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Estrutura e Funcionamento
Uma lâmpada fluorescente típica
é composta por um tubo selado de vidro preenchido com gás
argônio à baixa pressão (2,5 Torr) e vapor de mercúrio,
também à baixa pressão parcial. O interior do tubo
é revestido com uma poeira fosforosa composta por vários elementos. A Tabela 1 relaciona a concentração desses elementos
em mg/kg da poeira fosforosa.
Tabela 1 - Composição da poeira fosforosa de uma lâmpada fluorescente.
| Elemento | Concentração | Elemento | Concentração | Elemento | Concentração |
| Alumínio | 3.000 | Chumbo | 75 | Manganês | 4.400 |
| Antimônio | 2.300 | Cobre | 70 | Mercúrio | 4.700 |
| Bário | 610 | Cromo | 9 | Níquel | 130 |
| Cádmio | 1.000 | Ferro | 1.900 | Sódio | 1.700 |
| Cálcio | 170.000 | Magnésio | 1.000 | Zinco | 48 |
Espirais de tungstênio, revestidas com uma substância emissora de elétrons, formam os eletrodos em cada uma das extremidades do tubo. Quando uma diferença de potencial elétrico é aplicada, os elétrons passam de um eletrodo para o outro, criando um fluxo de corrente denominado de arco voltaico ou descarga elétrica. Esses elétrons chocam-se com os átomos de argônio, os quais, por sua vez, emitem mais elétrons. Os elétrons chocam-se com os átomos do vapor de mercúrio e os energizam, causando a emissão de radiação ultravioleta (UV). Quando os raios ultravioleta atingem a camada fosforosa, que reveste a parede do tubo, ocorre a fluorescência, emitindo radiação eletromagnética na região do visível. A lâmpada fluorescente mais usada é a de 40 watts (4 pés de comprimento = 1,22 m; diâmetro de 1.1/2"), embora outras de diferentes formas e tamanhos sejam também procuradas. O tubo usado numa lâmpada fluorescente padrão é fabricado com vidro, similar ao que é utilizado para a fabricação de garrafas e outros itens de consumo comum.
Os terminais da lâmpada são de alumínio ou plástico, enquanto os eletrodos são de tungstênio, níquel, cobre ou ferro. A camada branca, normalmente chamada de fósforo, que reveste o tubo de uma lâmpada fluorescente, é geralmente um clorofluorfosfato de cálcio, com antimônio e manganês (1 a 2%). A quantidade desses componentes menores pode mudar ligeiramente, dependendo da cor da lâmpada. Uma lâmpada padrão de 40 watts possui cerca de 4 a 6 gramas de poeira fosforosa.
A vida útil de uma lâmpada de mercúrio é de 3 a 5 anos, ou um tempo de operação de, aproximadamente, 20.000 horas, sob condições normais de uso.
O Problema da Reciclagem das Lâmpadas
Uma vez segregados e/ou separados, os resíduos mercuriais podem, então, ser tratados objetivando a recuperação do mercúrio neles contidos. As opções de aterramento e incinerações não são as mais recomendadas. Com a finalidade de minimizar o volume de mercúrio descarregado ao meio ambiente, a opção de reciclagem, com a conseqüente recuperação do mercúrio, é considerada a melhor solução. O principal argumento é que tecnologias comprovadamente bem sucedidas para esta finalidade já existem.
As principais empresas mundiais para reciclagem de mercúrio estão localizadas nos EUA, enquanto que os fabricantes de equipamentos estão localizados na Suécia e Alemanha. Esse último foi o precursor na fabricação de equipamentos para a desmercurização de lâmpadas fluorescentes, em meados da década de 80.
Processo de Reciclagem de Lâmpadas
Um processo típico de reciclagem inclui desde um competente serviço de informação e esclarecimentos junto aos geradores de resíduos, explicitando como estes devem ser transportados para que não ocorra a quebra dos bulbos durante o seu transporte, até a garantia final de que o mercúrio seja removido dos componentes recicláveis e que os vapores de mercúrio serão contidos durante o processo de reciclagem. Analisadores portáteis devem monitorar a concentração de vapor de mercúrio no ambiente para assegurar a operação dentro dos limites de exposição ocupacional (0,05 mg.m~3, de acordo com a Occupational Safety and Health Administration -OSHA).
