Artigo Projetos II - Arthur, Eduardo e Leonardo[1195]

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PROJETO DE IMPLEMENTAÇÃO E AVALIAÇÃO ECONÔMICA DE RECICLAGEM 
DE PNEUS 
 
Michel Brasil da Silva 
Arthur Possenti 
Eduardo Felipe França 
Leonardo Nunes 
 
 
Resumo 
O projeto de reciclagem de pneus foi desenvolvido a fim de avaliar sua 
viabilidade técnica e econômica. Atualmente a quantidade de pneu 
inservíveis no meio ambiente e com descarte incorreto é imensurável. No 
presente estudo foram abordadas duas rotas tecnológicas para o processo 
de reciclagem industrial, sendo a moagem e a pirolise do pneu, para uma 
melhor avaliação e desenvolvimento do projeto foi escolhido a segunda 
rota, que se trata de um método mais complexo de operações, composto 
de trituradores, reator, trocador de calor e também separadores 
magnéticos. A única matéria prima do processo é o pneu e durante a 
operação é separado o aço, negro de fumo, borracha e gases. A grande 
vantagem desse projeto é a separação de todos os constituintes do pneu, e 
a reutilização individual de cada um deles. A avaliação econômica do 
modelo foi realizada e discutida, onde pautando-se nesses dados calculou-
se o payback, o valor presente líquido (VPL) e a taxa interna de retorno 
modificada (MTIR%), concluindo-se pela viabilidade econômica do projeto 
que apresentou VPL de R$ 28.281,4, MTIR de 34,1%, e payback de 16 meses. 
Palavras-chave: Pneus inservíveis; pirólise; negro de fumo; óleo combustível. 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
A compra de veículos se tornou mais acessível a famílias de classe 
média e baixa, e consequentemente o mercado da indústria automotiva 
 
 
como um todo apresentou crescimento, assim como também acontece 
com o pneu (SANTOS, 2016). 
Estimativas indicam que só no Brasil a frota de veículos passa de 65 
milhões, com crescimento de 119% nos últimos 10 anos, o que indica que em 
breve vamos atingir a marca de um veículo para cada dois brasileiros (IBPT, 
2018). 
A nível mundial a situação é ainda maior, são estimados 1,215 bilhão 
de veículos, com projeção de crescimento de 10%. O maior responsável por 
todo esse crescimento é a China, o Brasil figura em 4º lugar nessa lista, atrás 
ainda dos EUA e Japão (Sindipeças, 2017). 
Junto com a crescente de automóveis, os pneus são fabricados em 
ainda maior escala pois além de atender ao mercado dos veículos novos, 
uma grande quantidade desses produtos é destinada a reposição e 
substituição de pneus inservíveis que são descartados. Inclusive esse é um 
fato alarmante, onde cerca de 450 mil toneladas de pneu são descartadas 
todos os anos somente no Brasil. 
A Resolução CONAMA nº 258/99 regulamente o processo de 
destinação final de pneu, onde estabelece diretrizes para uma cadeia de 
logística reversa dos pneus inservíveis em todo o território nacional, porém 
observa-se que essa prática ainda é pequena e grande parte desses 
produtos são descartados em lixões e aterros sanitários. 
Uma maneira recorrente de utilização dos pneus é na forma de 
combustível, onde são incinerados principalmente pelas indústrias 
cimenteira, siderúrgica e de celulose e papel, aproveitando seu poder 
calorífico para obtenção de energia. Também existem utilizações com o 
pneu moído para fabricação de asfalto-borracha, além de uso em menor 
escala no artesanato e quadras esportivas (CHAPMAN, 2011). 
O pneu é produzido através de um processo de vulcanização, onde 
funde seus componentes e torna um material de difícil separação e 
desintegração que impede a separação completa de seus constituintes 
para que pudesse ser utilizado na fabricação de novos pneus (ÉDICO, 2017). 
 
