REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ch10202511171701
Lucas Matheus da Silva Francisco
Paulo André da Silva Campos
Victor Hugo Rezende
Orientador: Professor Mestre Alexander Pitta dos Anjos
Resumo
O descarte inadequado de pneus inservíveis representa um desafio ambiental significativo, sendo uma das principais fontes de contaminação por negro de fumo. Diante deste cenário, este Trabalho de Conclusão de Curso, sob a perspectiva da Engenharia de Produção, teve como objetivo analisar o potencial do rCB obtido principalmente por processos termoquímicos como a pirólise e a gaseificação, como insumo sustentável em aplicações industriais e em tecnologias de energias renováveis. A questão norteadora da pesquisa foi: Quais os benefícios alcançados pelas empresas que reciclam o negro de fumo? A metodologia adotada foi a revisão bibliográfica de natureza exploratória e cunho qualitativo, baseada na análise de artigos científicos e documentos técnicos, com foco na comparação entre o negro de fumo virgem e o rCB, e na avaliação dos processos de recuperação. Os resultados demonstram que o material reciclado possui propriedades físico-químicas que permitem sua substituição parcial em aplicações tradicionais, como na indústria de borracha e plásticos, e em aplicações emergentes, como em eletrodos de supercapacitores e baterias, essenciais para o armazenamento de energia renovável. Conclui-se que o reaproveitamento do negro de fumo oferece benefícios substanciais às empresas, incluindo a redução de custos com matéria-prima, a otimização de recursos e o fortalecimento da economia circular, além de contribuir diretamente para a redução do impacto ambiental associado ao descarte de resíduos.
Palavras-chave: Negro de fumo, reciclagem, energia renovável, impacto ambiental, sustentabilidade, Engenharia de Produção, rCB.
ABSTRACT
The improper disposal of end-of-life tires represents a significant environmental challenge, being one of the main sources of carbon black contamination. In this context, this Final Paper, from the perspective of Production Engineering, aimed to analyze the potential of rCB obtained mainly through thermochemical processes such as pyrolysis and gasification, as a sustainable input in industrial applications and renewable energy technologies. The guiding question of the research was: What benefits are achieved by companies that recycle carbon black? The methodology adopted was an exploratory and qualitative literature review, based on the analysis of scientific articles and technical documents, focusing on the comparison between virgin carbon black and rCB, and on the evaluation of recovery processes. The results show that the recycled material has physicochemical properties that allow its partial substitution in traditional applications, such as in the rubber and plastics industry, and in emerging applications, such as electrodes for supercapacitors and batteries, which are essential for renewable energy storage. It is concluded that the reuse of carbon black offers substantial benefits to companies, including cost reduction in raw materials, resource optimization, and strengthening of the circular economy, in addition to directly contributing to the reduction of environmental impact associated with waste disposal.
Keywords: Carbon black, recycling, renewable energy, environmental impact, sustainability, Production Engineering, rCB.
1. Introdução
O negro de fumo é um material resultante da queima parcial de hidrocarbonetos (petróleo, carvão e gás natural) e caracteriza-se por sua elevada área superficial e propriedades físico-químicas relevantes para aplicações industriais, como reforço mecânico, pigmentação e estabilidade térmica (Han et al., 2023; Laithong et al., 2025). A produção global de negro de fumo ultrapassa cifras da ordem de dezenas de milhões de toneladas por ano, sendo grande parte destinada ao setor pneumático (Birla Carbon, 2025; Contec, 2024). O descarte inadequado de pneus e produtos à base de negro de fumo é apontado na literatura como fonte de emissão de partículas finas e potenciais contaminantes orgânicos e inorgânicos ao solo e à água (ABTB, 2025; ECOGEN Brasil, 2024). Diante desse panorama, estudos recentes têm avaliado tecnologias termoquímicas (pirólise e gaseificação) para recuperação de carbono, demonstrando que o negro de fumo reciclado (rCB) pode ser reaproveitado em aplicações industriais e energéticas, reduzindo a dependência por negro virgem e as emissões associadas à sua produção (Rupnar et al., 2025; Zhang et al., 2024). Com o avanço das tecnologias limpas e o crescimento das políticas de sustentabilidade, a reciclagem de resíduos industriais passou a ser considerada uma estratégia fundamental para a economia circular. Nesse contexto, o negro de fumo reciclado, obtido principalmente por pirólise de pneus inservíveis, surge como uma alternativa técnica e ambientalmente viável. Este trabalho analisa o potencial desse material como insumo em aplicações energéticas e industriais sustentáveis, abordando também os processos envolvidos na sua recuperação e purificação. om o objetivo de identificar os benefícios da reciclagem do negro de fumo no processo produtivo e para o meio ambiente, busca-se responder ao seguinte questionamento: Quais os benefícios alcançados pelas empresas que reciclam o negro de fumo?
