A indústria de tratamento de superfície desempenha um papel importante no prolongamento da vida útil de metais e plásticos utilizados, por exemplo, nos setores automotivo e de construção. O tratamento químico superficial também é aplicado em equipamentos que aumentam a segurança ou reduzem o consumo de outras matérias-primas (por exemplo, galvanização de sistemas de freio e suspensão de aeronaves e automóveis ou de bicos para motores de automóveis para reduzir o consumo de combustível). Os principais problemas ambientais decorrentes do tratamento superficial de metais e plásticos estão relacionados ao consumo de energia, água e matérias-primas, às emissões para a atmosfera, às águas superficiais e subterrâneas e à geração de resíduos sólidos e líquidos.
Os tratamentos de superfície estão tradicionalmente associados ao elevado consumo de água e à criação de um ambiente de trabalho húmido. Os produtos químicos utilizados têm potencial para ter um impacto negativo no ambiente, especialmente nas águas superficiais e subterrâneas e nos solos. Os metais separados das águas residuais são recolhidos como resíduos sólidos e a sua eliminação ou recuperação pode exigir a aplicação de métodos especiais. Entre os problemas do setor está o lançamento de fumaça e poeira no ar.
As medidas para alcançar um melhor desempenho ambiental são muitas vezes complexas e devem ser consideradas em relação ao seu efeito potencial sobre os produtos e outros processos, a idade e o tipo de instalação, e os benefícios para o ambiente como um todo. A aplicação de processos e técnicas de tratamento avançados também é uma parte importante da melhoria do desempenho ambiental das instalações da indústria. A operação correta e a manutenção regular são tão essenciais quanto a escolha da tecnologia.
Fontes de emissões
As razões para controlar as emissões atmosféricas das estações de tratamento de superfície são duplas. Em primeiro lugar está o cumprimento dos requisitos de saúde e segurança nas condições de trabalho e a proteção dos trabalhadores contra substâncias perigosas. Além disso, uma atmosfera de trabalho com alta umidade, acidez, alcalinidade ou conteúdo de outros produtos químicos e/ou partículas pode ser corrosiva para materiais, peças, substratos e equipamentos. Isto pode levar a problemas como a deterioração da qualidade das matérias-primas, corrosão e sucateamento de produtos acabados, ocorrência de mau funcionamento de equipamentos e danos rápidos às instalações de produção. Em muitas instalações, para evitar tais problemas, é realizada a aspiração de vapor d’água, bem como de ácidos, bases e outros contaminantes gasosos ou aerossóis.
As emissões atmosféricas podem assumir a forma de gases, vapores, névoas e partículas. Entre as principais fontes de emissões do setor estão os processos realizados em banhos de decapagem e decapagem, banhos de desengorduramento eletrolítico, processos de processamento separados, bem como algumas operações de retirada de peças dos banhos e lavagem (principalmente quando a lavagem é realizada em alta temperatura e/ou a jato). As partículas podem ser liberadas durante processos mecânicos, como acabamento e polimento, ou formadas como resultado da evaporação de água de névoas contendo diversos produtos químicos.
As atividades de tratamento superficial de metais e plásticos também podem liberar substâncias nocivas na forma de gases, por exemplo, óxidos de nitrogênio, fluoreto de hidrogênio e cloreto de hidrogênio, bem como aerossóis contendo bases, ácidos ou outros produtos químicos (por exemplo, soda cáustica, ácido sulfúrico, compostos de cromo, cianetos, etc.).
As medidas que podem ser tomadas para minimizar as emissões de poluentes atmosféricos incluem a substituição da agitação do ar das soluções por circulação por bombeamento ou mecanismos que movimentam as grades sobre as quais são colocadas as peças, a cobertura dos banhos que não estão em uso contínuo e a utilização de aditivos que suprimem a formação de aerossóis, por exemplo, na cromagem.
Suplementos
A formação de íons nitrito e cromo hexavalente (Cr(VI)) a partir de soluções de decapagem pode ser evitada pelo uso de aditivos especiais. Desta forma, as emissões de fluoreto de hidrogénio e de óxidos de azoto também podem ser reduzidas, de modo que não é necessário instalar um purificador para os fluxos de gases separados.
As emissões de aerossóis de íons Cr (VI) provenientes de banhos de cromo também podem ser minimizadas pelo uso de aditivos fluorados, que são, no entanto, baseados em octil sulfonato polifluorado, um composto tóxico e bioacumulativo. A formação de aerossóis a partir de processos de decapagem alcalina ou anodização pode ser evitada pelo uso de surfactantes.
