Se você já esteve em uma fábrica de cerâmica por tempo suficiente para observar o resfriamento de transformadores de porcelana, notará algo que a maioria dos observadores casuais não percebe: o zumbido dos fornos de alta temperatura que moldam as buchas de porcelana é mais alto do que o necessário. Como fornecedor de buchas de porcelana, passei os últimos cinco anos buscando esse meio-termo silencioso e eficiente – onde a fabricação de precisão encontra o respeito pelo planeta. As buchas de porcelana não são negociáveis para redes elétricas, conectando transformadores às linhas e evitando vazamentos elétricos, mas sua produção tem sido um processo que exige muitos recursos, drenando água, queimando combustível e enviando partículas para o ar.
Minha equipe não começou como especialistas em sustentabilidade. Começamos como pessoas que receberam uma bronca dos operadores de rede, frustrados com os prazos de entrega e as altas taxas de sucata, e também com a pressão dos reguladores locais para limpar a nossa situação. A jornada me ensinou que reduzir o impacto ambiental aqui não envolve ajustes chamativos e impraticáveis — trata-se de mudanças pequenas e deliberadas que se acumulam e da escolha de materiais e processos que não trocam desempenho por emissões mais baixas. Vamos detalhar o que aprendemos e o que todo produtor e comprador de buchas deve priorizar.
Primeiro, vamos explicar por que as buchas de porcelana são importantes, porque esse contexto faz com que o trabalho ambiental pareça menos um burburinho de marketing e mais um cuidado com os sistemas nos quais todos confiamos. Se você já acendeu uma luz em uma área rural, essa energia veio de um transformador equipado com uma bucha. Esses componentes são feitos de uma mistura de porcelana de alta qualidade, geralmente com um núcleo que transporta corrente e camadas externas que isolam contra chuva, poeira e temperaturas extremas. Você pode explorar os designs padrão que fornecemos para diferentes redes globais aqui:Bucha de transformador padrão AS,Bucha de transformador padrão Brasil, e projetos personalizados para sistemas de óleo de transformadores aqui:Bucha de óleo de porcelana. O que é fácil de esquecer é que cada etapa da fabricação dessas peças – desde a mineração da matéria-prima até a queima do produto final – carrega uma pegada de carbono.
Comecemos pela fase da matéria-prima, porque é daí que se origina 60% do impacto ambiental de uma bucha de porcelana, de acordo com uma avaliação do ciclo de vida (ACV) de 2022 que encomendamos para a nossa própria produção. As misturas tradicionais de porcelana dependem fortemente de argila de caulim, feldspato e quartzo, que são extraídos em grandes minas abertas que removem a camada superficial do solo e podem contaminar a água local se não forem manejadas com cuidado. Durante anos, obtivemos caulim de uma única pedreira a 320 quilômetros de distância, queimando diesel para transportá-lo, e apenas lavamos as matérias-primas uma vez antes de misturá-las – desperdiçando água e partículas finas de argila que acabavam nas águas residuais locais.
Resolvemos dois grandes problemas ao mudar para matérias-primas regionais recicladas. Primeiro, fizemos uma parceria com uma pedreira a 30 milhas da nossa fábrica que utiliza mineração em circuito fechado: eles restauram as laterais do poço com vegetação nativa enquanto trabalham, de modo que a erosão do solo é quase inexistente. Em segundo lugar, agora obtemos 25% do nosso caulim a partir de sucata de porcelana industrial que trituramos e refinamos até formar uma mistura utilizável. Essa sucata vem de fabricantes de buchas que queimam peças demais ou possuem produtos fora das especificações – material que teria ido para aterro. Ajustamos nossa mistura e tempo de queima para levar em conta o material reciclado e, após 12 meses de testes, nossa taxa de refugo caiu 18% porque a argila reciclada torna o porcelanato final mais uniforme, reduzindo rachaduras durante a queima. Isto reduziu as nossas emissões de matérias-primas transportadas em 42% e reduziu a nossa dependência de novos materiais extraídos em um quarto, uma vitória tanto para o planeta como para os nossos resultados financeiros.