Na perspectiva da Engenharia de Produção, o tema se insere na busca por processos produtivos mais eficientes e ambientalmente responsáveis. O reaproveitamento do negro de fumo representa uma oportunidade de otimizar o uso de recursos, reduzir custos industriais e prolongar a vida útil dos materiais, integrando inovação tecnológica e sustentabilidade — princípios centrais da área.
A pesquisa se justifica pela necessidade de soluções tecnológicas que integrem eficiência produtiva e sustentabilidade ambiental, princípios fundamentais da Engenharia de Produção. O estudo do negro de fumo reciclado se alinha a essa perspectiva ao propor o reaproveitamento de resíduos industriais em sistemas energéticos limpos Para a elaboração da pesquisa partiu-se de uma revisão bibliográfica sobre o tema central (Processos de reciclagem do Negro de Fumo e aplicações) , através da revisão da literatura foi realizado e apresentado uma comparação entre os métodos adotados de reciclagem do negro de fumo em diversas empresas, assim como suas limitações e benefícios alcançados por essas empresas. A pesquisa caracterizada como uma pesquisa bibliográfica, é de natureza exploratória e cunho qualitativo, no qual apresenta os métodos atuais adotados para reciclagem do Negro de Fumo, seus benefícios e dificuldades enfrentadas e as perspectivas para uma indústria mais sustentável.
2. Metodologia
Este trabalho caracteriza-se como uma pesquisa bibliográfica, de natureza exploratória e abordagem qualitativa, cujo objetivo foi analisar os benefícios ambientais e produtivos associados ao uso do negro de fumo reciclado (rCB) em processos industriais. A pesquisa baseou-se na revisão integrativa da literatura, conforme Gil (2008) e Marconi & Lakatos (2017), permitindo a síntese de estudos recentes sobre reciclagem por pirólise, propriedades do rCB e suas aplicações na Engenharia de Produção e em energias renováveis.
A busca por materiais foi realizada em bases científicas indexadas (Scopus, Web of Science, ScienceDirect e Google Scholar) e em fontes técnicas setoriais (ABTB, Birla Carbon, Bridgestone). Utilizaram-se descritores em português e inglês combinados com operadores booleanos, permitindo o refinamento dos resultados.
Foram incluídos documentos publicados entre 2020 e 2025, revisados por pares ou emitidos por organismos oficiais, que tratassem da aplicação do rCB em contextos industriais ou energéticos. Foram excluídos estudos que abordavam apenas o negro de fumo virgem ou que não apresentavam credibilidade científica.
Os dados foram analisados por meio de análise de conteúdo, priorizando quatro eixos:
- processos de reciclagem;
- propriedades físico-químicas do rCB;
- aplicações industriais e energéticas; e
- benefícios e limitações sob a ótica da Engenharia de Produção.
A síntese dos resultados subsidiou a discussão e fundamentou as conclusões apresentadas.
3. Negro de Fumo Mundial
De acordo com ADITYA BIRLA (um dos maiores produtores de negro de fumo) em 2024, a produção deste material ultrapassou 13 milhões de toneladas por ano, sendo cerca de 70% destinada à fabricação de pneus, enquanto o restante é aplicado em plásticos, tintas e outros materiais industriais. Esse volume expressivo evidencia a importância econômica do material, mas, ao mesmo tempo, representa um grande desafio ambiental em função do descarte inadequado de pneus e resíduos contendo negro de fumo.
Assim, torna-se fundamental analisar alternativas de reaproveitamento, como a reciclagem, que pode reduzir impactos ambientais, promover a economia circular e, ao mesmo tempo, abrir espaço para aplicações em tecnologias de energia renovável. Entre essas alternativas, destaca-se a recuperação do negro de fumo por processos termoquímicos, como a pirólise e a gaseificação, os quais permitem não apenas o reaproveitamento do material, mas também a geração de insumos energéticos e o desenvolvimento de tecnologias associadas a fontes renováveis de energia.
3.1. Propriedades do Negro de Fumo Reciclado
O negro de fumo reciclado proveniente de pneus usados tem sido objeto de estudos cada vez mais frequentes, devido ao seu potencial de substituir parcialmente o negro virgem em aplicações industriais. Segundo Buligon et al. (2024), uma das principais vantagens do rCB é sua superfície específica ainda significativa, o que favorece sua utilização em compósitos e elastômeros ao conferir reforço mecânico comparável ao do negro comercial, embora varie conforme o processo de reciclagem. (ScienceDirect)
Conforme publicado pela editora científica MDCI, o negro de fumo reciclado (rCB) é um material obtido a partir da pirólise de pneus inservíveis, oferecendo uma alternativa sustentável ao negro de fumo virgem. Sua composição e propriedades variam conforme os parâmetros do processo de pirólise e tratamentos subsequentes.
