CETEM Desafios: Rochas Ornamentais

Em 2019, em fevereiro e julho, houve duas chamadas do Edital do programa CETEM Desafios, na modalidade de inovação aberta inversa (problemsourcing). A iniciativa, pioneira no Brasil, teve como objetivo selecionar propostas de projetos de PD&I de empresas do setor de rochas ornamentais para serem realizados pelo CETEM.

Mais informações sobre a modalidade problemsourcing, promovida por instituto de pesquisa tecnológica, podem ser encontradas no livro "CROWDSOURCING: Uma Forma de Inovação Aberta", editado pelo CETEM em 2016, de autoria da Dra. Carmem Lucia Branquinho, nas páginas 36-40. (Clique aqui para baixar o livro.)

Para executar os projetos, contamos com o apoio da FAPES por meio da cessão de 3 bolsas DTI-A, de pesquisa tecnológica, para serem alocadas nos 3 projetos selecionados de empresas e associações do Estado do Espírito Santo. Em Editais futuros do CETEM Desafios, o apoio institucional da FAPES deverá continuar, com a cessão de bolsas para projetos de interesse do Estado.

Foram recebidas nas duas chamadas 13 propostas das quais 4 foram selecionadas e cujos projetos, fomentados pelo CETEM, são apresentados a seguir:

1. IDENTIFICAÇÃO DAS PRINCIPAIS CAUSAS DE MUDANÇAS CROMÁTICAS DE CHAPAS DE ROCHAS ORNAMENTAIS E PROPOSIÇÃO DE MEDIDAS MITIGADORAS

O objetivo é entender as causas de aparecimento de manchas nas placas de alguns tipos de rochas ornamentais e descobrir uma ou mais soluções técnicas para evitar esse problema.

Resultados esperados: menos reclamações do cliente final, mais satisfação com o produto e expansão do mercado.

Coordenador do Projeto: Leonardo Luiz Lyrio da Silveira
Equipe Técnica: Wana Gaburo Dorigo (doutoranda da USP), Jefferson Luiz Camargo (Técnico)
Bolsista (FAPES): Ariel Wanis (Eng. de Produção)
Prazo: 24 meses; início: Novembro/2019
Parcerias: PBA Stones e TDS Company&Indústria Química Eireli
Local de desenvolvimento da pesquisa: Núcleo Regional do CETEM em Cachoeiro do Itapemirim-ES

Resumo do Projeto

As rochas ornamentais passam por diversos processos físicos e químicos ao longo do beneficiamento para que se obtenha resistência mecânica, melhoria no padrão de cor e brilho nas chapas acabadas polidas. Após o beneficiamento de alguns materiais observa-se, em vários casos, o surgimento de manchas isoladas e, em alguns casos, isso pode ocorrer em toda a área da chapa acabada. Nota-se também que a mudança no padrão de cor ocorre com maior incidência em minerais de coloração clara que assumem cores como roxo, rosa e em outros casos a cor verde ou azul.

Esta ocorrência dá-se tanto em mármores e rochas graníticas quanto em quartzitos, alteração essa que em muitos casos só é observada meses após a finalização dos processos, durante recorte ou já de posse do cliente final, muitas vezes em outro país, causando prejuízos financeiros devido à concessão de créditos aos clientes, ainda que o pior dos prejuízos causados seja a desvalorização do produto no mercado mundial.

Sendo assim, o presente projeto visa a avançar no conhecimento das variáveis existentes, dos elementos químicos e insumos utilizados no processo beneficiamento de rochas ornamentais que apresentam ou já apresentaram problemas de alteração cromática para identificação das principais causas destas alterações e indicar sugestões para melhorias nos processos e mitigação dos efeitos negativos destas alterações.

Além disso, este projeto visa a estudar e avançar na estruturação técnica de uma tecnologia que está sendo desenvolvida ainda em etapa embrionária por uma das empresas proponentes para aplicação de produtos por pressão positiva. Esse segundo viés da pesquisa procura investigar a possibilidade de desenvolver através desta técnica uma aplicação mais eficiente de insumos como óleos hidrofugantes, pigmentos e resinas em todo o substrato da chapa de rocha, entre outras finalidades, e a intenção é estudar essas questões na tentativa de avançar no que foi realizado até o momento no setor de beneficiamento de mármores e granitos.

