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Inovação Uniemp

Cimentos de escória de alto-fornos siderúrgicos

Publicado em 30 agosto 2007

Por Bruno Buys

O desafio da pesquisa conduzida pela Escola Politécnica (Poli) da Universidade de São Paulo, em parceria com a empresa Owens Corning, especialista em fibras de vidro, e Companhia Siderúrgica de Tubarão, nasceu a partir de demanda da construção civil, em busca de painéis de concreto, leves, econômicos e com eficiência e facilidade na manipulação. A idéia de reaproveitar escórias de alto-forno, abundantes e poluidoras atende, por sua vez, um grande problema das siderúrgicas, preocupadas em reduzir o impacto ambiental negativo de sua atividade. São situações propícias à pesquisa acadêmica associada à inovação necessária do setor industrial, que foram abrigadas dentro do programa Parcerias para Inovação Tecnológica (Pite), da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) que financiou o projeto "Painéis de Cimentos de Escória Reforçados com Fibra de Vidro E". O projeto, coordenado pelo professor Vahan Agopyan e conduzido pelo Departamento de Engenharia de Construção Civil da Poli visava desenvolver fibro-cimentos capazes de aceitar fibras de vidro convencionais, uma vez que as fibras modificadas eram materiais importados que aumentavam o custo de produção.
A fabricação de painéis de concreto maciço gera blocos excessivamente pesados para a construção civil. Esses materiais demandariam muita energia e muita matéria-prima na sua fabricação, implicando em uma construção muito custosa e pouco eficiente. A tecnologia de fabricação dos fibro-cimentos, ou seja, cimentos com fibra de vidro adicionada, permite a produção de painéis de cimento mais finos e leves, que facilitam a construção. O problema da fabricação dos fibro-cimentos é que as fibras de vidro são muito vulneráveis ao ambiente alcalino do cimento. Japão, China e Espanha, países líderes na área, resolveram o problema criando fibras de vidro álcali-resistentes, modificadas para resistir à alcalinidade do cimento.   
Em tempos de preocupações ambientais, o reaproveitamento de materiais da indústria é sempre desejável. Especialmente no caso das escórias de alto-forno, que são muito abundantes. No Brasil, a produção de escória de ferro gusa pode chegar a 300 quilos por tonelada, evidenciando a grande necessidade em reaproveitar esse material. O aproveitamento da escória em cimentos não é novidade. A inovação está na agregação de valor à escória pela introdução da fibra de vidro, que torna o material mais fácil de moldar e muito resistente.
Segundo o professor Vanderley Moacyr John, do Departamento de Engenharia Civil da Escola Politécnica, o projeto buscou atingir seu objetivo por um caminho diferente do adotado por outros países: "enquanto a abordagem tradicional usava fibras de vidro específicas para resistir ao cimento, nossa equipe buscou fazer um tratamento do cimento para reduzir sua alcalinidade e permitir o uso de fibras de vidro convencionais do tipo `E`, que são mais baratas, além de serem produzidas no Brasil".   
A empresa Owens Corning entrou na parceria com financiamentos e como especialista em fibras de vidro. A Companhia Siderúrgica de Tubarão participou também com investimentos financeiros e cedendo a expertise de seus técnicos em rejeitos (conhecidos como escórias de alto-forno). E também forneceu as escórias propriamente ditas, em grande quantidade, pois a produção de aço gera esse material em abundância.
As escórias de produção de aço são compostos ricos em uma variedade de substâncias, principalmente óxidos de cálcio, silício e alumínio. Magnésio, manganês e enxofre podem estar presentes, também, em menores quantidades.  Esses compostos possuem uma característica diretamente atraente para os objetivos desejados: já são de alcalinidade menor do que os cimentos tradicionais. Com a adição de ativadores (silicatos de sódio, sulfatos e hidróxidos de cálcio, juntos ou não) as escórias adquirem melhores propriedades cimentícias. As fibras de vidro E (também usadas em isolantes Elétricos) contribuem melhorando a resistência do material, por exemplo, na hora de produzir estruturas curvas.

Parceria universidade-empresa e formação de recursos humanos.
Segundo o professor Agopyan, "a entrada da Fapesp como agência financiadora foi fundamental para estimular o envolvimento da Cia. Siderúrgica de Tubarão (CST) e da Owens Corning". E o projeto gerou resultados interessantes para todos os envolvidos. A Siderúrgica de Tubarão obteve um novo aproveitamento para sua escória, e fatura com sua venda. O material, antes depositado em aterros, contaminando solo e subsolo, agora é comercializado. A CST fatura US$ 9 milhões por ano, vendendo escória para quatro empresas cimenteiras. E a Owens tem uma nova utilidade para suas fibras de vidro.
Já a Escola Politécnica da USP, segundo o professor Vanderley John, beneficiou-se muito na formação de recursos humanos na área. Foram dois doutorados completos, um mestrado e quatro iniciações científicas a partir desse projeto. Dos alunos de iniciação científica, dois permaneceram na mesma área e estão, atualmente, no doutorado.
"A interação entre universidade e empresa foi muito benéfica para nós", relata Vanderley: "não apenas se formaram mestres e doutores, mas pesquisadores qualificados a trabalhar em conjunto com empresas. Hoje, temos aqui parcerias com dez empresas, desde pequeno porte até gigantes como Votorantim e Braskem. Isso foi possível, em grande parte, pela ação da Fapesp, desde a época em que foi desenvolvido o projeto, de 1996 a 1999", conclui.