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Os pneus são produtos indispensáveis na vida moderna, o que leva a um alto consumo deste produto. Dessa forma, a geração de pneus inservíveis é alta e se constitui de um resíduo global. No Brasil, cerca da metade da produção anual de pneus é descartada no mesmo período em que foi produzida e, apenas em 2007 foram designadas as primeiras iniciativas nacionais para o tratamento deste resíduo. Uma das alternativas ambientalmente amigáveis para o trato de pneus é a desvulcanização, que utiliza energia para romper as ligações cruzadas da borracha desenvolvidas na etapa de vulcanização (que tornam o material infusível e insolúvel), impossibilitando sua reciclagem por métodos convencionais. Existem muitos processos de desvulcanização de borrachas, entre eles o ultrassônico. Este trabalho visa ampliar o conhecimento das possibilidades de atuação deste método, empregando o pneu pós-uso, na forma de pó em meio a solvente cicloexano. Para isso, foram testados dois tipos distintos de equipamentos: um banho ultrassônico (USB) e um processador ultrassônico com ponteira (USP). O desenvolvimento do trabalho foi realizado em duas etapas. Na primeira etapa, os parâmetros avaliados foram a temperatura (T1 e T2) para o USB e a amplitude (A1 e A2) para USP. E, na segunda etapa, as amostras selecionadas foram avaliadas quanto aos tempos de exposição às ondas ultrassônicas (20, 40 e 60 min.). As amostras foram caracterizadas por análises térmicas (TGA), químicas (FTIR, fração solúvel e insolúvel de borracha, e densidade de ligações cruzadas), físicas (picnometria e granulometria), mecânicas (dureza e tração), morfológica (MO). Os resultados demonstraram que em todos os casos houve certo grau de desvulcanização nas amostras tratadas. A amostra USB T1 20 (aparelho tipo banho ultrassônico, temperatura de processo de 30°C, sob tempo de exposição de 20 minutos) foi a que apresentou o melhor resultado, com o menor nível de degradação e maior nível de desvulcanização observado, dentre outras vantagens.

The tires are indispensable products in modern life, which leads to a high consumption of this product. Thus, the generation of waste tires is high and constitutes a global residue. In Brazil, about half the annual production of tires is discarded in the same period in which it was produced and, only in 2007 were designated the first national effective initiatives for the treatment of this waste. One of the environmentally friendly alternative to the tire tract is the devulcanization. This technique provides energy to break the crosslinked bonds of rubber, created in the vucanization step, that makes a material insoluble and infusible, that can not be recycled by conventional methods. There are many processes to devulcanization of rubbers, including ultrasound. This work aims to expand the knowledge of the possibilities of action of this method, using the post-use tire, in the form of powder amid cyclohexane solvent. For this were tested two different types of equipment: an ultrasonic bath (USB) and an ultrasonic processor tip (USP). The study…

Advisors/Committee Members: Santana, Ruth Marlene Campomanes.

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Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção de grau de Mestre em Engenharia Sanitária

Os pneus usados podem ser transformados em material para ser utilizado em aplicações de engenharia civil ou geotécnica, tais como aterros para deposição de resíduos (e.g. cobertura diária alternativa, camada de drenagem, recolha de biogás). Apesar da importância da promoção da reciclagem de pneus e com a possibilidade de aplicar o fim de estatuto de resíduos aos pneus usados, tornase fulcral a investigação da compatibilidade física deste material aplicado num aterro para deposição de resíduos e se este não causa danos ambientais. Esta investigação focase na possibilidade dos chips de pneus, obtidos através de um processo de corte dos pneus, poderem constituir um substituto da brita nas camadas de drenagem do sistema de selagem de um aterro. Assim, foram estudadas as propriedades químicas dos chips de pneus através da determinação da lixiviação de metais em água a pH distintos (4,5, 7,0 e 9,0), recorrendo a testes em batch ou de contacto com uma relação Líquido/Sólido (L/S) 10. Al, Fe, Mn e Zn foram os metais que lixiviaram em concentrações maiores. No entanto, todas as concentrações dos metais não ultrapassaram os valores estabelecidos para classificar estes materiais como resíduos inertes.

Advisors/Committee Members: Silveira, Ana, Cabeças, Artur.

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O presente trabalho é uma análise experimental que procura investigar os efeitos dos fatores carga por eixo, pressão de inflação e tipo de pneu sobre o desempenho de pavimentos. Os dados e informações existentes sobre o quadro de cargas por eixo praticada pela frota de veículos pesados é razoável. A ação conjunta dos referidos fatores é ainda uma questão pouco explorada. Assim, para compensar a escassez de dados sobre pressão de inflação e tipo de construção de pneus utilizados na frota de carga, programou-se uma pesquisa de campo na rodovia estadual RS/240. As informações oriundas da pesquisa demonstram que há um acréscimo generalizado no valor da pressão dos pneus e um aumento de uso dos pneus de fabricação radial em relação aos pneus convencionais. Os dados de campo subsidiaram a programação de um experimento fatorial cruzado executado na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos da UFRGS/DAER. A variação dos níveis dos fatores deu-se através de um simulador linear de tráfego atuando sobre uma pista experimental com 20 m de comprimento por 3,5 m de largura. Tendo como resposta estrutural do pavimento a máxima deflexão superficial recuperável medida com uma viga Benkelmam, determinou-se como significantes os efeitos dos fatores carga por eixo e pressão de enchimento dos pneus. Os cálculos estatísticos indicam também que não há diferenças significativas entre os pneus tipo 9.00R20 e 9.00x20 e que todas interações não exercem efeitos significativos sobre a variável de resposta. Em seqüência, determinaram-se as áreas de contato do rodado duplo do simulador de tráfego com a superfície do pavimento ensaiado para as combinações dos níveis dos fatores. Pode-se, então, comparar área de contato medida com área circular calculada, considerada em muitos modelos de dimensionamento de pavimentos. Relacionou-se a variação da pressão de contato com a deflexão recuperável e procedeu-se uma comparação da mesma com a pressão de inflação nominal dos pneus. Apresenta-se um modelo de análise do desempenho do pavimento em função da carga por eixo e da pressão de inflação, nos limites do experimento. Os dados decorrentes do experimento viabilizaram a determinação dos Fatores de Equivalência de Cargas para os níveis dos fatores, considerando-se o pavimento ensaiado. Avaliou-se, via evolução das deflexões e dos Fatores de Equivalência de Cargas, a redução da vida do pavimento, obtendo-se, para a combinação de níveis mais críticos de carregamento, resultados significativos de até 88 % de redução. Propõe-se, por último, uma formulação para o Fator de Equivalência de Cargas que considere também a ação da pressão de inflação.

This thesis presents an experimental study of the effects of trucks axle loads, inflation pressures and tire types on pavements performance. Though a great amount of data on trafficking axle loads is available, only a few researches have analyzed the combined action of those variables. Since information about trucks inflation pressure and tire type is scarce, a field survey was carried out in RS/240 state road.…

Advisors/Committee Members: Lindau, Luis Antonio.

Estágio realizado na empresa Continental Mabor e orientado pelo Eng.º Armando Estevão

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Advisors/Committee Members: Basto, José António de Sousa Barros, Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia.

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Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil Engenharia Sanitária

No decorrer da gestão de pneus usados, o fim que se pode dar aos mesmos passam pela reutilização, a recauchutagem, a reciclagem e a valorização energética, sendo actualmente proibida a sua deposição em aterro, excepto se forem utilizados como material de protecção das telas. Tendo sido levantada recentemente na comunidade científica a questão do potencial risco dos pneus reciclados poderem libertar alguns metais pesados, especialmente Cd, considerou-se importante avaliar se os pavimentos destinados a parques infantis que incorporam granulados de pneus reciclados, originam ou não a libertação de metais pesados quando sujeitos à acção de determinados factores ambientais, em concentrações que possam colocar em risco o ambiente ou a saúde das crianças e jovens. Para o efeito realizaram-se ensaios de lixiviação a amostras de granulados de pneus usados com diferentes granulometrias, produzidos por processos diferentes em duas empresas nacionais, e a amostras de pavimentos das cores mais utilizadas em parques infantis. Realizaram-se ainda, para as amostras de pavimentos de parques infantis, ensaios de fotoradiação seguidos de novos ensaios de lixiviação. Com estes ensaios procurou-se avaliar o risco de libertação de determinados metais pesados quando sujeitos à acção da chuva e da radiação solar. A análise realizada aos metais pesados presentes nos eluatos dos primeiros ensaios de lixiviação revelou que as concentrações de Cd, Cr, Pb e Sn, em todas as amostras analisadas, são praticamente insignificantes ou nulas, pelo que, relativamente a estes metais, não existe qualquer risco para a saúde das crianças que brincam em parques infantis que utilizam este tipo de pavimentos. Já em relação ao Zn e ao Cu, foram detectadas pequenas concentrações em praticamente todas as amostras sujeitas ao primeiro ensaio de lixiviação, verificando-se um aumento considerável destas concentrações nos eluatos do segundo ensaio de lixiviação realizado às amostras de pavimentos sujeitas a fotoradiação. Embora os valores obtidos se encontram muito abaixo dos valores reportados noutros estudos, o facto do ensaio de fotoradiação ter correspondido apenas ao efeito da radiação solar equivalente a cerca de 2 meses deixa em aberto a questão de um potencial risco de contaminação para o ambiente e para a saúde das crianças que acidental ou voluntariamente ingiram água contaminada com as escorrências destes pavimentos,recomendando-se que se realizem estudos mais aprofundados e sobre este assunto.

