A engenheira química Marcia Flavia Righi Guzella é responsável pelo desenvolvimento de um processo inédito para imobilização de rejeitos radioativos provenientes de usinas nucleares, utilizando uma matriz de betume nacional. O objetivo é a obtenção de produtos monolíticos, homogêneos, mecânica e quimicamente estáveis e com baixas taxas de lixiviação (perda de componentes solúveis através da passagem de uma solução pela matriz). Tecnologista do Serviço de Gerência de Rejeitos do Centro de Desenvolvimento de Tecnologia Nuclear (CDTN) - um dos centros de pesquisa da Comissão Nacional de Energia Nuclear -, Guzella teve como mérito em sua pesquisa avaliar positivamente dois betumes produzidos no Brasil evitando, dessa maneira, a importação do produto de outros países, como aconteceria na Usina Angra 2. "Esse dado é bastante importante porque a alta porcentagem de rejeito incorporada em betume reduz muito o custo de armazenamento dos rejeitos de usinas", afirmou a pesquisadora. A tese de doutoramento foi orientada pela professora Elizabete Jordão, do Departamento de Engenharia de Sistemas Químicos (DESQ), da Faculdade de Engenharia Química (FEQ) e coorientada por Vanderley de Vasconcelos, do CDTN.

Guzella explicou que a lixiviação, que é um dos métodos de caracterização do produto de rejeito, ou seja, rejeito de usina nuclear incorporado em betume, é um experimento bastante demorado, que chega a durar um ano. Em um recipiente, o produto é coberto com água e, de acordo com um período predeterminado, essa água é trocada e analisada. "Essa medição é muito importante porque determina se o rejeito está incorporado ao betume". Segundo informações da engenheira química, a Usina Angra 1 é uma central americana que utiliza cimento para incorporar os rejeitos gerados. Já a Usina Angra 2 tem tecnologia alemã e já utiliza o betume para armazenar seus rejeitos. Utilizar o betume significa uma incorporação de até 40% em massa de rejeitos, o que gera uma economia muito grande tanto em embalagens para o armazenamento quanto em espaço físico no futuro depósito.

Mas, para que essa incorporação seja eficiente, os betumes devem atender algumas características específicas. Ponto de amolecimento, ponto de fulgor, penetração e viscosidade são algumas propriedades avaliadas e fundamentais no processo. No caso dos betumes brasileiros avaliados por Guzella, os pontos de amolecimento estão em 71,8°C e 91,3°C, respectivamente. O rejeito selecionado foi o concentrado de evaporador portador das características dos rejeitos líquidos gerados em uma usina nuclear do tipo PWR (Pressurized Water Reactor). Guzella argumentou que a escolha do rejeito foi feita em razão do grande volume deste tipo gerado em usinas nucleares.

Ademais, os dois betumes nacionais foram avaliados com a finalidade de evitar a importação da matriz inicialmente especificada para outras usinas nucleares da Europa que utilizam esta tecnologia. "O betume possui características diferentes em cada país, portanto, comprar de outros lugares poderia comprometer o processo", afirmou a tecnologista.

Propriedades

Para realizar os testes de incorporações, a engenheira química utilizou o Sistema de Betuminização do CDTN. As porcentagens de rejeito incorporado ao betume variaram de 30% a 40% em massa, valores estes considerados compatíveis com os dados obtidos na literatura e, também, da operação de usinas nucleares que utilizam este processo para o tratamento dos rejeitos. Tanto para o betume quanto para os produtos de rejeito foram avaliadas as propriedades consideradas importantes, visando garantir a operação segura do sistema e a segurança dos operadores, além da qualidade dos produtos obtidos, que são desenvolvidos para serem armazenados por longos períodos.

Foram objeto de análise a penetração, o ponto de amolecimento, o ponto de fulgor, o teor de água e as taxas de lixiviação. Guzella demonstrou que a integridade e a durabilidade dos produtos de rejeito também estão relacionadas com as taxas de lixiviação dos elementos que constituem o rejeito. Ainda, os procedimentos para determinar estas taxas estão estabelecidos em normas internacionais e a análise destes dados foi utilizada para investigar os mecanismos de lixiviação, que podem ser a difusão, a dissolução ou a partição, permitindo, dessa maneira, prever a performance do produto e a modelagem dos ensaios. "Esta avaliação deve ser feita antes da disposição final dos rejeitos e tem grande importância para a análise de segurança dos repositórios", ressaltou a pesquisadora.

A pesquisa, segundo Guzella, contribuiu não apenas para o desenvolvimento do processo de incorporação de rejeitos em betume, mas também para as melhorias do Sistema de Betuminização do CDTN e para a implantação dos ensaios e métodos para as caracterizações necessárias. "Não há dúvidas de que os betumes nacionais estudados podem ser usados para a imobilização de rejeitos de usinas nucleares brasileiras, pois foram obtidos produtos com as propriedades requeridas para o armazenamento nos depósitos", pontuou.

A engenheira química revelou ainda um dado importante que não consta de sua tese, mas que foi fundamental para corroborar os resultados obtidos. Toda a pesquisa foi feita no Brasil e, além dos betumes nacionais, ela trabalhou com dezenas de marcas diferentes, importando algumas qualificações, com o único objetivo de comparar os dados obtidos.

Perspectivas

Defensora dessa forma de energia como uma das alternativas para produção de energia elétrica, Guzella afirmou que as usinas nucleares de Angra 1 e 2 e, em breve, Angra 3 são importantíssimas para o Estado do Rio de Janeiro. "Não fosse pela operação dessas usinas, certamente o Rio de Janeiro já teria tido outros apagões", comentou. Para ela, quanto mais usinas construídas, mais barato o custo operacional e, atualmente, esse tipo de energia já pode ser comparado em termos de preço com a energia elétrica gerada por outras fontes. Segundo a pesquisadora, existe a previsão do governo federal para a área energética nos próximos dez anos, de implantação de outras usinas nucleares na região Nordeste do Brasil. "Hoje é uma energia complementar, polui menos, diminui a devastação de áreas ambientais, a inundação de cidades e, em termos de preço, estão competitivas. A partir desse ponto de vista é fundamental pensar como tratar os rejeitos", concluiu Guzella.

Artigos

Marcia F. R. Guzella; Vanderley de Vasconcelos; Elizabete Jordão. BITUMINIZATION PROCESS FOR CONDITIONING RADIOACTIVE WASTES. ENCIT 2008, 12 th Congress of termal engineering and sciences; Belo Horizonte, 2008.

Marcia F. R. Guzella; Sandro R. N. Seles; Vanderley de Vasconcelos; Tânia V. S. Oliveira; Elizabete Jordão. R&D WORKS ON IMMOBILIZATION OF RADIOACTIVE WASTES IN BITUMEN MATRIX. INAC 2007, International Nuclear Atlantic Conference, Santos; 2007.

Tese: "Desenvolvimento de processo para imobilização de rejeitos de usinas nucleares utilizando betumes nacionais"
Autora: Marcia Flavia Righi Guzella
Orientadora: Elizabete Jordão
Coorientador: Vanderley de Vasconcelos (CDTN)
Unidade: Faculdade de Engenharia Química (FEQ)