Estudo compara impactos ambientais da aplicação de ferro fundido e alumínio na produção de blocos de motor - ALUAUTO
Blocos de motor fabricados em alumínio oferecem menor impacto ambiental que os produzidos com ferro fundido. Essa foi a conclusão de um recente estudo realizado por pesquisadores italianos*. Comparando o ciclo de vida dos componentes – desde a extração das matérias-primas para sua posterior produção, uso e reutilização ao fim da vida útil do sistema – a pesquisa concluiu que o bloco de motor de alumínio apresenta menor impacto à saúde humana, à qualidade do ecossistema e aos recursos minerais, quando comparado ao emitido pelo componente de ferro fundido.
A análise comparou blocos de motor 1.6 comumente utilizados em veículos da classe C, ou seja, de 1.250 kg, com potência de 75 kw e 6.000 rpm, e torque de 145 Nm e 4.000 rpm. A única diferença entre os componentes confrontados foi obviamente a matéria-prima (ferro fundido e alumínio) e o processo de fabricação – fundição em areia, para ferro fundido cinzento; e fundição sob alta pressão para a liga de alumínio com 9% de silício e 3% de cobre. O gráfico em destaque resume os principais resultados obtidos, estabelecendo como medida única um eco-indicador valorado em pontos.
Somando-se as contribuições de cada fase do ciclo de vida dos materiais, obtém-se um prejuízo ambiental mensurado em 41,3 pontos para o bloco de ferro fundido e em 28,9 pontos para a solução de alumínio. "Estes valores demonstram as vantagens ambientais concretas da migração para o alumínio na indústria automotiva, uma vez que qualquer grande carga ambiental durante a fase de produção de bloco de alumínio é então equilibrada durante o uso e as fases de reciclagem", diz trecho do estudo.Embora a etapa de fundição de blocos de ferro fundido apresente menor impacto ambiental (eco-indicador de 6,23 pontos) que a de alumínio (19 pontos), as vantagens da aplicação do metal não-ferroso em blocos durante a fase de uso do componente, dada a leveza do material, reduzem exponencialmente a carga ambiental da produção de alumínio primário. Basta examinar a fase de utilização: enquanto a solução de ferro fundido aponta prejuízo ambiental de 37 pontos, o índice do bloco de alumínio não passa a marca de 19,3 pontos. Nesta fase, 90% do valor do indicador do metal ferroso é determinado pelo consumo de combustíveis fósseis e pelas emissões de gases poluentes. "A razão de uma diferença tão grande entre o bloco de ferro fundido e o de alumínio é o menor peso da segunda solução (16,4 kg para o bloco de alumínio e 31 kg para o bloco de ferro fundido), que permite uma redução importante em termos de consumo de combustível e emissões, considerando 150.000 km como a vida total de um veículo", diz trecho do estudo.
Outra demonstração gráfica, esta expressa em quilômetros percorridos, também não deixa dúvidas sobre as vantagens do metal não ferroso. Partindo de um eco-indicador superior para a solução leve – considerando as cargas carbono intensivas da fase de produção primária do alumínio – o gráfico demonstra que a partir de exatos 43.965 km percorridos (o que significa menos que um terço da vida total do veículo), as emissões resultantes do uso do alumínio empatam com as do ferro fundido, oferecendo, a partir daí, vantagens ambientais progressivas em relação ao material concorrente.
Mas é no uso do alumínio secundário, ou seja, proveniente do reprocessamento da sucata de alumínio, que a solução leve mostra seu maior potencial ecológico para a indústria automotiva. Como a etapa de reciclagem de alumínio consome apenas 5% da energia demandada na produção de alumínio primário, usar componentes fabricados a partir de sucata evita emissões na fase mais carbono intensiva do ciclo do metal não ferroso. Considerando este fato, a pesquisa avaliou o impacto de diversas porcentagens de alumínio secundário na produção de blocos de alumínio – 0%, 25%, 50%, 75% e 100%. A título de referência, em linhas de montagem norte-americanas, a média de aplicação de alumínio secundário é de 50%.
Os valores do eco-indicador estão resumidos na tabela e no gráfico a seguir. É fácil notar que, considerando-se apenas a fase de produção, o índice diminui em correspondência ao aumento da porcentagem de alumínio secundário, chegando até a uma pontuação negativa de -2,4 pontos em caso de 100% da liga secundária.
O ganho ambiental da sucata de alumínio é tão grande que, se usada a nível superior a 25%, o eco-indicador do bloco de alumínio é menor que o referente ao bloco de ferro fundido mesmo a partir de zero quilômetro percorrido, ou seja, antes mesmo da fase de utilização. Veja no gráfico.
Diante dos fatos, o estudo conclui que "o uso de alumínio secundário, quando os requisitos de pureza permitir, é mais eficiente ambientalmente que o uso de ligas primárias".
De onde vem os impactos ambientais
O estudo detalhou as causas dos impactos ambientais dos blocos de motor de ferro fundido e de alumínio, em cada uma das fases do ciclo de vida dos componentes. Dos 6,23 pontos expressos pelo eco-indicador para a etapa de fundição de blocos de ferro fundido, por exemplo, foi identificado que 80% deste total é provocado pelo consumo de combustíveis fósseis.
As causas principais do prejuízo ambiental, segundo a pesquisa, são o consumo de energia elétrica (2,81 pontos) necessário ao funcionamento do forno, às linhas de produção de macho de areia e ao consumo de coque, gás natural e negro de fumo (1,54 pontos) para a operação do forno cubilô. A contribuição é dada também pelo consumo de combustível decorrente do transporte do ferro fundido das instalações da fundição ao fabricante de motor e, depois, da fábrica de motores à planta de montagem de veículos (0,76 pontos), bem como pelas resinas fenólicas utilizadas para a produção dos machos de areia (0,29 pontos).
Quanto à produção de blocos de alumínio – acompanhe no gráfico ao lado –, o valor do eco-indicador (19 pontos) se explica principalmente pelo consumo de combustíveis fósseis e minerais necessários à produção de alumínio primário (22,77 pontos), que é caracterizada por uma elevada utilização de minas de bauxita, um montante elevado de energia elétrica no processo Hall-Heroult, a necessidade de remoção da lama vermelha oriunda no processo Bayer e da emissões de fluoretos.
Por essas razões, o estudo ressalta a importância de reciclar o alumínio. A relevância fica clara no gráfico ao lado, onde a reciclagem dá uma contribuição negativa (-10,07 Pt) para o eco-indicador, reduzindo os danos causados pela produção de alumínio primário.
* Fonte: O estudo Life cycle assessment in the automotive industry: comparison between aluminium and cast iron culinder blocks" é de autoria de: F. Bonollo, I. Carturan (DTG, Università di Padova, sede di Vicenza, Italy), G. Cupitò (Centro Ricerche Fiat, Orbassano, Italy), R. Molina (TeksidAluminum, Carmagnola, Italy)