Advisors/Committee Members: Martinho, Maria da Graça.

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Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Química e Bioquímica

As sociedades modernas encontram-se fortemente dependentes de fontes de energia fósseis, o que poderá ter consequências graves num futuro próximo se não forem adotadas medidas que permitam diminuir esta situação. Outra vertente problemática, atual, é a elevada produção de resíduos e o seu deficiente reaproveitamento. O presente trabalho procurou integrar o tratamento de três tipos de resíduos pelo processo de pirólise com o objetivo da sua valorização. A adição de uma mistura dos principais plásticos presentes nos resíduos sólidos urbanos permitiu melhorar a pirólise de biomassa e de borracha de pneu em condições de pirólise descontínua. Obtiveram-se, deste modo, produtos líquidos com conteúdo energético apreciável, semelhante ao do gasóleo de aquecimento, bem como gases com poder calorífico superior ao do gás de cidade e sólidos com conteúdo energético superior ao de alguns carvões. Foi estudada a influência das condições operatórias no rendimento e composição das frações de produtos obtidos (gases, líquidos e sólidos). Verificou-se que o teor de plástico na mistura inicial foi a condição que mais afetou os resultados, favorecendo a formação de líquidos e de hidrocarbonetos gasosos. O aumento do tempo de reação favoreceu a produção de gases e o seu teor em alcanos. O acréscimo deste parâmetro também promoveu a produção de líquidos mais leves e com maior teor de alcanos. O aumento da temperatura de reação diminuiu o rendimento da fração líquida promovendo o de sólidos e de gases e aumentou a produção de alcanos nos gases. Obtiveram-se líquidos com menor resíduo da destilação e maior teor de alcanos. A pressão inicial favoreceu a produção de alcanos gasosos. O estudo da otimização das condições experimentais, através da implementação de um plano fatorial de ensaios, revelou que a produção de líquidos totais (líquidos diretamente decantados da autoclave mais os líquidos adsorvidos nos sólidos, recuperados por extração) é maximizada por uma temperatura de reação de 350ºC, uma pressão inicial de azoto de 0,2 MPa e um tempo de reação de 30 minutos obtendo-se nestas condições um rendimento de 91,2%, enquanto que a produção máxima dos líquidos decantados ocorre quando se utiliza uma temperatura de 450ºC, 18 minutos de reação e a pressão de 0,8 MPa de azoto inicial, produzindo 55,3% de líquidos decantados. Numa última fase do trabalho foi realizado um estudo cinético das reações ocorridas durante o processo de pirólise. Foi proposto um modelo de mecanismo que melhor se ajustou aos resultados experimentais e calculados os parâmetros cinéticos dos diferentes passos envolvidos.

FCT-MCES através da bolsa nº SFRH / BD / 41406 / 2007

Advisors/Committee Members: Ramos, Ana Maria, Pinto, Maria Filomena, Gulyurtlu, Ibrahim.

▼ Dans cette étude des déformations du pneu, en statique, par la méthode des éléments finis, avec vérification expérimentale, on trouvera tout d'abord un rappel sur la méthode des éléments finis, et des calculs qui sont utilisés dans le cas d'un objet axi-symetrique. Ensuite, après les données théoriques, viennent les problèmes pratiques : c'est la réalisation du pneu par coulage de polyuréthane, l'étude des propriétés de ce matériau ( module de Young et influence du fluage) et la présentation du montage. L'utilisation du programme d'éléments finis nécessite le choix d'un découpage, pour lequel doit être obtenu le meilleur compromis entre la précision ( nombre d'éléments le plus grand possible) et un faible temps de calcul ( très faible nombre d'éléments). Le chapitre IV continue l'étude des données à fournir au programme, et après le découpage, ce sont les différents cas de charges et leur réduction à l'état de chiffres qui sont présentés. Viennent ensuite les mesures sur les modèles. La première, la plus fiable, celle qui servira de référence, est basée sur une visée télé-micrométrique, qui permet de mesurer de très petits déplacements sans autre intermédiaire que des lentilles. La seconde, beaucoup moins directe, réserves aux petits déplacements dans le plan, nécessite l'emploi d'un laser et d'un appareil photo. Un interfrange sera alors la grandeur mesurée . Puis c'est la comparaison entre les calculs et ces deux modes de mesure, avec les courbes des différentes déformations ainsi obtenues. Enfin, le programme n'étant pas parfaitement adapté, tant au point de vue des entrées que de celui des sorties, au problème traite, on trouvera les modifications qui y ont été apportées et qui, si elles ne diminuent pas le temps de calcul, vont diminuer celui de sa préparation, ainsi que le nombre de pages imprimées. Advisors/Committee Members: Bourassa, Paul-André (advisor).

▼ L'étude présentée ici porte sur le comportement de modèles miniatures de pneus et de véhicules. Elle se divise en deux parties. U e première partie essentielle-· ment expérimentale s'intéressant au pneu en lui-même, et une deuxième comprenant une partie pratique et une partie théorique où on a étudié un cas particulier de problème de tenue de route: l'étude de stabilité d'un ensemble tracteur- remorque. La première partie comprend tout d'abord des considérations générales sur la nature du pneu en lui-même, ensuite nous nous sommes intéressés aux forces et moments s'exerçant sur un pneu en virage, et plus particulièrement à la force latérale s'exerçant sur le pneu en virage. Cette dernière étude nous a conduit à l'expérimentation sur un pneu miniature, expérimentation au cours de laquelle nous avons mesuré la force latérale à différents angles de glissement. Les conclusions positives obtenues lors de ces mesures nous ont amené à nous intéresser à l'étude de problèmes de tenue de route sur des modèles miniatures de véhicules. C'est ce qui fait l'objet de la deuxième partie de ce travail. Cette partie s'intéressant à l'étude de stabilité d'un· ensemble tracteur-remorque à un seul essieu, comprend: une étude théorique préliminaire sur un modèle simple de véhicule remorque, une étude théorique plus complète où on tient compte des équations du véhicule tracteur et du véhicule remorque, et finalement une étude expérimentale conduite sur un modèle en miniature de remorque-tractée par un modèle miniature de tracteur. Dans l'étude théorique les paramètres utilisés lors du calcul numérique ont été ceux du modèle miniature. En fin de travail figurent quelques remarques sur les limitations de notre étude de stabilité et les conclusions générales quant à l'intérêt d'étude sur des modèles miniatures. Advisors/Committee Members: Bourassa, Paul (advisor).