Sistemas de aspiração
A cobertura das cubas das linhas de processo para tratamento de superfície, seja durante o tempo de permanência das peças ou quando não estão em serviço, minimiza as emissões para o ambiente de trabalho e, portanto, para a atmosfera. Controlar o espaço acima das cubas através da instalação de tampas reduz a quantidade de ar para aspiração e tratamento.
A quantidade de ar retirada do sistema de aspiração e a quantidade de poluentes nele contidos são determinadas por vários parâmetros. Estes são o tamanho do banho, o seu modo de funcionamento, a sua temperatura, as características físico-químicas dos produtos químicos utilizados, as concentrações permitidas no local de trabalho, a utilização de aditivos, os procedimentos de controlo de emissões, o tipo, tamanho e densidade das partículas. Entre os fatores estão o tamanho do espaço entre as aberturas e a superfície do banho, a intensidade da corrente elétrica nos processos eletrolíticos e o tipo de agitação da solução de trabalho (ar, recirculação de fluxo ou ejetor).
Os poluentes emitidos com o ar liberado dos banhos são separados quando necessário para atingir as normas especificadas. Isso é realizado usando equipamentos de tratamento, como lavadores compactados, filtros de aerossol e névoa de gotículas, combinações de gotículas e filtros, ciclones, precipitadores eletrostáticos ou outros tipos de filtros.
O tratamento químico de superfície de plásticos e metais geralmente emite pequenas quantidades de óxidos de nitrogênio. Isto é típico dos processos de decapagem e polimento, com baixas emissões e não exigindo o uso de um sistema de redução catalítica.
Os sistemas de aspiração podem ter um impacto significativo no consumo de energia relacionado com eletricidade adicional para alimentar ventiladores e bombas, perdas de espaço de trabalho aquecido a temperaturas ambientes inferiores a 12°C e arrefecimento indesejado da solução do processo devido ao aumento da evaporação.
Redução do ar aspirado
Os sistemas de aspiração mais utilizados incluem guarda-chuvas localizados lateralmente na área de entrada das grades com as peças colocadas sobre elas e acima dos banhos de solução. A eficácia do sistema depende da velocidade mínima do fluxo de ar necessária para capturar o vapor ou aerossol ascendente do ponto mais distante do guarda-chuva de aspiração. Os valores para esta velocidade variam entre 0,2 m3/s para reter vapor de água e 0,5 m3/s para aerossóis de soluções de cromagem dura. O volume de ar aspirado depende da área de superfície livre da solução.
A quantidade de ar retirada do sistema de aspiração pode ser reduzida de três maneiras. A primeira envolve a redução da superfície livre acima das banheiras, e aqui também existem várias opções. Como vapores ou aerossóis perigosos são formados principalmente durante o processamento, as coberturas fixadas a um sistema de transporte são uma solução adequada para reduzir o volume de ar aspirado em 60-75% da vazão normal, sem reduzir a área de superfície livre.
Outro tipo de tampa cobre todos os recipientes dos quais são emitidos vapores ou aerossóis a qualquer momento, exceto durante a carga e descarga de peças. Neste caso, o grau de retirada de ar pode chegar a mais de 90%. Uma grande vantagem deste sistema é que as venezianas não necessitam de um acionamento separado, pois se movem simultaneamente com o reservatório do transportador.
Uma alternativa, embora mais cara, é a utilização de tampas fixadas nas cubas, acionadas individualmente e que abrem ou fecham automaticamente quando as peças são carregadas. Normalmente este sistema é combinado com um dispositivo para aumentar automaticamente o volume de ar aspirado quando as abas estão abertas. Com esta tecnologia, a quantidade de ar aspirado pode ser reduzida em até 90%.
No segundo método para reduzir o volume do ar aspirado, utiliza-se um guarda-chuva de sucção e um duto de ar localizado em frente a ele, criando um fluxo de ar sobre a superfície da cuba. A superfície da solução deve ser tal que o fluxo de ar não seja obstruído. Por esta razão, a aplicação do método é limitada.
Nos últimos anos, o encerramento total da área de trabalho também tem sido uma solução comum. As linhas de tratamento químico de superfície são instaladas em um gabinete e os sistemas de controle de processo e estações de carga/descarga estão localizados no exterior. Como ainda é necessária a retirada de uma quantidade significativa de ar para evitar a corrosão do equipamento, a técnica não permite a realização de maiores economias de energia em comparação às demais alternativas.