O processo de reciclagem mais usado e em operação em várias partes do mundo envolve basicamente duas fases:
a) Fase de esmagamento
As lâmpadas usadas são introduzidas em processadores especiais para esmagamento, quando, então, os materiais constituintes são separados por peneiramento, separação eletrostática e ciclonagem, em cinco classes distintas:
No início do processo, as lâmpadas são implodidas e/ou quebradas em pequenos fragmentos, por meio de um processador (britador e/ou moinho). Isto permite separar a poeira de fósforo contendo mercúrio dos outros elementos constituintes. As partículas esmagadas restantes são, posteriormente, conduzidas a um ciclone p r um sistema de exaustão, onde as partículas maiores, tais como vidro quebrado, terminais de alumínio e pinos de latão são separadas e ejetadas do ciclone e separadas por diferença gravimétrica e por processos eletrostáticos. A poeira fosforosa e demais particulados sãocoletados em um filtro no interior do ciclone. Posteriormente, por um mecanismo de pulso reverso, a poeira é retirada desse filtro e transferida para uma unidade de destilação para recuperação do mercúrio. O vidro, em pedaços de 15 mm, é limpo, testado e enviado para reciclagem. A concentração média de mercúrio no vidro não deve exceder a 1,3mg/kg. O vidro nessa circunstância pode ser reciclado, por exemplo, para a fabricação de produtos para aplicação não alimentar. O alumínio e pinos de latão, depois de limpos, podem ser enviados para reciclagem em uma fundição. A concentração média de mercúrio nesses materiais não deve exceder o limite de 20 mg/kg. A poeira de fósforo é normalmente enviada a uma unidade de destilação, onde o mercúrio é extraído. O mercúrio é, então, recuperado e pode ser reutilizado. A poeira fosforosa resultante pode ser reciclada e reutilizada, por exemplo, na indústria de tintas. O único componente da lâmpada que não é reciclado é o isolamento baquelítico existente nas extremidades da lâmpada.
terminais de alumínio pinos de latão; componentes ferro-metálicos; vidro, poeira fosforosa rica em Hg; isolamento baquelítico.
No que se refere à tecnologia para a reciclagem de lâmpadas, a de maior avanço tecnológico é apresentada pela empresa Mercury Recovery Technology - MRT, estabelecida em Karlskrona Suécia. O processador da MRT trabalha a seco, em sistema fechado, incorporado em um "container" de 20 pés de comprimento (6,10 m). Todo o sistema opera sob pressão negativa (vácuo) para evitar a fuga de mercúrio para o ambiente externo (emissões fugitivas).
b) Fase de destilação de mercúrio
A fase subseqüente nesse processo de reciclagem é a recuperação do mercúrio contido na poeira de fósforo. A recuperação é obtida pelo processo de reportagem, onde o material é aquecido até a vaporização do mercúrio (temperaturas acima do ponto de ebulição do mercúrio, 357° C). O material vaporizado a partir desse processo é condensado e coletado em recipientes especiais ou decantadores. O mercúrio assim obtido pode passar por nova destilação para se removerem impurezas. Emissões fugitivas durante esse processo podem ser evitadas usando-se um sistema de operação sob pressão negativa.
A MRT utiliza uma câmara de vácuo para o processo de destilação. Para se conseguir uma pureza de mercúrio da ordem de 99,99%, as partículas orgânicas carreadas pelos gases durante a vaporização do mercúrio são conduzidas a uma câmara de combustão onde são oxidadas.
Custos para Descontaminação de Lâmpadas
Nos EUA, o custo para pequenos geradores de lâmpadas usadas varia de US$ 1.08 a US$2.00 por lâmpada. Para grandes geradores, o preço final é da ordem de US$0.36 por lâmpada de 4 pés, mais custos com frete e acondicionamento para transporte. No Brasil, uma tradicional empresa do ramo cobra pelos serviços de descontaminação valores de R$0,60 a R$0,70 por lâmpada. A esse preço, deve-se acrescentar os custos de frete (transporte), embalagem e seguro contra acidentes. O ônus envolvido no processo de reciclagem tem sido suportado, até o presente momento, pelas empresas e indústrias mais organizadas, que possuem um programa ambiental definido.
Os subprodutos reaultantes do processo de reciclagem, tais como vidro, alumínio, pinos de latão e mercúrio, possuem baixo valor agregado: R$20,00/tonelada para o vidro; R$900,00/tonelada para o alumínio; R$900,00/tonelada para o latão e R$0,04 a R$ 1, l2/grama para o mercúrio, dependendo do seu grau de pureza.
Adaptado por A. Krell