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163 p. : ill. ; 30 cm

En raison de la forte demande sur le carburant de pétrole, qui a conduit à son appauvrissement d'une part, et le taux élevé de la production de pneus hors d'usage d'autre part, la valorisation énergétique des déchets pneumatiques est sélectionnée comme une solution abordant ces deux problèmes simultanément. Parmi les techniques de valorisation énergétique, la pyrolyse est une filière optimale par laquelle la gomme de pneu se transforme en sous produits utilisables (gaz, fioul et noir de carbone). L'objectif de ce travail est d'optimiser la valorisation énergétique des gaz de pyrolyse des déchets de pneus usagés. Il consiste à optimiser la qualité et la quantité des vapeurs pyrolytiques, constituant la fraction gazeuse et la fraction huileuse du produit, en agissant seulement sur la température et le taux de chauffage de la pyrolyse. Il est conclu qu'elles représentent la majeure partie dégradable du pneu, constituée principalement de matières additives, de caoutchouc naturel (NR) et de caoutchoucs synthétiques (BR et SBR).Le pneu de type PL (poids lourds), utilisé dans cette étude, est constitué de 4,96% de matière additives, de 53,94% de caoutchouc naturel (NR), de 3,1 % de caoutchouc polybutadiène (BR) et de 38% de résidu charbonneux constitué principalement de noir de carbone. Les paramètres opératoires influençant la réaction de la pyrolyse des pneus ont été étudiés et optimisés numériquement en simulant les phénomènes thermochimiques à l'aide d'un mécanisme cinétique global. Outre la modélisation des transferts de masse, le modèle permet également la modélisation des transferts de chaleurs où les échanges thermiques internes aboutissent aux effets d'auto-échauffement et d'auto-refroidissement de la matière. Il a été conclu que les taux de chauffages inférieur sont optimaux pour la pyrolyse d'une particule pneumatique. En effet, le chauffage sous un taux de 2 °C.min-1 assure la pyrolyse en absorbant seulement 708 kJ.kg-1 d'énergie alors que le chauffage sous un taux supérieur à 20 °C.min-1 nécessite une quantité d'énergie supérieure à 3100 kJ.kg-1. Quant à la température de la pyrolyse isotherme, la modélisation a montré que la pyrolyse à 450-500 °C peut être optimale pour la pyrolyse complète de la matière pneumatique. Cependant, tenant compte de la qualité des produits de la pyrolyse, l'optimisation du processus nécessite un recours aux essais expérimentaux, où la totalité des produits de la pyrolyse (gaz, huile et char) doivent être analysés, identifiés et quantifiés. De la poudre du pneu type poids lourds, récupérée de l'industrie de traitement des pneus hors d'usage, implanté à Sidi Aiche dans la wilaya de Bejaia en Algérie, est pyrolysée dans un réacteur de pyrolyse équipé d'un système de condensation et d'échantillonnage des vapeurs pyrolytiques. Les essais expérimentaux consistent à chauffer le lit jusqu'à la fin de la pyrolyse (600-700 °C) en faisant varier le taux de chauffage de 5 à 25 °C.min-1. Ce dernier n'a pratiquement aucune influence sur la qualité et le rendement de la…

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O objetivo dessa dissertação foi caracterizar e determinar a viabilidade técnica e desenvolvimento de uma banda de rodagem de borracha natural (NR) com a incorporação de óleo proveniente de fonte vegetal (OV) e ativador de vulcanização com menor teor de Zn (Zn orgânico). Esses aditivos foram utilizados em substituição aos componentes tradicionalmente utilizados na indústria da borracha, visando reduzir a quantidade de zinco na formulação e a utilização de um óleo proveniente de fonte vegetal como plastificante/lubrificante. Iniciou-se o estudo com a caracterização química e térmica de cada aditivo alternativo a partir da análise termogravimétrica (TGA), espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectrometria de absorção atômica (AAS). Foram preparadas 15 misturas, sendo uma formulação padrão típica para banda de rodagem, e as demais variando-se o teor de óleo vegetal (3, 4, 6 e 8 phr), Zn orgânico (2, 3, 4 e 5 phr) e os dois aditivos juntamente (2 e 3 phr de Zn orgânico com 3 phr de óleo vegetal). Foram também preparadas formulações com ZnO com o teor de Zn equivalente às formulações propostas com os aditivos alternativos. A caracterização das composições foi realizada através de propriedades reométricas, calorimetria exploratória diferencial (DSC), densidade de ligações cruzadas, analisador de processamento da borracha (RPA), análise térmica dinâmico-mecânica (DMA), difração de raio X, envelhecimento acelerado em estufa e as propriedades físico-mecânicas de densidade, dureza, resistência à tração, resistência ao rasgamento, desgaste por abrasão e deformação permanente por compressão. Todos os resultados foram comparados à formulação padrão para bandas de rodagem. As características térmicas e químicas sugeriram que o óleo proveniente de fonte vegetal apresenta uma estrutura típica de um éster aromático derivado do óleo de soja e o Zn orgânico apresenta estrutura típica de um carboxilato de zinco aromático. A análise de DSC confirmou o efeito lubrificante do óleo proveniente de fonte vegetal, visto que não houve redução da temperatura de transição vítrea dos compostos. As propriedades físico-mecânicas e o envelhecimento acelerado em estufa indicam que o melhor desempenho foi alcançado com 3 phr de Zn orgânico e 3 phr de óleo proveniente de fonte vegetal, ocasionando assim em uma redução de 50% do teor de óleo plastificante e de 75% do teor de zinco, sem afetar adversamente as propriedades do artefato final.

The present study aimed at characterizing and determining the technical viability of a natural rubber tread (NR) with the incorporation of oil proceeding from vegetable source and vulcanization activator with less zinc content (organic Zn). These additives were used in replacement to the components traditionally used in the rubber industry, aiming at reducing the quantity of zinc in the formulation and application of oil proceeding from vegetable source as plasticizer/lubricant. The study has been begun with the chemical and thermal characterization of each alternative additive from…

Advisors/Committee Members: Crespo, Janaina da Silva, Oliveira, Márcia Gomes de, Andrade, Mara Zeni, Brandalise, Rosmary Nichele, Carli, Larissa Nardini.

▼ Esta dissertação objetivou pesquisar a relação do produto pneu com o meio ambiente avaliando as conseqüências nas fases de consumo, contextualizando a análise do produto massificado quanto ao potencial de reciclabilidade e geração de negócios, emprego e renda da atividade de reciclagem após o seu descarte. Realçou a necessidade de a coletividade envolver-se em ações de gestão coletiva, visando minimizar os aspectos dos impactos negativos no desenvolvimento humano e a recuperação do meio ambiente degradado. Destaca inicialmente a evolução histórica a partir da revolução industrial caracterizada entre outros fatos pela administração científica de Taylor combinada com as inovações do modelo de produção de Henry Ford. Esses modelos criaram situações determinantes para a produção de produtos em escala, e com ela a disseminação do consumo de massa e a massificação dos produtos. Ademais, incitou os padrões de consumo mundial e sem questionamento à sociedade quanto aos recursos naturais, privilegiaram-se as cadeias produtivas, contrapondo-se às sensíveis ligações ecológicas e ambientais. A grande questão em relação às conseqüências da Revolução Industrial dos últimos duzentos anos, e que neste trabalho mostra-se como sendo de relevante importância é a de o que e como fazer para que toda a cultura de consumo desenvolvida seja transformada. Das reflexões deste desafio, o pneu torna-se um passivo ambiental que ostenta complexidade e singularidade nas alternativas de seu descarte ambientalmente aceitável. Nesta pesquisa propõem-se alternativas que venham a favorecer a conservação da vida e do meio ambiente, através da consciência sobre a reutilização do lixo, referencialmente aos pneus, evidenciando o uso da contabilidade ambiental e sua divulgação, favorecendo ao cooperativismo e responsabilidade social, amparada pelos propósitos da gestão ambiental. A reciclagem dos pneus inservíveis torna-se uma alternativa crescente e conscientemente viável. A metodologia utilizada foi a de pesquisa exploratória, desenvolvida por meio de revisão bibliográfica, visualizando com profundidade os aspectos relacionados aos pneus, sua vida útil, modos de descarte, reciclagem e impactos ambientais, no contexto da sustentabilidade. Para agregar esclarecimentos aos aspectos de consumo em especial, desenvolveu-se uma reflexão através de simulação matemática demonstrando o impacto gerado de seu consumo. Da mesma forma salienta-se o enorme avanço da legislação ambiental concordante às necessidades de adequação entre o volume de pneus produzidos e importados e a destinação final dos mesmos. A Resolução CONAMA 258/99 é exemplar e mesmo questionada por muitos países através da OMC, é legitimada pela comunidade internacional. Mas há de se definir sempre um descarte consciente do produto pneu. Há de se perceber também, o novo produto e o produto advindo do reutilizável ou reciclável com uma real destinação final amparada por aspectos ambientais e socialmente compatíveis com as necessidades da comunidade de seu entorno e da manutenção da empresa fabricante.… Advisors/Committee Members: João Eduardo Prudêncio Tinoco.

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L'objectif de ce travail est de valoriser des déchets de pneus usagés par pyrolyse afin d'obtenir un nouveau carburant comparable avec le gazole suivant la norme EN590. L'obtention de ce carburant était réalisée via l'optimisation des conditions de pyrolyse qui sont la température, la vitesse de chauffage (puissance de la résistance électrique) et du débit d'azote. Le rôle de l'azote est limité à purger le réacteur avant le début de la pyrolyse pour 30 minutes système. Le carburant produit est comparable au gazole avec un pouvoir calorifique de 45 MJ/kg, une densité de 0,85 et une teneur en goudron 7%.