Composição Química
● Carbono (C): 81,5–82,8%
● Hidrogênio (H): 0,32–1,0%
● Enxofre (S): 1,7–3,3%
● Nitrogênio (N): 0,2–0,5%
3.1.1. Propriedades Térmicas
● Estabilidade Térmica: O rCB apresenta boa estabilidade térmica, com temperaturas de decomposição superiores a 400°C. No entanto, a presença de impurezas pode reduzir essa estabilidade.
● Condutividade Térmica: A condutividade térmica do rCB é inferior à do negro de fumo virgem, o que pode limitar sua aplicação em compostos que exigem alta dissipação de calor.
● Resistência ao Envelhecimento: Com tratamentos adequados, o rCB pode melhorar a resistência ao envelhecimento térmico, prolongando a vida útil dos produtos.
3.1.2. Propriedades Químicas
● Composição Química: O rCB contém carbono, hidrogênio, enxofre, nitrogênio e oxigênio. A composição exata varia conforme o processo de pirólise e a matéria-prima utilizada.
● Presença de Impurezas: Resíduos orgânicos e inorgânicos da pirólise podem afetar a pureza do rCB, influenciando suas propriedades mecânicas e térmicas ● Tratamentos Químicos: Processos como tratamento com ácidos ou bases podem ser empregados para melhorar a pureza e as propriedades do rCB.
3.1.3 Comparativo Negro de fumo virgem x Negro de fumo reutilizável
A Tabela 1 apresenta a comparação entre as principais propriedades do negro de fumo virgem (CB) e do negro de fumo reciclado (rCB). Observa-se que, embora o rCB apresente leve redução em parâmetros como área superficial e condutividade elétrica, esses valores podem ser melhorados por meio de processos de purificação e ativação térmica. O custo reduzido e o menor impacto ambiental conferem ao rCB vantagem competitiva para aplicações em borrachas, plásticos e dispositivos de energia. No entanto, a variabilidade de qualidade e a presença de impurezas ainda representam limitações técnicas relevantes para sua padronização industrial (Laithong et al., 2025; Li et al., 2025; Contec, 2024).
Tabela 1: Negro de Fumo Virgem x Reciclado
Fonte: Adaptado de Laithong et al. (2025); Li et al. (2025); Contec (2024); Ecogen Brasil (2024).
Dados extraídos do artigo “Melhoria da qualidade do negro de fumo reciclado” dos autores Laithong T., Nampitch T., Ourapeepon P. e Phetyim N, publicado na editora Scientific Reports em Julho de 2025.
Apesar das vantagens, o rCB apresenta desafios relacionados à sua pureza. Resíduos orgânicos provenientes da pirólise podem causar aglomeração de partículas e redução da superfície ativa, afetando propriedades críticas como condutividade elétrica e resistência mecânica (“Recycling of Low-Quality Carbon Black Produced by Tire Pyrolysis”, 2024).
4. Processo de Reciclagem do Negro de Fumo Reciclado
A reciclagem do negro de fumo (rCB) proveniente de pneus usados é uma prática crescente no Brasil, impulsionada pela necessidade de reduzir resíduos e promover a economia circular. O rCB é obtido principalmente por meio da pirólise, um processo térmico que decompõe a borracha dos pneus na ausência de oxigênio, resultando em produtos como óleo pirolítico, gás combustível, fio de aço e negro de fumo, e também por gaseificação que converte materiais carbonáceos em um gás de síntese. (ABTB, 2019)
4.1 Processo Pirólise
A pirólise é um processo endotérmico que ocorre em temperaturas geralmente superiores a 400°C, em ambiente controlado e sem oxigênio. Durante este processo, os pneus são aquecidos, decompondo-se em:
● Negro de fumo: utilizado como carga reforçante em compostos de borracha, pigmento para tintas e aditivo em plásticos.
● Óleo pirolítico: pode ser refinado para produzir combustíveis ou utilizado como matéria-prima para a indústria química.
● Gás combustível: utilizado para gerar energia térmica no próprio processo.
Após este processo, o rCB pode conter impurezas como hidrocarbonetos aromáticos e resíduos de borracha. Para melhorar sua composição, é necessário passar pelo processo de purificação, a qual consiste em torná-lo mais semelhante ao material virgem.
Nesta fase de purificação, o rCB é convertido em outros dois processos, o de tratamento térmico em atmosfera inerte para ser feito a remoção das impurezas superficiais e melhorar sua estrutura e a extração com solventes de baixo impacto ambiental a fim de eliminar os resíduos orgânicos.