Em síntese, inicialmente serão observados e mapeados os principais materiais que apresentam alterações cromáticas na empresa proponente e avaliação de outras empresas que estejam encontrando as mesmas dificuldades produtivas.

Posteriormente, serão realizados a identificação e o estudo das variáveis presentes no processo e a caracterização química do material através de amostras fornecidas pela proponente para ensaios, tais como o de Índices Físicos para identificar e determinar a Massa específica, Absorção de água e Porosidade destas rochas. A partir destas informações serão propostas, ou não, novas metodologias de produção. Logo, essa pesquisa objetiva tanto propor possibilidades de mudanças no processo produtivo como também a apresentação de novas tecnologias no tratamento de alguns litotipos de rochas produzidos no Espírito Santo, considerando dois dos principais grupos de rochas (granitos lato sensu e quartzitos) e servirá de base de informações para futuras pesquisas no campo de aplicações e beneficiamento das rochas ornamentais. 

2. UTILIZAÇÃO DE ROCHAS ORNAMENTAIS RICAS EM MINERAIS POTÁSSICOS COMO FONTE ALTERNATIVA DE INSUMO AGRÍCOLA VIA ROCHAGEM

O CETEM vai testar os resíduos/co-produtos gerados na indústria de rochas ornamentais no ES (cerca de 9 Mt na lavra e 1,5 Mt no beneficiamento, por ano) como remineralizadores de solo, em substituição, parcial ou total, aos fertilizantes convencionais, dos quais o Estado importa cerca de US$ 100 milhões/ano.

Resultados esperados: menos descarte de resíduos no meio ambiente; aplicação de uma parte dos resíduos na agricultura, e redução do consumo e da importação de fertilizantes convencionais.

Coordenador do Projeto: Leonardo Luiz Lyrio da Silveira
Equipe Técnica: Elton Santos (Técnico)
Bolsista (FAPES): Guilherme de Resende Camara (Eng. Agrônomo, Doutor)
Prazo: 24 meses; início: Novembro/2019
Parcerias: ABIROCHAS (Associação Brasileira da Indústria de .Rochas Ornamentais) e ANPO (Associação Noroeste de Pedras Ornamentais do Espírito Santo)
Local de desenvolvimento da pesquisa: Núcleo Regional do CETEM em Cachoeiro do Itapemirim-ES

Resumo do Projeto

A produção agrícola brasileira possui destaque no cenário agrícola mundial, sendo o País o quarto maior produtor de alimentos e o segundo maior exportador. A manutenção da produção e da produtividade das safras agrícolas nacionais estão diretamente relacionadas à fertilidade do solo. A necessária reposição dos nutrientes retirados do solo acarreta uma maior demanda de insumos, sendo necessária a importação de grandes quantidades de fertilizantes minerais, uma dependência externa de aproximadamente 80% do quantitativo necessário.

Buscando solucionar as atuais demandas industriais e ambientais, a utilização de pó de rochas ornamentais na agricultura pode melhorar as condições de fertilidade dos solos, sem afetar, contudo, o equilíbrio ambiental, sendo uma alternativa para a nutrição vegetal. Para o setor de rochas nacional, são evidentes a sinergia e oportunidades de negócio com a utilização dos resíduos industriais na agricultura.

O principal produto que se busca obter com este projeto é o entendimento dos impactos decorrentes da utilização de diferentes resíduos gerados na produção de rochas ornamentais em substituição parcial ou total aos fertilizantes minerais comerciais utilizados para o desenvolvimento de culturas de interesse econômico, em condições de casa de vegetação e de campo, de modo que os resultados sirvam de base para a implementação de medidas adaptativas e/ou mitigadores pelo setor de rochas ornamentais frente aos impactos ambientais decorrentes da produção de resíduos e, também, frente à dependência nacional de insumos agrícolas importados.

3. DESENVOLVIMENTO DE APLICATIVO PARA ESPECIFICADORES DE ROCHAS ORNAMENTAIS

O projeto visa desenvolver um banco de dados e um aplicativo amigável para facilitar o trabalho do projetista de especificação das rochas ornamentais comerciais mais adequadas às condições de sua utilização.

Resultados esperados: maior interesse de projetistas na aplicação de rochas ornamentais na construção civil e consequente expansão do mercado.