Em seguida, o estágio de mistura e formação – outra etapa que consome muita energia. A produção tradicional de buchas de porcelana utiliza um processo de mistura úmida, onde as matérias-primas são combinadas com água para formar uma pasta, depois despejadas em moldes e secas. O processo de secagem geralmente é feito em grandes fornos a gás que sopram ar quente pelas peças, mas é ineficiente: apenas cerca de 30% do calor realmente interage com a porcelana úmida, de acordo com o guia de fabricação de 2023 da Ceramic Industry Association. Tentamos algumas soluções aqui, mas a que funcionou melhor foi mudar para um método de prensagem a seco auxiliado por vácuo para a maioria de nossas buchas padrão, em vez de conformação úmida.
A prensagem a seco mistura pós brutos com uma pequena quantidade de aglutinante (muito menos água do que a conformação úmida) e utiliza pressão hidráulica para moldar a bucha em um molde. Isso reduz o tempo de secagem de 72 horas para 8 horas, porque há menos água para evaporar e utiliza 65% menos energia nessa etapa do que a conformação úmida. Ainda usamos a conformação úmida para peças personalizadas de alta precisão para transformadores especializados, mas para nossa principal linha de produtos - incluindoBucha de porcelana para transformadorunidades que representam 70% de nossas vendas – a mudança para a prensagem a seco foi transformadora. Também instalamos um sistema de água de circuito fechado para a pequena quantidade de água que ainda usamos: todo o escoamento da formação e limpeza das peças do molde é filtrado, tratado e reutilizado, portanto, agora consumimos 0,0 galão de água doce por bucha produzida, abaixo dos 1,2 galão de dois anos atrás. Isso não é bom apenas para o rio local que alimenta o nosso antigo abastecimento de água – elimina a nossa conta de água para esse processo.
O maior desafio que enfrentamos, porém, foi a fase do forno. A queima de porcelana requer temperaturas entre 1.200 e 1.400 graus Celsius e, durante décadas, nossa fábrica contou com um forno a gás natural que só teve controles de eficiência energética adicionados na década de 1990. Estava emitindo cerca de 1,5 toneladas de CO2 por tonelada de buchas acabadas, de acordo com a nossa auditoria de emissões de 2021. Consideramos mudar para fornos elétricos, mas o custo inicial era proibitivo – até aprendermos sobre a tecnologia de fornos híbridos que combina gás natural com calor residual recuperado de outras partes da planta, além de uma programação em lote que reduz o tempo ocioso.
Veja como funciona: nosso forno agora está conectado aos nossos fornos de secagem e a um sistema de resfriamento separado que captura o excesso de calor de ambos e, em seguida, pré-aquece a carga que chega ao forno antes que ela atinja a temperatura de queima. Também alteramos nosso cronograma de queima, passando de operar o forno 12 horas por dia, 7 dias por semana, para operar lotes de 8 horas somente quando tivermos uma carga completa de peças. O tempo ocioso era um enorme desperdício – cada vez que ligamos o forno a frio, queimamos 200 metros cúbicos de gás apenas para atingir a temperatura operacional. Agora processamos apenas lotes completos e usamos o calor residual recuperado para aquecer as matérias-primas antes de irem para o forno. O resultado? Reduzimos as emissões dos fornos em 58% e a nossa fatura energética para esta etapa caiu 45% no primeiro ano. Também adicionamos queimadores com baixo teor de NOx ao forno, o que reduziu as emissões de óxido de nitrogênio em 70% – algo que os reguladores locais vinham pressionando, e nem tivemos que pagar por equipamento extra para chegar lá, apenas uma programação mais inteligente.
Muitos esforços de sustentabilidade na fabricação ignoram a fase de fim de vida útil, mas para as buchas de porcelana, esse é um grande ponto cego. Quando transformadores antigos são substituídos, suas buchas muitas vezes são descartadas como sucata, mesmo que a porcelana ainda esteja intacta e funcional. Iniciamos um programa de devolução há dois anos: quando uma empresa de serviços públicos substitui buchas antigas, recolhemos as usadas gratuitamente, inspecionamos se há danos e reformamos as que ainda estão boas – seja vendendo-as como unidades recondicionadas por 20% menos que as novas, ou transformando-as em matéria-prima reciclada para nossa mistura. Nos últimos 18 meses, recuperamos 120 toneladas de buchas usadas, recondicionamos 45 toneladas e reciclamos o restante, desviando 115 toneladas de aterros sanitários. Isto também nos permitiu construir relações mais fortes com os nossos clientes, que apreciam ter uma forma responsável de eliminar componentes antigos da rede em vez de os enviar para o lixo.