The objective of this work is to get alternative fuel comparable with the available diesel in the market following the EN590. The fuel getting was via optimization of pyrolysis conditions which are temperature, heating rate (power of electrical resistance) and inert gas flow rate. The optimum values are 465°C, 650 Watts and without inert gas flow rate. Inert gas role is limited to purge the system for 30 minutes before start the pyrolysis to get rid of oxidative gases. The obtained product is comparable with the diesel as it has GCV 45 KJ/kg, low density of 0,85 and 7% tar content.

Advisors/Committee Members: Tazerout, Mohand (thesis director).

▼ Um dos problemas que resulta do uso de pneus na indústria automóvel prende-se com o seu destino no final de vida. Reconhece-se a existência de algumas soluções como a valorização energética ou o armazenamento em grandes depósitos, mas aquela que parece ser a opção mais vantajosa, tanto a nível económico como ambiental, é a reciclagem. Este trabalho centra-se na procura de soluções para a melhoria da qualidade de um produto derivado da borracha de pneus em fim da vida desenvolvido na RMD - Recuperación Materiales Diversos, S.A. e denominado Micronized Activated Rubber (MAR). Para tal, procedeu-se à identificação dos fatores críticos que afetam as propriedades físicas deste produto (a Dureza, a Tensão de Rutura, o Alongamento de Rutura, a Resistência ao Rasgo) e estudou-se o comportamento do produto final através da combinação dos diferentes fatores (Matéria-prima, Granulometria, Composição) e comparação das propriedades físicas obtidas, com o objetivo de determinar quais os fatores que influenciam de forma mais significativa o resultado final. Para atingir este objetivo foram analisados os efeitos de três tipos de Matéria-prima (MP1, MP2 e MP3), dois tipos de Granulometria (G1 e G2) e quatro tipos de Composição (A25, A50, A100, A150) nas propriedades físicas do MAR e utilizadas várias técnicas estatísticas entre as quais a Análise de Variância e a Análise Factorial. Os resultados indicam que a Matéria-prima é um fator que influencia de uma forma estatisticamente significativa todas as propriedades físicas do MAR, apesar não se verificar a existência de uma diferença significativa entre as Matérias-primas MP1-MP2 para a Dureza, a Tensão de Rutura e o Alongamento de Rutura. O fator Composição não se revela tão significativo no que respeita à medida de Tensão de Rutura, sendo extremamente significativo quando se trata das outras propriedades. Observa-se alguma similaridade das propriedades físicas dos dois conjuntos de Composição A25-A50 (para a Tensão de Rutura e a Resistência ao Rasgo) e A100-A150 (no caso da Dureza, a Tensão de Rutura e a Resistência ao Rasgo). O fator Granulometria não tem influência significativa na Dureza e Tensão de Rutura; quanto ao Alongamento de Rutura e à Resistência ao rasgo, essas caraterísticas do produto MAR estão dependentes deste fator, identificado como significativo. Salienta-se que todos os fatores, quando interagem entre si, implicam alterações extremamente significativas na Dureza e a Alongamento de Rutura, mas, pelo contrário, são não significativos para a Tensão de Rutura. No caso da Resistência ao rasgo, nem todas as interações dos fatores contribuem na mudança desta propriedade do MAR. Advisors/Committee Members: Alvelos, Helena (advisor).

▼ Nous avons effectué la décomposition thermique sous pression réduite de pneumatiques usagés préalablement déchiquetés. Cette conversion permet de transformer les pneus en produits tels que de l'huile à chauffage, du noir de carbone ainsi que du gaz. Une unité batch d'une capacité de 1 kg a été utilisée afin de déterminer les rendements des produits en fonction de la température. Il appert qu'une température de 415 ° C est suffisante pour mener à terme la pyrolyse et ainsi obtenir des rendements de 60% en huile, 36% en noir de carbone et environ 4% en gaz calculés sur la base des pneus initiaux. On a évalué la composition des produits en effectuant des analyses immédiates et élémentaires, la détermination du taux d'humidité pour les liquides et les solides, et enfin l'analyse chromatographique pour les gaz. Une Unité de Développement de Procédé (U.D.P.) fonctionnant en mode d'alimentation semi-continue a par la suite été employée. Cette U.D.P. est composée d'un réacteur vertical comportant six soles superposées. La pression absolue dans celui-ci est maintenue en dessous de 4 kPa au moyen d'une pompe à vide. Un système de condensation situé entre le réacteur et la pompe sert à récupérer les huiles de pyrolyse. Un alimentateur situé au sommet du réacteur contrôle le débit de particules introduites à l’étage supérieur (1er) alors qu'un réceptacle situé sous le dernier étage (6e) récupère le noir de carbone produit. Des râteaux rotatifs entraînent les particules sur les soles. Des ouvertures pratiquées dans ces dernières permettent le passage des particules d'un niveau à un autre. Des résistances électriques chauffantes servent à maintenir un gradient croissant de la température (250 ° C à 500 ° C) entre l'étage supérieur et l'étage inférieur. Des thermocouples mesurent la température des soles, de la paroi latérale du réacteur, ainsi que du lit de particules à chaque étage. Une première U.D.P. utilisée ne pouvait traiter qu'un débit de 3,0 kg•h-1 de morceaux de pneus de faible dimension (6,35 à 12,70 mm). Nous avons alors entrepris une étude de l'écoulement des particules. Il en est résulté une nouvelle configuration interne pour les soles permettant d'atteindre un débit de 30 kg•h-1 avec des particules de plus grande dimension (12,70 à 19,05 mm). Aussi mentionnons que le taux de recouvrement des soles par les particules est passé de 21% à plus de 80%. Un modèle de dispersion axiale dérivé de la théorie de la distribution des temps de séjour pour les systèmes à fluide incompressible a été adapté à l'étude de l'écoulement des particules dans les U.D.P. initiale et modifiée. D'après ce modèle le comportement des particules dans l'U.D.P. modifiée s'avère être plus près de l'écoulement piston que dans l'U.D.P. initiale. La présence d'une zone morte dans l'U.D.P. modifiée vient, par contre, fausser les résultats lors du calcul du "coefficient de dispersion axiale". Un bilan d'énergie pour des essais effectués dans l'U.D.P. démontre qu'il faut environ 706 kJ•kg-1 de pneus pour chauffer et pyrolyser les pneus. Le… Advisors/Committee Members: Roy, Christian (advisor).

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Les pneus en fin de cycle de vie soulèvent de graves problèmes environnementaux. Ils doivent être éliminés ou recyclés. En raison de leur structure réticulée, les pneus ne fondent pas ni ne se dissolvent. Ils sont généralement broyés en poudre (caoutchouc de pneu broyé, abrévié GTR). Ensuite, ces poudres sont mélangées avec une matrice (asphalte ou polymère thermoplastique) pour réutilisation. L'industrie du recyclage se heurte à deux problèmes principaux. En premier lieu, le contrôle de technique qualité est difficile à cause du manque de solubilité de la poudre et de moyens limités pour ces petites industries. Il est nécessaire de trouver des méthodes rapides et à faible coût pour améliorer la caractérisation des GTR. Dans le présent travail, nous avons mis l'accent sur l'utilisation de ces deux techniques et sur la spectrométrie de fluorescence-X (XRF), comme il y a des rapports dans la littérature démontrant que ceux-ci peuvent être utilisés, respectivement, pour déterminer la densité de réticulation, la composition en monomères et la composition élémentaire. Un deuxième problème est la faible adhérence entre la plupart des polymères et les GTR. Ceci résulte en un manque de résistance mécanique et une tendance à l'effritement des pièces fabriquées. Certaines études se concentrent sur l'ajout de monomère et d'initiateur au GTR, afin de faire une polymérisation in-situ de chaînes greffées sur la surface. Cependant, le poids moléculaire des greffons est inconnu et il est impossible de vérifier si celui-ci est supérieur au poids moléculaire d'enchevêtrement des chaînes. Des réactions photochimiques ont été utilisées pour greffer des chaînes polymériques terminées par un groupement thiol de poids moléculaire connu en utilisant les liaisons doubles présentes à la surface de GTR. La spectrométrie de photoélectrons induits par rayons X (XPS) et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) ont été utilisées pour détecter les changements de surface et vérifier si le greffage a bien eu lieu. Finalement, la mesure des propriétés mécaniques a été utilisée pour évaluer l’effet du greffage avec les échantillons de GTR greffé mélangés à du polystyrène commercial.