 
Ao contrário disso, o processo que hoje é aplicado para reciclagem 
de pneus é utilizando um reator pirolítico, que a partir de temperatura e 
pressão elevadas desintegra o pneu e gera como produtos o óleo 
combustível, frações gasosas de metano e hidrogênio, além de uma baixa 
quantidade de hidrocarbonetos, aço e negro de fumo, um material 
composto das frações pesadas da borracha (ANDRADE, 2007). 
 
2 DESENVOLVIMENTO 
2.1 ROTAS TECNOLÓGICAS 
 
A reciclagem de pneus torna-se uma alternativa para evitar descartar 
produtos que degradam ainda mais o meio ambiente, atualmente o ato é 
uma obrigação e dever de todos. Hoje em dia é realizada e estudada várias 
formas de reciclagem, sendo as mais conhecidas a pirólise, a moagem e o 
artesanato de pneus. 
O presente estudo analisou os benefícios ambientais e financeiros 
entre duas técnicas de reciclagem, a moagem e a pirólise de pneus. Ambos 
os métodos realizam primeiramente a trituração do pneu e posteriormente 
separação do aço da borracha. 
O método de moagem tem uma estrutura simplificada, porem pode-
se reciclar tantos pneus de automóveis quanto de caminhões. A operação é 
composta apenas por trituradores, separador magnético e separador de 
tecido e borracha. O método começa com a trituração da matéria prima 
(pneus de caminhão), posteriormente passa por um granulador onde é 
inserido os pneus de automóveis para que sejam triturados. Após atingida a 
granulometria desejada, o material passa por um separador magnético, 
onde é retirado o aço que é considerado um subproduto do método, o 
restante segue para um novo triturador para que seja atingido um diâmetro 
menor que 0,12 mm. Por fim o material é passa por um novo separador onde 
é retirado o tecido da borracha. As aplicações do produto gerado pelo 
método são produção de asfalto, artesanato, campos sintéticos de futebol, 
entre outros. 
 
 
A pirólise de pneus é um método mais complexo de operação, 
composto por trituradores, reator, trocadores de calor e separadores 
magnéticos. O método utiliza apenas como matéria prima pneus de 
automóveis, pois os mesmos contem apenas borracha, negro de fumo e aço 
em sua composição. O inicio do processo é similar o ciclo de moagem, pois 
a matéria prima passa por um triturador até atingir uma granulometria 
desejada. Após a primeira etapa o material é levado a um reator pirolítico e 
é submetido a altas temperaturas que provoca sua decomposição, as 
frações são separadas por diferentes pontos de ebulição onde são retirados 
os componentes separadamente. Com exceção do negro de fumo que 
contem aço e é submetido a um separador magnético, o restante dos 
componentes seguem diretamente para um resfriador. Depois de submetida 
à separação magnética, o negro de fumo já sem aço retorna para a 
corrente com os outros componentes e ambos seguem o fluxo do processo 
para o resfriador já citado acima. Neste resfriador ocorre a redução da 
temperatura desses componentes e a primeira separação, onde o negro de 
fumo é retirado, submetido a um moinho e posteriormente coletado como 
subproduto. Os demais componentes do processo são submetidos a um 
segundo trocador de calor para resfriar ainda mais a temperatura, 
liquefazendo o óleo combustível, que é separado e coletado como produto 
e armazenado em um tanque. Os componentes gasosos antes de serem 
coletados do processo são comprimidos por um compressor onde 
posteriormente movimentam uma turbina, gerando energia elétrica para ser 
utilizada na operação da planta. 
 