Após a purificação, o material pode ser submetido ao processo de moagem para reajustar o tamanho de suas partículas. Além disso, está separação química pode ser utilizada para remover os materiais mais pesados como o zinco, fazendo o uso de ácidos carboxílicos de origem natural. (Aranda Net, 2021)
Fonte: Elaboração própria (2025), adaptado de ABTB (2019).
4.2 Gaseificação
A gaseificação do negro de fumo proveniente de pneus inservíveis é um processo termoquímico que converte materiais carbonáceos em um gás de síntese (syngas), composto principalmente por monóxido de carbono (CO) e hidrogênio (H₂). O processo ocorre sob temperaturas entre 800 °C e 1200 °C, com baixo teor de oxigênio, que evita a combustão completa e favorece reações controladas de conversão (ABCS, 2021).
Antes da gaseificação, os resíduos passam por um pré-tratamento que inclui limpeza e trituração, etapa necessária para otimizar a eficiência do reator e reduzir impurezas (AMBIENTEBRASIL, 2022). Durante o processo, parte do carbono é transformada em syngas e parte permanece como resíduo sólido (cinzas e carbono residual).
O gás gerado necessita de purificação, etapa na qual são removidos compostos indesejáveis como enxofre, partículas sólidas e metais pesados. Após tratado, o syngas pode ser utilizado na geração de energia elétrica, produção de hidrogênio verde ou como insumo químico, contribuindo para a economia circular e redução das emissões de carbono (ECOGEN BRASIL, 2024; BLOG COONTROL, 2023).
Fonte: Adaptado de ABTB (2019), ABCS (2021), e ECOGEN Brasil (2024).
4.3 Comparativo entre Pirólise e Gaseificação
Tabela 2: Comparativo entre Pirólise e Gaseificação
Fonte: Adaptado de ABTB (2019), ABCS (2021), e ECOGEN Brasil (2024).
5. Aplicações do Negro de Fumo Reciclado
O negro de fumo reciclado, obtido principalmente por pirólise de pneus inservíveis, tem sido progressivamente empregado como substituto parcial do negro de fumo virgem em diversas aplicações industriais, com benefícios ambientais pela redução da extração de insumos fósseis e da pegada de carbono.
No setor pneumático, o rCB é utilizado como carga reforçante em composições de borracha para pneus e componentes derivados, podendo, em muitos casos, substituir parcela do negro virgem sem perda significativa das propriedades mecânicas quando submetido a tratamentos de purificação e controle de qualidade. A Bridgestone, por exemplo, desenvolve projetos-piloto para produzir Eco Carbon Black (eCB™) a partir de pneus pós-consumo com o objetivo de reinserir material reciclado na cadeia produtiva de pneus (CONTEC, 2024; BRIDGESTONE, 2025).
Além da indústria de pneus, o rCB encontra aplicações em plásticos, tintas, pigmentos e revestimentos, atuando como pigmento e agente de proteção UV em formulações plásticas e de revestimento. Em produtos de borracha não pneumática (v.g., mangueiras, correias, perfis, EPDM), o rCB pode ser incorporado para efeitos de cor, resistência a UV e reforço, dependendo do grau e do processamento (CONTEC, 2024).
No campo das tecnologias de energia e armazenamento, pesquisas recentes demonstram o potencial do rCB — após ativação ou tratamento — como material para eletrodos de supercapacitores e como aditivo condutor em compósitos para baterias e células a combustível. Estudos indicam que materiais carbonáceos provenientes de resíduos podem ser convertidos em eletrodos com desempenho competitivo, abrindo oportunidades para reaproveitamento em dispositivos de armazenamento de energia. Entretanto, o desempenho eletroquímico depende fortemente da estrutura porosa, da condutividade elétrica e do tratamento pós-pirólise do rCB (RUPNAR et al., 2025; DZIKUNU, 2025).
Adicionalmente, o rCB tem sido investigado para usos em tintas industriais, tintas para impressão, polímeros condutores, aditivos para cimento condutivo e aplicações elétrico-térmicas, onde a funcionalidade condutora ou de blindagem eletromagnética é requerida. Esses usos, contudo, exigem padronização e controle de impurezas (alcatrões, metais) para garantir compatibilidade com as especificações finais dos produtos (CONTEC, 2024).
Em síntese, o negro de fumo reciclado apresenta aplicações consolidadas (pneus, borrachas, pigmentos) e emergentes (armazenamento de energia, eletrodos, compósitos condutores). A expansão de seu uso depende de melhorias nos processos de pirólise, purificação e padronização do produto, além de investimentos industriais que permitam garantia de qualidade em escala (BRIDGESTONE, 2025; CONTEC, 2024; RUPNAR et al., 2025).