End of life tires raise severe environmental problems and must be disposed of or recycled. Due to their cross-linked structure, they do not melt or dissolve, and are usually ground into a powder (ground tire rubber or GTR) and mixed with a matrix (asphalt or a thermoplastic polymer) for reuse. The recycling industry encounters two main problems. First, quality control is difficult due to the lack of solubility of the powder and to the limited technical means of these small industries. Rapid and low-cost methods are needed to improve characterization of GTR. This work focused on the use of these two techniques and of X-ray fluorescence spectrometry (XRF), as there are reports in the literature showing than these may be used, respectively, to determine cross-link density, monomer and elemental composition. The second problem is the poor adhesion between…

Advisors/Committee Members: Brisson, Josée.

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Ce projet porte sur la production et la caractérisation de composites hybrides basés sur un polymère thermoplastique (polyéthylène linéaire de basse densité, LLDPE) avec des fibres de polyester de pneus recyclés (RTF) mélangées avec le caoutchouc des pneus usés (GTR) avec et sans styrène-éthylène-butylène-styrène greffé d’anhydride maléique (SEBS-g-MA) comme compatibilisant. L'étude vise à améliorer les propriétés du LLDPE avec le RTF, GTR et SEBS-g-MA. La première étape de l'étude est composée de deux parties principales. La première partie porte sur la caractérisation des RTF par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), spectroscopie des photoélectrons X (XPS), analyse thermogravimétrique (TGA), calorimétrie différentielle à balayage (DSC), microscopie électronique (SEM) et densité; tandis que la deuxième partie rapporte la morphologie des composites fabriqués à partir de différentes conditions. En particulier, l'effet de la concentration de RTF (10, 25 et 50% en poids) avec et sans 10% poids de SEBS-g-MA à différentes vitesses de vis (110, 180 et 250 rpm) en-dessous (LT) et au-dessus (HT) de la température de fusion du RTF (253°C) est étudié par extrusion double-vis suivie du moulage par injection. Les résultats montrent une meilleure distribution des particules GTR (intégrées au RTF) dans la matrice (LLDPE) avec l'augmentation du contenu en RTF dans les mélanges compatibilisés. En outre, l’augmentation de la vitesse des vis entraîne une réduction de la longueur des RTF et de la taille des GTR. Cependant, un profil HT mène à la dégradation de la matrice et du GTR. Dans la deuxième étape du travail, une série complète de caractérisation physique (densité et dureté) et mécanique (tension, flexion et impact) des échantillons produits dans la première partie est présentée. Malgré la diminution des modules et des contraintes maximales, la résistance au choc Charpy augmente de 50% avec 50% de FTR compatibilisées et une amélioration supplémentaire de 56% à haute vitesse de rotation des vis (250 rpm). Cependant, le profil HT diminue toutes les propriétés physico-mécaniques des mélanges. Finalement, les propriétés rhéologiques des échantillons produits lors de la première partie ont été rhéologiquement caractérisés à l’état fondu (cisaillement oscillatoire de faible amplitude, SAOS) et solide (analyse mécanique dynamique, DMA) afin de déterminer les relations entre la mise en œuvre, la morphologie et les propriétés macroscopiques. Les résultats montrent une augmentation de l'élasticité des mélanges avec l’augmentation du contenu en RTF en présence de SEBS-g-MA surtout à des vitesses de vis élevées. Néanmoins, le profil HT présente une diminution de l'élasticité à l’état fondu, tandis que la DMA montre une augmentation de l’élasticité pour le profil LT.

This project focuses on the production and characterization of hybrid composites based on a thermoplastic polymer (linear low-density polyethylene, LLDPE) and polyester recycled tire fibers (RTF) mixed with ground tire rubber (GTR) with and without…

Advisors/Committee Members: Rodrigue, Denis.

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Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil gestão e sistemas ambientais

Nos últimos anos a exportação do granulado de borracha, resultante da reciclagem de pneus usados, teve um aumento significativo pois o mercado nacional para este resíduo ficou saturado. Tendo presente esta problemática idealizou-se, como potencial aplicação alternativa para o granulado de borracha, a sua utilização para a produção de placas para isolamento térmico. Considerou-se de interesse avaliar o impacte ambiental destas placas de borracha. Com o objectivo de avaliar o comportamento ambiental deste produto, foi aplicada a metodologia análise de ciclo de vida (ACV) streamlined, com base na ISO 14040 e utilizando o software Umberto para a modelação, comparando-se a placa de granulado de borracha, resultante do processo de reciclagem de pneus usados, com a placa tradicional de poliuretano rígido. Os dados utilizados foram, na sua maioria, resultantes da biblioteca da base de dados do próprio software. As categorias de potencial impacte ambiental consideradas foram o aquecimento global e a depleção de recursos abióticos. Os resultados obtidos da ACV mostram que a comparação dos potenciais impactes ambientais dos dois produtos apresenta diferenças significativa para as categorias de impacte consideradas, evidenciando, no entanto, potenciais impactes ambientais mais baixos para a produção da placa de granulado de borracha. Este facto é indicativo da viabilidade ambiental para a utilização de granulado de borracha para a produção de placas de isolamento térmico. Futuros estudos deverão ser desenvolvidos com o propósito de estudar a viabilidade técnica e económica desta possível aplicação.

Advisors/Committee Members: Martinho, Maria da Graça, Pires, Ana.

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Este trabalho apresenta uma metodologia para caracterizar em regime quase-estático de forças, o comportamento dinâmico de um veículo de passageiros compacto, a fim de determinar sua condição de estabilidade, inerente aos parâmetros adotados durante o desenvolvimento de seu projeto, através de uma manobra normalizada. Apresenta e discute os dados obtidos através da medição das grandezas físicas que caracterizam este comportamento dinâmico e sua evolução, imposta pela variação de um dos parâmetros que influenciam seu equilíbrio, a rigidez lateral de um de seus pneumáticos através da variação de sua pressão, tanto no eixo dianteiro quanto ao eixo traseiro. Avalia esta evolução através da caracterização teórica de seu comportamento sub ou sobre-esterçante e a compara com os resultados obtidos subjetivamente pela avaliação da sensação do condutor, realizada por profissionais especializados da indústria automobilística. Finalmente busca uma conclusão, propondo o balanceando do comportamento dinâmico esperado para o veículo com sua resposta aos testes subjetivos, a fim de que o projeto de novos veículos possa apresentar características e condições de segurança que melhor se adéqüem a forma de dirigir do motorista comum.

This study presents a methodology to characterize under quasi-static condition of forces, the dynamic behavior of a compact passenger vehicle to determine its condition of stability, inherent to the parameters used in the development of the project through a standardized maneuver. It presents and discusses the data obtained through the measurement of physical quantities that characterize its dynamic behavior and the evolution of this behavior, imposed by a variation in one of the parameters that influence their balance, the lateral rigidity of one of its tires by its pressure variation, in both the front and rear axles. Assesses these evolution through the theoretical characterization of the under or oversteer behavior and compares it with the results subjectively assessed by the driver feeling, held by professional evaluators of the auto industry. Finally search for a conclusion, offering the balance of the dynamic behavior expected for the vehicle with its response to subjective tests, aiming that the design of new vehicles may present safety and design characteristics that best suit the common driver way to drive.

Advisors/Committee Members: Canale, Antonio Carlos.

▼ Abstract: This dissertation contributes to the parameterization of tire models applied to small tires. Small tires refer to tires of smaller size and load capacity than the automotive ones, such as the ones applied on pallets, wheelchairs, robots and low energy vehicles. There are established techniques for modeling and parameterizing automotive tires, but not for small tires. As the tires of both categories are analogous, in literature the models of automotive tires are also used for small tires, but the parametrization techniques in this case are scarce and not definitively established. In this dissertation, starting from a test bench previously developed in the Laboratory for Integrated Systems from University of Campinas, functions are added in order to improve the feasibility of tests. It is also added functions that increase the scope of tests and, therefore, the scope of parameterization. The technique of obtaining the parameters from experimental values of loads between tire and tread is also improved by means of a method based on Genetic Algorithm previously investigated in literature for automotive tires. To validate the concepts involved, a multibody model of the test bench was constructed, making it possible to execute the virtual test concerning a known tire model. Finally, the resulting experimental procedure is documented and the parameterizations of small tires under various boundary conditions are performed Advisors/Committee Members: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS (CRUESP), Dedini, Franco Giuseppe, 1957- (advisor), Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica (institution), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica (nameofprogram), Nicolazzi, Lauro Cesar (committee member), Becker, Marcelo (committee member), Machado, Tiago Henrique (committee member), Daniel, Gregory Bregion (committee member).