Serei honesto: nem todas as mudanças que fizemos funcionaram. Tentámos adicionar painéis solares ao telhado da nossa fábrica em 2022, mas a nossa fábrica está rodeada por árvores que bloqueiam 40% do sol, pelo que o período de retorno foi de 12 anos – demasiado longo para fazer sentido para a nossa pequena operação. Em vez disso, fizemos uma parceria com um parque solar local para comprar créditos de energia renovável (RECs), o que nos permitiu obter 35% da nossa eletricidade a partir da energia solar, reduzindo as nossas emissões de âmbito 2 em 30%. Também tentamos adicionar floculantes químicos ao nosso sistema de água anteriormente, mas eles deixaram resíduos em nossa água reciclada que causaram pequenas rachaduras em algumas buchas, então mudamos para a filtragem natural com carvão ativado e areia, que funciona melhor e não é tóxica se vazar para o meio ambiente.
A principal conclusão aqui é que reduzir o impacto ambiental não tem a ver com perfeição – trata-se de mudanças incrementais e mensuráveis que não comprometem a qualidade do seu produto. As buchas de porcelana devem ser duráveis, capazes de suportar condições climáticas extremas e altas cargas elétricas, portanto, qualquer ajuste de sustentabilidade deve atender aos padrões da indústria antes de entrar em produção. Testamos cada lote reciclado, cada novo cronograma de queima, com laboratórios terceirizados para garantir que nossas buchas atendam aos mesmos requisitos de tensão e temperatura daquelas feitas com métodos tradicionais e, até agora, não tivemos nenhuma falha de produto relacionada aos nossos novos processos.
Se você é operador de rede elétrica ou comprador de buchas de porcelana, vale a pena perguntar ao seu fornecedor sobre o LCA, o fornecimento de matéria-prima e os programas de devolução. OBucha de Porcelana em Potênciapágina contém mais detalhes sobre como nossas buchas são construídas para durar, e estamos sempre atualizando nossas práticas à medida que novas tecnologias se tornam disponíveis. Para qualquer pessoa na indústria, este trabalho ensinou-me que a sustentabilidade não é uma tarefa de um departamento separado – faz parte de cada decisão, desde a matéria-prima que compra até ao horário de funcionamento do seu forno.
Nós também não terminamos. Este ano, estamos a testar um novo aglutinante de base biológica para o nosso processo de prensagem a seco, feito de amido de milho em vez de materiais à base de petróleo, o que poderá reduzir ainda mais as nossas emissões de âmbito 3. Também estamos estudando tecnologia de forno elétrico de pequena escala que possa ser viável para nossas tiragens menores nos próximos dois anos. O objetivo não é ser perfeito – é continuar a insistir, uma pequena mudança de cada vez, para que os componentes que mantêm as nossas redes elétricas a funcionar não causem um enorme impacto no planeta.
Se você estiver interessado em discutir nossos processos de produção sustentáveis ou saber mais sobre como nossas buchas padrão, de óleo e personalizadas podem atender às suas necessidades e, ao mesmo tempo, apoiar as metas ambientais, sinta-se à vontade para solicitar uma consulta e um orçamento.
Referências
- Sociedade Americana de Cerâmica. (2023).Eficiência Energética na Fabricação Cerâmica Avançada. Associação da Indústria Cerâmica.
- Agência Internacional de Energia. (2022). Avaliação do Ciclo de Vida de Componentes da Rede Elétrica: Buchas de Porcelana. Programa de Inovação Grid da IEA.
- Associação Europeia de Transformadores. (2023). Padrões de sustentabilidade para componentes isolantes de alta tensão. Anais da Conferência EUTRA.
- Agência de Proteção Ambiental dos EUA. (2021). Redução de Água Industrial na Fabricação de Cerâmica: Estudos de Caso e Melhores Práticas. Escritório de Gestão de Materiais Sustentáveis da EPA.