Coordenador do Projeto: Leonardo Luiz Lyrio da Silveira
Equipe Técnica: Edgard da Cunha Pontes (BIC), Bruna Xavier Faitanin (PCI)
Bolsista (FAPES): Renato Ávila Paldês (Arquiteto)
Prazo: 24 meses; início: Novembro/2019
Parceria: SINDIROCHAS (Sindicato da Indústria de Rochas Ornamentais, Cal e Calcários do Espírito Santo)
Local de desenvolvimento da pesquisa: Núcleo Regional do CETEM em Cachoeiro do Itapemirim-ES

Resumo do Projeto

As especificações de utilização das rochas no ambiente construído envolvem uma série de requisitos sobre as qualidades físicas, mecânicas e estéticas das rochas, as quais devem resistir às solicitações de uso pretendido. Tais parâmetros são obtidos por meio de resultados de ensaios tecnológicos e análises petrográficas que, em última análise, não são traduzidos de forma clara para os especificadores.

Cabe ressaltar, que os cursos de arquitetura no Brasil, em geral, não oferecem disciplinas sobre as rochas ornamentais. Atualmente, são poucos profissionais no país com conhecimento específico sobre estes materiais. Além disto, a grande variedade de rochas produzidas pelo em território nacional torna a tarefa de especificação um trabalho bem minucioso, mesmo para quem tem um conhecimento mais específico sobre os materiais rochosos.

Hoje, sabe-se que os principais materiais que competem com as rochas ornamentais, a exemplo da cerâmica, têm suas propriedades tecnológicas definidas no seu processo de fabricação, e são feitos de acordo com a demanda de aplicação: piso, parede, pisoteio, área externa etc. Nesse sentido, as rochas levam uma desvantagem, pois as diversas características que orientam a sua aplicação são distintas para cada tipo ou grupo de rochas. Um material informativo/instrutivo, disponível em meio digital, de fácil interpretação dos aspectos estéticos e tecnológicos dos materiais comerciais brasileiros, trará mais segurança para os profissionais que queiram lidar com indicação das rochas ornamentais, o que resultará num impacto direto no mercado da construção civil.

Atualmente, não existe no Brasil nenhum catálogo de informações que traduza, de forma simples, as competências das rochas com relação ao seu uso pretendido. Neste caso, podem-se classificar grupos de rochas que apresentem competências afins para a aplicação no ambiente de instalação, para dar segurança aos especificadores em escolher a rocha ideal para seus projetos.

Desta forma, este projeto objetiva a criação de um método de classificação de rochas, para geração de um banco de dados digital, que possa ser acessado por meio de plataformas digitais, como aplicativos e sites. Essa classificação deverá ser feita por meio de um levantamento dados de caracterização das rochas ornamentais, já realizados por empresas do setor e por instituições governamentais. O objetivo final é classificar diversos tipos de materiais comerciais em uma escala de potencial de aplicação em obra, e alimentar um banco de dados para uso posterior em catálogos digitais. 

4. APLICAÇÃO DE CO-PRODUTOS ORIUNDOS DA MINERAÇÃO DE ARDÓSIA COMO INSUMOS PARA OUTRAS INDÚSTRIAS

Partindo da premissa de que resíduos ou rejeitos da mineração são materiais que podem ser úteis, e por isso denominados de co-produtos, o projeto visa a utilização das ardósias, descartadas na lavra e no beneficiamento, em outras indústrias (a simbiose industrial) e na agricultura. O assunto é de relevância e com possíveis desdobramentos em outros setores produtivos, bem como pode servir de exemplo a outros segmentos da mineração. As amostras de ardósias e seus co-produtos, objeto do estudo, provêm de Minas Gerais e Santa Catarina.

Resultados esperados: menos descarte de resíduos de ardósias no meio ambiente; utilização de co-produtos de ardósias, naturais e expandidas termicamente, em outras indústrias; e também na agricultura, com a diminuição do consumo e da importação de fertilizantes convencionais.