▼ A contribuição das atividades humanas para as alterações climáticas na Terra se dá por meio dos mais diversos setores econômicos. No setor de serviços, uma atividade bastante poluente é o transporte rodoviário. O passivo ambiental de uma empresa é conseqüência do uso que ela faz dos recursos naturais, que não pertencem a ela e sim a comunidade em geral. O passivo ambiental representa as responsabilidades sócio-ambientais da empresa e todos os custos envolvidos. No presente trabalho foi pesquisado o passivo ambiental proveniente do consumo de derivados de petróleo por uma empresa que transporta cargas em caminhões pelas estradas. Na tentativa de encontrar um valor financeiro para esse passivo, foram pesquisados separadamente os danos resultantes do consumo de três derivados do petróleo necessários para a atividade de transporte rodoviário: óleo diesel, óleos lubrificantes e pneus. Assim foi avaliado o custo sócio-ambiental que essa empresa promove por intermédio de seus veículos durante um ano de atividade. Não foi possível converter a poluição gasosa em algum equivalente monetário, mas no caso dos óleos lubrificantes e dos pneus conseguiu-se elaborar uma metodologia para constatar um valor aproximado do passivo gerado pela empresa. O valor encontrado foi aproximadamente R$ 700,00, considerando onze veículos em um ano de atividade. Advisors/Committee Members: Eniz Conceição Oliveira, Odorico Konrad.

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Cyanobacteria are the largest and most diverse group of prokaryotic microorganisms, is a natural component of the phytoplankton community of any aquatic ecosystem, however, the production of cyanotoxins by these microorganisms is an important fact that concern for public health due to the potential of these compounds. The removal of cyanotoxins through the steps of conventional treatment of drinking water is not satisfactory and therefore require the adoption of complementary techniques aimed at an effluent that meets potability standards in force and that does not offer risks to the consumer population. Among the techniques most commonly used is activated carbon adsorption. This material can be obtained, basically, any carbon-rich precursor, and the final product properties depend on the nature of raw material, the activating agent used and the conditions of the process of carbonization and activation. This work, carried out bench scale, presents the evaluation of removal efficiency of saxitoxin using activated carbon made from tire rubber. The production process of activated carbon was carried out according to the complete factorial design (23), and the reaction time, activation temperature and CO2 flow variables used. The characterization of activated carbon produced was performed by thermal analysis of raw materials in nature, photographs of scanning electron microscopy and analysis of specific surface area. Through the experimental design adopted for production of coal has been demonstrated that the variable with greatest influence on the specific surface area, whose maximum value was 598.7 m2/g, is the activation temperature. The tests performed showed that the adsorption process follows Freundlichâs model, with an adsorption capacity of 13.187 mg/g. We obtained a maximum efficiency of removal of soluble saxitoxin from 75% to a dosage of 3 mg/L.

As cianobactÃrias constituem o maior e mais diverso grupo de micro-organismos procariÃticos, sendo um dos componentes naturais da comunidade fitoplanctÃnica de qualquer ecossistema aquÃtico, entretanto, a produÃÃo de cianotoxinas por estes microorganismos à um fato de relevante preocupaÃÃo em termos de saÃde pÃblica devido à potencialidade destes compostos. A remoÃÃo de cianotoxinas durante as etapas do tratamento convencional da Ãgua para consumo humano nÃo à satisfatÃria, sendo assim necessÃria a adoÃÃo de tÃcnicas complementares visando um efluente que atenda o padrÃo de potabilidade vigente e que nÃo ofereÃa riscos à populaÃÃo consumidora. Dentre as tÃcnicas mais comumente utilizadas està a adsorÃÃo por carvÃo ativado. Este material pode ser obtido, basicamente, de qualquer precursor rico em carbono, sendo que as propriedades do produto final dependerÃo da natureza da matÃria prima, do agente ativante utilizado e das condiÃÃes do processo de carbonizaÃÃo e ativaÃÃo. O presente trabalho, desenvolvido em escala de bancada, apresenta a avaliaÃÃo da eficiÃncia de remoÃÃo de saxitoxinas utilizando-se carvÃo ativado produzido a partir da borracha de pneu. O processo de…

Advisors/Committee Members: Josà Fernando de Paiva, Silvana de Queiroz Silva, Dane Tadeu Cestarolli.

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Os pneus, além de amplamente consumidos, possuem características intrínsecas que limitam as opções de tratamento ao final do ciclo de vida útil. A logística reversa, portanto, é fundamental para solucionar o impacto ambiental causado pelos pneus inservíveis, e neste contexto, a questão central que emerge deste trabalho é: a logística reversa de pneus inservíveis empregada no Estado do Piauí resolve o problema de descarte de pneus? A hipótese é: os pneus inservíveis gerados no Piauí exigem a expansão do atual sistema de logística reversa. O estudo constitui-se em pesquisa predominantemente qualitativa, delineada pelo framework de De Brito e Dekker (2003), como apoio à formulação dos questionários e à análise e descrição do canal reverso. O objetivo é investigar a compatibilidade entre o sistema logístico empregado no Estado do Piauí e a geração de pneus inservíveis local, para tanto, foram investigados os agentes dos canais de vendas de pneus e os que atuam apenas no canal reverso. A estruturação da logística reversa de pneus apenas na capital confirma a hipótese, e a solução do problema passa pela necessidade de ampliação do sistema para outros municípios, com base na distribuição da frota de veículos, o que viabiliza, inclusive, outras formas de tratamento dos pneus inservíveis locais.

Beyond widely used, the tyres have intrinsic characteristics that limit the treatment options in the end of the useful circle life. The reverse logistics, therefore, is essential to solve the environmental impact caused by scrap tyres and in this context the main question of this work: does the reverse logistics of scrap tyres used in the state of Piauí solve the problem of local scrap tyres? The hypothesis is: the scrap tyres produced in Piauí require the expansion of the Reverse Logistics System. This study is developed through a qualitative research based on framework by De Brito and Dekker (2003), as support to the construction of the questionnaires, analysis and description of reverse channel. The objective is investigate the compatibility between the logistics system used in the state of Piauí and the production of local scrap tyres, for this the seller of tyres and those that work only in reverse channel have been researched. Only in capital, the reverse logistics framework tyres confirm the hypothesis and the solution of the problem passes by the enlargement necessity of the system to others municipalities that feasible others treatment ways of the local scrap tyres.

Advisors/Committee Members: FRANCISCO CORREIA DE OLIVEIRA, FRANCISCO CORREIA DE OLIVEIRA, MONICA CAVALCANTI SÁ DE ABREU, AUGUSTO MARCOS CARVALHO DE SENA.

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Ce projet s’intéresse à la valorisation de deux résidus retrouvés dans les sites d’enfouissement: le polystyrène (PS) et le caoutchouc de pneus usés (SBR). En particulier, on propose de mélanger ces deux matières afin de produire un matériau de bonne qualité. Les procédés d’extrusion et d’injection ont été utilisés pour une large gamme de concentrations: entre 0 et 94% en poids de SBR. Afin d’améliorer la compatibilité entre les deux phases, un prétraitement par le PS en solution dans le toluène a été effectué sur les particules de caoutchouc. Pour évaluer l’efficacité du traitement, une caractérisation complète en termes de morphologie, densité, dureté et propriétés mécaniques (tension, flexion, torsion et impact) a été effectuée. De plus, deux types de matrice PS ont été comparées: un PS expansé (recyclé) et un PS cristal (vierge). Les résultats démontrent que le prétraitement permet d’améliorer les propriétés des mélanges. Par exemple, une augmentation de 20% du module de Young a été observée pour le PS expansé. Néanmoins, l’effet du traitement se fait surtout sentir pour des concentrations supérieures à 50% de SBR.

This project focuses on the revalorization of two residues found in landfills: polystyrene (PS) and waste tire rubber (SBR). In particular, it is proposed to mix both materials to produce a good quality compound. Extrusion and injection molding were used for a wide range of SBR concentration: between 0 and 94% by weight. To improve the compatibility between both phases, a pre-treatment with PS in solution (toluene) was carried out on the rubber particles. To assess the efficiency of the treatment, a complete characterization in terms of morphology, density, hardness, and mechanical properties (tension, bending, torsion, and impact) was performed. In addition, two types of PS (matrix) were compared: an expanded PS (recycled) and a crystal PS (virgin). The results show that pre-treatment improves the properties of the blends. For example, a 20% increase in Young's modulus was observed for expanded PS. However, the treatment was most effective for SBR concentrations above 50%.

