível em: http://www.hottopos.com/regeq12/art4.htmv. Acesso em: fev. 2022.

ROS-DOSDÁ, T.; FULLANA-I-PALMER, P.; MEZQUITA, A.; MASONI, P.; MONFORT, E. How can the European ceramic tile industry meet the EU's low-carbon targets? A life cycle perspective. Journal of Cleaner Production, v. 199, p. 554-564, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.07.176.

SANTOS, M. F. N.; BATTISTELLI, R. A. G.; HORI, C. Y.; JULIOTI, P. S. Importância da avaliação do ciclo de vida na análise de produtos: possíveis aplicações na construção civil. Revista GEPROS (Gestão da Produção, Operações e Sistemas), ano 6, n. 2, p. 57-73, 2011. Disponível em: https://revista.feb.unesp.br/index.php/gepros/article/view/882. Acesso em: fev. 2022.

SCHULTZ, H. S.; CARVALHO, M. Design, Greenhouse Emissions, and Environmental Payback of a Photovoltaic Solar Energy System. Energies, v. 15, n. 16, 6098, 2022. DOI: https://doi.org/10.3390/en15166098.

SILVA, M. R. C.; GONÇALVES, K. S.; MARTINS, D. D.; GOMES, K. C.; CARVALHO, M. Greenhouse gas emissions associated with traditional and alternative concretes. Revista Principia – Divulgação Científica e Tecnológica do IFPB, v. 60, n. 2, 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2021id6262.

SIMAPRO. SimaPro LCA software. 2022. Disponível em: http://www.simapro.nl. Acesso em: jan. 2022.

SOARES, S. R.; PEREIRA, S. W. Inventário da produção de pisos e tijolos cerâmicos no contexto da análise do ciclo de vida. Ambiente Construído, v. 4, n. 2, p. 83-94, 2004. Disponível em: https://seer.ufrgs.br/ambienteconstruido/article/view/3541. Acesso em: fev. 2022.

TEPLICKÁ, K.; KOVÁC, M.; SKVAREKOVÁ, E.; SENOVÁ, A. Economic life cycle of biomass equipment and its renovation. TEM Journal: Tecnhonology, Education, Managment, Informatics, v. 9, n. 4, p. 1419-1425, 2020. DOI: http://dx.doi.org/10.18421/TEM94-13.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2021id6547

O arquivo PDF selecionado deve ser carregado no navegador caso tenha instalado um plugin de leitura de arquivos PDF (por exemplo, uma versão atual do Adobe Acrobat Reader).

Como alternativa, pode-se baixar o arquivo PDF para o computador, de onde poderá abrí-lo com o leitor PDF de sua preferência. Para baixar o PDF, clique no link abaixo.

Caso deseje mais informações sobre como imprimir, salvar e trabalhar com PDFs, a Highwire Press oferece uma página de Perguntas Frequentes sobre PDFs bastante útil.

Download do PDF
Imprimir artigo
Exibir metadados
Como citar este documento

Visitas a este artigo: 1120

Total de downloads do artigo: 557