2.2 BALANÇOS DE MASSA 
 
Com a definição das rotas tecnológicas, optando pela de maior viés 
ecnonômico e aplicabilidade industrial, foram realizados os balanços de 
massa para obter numericamente os parâmetros de processo da planta 
industrial, permitindo fazer uma leitura mais precisa dos possíveis gargalos 
 
 
presentes no processo, além de visualizar de uma melhor maneira os fluxos e 
quantidade de produtos obtidos. 
 O balanço de massa é feito com base na lei de conservação de 
massa, partindo dos valores iniciais do projeto, além dos produtos desejados 
e frações mássicas das correntes. 
O desenvolvimento foi elaborado e aplicado totalmente utilizando o 
software Microsoft Office Excel para todos os equipamentos, a partir de 
equações integradas para as correntes e também frações para cada 
composto das respectivas correntes.Essaprática possibilitou simular diferentes 
fluxos de entrada e saída de materiais, podendo verificar as quantidades de 
produtos obtidos e também as dimensões que a planta industrial ganharia. 
 
2.3 DIMENSIONAMENTO 
 
Com os dados obtidos pelo balanço de massa passamos ao 
dimensionamento do condensador, tubular em contracorrente, para 
determinar a área do trocador de calor necessária para provocar o 
resfriamento dos componentes, que recebe uma corrente de 
aproximadamente 2524 kg/h de óleo combustível e gás. 
O dimensionamento foi realizado através do método ΔTML, que se 
baseia na diferença de temperatura média logarítimica entre o fluido 
quente e o fluido frio, a partir de dados obtidos de literatura, como as 
temperaturas de fusão e ebulição dos produtos, coeficiente de troca 
térmica, e de dados do projeto, como as correntes de alimentação e 
produto do equipamento. 
Além do trocador de calor, equipamento imprescindível 
paraoperação da planta industrial, também foi dimensionada a turbina para 
geração de energia a fim de estimar a quantidade de energia que a turbina 
pode proporcionar ao processo, gerando menores despesas com energia 
elétrica e aproveitamento energético das condições de operação do 
projeto. 
 
 
 
2.4 ANÁLISE ECONÔMICA 
 
Para realização da análise financeira, foi utilizada o método a 
quotação dos seguintes equipamentos: esteira transportadora, reator 
político, separador magnético, trocador de calor, moinho com peneira, 
condensador, compressor, turbina, transformador e bombas. Os valores de 
utilidades, insumos também foram precificados. Tubulações, medidores de 
vazão e controle do processo, encargos trabalhistas e impostos foram 
computados por meio de coeficientes estimados. 
Para a realização da avaliação econômica foi utilizado método de 
PERLINGEIRO, proposto no livro Engenharia de Processos de Carlos Augusto 
G. Perlingeiro, que através de estimativas de preços para equipamentos, 
custos operacionais, de manutenção, matéria-prima, entre outros, fornece 
dados adicionais sobre viabilidade, índices de retorno de investimento e 
payback do projeto. 
 
2.5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
A partir dos valores obtidos no balanço de massa, foi possível 
quantificar a produção estimada da planta, que se utilizado como matéria-
prima 4200 kg/h de pneus inservíveis, conseguiremos obter 
aproximadamente 800 kg/h de aço, 1300 kg/h de negro de fumo, 2300kg/h 
de óleo combustível e 230 kg/h de componentes gasosos, como o metano e 
hidrogênio. 
O dimensionamento do trocador de calor, utilizando o método ΔTML, 
meio convencional para dimensionar a área necessária para operação do 
trocador de calor, que a partir dos cálculos, obtemos um resultado de 2,28 
m² de área de troca térmica, que para as dimensões de diâmetro de 
tubulação utilizada na canalização dos componentes, utilizaríamos um 
trocador de calor de 7,2 m de comprimento. 
 