Advisors/Committee Members: Rodrigue, Denis.

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Compostos elastoméricos a base de borracha natural (NR) e copolímero de butadieno-estireno (SBR) utilizados na banda de rodagem de pneus são tradicionalmente reticulados com enxofre. O uso de peróxidos e co-agentes na reticulação desses compostos ainda é um desafio a se superar com relação às propriedades viscoelásticas requeridas, de extrema importância para um bom desempenho e vida útil dos pneus. Neste trabalho foi avaliado o uso de peróxidos sem e com co-agentes na reticulação de compostos NR/SBR com o intuito de avaliar a eficiência destes na manutenção das propriedades relevantes em relação a um composto tradicionalmente usado na confecção de banda de rodagem de pneus. Onze formulações com diferentes sistemas de reticulação foram preparadas, sendo uma de referência. Foram avaliadas propriedades físicas como dureza, densidade, tração, resistência ao rasgamento, resiliência, abrasão e DPC, e o comportamento dos compostos de NR/SBR com relação ao inchamento em tolueno. As propriedades dinâmicomecânicas dos compostos NR/SBR foram analisadas por DMA e RPA. Os compostos NR/SBR contendo somente peróxidos não apresentaram propriedades comparáveis ao composto de referência vulcanizado com enxofre. Os compostos contendo os sistemas peróxidos/co-agentes, BIS F 40 A-Retilink T40 (composto 10) e BIS F 40 A-Retilink TA 70 (composto 11) apresentaram os melhores resultados. O composto 10 e o composto de referência (composto 1) apresentaram valores similares de tan d a 60°C e tan d a 0°C (DMA), os quais estão correlacionados às propriedades de resistência ao rolamento e tração no molhado, respectivamente. Os resultados mostraram a possibilidade de uso de certos sistemas peróxido/co-agente em compostos de NR/SBR, em substituição ao sistema com enxofre, sem perda de propriedades, tendo como vantagem a redução de componentes na formulação, redução de tempo de processamento, e consequentemente custo da produção de bandas de rodagem.

Rubber compounds based on natural rubber (NR) and styrene-butadiene rubber (SBR) used on tire tread are traditionally crosslinked with sulfur. The use of peroxides and co-agents in crosslinking of these compounds is still a challenge to be achieved, considering the required viscoelastic properties which are extremely important for a good tire performance and lifetime. In this work it was evaluated the use of peroxide systems with and without co-agents as crosslinking agents for NR/SBR compounds, with the aim of evaluating the efficiency of maintaining the key properties related to the traditionally used in the manufactory of tire tread. Eleven formulations with different systems were prepared, a one as a reference. Physical properties such as hardness, density, tensile strength, tear, resilience, abrasion and compression set and the behavior of NR/SBR compounds in relation of swelling Toluene were evaluated. The dynamic mechanical properties of the NR/SBR cured compounds were analysed by DMA and RPA. The NR/SBR compounds cured with only peroxide had poorer properties when compared to the reference…

Advisors/Committee Members: Forte, Maria Madalena de Camargo.

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Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil de Gestão e Sistemas Ambientais

De acordo com os dados da Valorpneu, foram recolhidos e tratados 93 367 toneladas e 79 114 toneladas de pneus usados, em 2011 e 2012 respectivamente, dos quais 51% e 49% foram recicladas, respectivamente, e 27% e 32%, respectivamente aproveitadas energeticamente, sendo o restante recauchutado (Valorpneu, 2012j; Valorpneu, 2013a). O objectivo deste trabalho consiste em perceber a viabilidade ambiental do processo de reciclagem pelo método criogénico face à recauchutagem, aplicando a metodologia de Análise do Ciclo de Vida (ACV) streamlined, com recurso à Norma ISO 14040 e ao software Umberto. Como a recolha de dados reais das empresas nacionais envolvidas neste sector não foi facilitada, esta ACV foi feita com base nos dados obtidos através da base-de-dados do próprio software Umberto e de artigos científicos. Optou-se por selecionar como categorias de impacte ambiental a analisar a depleção dos recursos abióticos e o aquecimento global. Relativamente aos resultados obtidos, a recauchutagem apresentou impactes superiores, em ambas as categorias de impacte analisadas. Observando os resultados obtidos neste estudo verifica-se que a reciclagem criogénica é a melhor opção de valorização de pneus usados. No entanto e, segundo outros autores, a recauchutagem é um processo ambientalmente mais viável que a produção de pneus novos. Assim, estudos futuros deverão ser realizados para estudar a viabilidade económica da reciclagem criogénica e recauchutagem, bem como realizar uma ACV completa e estudar mais categorias de impacte, para complementar este estudo.

Advisors/Committee Members: Martinho, Maria da Graça.

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Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil gestão e sistemas ambientais

Com a proibição da deposição de pneus usados em aterros sanitários devido aos diversos inconvenientes associados a esta prática, a comunidade em geral foi obrigada a encontrar novos destinos para este tipo de material. No decorrer da gestão de pneus usados, o fim que se pode dar a estes passa por processos como a reutilização, recauchutagem, reciclagem e valorização energética. Do processamento mecânico de pneus usados, resultam os chamados chips de pneus. Estes consistem em pequenos fragmentos de pneus, que possuem diversas aplicações em engenharia civil e geotécnica. Uma das suas aplicações consiste na sua utilização como material drenante em sistemas de drenagem de aterros sanitários, substituindo material mineral como brita calcária, seixo ou cascalho. Para além das vantagens ambientais associadas a esta substituição, devido à valorização de um resíduo e preservação de recursos naturais, a utilização deste tipo de material possui outras vantagens físicas e económicas. Recentemente, foi também levantada na comunidade científica a questão do potencial risco dos pneus usados libertarem alguns compostos, presentes na sua composição ou utilizados no seu processo de fabrico, principalmente alguns metais pesados. Assim, considerou-se importante avaliar se os chips de pneus usados na construção de estruturas de aterros sanitários, nomeadamente em sistemas de drenagem, originam a libertação de metais pesados quando sujeitos à acção de determinados factores ambientais, contaminando solos e águas e consequentemente colocando em risco o ambiente. Considerou-se relevante também simular situações extremas de acidez, de forma a verificar o comportamento dos chips de pneus usados em condições adversas (meio ácido e alcalino). Para o efeito realizaram-se ensaios de lixiviação a amostras de chips de pneus usados, com o intuito de verificar a libertação de determinados metais pesados. Como forma de comparação, foram realizados ensaios similares utilizando brita calcária, material usualmente aplicado em sistemas de drenagem. Foram também feitas recolhas de águas pluviais no aterro Amarsul – Palmela, onde se encontra inserido um sistema de drenagem constituído por chips de pneus usados. Desta forma, foi possível verificar a libertação de determinados metais em contexto real e laboratorial, e quais as implicações resultantes, confrontando os resultados com as limitações legislativas existentes. Assim, exceptuando o zinco em meio ácido(contexto laboratorial), todas as concentrações dos metais analisados não ultrapassaram os valores estabelecidos para classificar estes materiais como resíduos inertes, tanto em meio laboratorial como em contexto real, para os diferentes meios simulados.

Advisors/Committee Members: Silveira, Ana.