5.1 Setor Pneumático
O setor pneumático é um dos principais consumidores de negro de fumo, endo utilizado como carga reforçante em compostos de borracha para pneus e derivados. Substituições parciais de até 50% do negro virgem por rCB podem ser realizadas sem perdas significativas de desempenho mecânico, desde que o material reciclado passe por processos de purificação e controle de granulometria (RUPNAR et al., 2025).
A aplicação do rCB em compostos de borracha para pneus requer tratamento prévio, incluindo purificação e controle de granulometria, de modo a minimizar a presença de impurezas, alcatrões e metais pesados, garantindo propriedades mecânicas comparáveis às do negro virgem (CONTEC, 2024). Estudos demonstram que substituições parciais de 10 a 50% do negro virgem pelo rCB podem ser realizadas sem comprometer significativamente o desempenho dos pneus, desde que o material reciclado seja de alta qualidade e processado adequadamente (RUPNAR et al., 2025).
Empresas do setor já adotam programas-piloto ou linhas de produção com rCB. Por exemplo, a Bridgestone desenvolve a iniciativa Eco Carbon Black (eCB™), utilizando pneus pós-consumo como matéria-prima para a produção de negro de fumo reciclado, reinserindo-o na fabricação de novos pneus (BRIDGESTONE, 2025). De maneira similar, fabricantes como Michelin e Goodyear investem em processos de pirólise e purificação do rCB visando atender padrões industriais e regulatórios, garantindo desempenho técnico e sustentabilidade (CONTEC, 2024).
Além do uso em pneus, o rCB também é aplicado em outros produtos de borracha do setor automotivo, como mangueiras, correias e perfis, conferindo resistência ao desgaste, proteção UV e reforço estrutural, dependendo do grau de processamento e do tratamento do material (CONTEC, 2024).
Portanto, a incorporação do negro de fumo reciclado no setor pneumático não apenas promove a sustentabilidade e a economia circular, mas também contribui para a redução do consumo de insumos fósseis e para a diminuição da emissão de carbono associada à produção de negro virgem (ECOGEN BRASIL, 2024).
5.2 Plásticos e Tintas
O negro de fumo reciclado (rCB) apresenta excelente potencial de aplicação nos setores de plásticos e tintas, devido às suas propriedades de pigmentação, absorção de radiação ultravioleta (UV) e melhoria das características mecânicas de polímeros e revestimentos. Em plásticos, o rCB atua como agente reforçador, aumentando a rigidez, a resistência ao impacto e a estabilidade térmica de polímeros como polietileno (PE), polipropileno (PP) e poliestireno (PS). Além disso, o material é amplamente utilizado como pigmento preto em produtos plásticos de uso doméstico, embalagens e componentes automotivos (CONTEC; ECOGEN, 2024).
De acordo com Mishra et al. (2024), a substituição parcial de negro de fumo virgem por rCB em plásticos pode alcançar até 40% de reaproveitamento, sem prejuízo significativo à dispersão e ao brilho do material final, desde que o rCB passe por processos adequados de purificação e moagem ultrafina. Tais resultados reforçam a viabilidade técnica e econômica do uso de rCB em produtos plásticos de médio valor agregado.
No setor de tintas e revestimentos, o rCB é aplicado como pigmento condutivo e protetor UV, garantindo maior durabilidade da película e resistência à degradação fotoquímica. As tintas industriais, especialmente as utilizadas em estruturas metálicas e peças automotivas, se beneficiam das propriedades elétricas e antioxidantes do rCB, que auxiliam na redução de corrosão e na estabilidade de cor. Estudos da Black Bear Carbon (2024) demonstram que o rCB pode reduzir em até 85% as emissões de CO₂ em comparação com pigmentos tradicionais de negro de fumo virgem, sem comprometer o desempenho visual e físico do revestimento. (RUPNAR et al., 2025)
Comparativo entre emissões de C02 entre Negro de Fumo Virgem e Reciclado
Fonte: Elaboração própria (2025), adaptado de CONTEC; ECOGEN, 2024 e RUPNAR et al., 2025
Empresas como Orion Engineered Carbons e Birla Carbon também vêm investindo em produtos derivados de rCB para aplicações em tintas e polímeros. A Orion lançou, em 2024, a linha Ecoris™, desenvolvida com 100% de carbono recuperado, voltada à indústria de tintas de impressão e revestimentos decorativos (ORION ENGINEERED CARBONS, 2024). Já a Birla Carbon desenvolveu o Continua™ Sustainable Carbonaceous Material, que utiliza rCB tratado quimicamente para alcançar performance equivalente ao negro virgem N550, aplicado em tintas automotivas e termoplásticos (BIRLA CARBON, 2025).
