Incorporação de resíduos poliméricos em misturas asfálticas : análise técnica e potenciais impactos ambientais

Abstract

A necessidade de minimizar os impactos ambientais causados pela engenharia vem crescendo a cada ano, e nos pavimentos isso não é diferente os estudos com reuso de materiais, por vezes descartados de forma incorreta, mas ainda com potencial de retornar à cadeia produtiva, têm aumentado. A modificação de misturas asfálticas por polímeros já é amplamente utilizada, porém em escala comercial ainda não se utilizam resíduos poliméricos. Considerando o alto volume de polímeros descartados pela indústria e seus potenciais impactos surge a necessidade de unir uma solução técnica a um problema que ainda latente. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo investigar características técnicas e potenciais impactos ambientais da utilização de cinco tipos de resíduos poliméricos (EVA, EVA micronizado, PU, PEAD e PEBD) em misturas asfálticas a quente, por meio da caracterização dos ligantes modificados. Para isto, foi realizada a determinação de propriedades mecânicas de cinco misturas asfálticas bem como uma avaliação do seu ciclo de vida em um pavimento rodoviário. Para determinar os teores ideais de polímero na mistura foram realizados ensaios de penetração, ponto de amolecimento, recuperação elástica e viscosidade dos cimentos asfálticos de petróleo modificados com os teores de 1% e 2% de resíduo. As propriedades mecânicas das misturas avaliadas foram a resistência à tração (RT), módulo de resiliência (MR), dano por umidade induzida (DUI), deformação permanente pelo parâmetro Flow Number (FN), índice de densificação por compactação (CDI) e índice de tolerância ao trincamento (CTi). A avaliação do ciclo de vida foi realizada no software OpenLCA, utilizando a base de dados Ecoinvent e o métodos de análise de impactos foram o CML (Centro de Estudos Ambientais Líder da Universidade de Der Rijk) e Energia por Demanda Acumulada (Cumulative Energy Demand - CED). Os resultados demonstraram o potencial dos resíduos como modificadores de ligante asfáltico e que os mesmos não impactaram os resultados mecânicos das misturas, visto os resultados superiores aos obtidos para a mistura de referência. No viés ambiental, proporcionaram a redução dos impactos avaliados em todas as misturas, quando comparadas com a mistura de referência sem resíduos. As misturas compostas com EVA micronizado e PEBD foram as que apresentaram as maiores reduções de potencial impacto, enquanto a mistura com PU apresentou as menores reduções.

The need to minimize the environmental impacts caused by engineering is growing every year. In pavement applications, there is growing interest in studies incorporating the reuse of waste materials, often incorrectly discarded, but yet with potential to return to the production chain. Although polymer modified asphalt concrete is widely employed on a commercial scale, polymeric waste incorporation is still incipient. Considering the high volume of polymers discarded by the industry and their potential impacts, there is a need to find technical solution to this problem. In light of this scenario, this work aims to investigate the technical characteristics and potential environmental impacts of using four types of polymeric waste (EVA, micronized EVA, PU, HDPE and LDPE) in hot mix asphalt, by characterizing the modified binders. The study carried out a mechanical properties assessment of 5sphalt mixtures along with a life cycle assessment in a road pavement structure. To determine the ideal polymer contents in the mixture, penetration tests, softening point, elastic recovery and viscosity of modified asphalt binders with the contents of 1% and 2% of residue were conducted for the experiment. The mechanical properties of the evaluated mixtures were indirect tensile strength (ITS), resilient modulus (RM), moisture induced damage, permanent deformation parameter using the Flow Number (FN) parameter, compaction densification index (CDI) and cracking tolerance index (Cti). For the life cycle assessment the OpenLCA software with the Ecoinvent database was employed, and the impact analysis methods were CML (Centrum Voor Milieukunde Der Rijksuniversiteit Leiden) and Cumulative Energy Demand (CED). The results demonstrated the potential of the polymeric residues as asphalt binder modifiers and demonstrated an environmental reduction impact potential for all mixtures when compared to the reference neat mixture. The proposed mixtures with addition of micronized EVA and LDPE were the ones that featured the greatest reductions in potential impact, while the mixture with PU displayed the smallest reductions impact.