 
A capacidade de geração da energia elétrica da turbina foi estimada 
em 25 kW/h. Que se mostrou de grande importância em suprir 
aproximadamente 60% da demanda de energia dessa planta industrial. 
De posse destes dados e com o conhecimento do real tamanho e 
capacidade dos equipamentos foram pesquisados, orçados e tabelados os 
preços estimados para aquisição de cada equipamento, operando na 
capacidade adequada do projeto. Ao final das estimativas o projeto 
apresentou um orçamento total para aquisição dos equipamentos de 
aproximadamente R$ 2.365,00. Somado a estes custos, com aquisição de 
terreno,custos civis, capital de giro e gastos adicionais teríamos um 
investimento inicial de cinco milhões e quinhentos mil reais, valor este 
dedicado a construçao e start da planta. 
Gastos com matéria-prima foram considerados, estimando-se os pneus 
inservíveis como provenientes de arrecadação, campanhas e mobilização 
para reciclagem dos mesmos, como também de coletas periódicas em 
borracharias e lojas de manutenção automotiva que não necessitariam se 
responsabilizar pelo descarte desses materiais, e entrariam no programa 
logístico de fornecimento de matéria-prima para a empresa. Considerando 
esta situação, gastos com matéria-prima seriam apenas de transporte, que a 
partir do valor do km praticado em fretes, teríamos uma despesa média de 
420 mil reais anuais com matéria-prima. 
Com a estimativa de gastos adicionais, pelo método de Perlingeiro, 
como gastos operacionais, custos com utilidades e manutenção, atingimos o 
valor de no máximo, 50 mil reais anuais, valor este dependente 
principalmente da economia de energia proporcionada pelo uso da turbina. 
 De posse destes valores foi possível analisar estatisticamente as 
receitas anuais geradas pela planta, e dessa forma completar as análises 
financeiras e avaliação econômica do projeto. 
Sabendo das condições do produto obtido, foi estimado um valor 
bruto para comercialização dos produtos. Como produto principal do 
processo o óleo combustível foi estimado com um preço de venda bruto de 
R$ 1,80/kg, já considerado despesas como envase, embalagens, entre outros 
 
 
gastos como abacamento do produto. Partindo desse valor, e acrescentado 
a comercialização dos outros produtos, atingimos uma receita anual 
estimada de cerca de oito milhões, trezentos e cinquenta mil reais. 
Relacionando as necessidades de aplicação para a planta, com as 
receitas obtidas pela comercialização dos produtos, foi possível estimar o 
lucro bruto anual de cerca de R$ 6.900.000,00. 
Valores relevantar para avaliação de viabilidade foram calculados, 
são eles MTIR, VPL e índice Payback. Esses indicadores demonstram que 
obtivemos taxa aceitável de MTIR, que chegou a 34,1% se mostrando um 
valor aceitável para as condições do projeto. O VPL, valor presente líquido, 
foi de R$ 28.281.000,00 e o payback de 16 meses, considerado um período 
relativamente curto para retorno de todo o investimento feito para tornar o 
projeto real. 
Com esses dados econômicos em mãos, é possível avaliar com mais 
segurança e de forma sucinta a real possibilidade de investimento de capital 
em um projeto dessas dimensões. Esses dados demonstram que o projeto 
apresenta grande potencial para ser executado, a planta pode ser 
planejada, dimensionada e startada com garantia de resultados, tanto 
econômicos, como ambientais, pois removerá de depósitos, aterros, e locais 
inadequados uma grande quantidade de pneus, e tem capacidade de 
transforma-los em produtos de valor comercial e desta forma traz um retorno 
financeiro em curto espaço de tempo. 
 
 
3 CONCLUSÃO 
 
Ao longo do desenvolvimento do projeto de reciclagem de pneu 
através do processo de pirolise do mesmo, surgiram grandes indagações 
sobre qual seria a aplicabilidade após seu processo. Sem duvida alguma, a 
gama de setores que seriam beneficiados com esse desenvolvimento é 
imensurável, sendo que milhares de toneladas de pneus inservíveis teriam 
uma serventia para cada setor, podendo ser construção civil, arquitetura, 
 