Estudos da Birla Carbon (2025) e da Orion Engineered Carbons (2024) demonstram que a substituição parcial do negro virgem por rCB pode reduzir em até 85% as emissões de CO₂ associadas à produção de pigmentos, sem comprometer propriedades ópticas e mecânicas. A linha Ecoris™, da Orion, utiliza 100% de carbono recuperado em tintas de impressão e revestimentos decorativos, enquanto o Continua™, da Birla Carbon, alcança desempenho equivalente ao negro virgem N550 em aplicações automotivas.
Em síntese, o emprego do negro de fumo reciclado em plásticos e tintas representa um avanço relevante na busca por alternativas sustentáveis ao uso de pigmentos fósseis. Além de reduzir custos e impactos ambientais, essa aplicação reforça o conceito de economia circular, integrando resíduos de pneus e materiais carbonáceos ao ciclo produtivo de bens de consumo e revestimentos industriais (CONTEC, 2024; BLACK BEAR CARBON, 2024).
5.3 Energia e Armazenamento
Nos últimos anos, o negro de fumo reciclado (rCB) tem despertado crescente interesse no setor energético, principalmente como material condutivo em eletrodos de supercapacitores, baterias de íons de lítio e células a combustível (ZHANG et al., 2024). Devido à sua elevada área superficial, porosidade ajustável e boa condutividade elétrica, o rCB obtido por pirólise de pneus se apresenta como alternativa sustentável ao carbono ativado e ao negro de fumo virgem em aplicações eletroquímicas (LI et al., 2025).
De acordo com Zhang et al. (2024), o uso de rCB em eletrodos de supercapacitores pode proporcionar uma densidade de capacitância de 120 F/g, contra 140 F/g do negro de fumo virgem, demonstrando desempenho competitivo com menor custo e impacto ambiental. Além disso, o rCB tratado termicamente a 900 °C apresenta melhoria de 25% na condutividade elétrica, em razão da eliminação de resíduos orgânicos e cinzas minerais durante o processo de ativação (LI et al., 2025).
Desempenho Eletroquímico do Negro de Fumo Virgem x rCB
Fonte: Elaboração própria (2025), adaptado de CONTEC; ECOGEN, 2024 e RUPNAR et al., 2025
Em sistemas de baterias de íons de lítio, o rCB tem sido estudado como material anódico condutor e aditivo para melhorar a estabilidade do eletrodo e a retenção de carga. Segundo Chen et al. (2024), a substituição parcial do negro de fumo por rCB em anodos de grafite resultou em uma eficiência coulômbica de 96,5% e manutenção de 92% da capacidade após 500 ciclos, valores muito próximos aos obtidos com o material virgem.
O rCB também apresenta potencial para uso em células a combustível e eletrodos de hidrogênio, devido à sua estrutura rica em microporos e boa dispersão de catalisadores metálicos. Pesquisas conduzidas pela EcoGen Recycling (2024) apontam que o rCB pode reduzir o custo de produção de eletrodos condutivos em até 30%, ao mesmo tempo em que contribui para a destinação sustentável de resíduos pneumáticos.
Essas aplicações reforçam o valor tecnológico do rCB além do setor de borracha e plásticos, evidenciando seu papel na transição energética e na economia circular. Ao ser reinserido em sistemas de armazenamento e conversão de energia, o material contribui não apenas para o reaproveitamento de resíduos, mas também para a redução das emissões de CO₂ e da dependência de insumos fósseis, consolidando se como uma solução de alto potencial para a indústria de energia limpa (ZHANG et al., 2024; LI et al., 2025; CHEN et al., 2024).
5.4 Novos Materiais e Aplicações Especiais
O avanço das tecnologias de purificação e funcionalização do negro de fumo reciclado (rCB) tem permitido sua aplicação em novas áreas industriais de alto valor agregado, indo além dos usos tradicionais em borracha, plásticos e tintas. Entre essas aplicações destacam-se o uso do rCB como aditivo condutor em materiais compósitos, cimento e concreto, em blindagem eletromagnética, além de sua utilização em filtração de gases e sistemas de adsorção (LIU et al., 2024).
No setor da construção civil, o rCB tem sido incorporado a misturas de cimento Portland e concretos poliméricos, atuando como aditivo condutor e reforçador estrutural. Estudos realizados por Wang et al. (2024) indicam que a adição de apenas 2% de rCB pode aumentar em até 15% a resistência à compressão e em 30% a condutividade elétrica de concretos especiais, permitindo o desenvolvimento de materiais autossensores para monitoramento estrutural. Essa abordagem se alinha às tendências da Construção 4.0, que busca integrar sensores e condutividade em materiais inteligentes.