▼ O trabalho apresentado tem por objetivo contribuir para a valorização da borracha proveniente de pneus em fim de vida, assente em princípios de sustentabilidade ambiental. A abordagem adotada para a concretização deste objetivo consiste na incorporação de borracha de pneus em formulações de base termoplástica e elastomérica (TPE), adequadas ao processo de moldação por injeção. São desenvolvidos estudos sobre a morfologia, propriedades mecânicas, térmicas e reológicas das ligas poliméricas à base de granulado de borracha de pneu (GTR). A falta de adesão entre o GTR e a matriz polimérica leva à degradação das propriedades mecânicas dos materiais obtidos. A estratégia explorada passa pela utilização de um elastómero para promover o encapsulamento do GTR e, desta forma, procurar obter ligas com propriedades mecânicas características de um TPE. São analisadas ligas ternárias (TPEGTR) compostas por polipropileno (PP) de elevada fluidez, GTR e elastómero virgem. O efeito da presença de diferentes elastómeros nas ligas é analisado neste trabalho: um elastómero de etilenopropileno- dieno (EPDM), e um novo elastómero de etileno-propileno (EPR) obtido por catálise metalocénica. O estudo da morfologia das ligas obtidas mostra haver interação entre os materiais, sendo possível inferir a viabilidade da estratégia adotada para promover a adesão do GTR. A incorporação de elastómero promove o aumento da resistência ao impacto e da extensão na rotura nas ligas, o que é atribuído, fundamentalmente, ao encapsulamento do GTR e ao aumento da tenacidade da matriz termoplástica. Com o objetivo de avaliar a influência da estrutura cristalina das ligas TPEGTR no seu comportamento mecânico, procede-se à análise do processo de cristalização sob condições isotérmicas e não isotérmicas. Neste estudo, é avaliado o efeito da presença dos materiais que constituem a fase elastomérica na cinética de cristalização. Para cada uma das ligas desenvolvidas, recorre-se ao modelo de Avrami para avaliar o efeito da temperatura no mecanismo de nucleação, na morfologia das estruturas cristalinas e na taxa de cristalização. Recorre-se à reometria capilar para estudar, sob condições estacionárias, o comportamento reológico das ligas TPEGTR. O modelo de Cross-WLF é utilizado para avaliar o comportamento reológico de todos os materiais, obtendo-se resultados similares àqueles obtidos experimentalmente. O comportamento reológico dos polímeros PP, EPR e EPDM é do tipo reofluidificante, tendo o EPR um comportamento reológico similar ao do PP e o EPDM um comportamento reo-fluidificante mais pronunciado. Em todas as ligas analisadas o comportamento reológico revela-se do tipo reo-fluidificante, sendo que a presença de GTR promove o aumento da viscosidade. Os parâmetros obtidos do modelo de Cross-WLF são utilizados para realizar a simulação da etapa de injeção recorrendo a um software comercial. Os resultados obtidos são validados experimentalmente pelo processo de moldação por injeção, evidenciando uma boa adequabilidade da… Advisors/Committee Members: Costa, Vítor António Ferreira da (advisor), Oliveira, José Martinho Marques de (advisor).

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Esta dissertaÃÃo de mestrado trata do uso de modelos de localizaÃÃo para um sistema de logÃstica reversa dos pneus inservÃveis no estado do CearÃ, visando à reciclagem da borracha a ser empregada na pavimentaÃÃo asfÃltica. à realizada uma abordagem teÃrica referente à gerÃncia de pneus inservÃveis, especialmente quanto Ãs alternativas de reciclagem e reaproveitamento. Analisa-se a importÃncia da implantaÃÃo de Unidades de Reciclagem, sobretudo quanto ao seu benefÃcio para o meio ambiente e para a sociedade. A descriÃÃo dos ganhos envolvidos na incorporaÃÃo da borracha reciclada de pneus em ligantes asfÃlticos tambÃm à abordada com Ãnfase neste trabalho, enfocando as vantagens oferecidas pelo asfalto-ecolÃgico. Objetivando atingir à finalidade proposta neste trabalho, consideram-se as frotas de veÃculos de cada cidade do estado como parte da metodologia para estimar a quantidade de pneus inservÃveis gerados por ano. Na concepÃÃo dos modelos, foram analisadas as distÃncias entre as cidades, as condiÃÃes de acessibilidade da malha rodoviÃria do Cearà e outros aspectos econÃmicos, como a localizaÃÃo de pÃlos industriais. Tais fatores permitiram definir a cidade onde deve ser instalada a fÃbrica de reciclagem e as cidades candidatas a receber os pontos intermediÃrios de armazenagem dos pneus inservÃveis, os chamados ecopontos. Baseando-se nas alternativas de soluÃÃo apresentadas pelos modelos, sugere-se uma proposta de arranjo para o fluxo de distribuiÃÃo reversa dos pneus velhos, visando sua incorporaÃÃo na cadeia de produÃÃo asfÃltica. Por fim, ainda sÃo identificadas algumas aÃÃes potenciais que podem dinamizar a coleta urbana de pneus em nÃvel local

This master thesis is about the use of location models for a system of reverse logistics of scap tires in the State of Cearà seeking the recycling of the rubber to be used in pavement asphaltic surfaces. A theoretical approach is accomplished regarding the management of scrap tires, especially on the recycling and reuse alternatives. It is analyzed the importance of the implantation of Recycling Units, mainly in its benefit for the environment and for society. The description of the earnings involved in the incorporation of the tires recycled rubber in asphaltic mixtures is also approached, focusing the advantages offered by the asphalt-rubber. Aiming to achieve the objective proposed, it was considered the vehicle fleet of each city of the State as part of the methodology to medict the amount of scrap tires generated per year. In the conception of the models, it was analyzed the distances among cities, highway conditions of Cearà and other economical aspects (as the location of industrial poles). These factors led to define the city where the recycling factory must be installed and the prospective cities to receive the intermediate points of scrap tires storage (ecopoints). Based on the solution alternatives presented by the models, a proposal is suggested for the logistics of old tires reverse distribution, seeking its incorporation in the asphaltic production chain.…

Advisors/Committee Members: Jorge Barbosa Soares, Nadja Glheuca da Silva Dutra, Julio Francisco Barros Neto, LucÃdio dos Anjos Formiga Cabral.

▼ O presente trabalho tenta apresentar um estudo acerca do funcionamento do Sistema de Solução de Controvérsias do Mercosul, bem como dos entendimentos dados por ele nas disputas travadas no âmbito desse bloco econômico, quanto à utilização de barreiras nãotarifárias ao livre comércio intrabloco. Para tanto, procuramos contextualizar o referido sistema dentro do processo de integração do Mercosul, ressaltando, também, ao longo do trabalho, a relevância que vem tendo nos últimos tempos as barreiras não tarifárias ao comércio internacional. E como meio de exemplificar o embate entre o princípio do livre comércio e uma de suas exceções, representada pelo princípio da proteção ambiental, estudamos o caso dos pneus, travado entre o Brasil e o Uruguai na esfera do Sistema de Solução de Controvérsias do Mercosul, comparando-o com a interpretação dada pela Organização Mundial do Comércio (OMC) em caso semelhante Advisors/Committee Members: HIDALGO, Álvaro Barrantes (advisor).

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O pneu inservível é um resíduo que deve ser gerido corretamente até sua disposição final e, deve ser coletado e armazenado adequadamente, pois quando disposto inadequadamente tanto pode causar danos ao meio ambiente quanto à saúde pública. Em João Pessoa foi iniciado, em março de 2005, o Programa Nordeste Rodando Limpo através da parceria entre empresas privadas, que consiste na realização de coleta e destinação final dos pneus inservíveis para utilização nos fornos de fabricação de clínquer, fazendo com que estes passem a ter valor no mercado de resíduos. O estudo foi desenvolvido na Fábrica da CIMPOR localizada na cidade de João Pessoa e tem por objetivo fazer uma análise sobre os principais benefícios da utilização de pneus inservíveis no coprocessamento no forno de clínquer. A metodologia utilizada foi baseada na avaliação qualitativa dos benefícios gerados a saúde pública e quantitativa dos ganhos sociais gerados aos catadores, identificando ganhos com a coleta dos pneus, mensurando o aumento da renda dos mesmos. O referido trabalho também verificou as emissões atmosféricas do coprocessamento e as emissões evitadas de CO2 no transporte do coque de petróleo, além da economia de custos envolvidos com o coprocessamento. Os resultados obtidos confirmaram os benefícios ambientais e sociais no coprocessamento, sendo possível a retirada de 26.568,90 toneladas de pneus inservíveis que estavam depositados no estado da Paraíba e em estados vizinhos, além da criação automática de um mecanismo de coleta pela sociedade, que possibilitou ganhos econômicos da ordem de R$ 2 milhões de reais aos catadores, melhorando assim, sua qualidade de vida. Verificou-se também um gradativo aumento da utilização de pneus inservíveis, implicando em um menor consumo de combustíveis não-renováveis, minimizando emissões atmosféricas e evitando níveis de emissões de CO2, devido ao menor volume de coque transportado, resultando também, na minimização dos custos de produção.

The useless tire is a residue that must be managed correctly until its final disposal as well as its collection and storage must be done adequately. Therefore, if it is inadequately disposed of, it can cause damages to the environment and to public health. In March 2005 the city of João Pessoa, initiated a program called Programa Nordeste Rodando Limpo - Northeastern Program of Clean Twirling - through the partnership between private companies, which consisted of the collection and final destination of the useless tires to be used in the ovens to produce clinker, providing a market value to these residues. This research was developed at CIMPOR, a cement plant located in the city of João Pessoa and has as its objective to make an analysis of the main benefits of the use of theses tires during the co-processing step inside the clinker oven. The methodology applied in this study were based on the qualitative evaluation of the generated benefits to public health and the quantitative social profits generated to the recycling workers and identifying profits with the collection of…

Advisors/Committee Members: Claudia Coutinho Nóbrega.