 
design, dentre outros. O meio ambiente seria o maior beneficiário, pois 
atualmente o pneu tem um tempo indeterminado de decomposição, 
porém, para que esse estudo se torne realidade, e a planta enfim seja 
instalada, é necessário todo um estudo prévio para que principalmente se 
entenda como se comporta todo o investimento, e qual será o retorno do 
mesmo. 
Com base nas capacidades que surgiram de um balanço de massa 
preciso e um dimensionamento de equipamentos eficaz, obtivemos 
condições para elaborar um plano de investimento e retorno fornecido, 
podemos assim concluir que através de uma minuciosa análise que o retorno 
financeiro é tão bom quanto o ambiental. 
Por meio do presente estudo onde foi demonstrada a viabilidade 
técnica e econômica da implementação de uma planta de reciclagem de 
pneu através da pirolise e através dos balanços desenvolvidos, avaliação 
econômica e quotação de equipamentos, foi obtido umpayback de 16 
meses e um MTIR de 34,1%. 
 
REFERÊNCIAS 
 
ANDRADE, H. S; Pneus Inservíveis: Alternativas Possíveis de Reutilização. 
Universidade Federal de Santa Catarina. 
BRASIL. Ministério do Meio Ambiente,Conselho Nacional de Meio Ambiente, 
 
CONAMA. Resolução CONAMA n° 258, de 26 de agosto de 1999. – Disponível 
em: http://www.mma.gov.br Acesso em: 05.jun.2006. 
 
Cal Recovery, Inc. – “Evaluation of Waste Tire Devulcanization Technologies”, 
Integrated Waste Management Board: Sacramento (2004). 
 
CHAPMAN, A.V., Borracha Natural e Vulcanização: Novas Tendências. 2011. 
São Leopoldo. Centro de Tecnologia de Polímeros SENAI-CETEPO, 2011.p.37 
 
HIMMELBLAU, David M; RIGGS, James B. Engenharia Química – Princípios e 
Cálculos. 7ª Ed. São Paulo: LTC. 2014, 672p. 
 
IBPT. INSTITUTO BRASILEIRO DE PLANEJAMENTO E TRIBUTAÇÃO. Frota Brasileira 
de Veículos em Circulação. Inteligência de Mercado. 20.mar.2018. 
 
 
 
LAGARINHOS, C. A. F., TENÓRIO J. A. S. Tecnologias Utilizadas para a 
Reutilização, Reciclagem e Valorização Energética de Pneus no Brasil, 2008. 
Polímeros. Vol.18 no. 2.São Carlos, abr/jun 2008. 
 
 
PERLINGEIRO, Carlos Augusto. Engenharia de Processos. 1ª Ed. UFRJ Rio de 
Janeiro: Blucher. 2005. 208p. 
 
SANTOS, J. L. A; Competitividade no Comércio Varejista de Pneus: 
Tendências. Congresso Nacional de Administração. 2016. 
 
SILVA, A. E. M; Tecnologia do Pneu, Fabricação, Dimensionamento e 
Aplicação. Universidade de Rio Verde. 2017. 
SINDIPEÇAS. Frota Brasileira de Veículos Cresce 1,2% em 2017. ABIPEÇAS. Abr. 
2018 
 
WEBER, Tatiana. Revulcanização de Rejeito Indústria de Copolímero de 
Butadieno e Estireno (SBR). Caxias do sul: UCS, 2006. Dissertação de 
mestrado em Materiais. Caxias do Sul, 2006. 
 
Sobre o(s) autor(es) 
1 Mestre em Engenharia Química pela Universidade Federal do Paraná; Especialista em 
Gestão da Produção pela Universidade do Oeste de Santa Catarina; Docente na 
Universidade do Oeste de Santa Catarina;micbrava@yahoo.com.br 
2 Graduando em Engenharia Química na Universidade do Oeste de Santa Catarina; 
arthur.possenti@unoesc.edu.br 
3 Graduando em Engenharia Química na Universidade do Oeste de Santa Catarina; 
eduardo.franca@unoesc.edu.br 
4 Graduando em Engenharia Química na Universidade do Oeste de Santa Catarina; 
leonardo.nunes@unoesc.edu.br