Outra frente inovadora é a aplicação do rCB em blindagem eletromagnética (EMI) e materiais eletrônicos condutivos. A estrutura grafítica do rCB, associada à sua alta condutividade e porosidade, favorece a absorção e dissipação de ondas eletromagnéticas. Zhang et al. (2025) relataram que compósitos de poliuretano com 10% de rCB alcançaram uma atenuação superior a 25 dB em frequências de 8 a 12 GHz, desempenho comparável a materiais de carbono virgem utilizados em eletrônicos e dispositivos de comunicação.
Além disso, o rCB vem sendo estudado para filtração de gases tóxicos e tratamento de efluentes, devido à sua elevada área superficial e capacidade de adsorção de compostos orgânicos voláteis (VOCs) e metais pesados. Segundo EcoGen Recycling (2024), após processos de ativação química, o rCB pode alcançar uma área superficial BET superior a 800 m²/g, tornando-o apto para aplicações em filtros industriais, purificadores de ar e leitos adsorventes.
Outra linha de pesquisa promissora envolve a funcionalização química do rCB por meio da introdução de grupos oxigenados ou nitrogenados em sua superfície, visando melhorar sua compatibilidade com matrizes poliméricas e metálicas. Tais modificações ampliam sua aplicabilidade em compósitos de engenharia, materiais de impressão 3D e até mesmo em dispositivos de armazenamento de energia de próxima geração (LIU et al., 2024).
Assim, as novas aplicações do negro de fumo reciclado reforçam sua importância estratégica não apenas como substituto sustentável do negro virgem, mas como matéria-prima versátil e tecnológica, capaz de atender às demandas da indústria moderna por materiais multifuncionais, condutivos e ambientalmente responsáveis. A tendência é que, com o avanço das técnicas de pirólise e purificação, o rCB se consolide como um elemento essencial em diversas cadeias produtivas de alto desempenho (WANG et al., 2024; ZHANG et al., 2025; LIU et al., 2024).
As aplicações do negro de fumo reciclado demonstram viabilidade técnica crescente e forte potencial de integração em cadeias industriais sustentáveis. O setor pneumático lidera a adoção, impulsionado pela busca por economia circular e redução de custos de produção. Já as aplicações energéticas, embora mais recentes, representam um campo de inovação estratégica para a transição energética e o desenvolvimento de materiais de alto desempenho. A partir da ótica da Engenharia de Produção, o rCB se destaca como alternativa economicamente viável e ambientalmente superior, desde que haja controle rigoroso de pureza, padronização de processos e incentivos à escala produtiva.
6 Impactos Ambientais Associados ao Negro de Fumo Reciclado
Apesar das vantagens da reciclagem e reutilização do negro de fumo, seu manuseio inadequado pode acarretar problemas ambientais. A queima incompleta ou a liberação de partículas muito pequenas pode poluir o ar, liberando gases tóxicos que prejudicam a saúde humana e o meio ambiente (SOUZA; MENDES, 2020).
Além disso, o descarte incorreto de resíduos contendo negro de fumo em aterros pode contaminar o solo e as águas subterrâneas devido à infiltração de substâncias químicas presentes no material (OLIVEIRA et al., 2017). Por isso, é fundamental que os processos industriais sejam conduzidos de maneira sustentável, com controle rigoroso das emissões para evitar danos ambientais (COSTA; MARTINS, 2019).
Dessa forma, reciclar o negro de fumo contribui para a diminuição da extração de recursos naturais, reduz o volume de resíduos e as emissões de gases causadores do efeito estufa, sendo essencial para o avanço das energias renováveis e para a economia circular (FERREIRA et al., 2021).
7. Resultados e Discussão
Os resultados apresentados ao longo dos estudos e análises bibliográficas evidenciam o potencial do negro de fumo reciclado (rCB) como alternativa sustentável e tecnicamente viável ao negro de fumo virgem (CB). A principal vantagem do rCB está na redução significativa das emissões de CO₂ e no menor consumo de energia durante a produção. Segundo Birla Carbon (2025) e Ecogen Brasil (2024), a produção convencional do CB emite, em média, 2,5 toneladas de CO₂ por tonelada de material produzido, enquanto o rCB obtido por pirólise reduz esse valor para 0,3–0,4 toneladas de CO₂, representando uma diminuição superior a 80% nas emissões. Essa diferença evidencia o papel estratégico do rCB na transição para modelos produtivos de baixo carbono.
Do ponto de vista econômico, Contec S.A. (2024) destaca que o custo médio de produção do rCB gira em torno de USD 600 a 800 por tonelada, aproximadamente 40 a 50% inferior ao custo do CB virgem. Essa redução reflete tanto o aproveitamento de resíduos como a simplificação do processo produtivo, o que pode gerar vantagens competitivas significativas para indústrias que adotem o material em escala.