Coordenadora do Projeto: Andréa Camardella de Lima Rizzo
Equipe Técnica: Nuria Castro, Roberto Carlos Ribeiro, Luiz Carlos Bertolino, Silvia França, Claudia Cunha, Sandy Videira e Leonardo Lyrio
Bolsista (Alto Vale Mineração): Marcelo Borges Esteves (Geólogo)
Prazo: 24 meses; início: Fevereiro/2020.
Parceria: ABIROCHAS (Associação Brasileira da Indústria de Rochas Ornamentais) e Alto Vale Mineração LTDA.
Local de desenvolvimento da pesquisa: Sede do CETEM, no Rio de Janeiro

Resumo do Projeto

A produção de ardósias gera seus co-produtos, como estamos denominando os resíduos de sua lavra e beneficiamento. A utilização desses co-produtos como insumos em diversas indústrias e na agricultura já foi considerada por entidades representativas do setor de rochas ornamentais, bem como objeto de estudo de instituições de pesquisa. As investigações apontaram para diferentes possibilidades de aplicação, tanto para os co-produtos de ardósias frescas, in natura, quanto aqueles expandidas termicamente.

Os co-produtos das ardósias in natura, apenas britados e/ou moídos, estão sendo cada vez mais utilizadas como brita para construção civil, na pavimentação asfáltica, na composição de cimento, na indústria cerâmica, e também como agente remineralizador de solos (rochagem). Neste caso, os co-produtos da mineração das ardósias são aplicados em substituição parcial ou total aos fertilizantes minerais comerciais utilizados para o desenvolvimento de culturas de interesse econômico.

O uso dos co-produtos de ardósia expandidos por tratamento térmico, por sua vez, já foi tecnicamente comprovado para agregados leves da construção civil, substituindo, com vantagens evidentes, algumas aplicações de agregados convencionais. Outros usos citados na literatura para esses materiais expandidos incluem: na composição de cimento, na horticultura, na aquaponia, em aplicações para a área ambiental (como absorventes), dentre outros.

A existência de polos cimenteiros, cerâmicos e agrícolas próximos às frentes de produção de ardósias, propicia uma condição diferenciada para a Província de Ardósia de Minas Gerais, uma das áreas foco para os estudos a serem desenvolvidos no âmbito deste projeto. O Estado é o segundo maior polo minerador brasileiro de rochas ornamentais. Estima-se a existência de 200 frentes ativas de lavra em Minas Gerais, com uma produção de 2,0 milhões de toneladas/ano. Essa produção distribui-se por mais de 50 municípios, incluindo a extração de granitos, ardósias e quartzitos, além de serpentinitos, pedra-sabão, pedra-talco, pedra Lagoa Santa e pedra Preta Mariana.

A importância socioeconômica atribuída à Província de Ardósia de Minas Gerais pode ser observada pelos diversos projetos, estudos e investimentoos, públicos e privados, a ela relacionados nos últimos 15 anos, os quais abordaram, principalmente, temas voltados ao aproveitamento dos co-produtos da lavra e beneficiamento da ardósia. Por este motivo, a ABIROCHAS buscou, com o desenvolvimento deste projeto, submetido ao Edital CETEM Desafios, viabilizar estudos relacionados ao aproveitamento dos resíduos gerados nessa região produtora.

Já em Santa Catarina, o projeto de economia circular da empresa Alto Vale Mineração, apresentada ao Edital CETEM Desafios, é voltado para o aproveitamento de finos da jazida de folhelho várvico, síltico-arenoso, que aflora expressivamente numa área restrita à localidade da Bracatinga, cidade de Trombudo Central. O material é comercializado como pedra Ardósia TC, revestimento e agregado, e constitui a principal atividade econômica municipal. Alguns ensaios preliminares já realizados em amostras de agregados finos de ardósia indicaram bons resultados, tanto para aplicação nos setores industriais cimenteiro, cerâmico e de tintas, quanto para aplicações ambientais (tratamento de efluentes) e também como insumos agrícolas.

O novo grande desafio do setor produtor de ardósias é o efetivo aproveitamento integrado da ardósia e de seus co-produtos, o que já foi percebido pelos mineradores e poderá ser notavelmente ampliado pelos produtos de expansão térmica dessas rochas.

Desta forma, este projeto objetiva realizar caracterização tecnológica de duas ardósias (MG e SC), bem como dos resíduos/co-produtos da lavra e do beneficiamento das mesmas, realizar a expansão térmica desses materiais e avaliar a potencialidade de aplicação das ardósias naturais e dos produtos de expansão térmica dessas rochas como matéria-prima tanto para uso industrial (agregados leves para construção civil, cerâmicas, tintas) quanto para uso agrícola (como remineralizadores de solo).