No entanto, os estudos também mostram limitações técnicas que ainda dificultam a substituição total do CB pelo rCB. Pesquisas de Laithong et al. (2025) e Li et al. (2025) indicam que, embora o rCB apresente boa área superficial (50–120 m²/g) e condutividade satisfatória (1–3 S/cm), sua pureza e uniformidade dependem fortemente das condições de pirólise e purificação. Isso implica desafios no controle de qualidade, especialmente para aplicações de alta performance, como compósitos automotivos e eletrônicos.
Em relação às aplicações energéticas, Zhang et al. (2024) e Wang et al. (2024) relatam que o rCB pode atingir capacitâncias específicas de até 120 F/g, tornando-se promissor para uso em supercapacitores e baterias híbridas. No entanto, o desempenho ainda varia conforme o grau de ativação térmica, a morfologia das partículas e a presença de contaminantes metálicos.
O impacto ambiental positivo do rCB também é reforçado por estudos da Orion Engineered Carbons (2024), que demonstram que a produção com carbono recuperado reduz a necessidade de extração de matérias-primas fósseis em até 70%, e pode ser integrada a processos de energia renovável, como o aproveitamento do gás pirolítico para geração térmica.
Do ponto de vista da Engenharia de Produção, esses resultados apontam para uma mudança de paradigma produtivo. O uso do rCB viabiliza uma cadeia circular, onde o resíduo (pneu inservível) retorna ao ciclo produtivo como insumo de valor agregado. Essa circularidade se traduz em: menor dependência de matérias-primas não renováveis, otimização de custos logísticos e energéticos, redução de passivos ambientais industriais e novas oportunidades de mercado em setores que buscam certificações ESG.
Por outro lado, há barreiras operacionais e normativas que limitam a expansão da tecnologia. A ausência de padrões internacionais de qualidade para o rCB e a variação entre processos industriais ainda geram resistência em setores que exigem propriedades reprodutíveis e certificadas. Iniciativas como o Sustainable Carbon Standard (SCS), apoiado por empresas como Birla Carbon e Bridgestone (2025), buscam estabelecer parâmetros para a padronização global desse material.
Assim, os resultados convergem para a constatação de que o negro de fumo reciclado é tecnicamente viável, economicamente competitivo e ambientalmente vantajoso, mas depende de avanços em controle de qualidade, políticas de incentivo e integração produtiva para atingir plena consolidação industrial.
8. Conclusão
O presente estudo revelou que o negro de fumo reciclado (rCB), produzido por meio de processos como a pirólise de pneus inservíveis, representa uma alternativa promissora ao negro de fumo virgem (CB), sendo compatível com os imperativos da economia circular e com os objetivos da Engenharia de Produção de promover processos mais eficientes e sustentáveis.
Com base na questão de pesquisa formulada — quais são os benefícios ambientais e produtivos obtidos pelas empresas que aplicam o rCB em seus processos industriais? — foi possível constatar que:
- o rCB reúne propriedades físico-químicas adequadas para substituição parcial do CB em aplicações convencionais e emergentes
- sua adoção está associada à redução expressiva dos impactos ambientais vinculados à produção e ao descarte de resíduos;
- em termos produtivos, o reaproveitamento do rCB favorece a otimização de matérias-primas, a integração de fluxos internos de resíduos e o fortalecimento de cadeias de valor mais sustentáveis.
No âmbito da Engenharia de Produção, a utilização do rCB configura-se como uma oportunidade estratégica para reconciliar desempenho técnico, competitividade industrial e responsabilidade ambiental. Todavia, a consolidação desse caminho depende de avanços em controle de qualidade, normatização, certificação, incentivos regulatórios e infraestrutura logística adequada para a reciclagem em escala industrial.
Limitações deste trabalho devem ser consideradas: por ser de natureza bibliográfica, ele não contemplou coleta de dados primários ou medições práticas no cenário brasileiro, o que limita a generalização dos resultados para aplicações locais. Em vista disso, recomenda-se que pesquisas futuras incorporem estudos de caso em empresa brasileira, estimativas de custo-benefício, modelagem logística de pneus inservíveis e avaliação experimental das novas aplicações do rCB, como em compósitos para armazenamento de energia e blindagem eletromagnética.
Concluindo, o rCB não apenas contribui para a mitigação dos impactos ambientais associados à produção de negro virgem e ao descarte de pneus, mas também abre caminho para uma reconfiguração produtiva mais sustentável, coerente com a trajetória da Engenharia de Produção em direção à produção limpa, economia circular e gestão eficiente de recursos.
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