O Programa Estratégico de Investigação e Desenvolvimento Ambiental (SERDP) e o Programa de Certificação de Tecnologia de Segurança Ambiental (ESTCP) Área do Programa de Sistemas e Plataformas de Armas desenvolveu uma estratégia para reduzir o uso de cádmio (Cd) e crómio hexavalente (Cr6+) em 90% ou mais nos depósitos de manutenção do Departamento de Defesa (DoD) durante os próximos cinco anos. A estratégia inclui objectivos, métricas, e acções para demonstrar como esta redução pode ser alcançada. A estratégia emprega demonstrações de locais e aproveita os recursos do DoD para replicar processos em toda a comunidade de depósitos do DoD. Inclui também um caminho futuro recomendado para o sucesso na área de revestimentos avançados.
br>
O termo “crómio hexavalente” é uma designação abreviada para compostos químicos que contêm o elemento crómio no estado positivo de 6 valência . O crómio metálico está no estado de valência zero e o óxido de crómio natural contém crómio no estado de valência 3 positivo, também chamado de crómio trivalente ou Cr(III). É importante fazer esta distinção, uma vez que o Cr(VI) é significativamente mais tóxico do que as outras formas de crómio
br>>p>crómio hexavalente é um carcinogéneo conhecido, sendo a principal via de exposição através da inalação de vapores ou poeiras. O risco primário para a saúde decorrente da exposição ao Cr(VI) é uma maior probabilidade de desenvolvimento de cancro do pulmão. Outros riscos potenciais para a saúde incluem a asma, as ulcerações e perfurações de septos nasais, e a dermatite. Em 2006, a Occupational Safety and Health Administration (OSHA) baixou o limite de exposição permissível (PEL) dez vezes de 52 para 5 microgramas por metro cúbico, tornando-o entre os materiais mais rigorosamente regulamentados utilizados nas operações de fabrico e manutenção.br>
O Limite de Exposição Permissível (PEL) é a concentração máxima de um produto químico ao qual um trabalhador pode ser exposto e é geralmente baseado num valor médio no decurso de um turno de trabalho de 8 horas.
>br>>p>Embora a sua toxicidade, Cr(VI) tem uma série de propriedades desejáveis, e tem sido utilizado em revestimentos e acabamentos há mais de 50 anos em materiais como ligas de alumínio, aços, ligas de magnésio, e outros. Quando incorporado em revestimentos, o Cr(VI) sob a forma de compostos cromados proporciona uma excelente protecção anticorrosiva a quase todos os metais numa vasta gama de ambientes. Quando um revestimento é danificado, tal como um arranhão que expõe o material base, as propriedades de solubilidade dos cromatos permitem a sua migração para a área exposta e inibem a corrosão. Os cromatos são utilizados numa variedade de aplicações militares para acabamento de metais, incluindo:
- Revestimentos de conversão em alumínio, magnésio, e ligas de titânio
- Inibidores de corrosão em primários
- Sealing of anodized coatings
- Pós-tratamento em revestimentos resistentes à corrosão sacrificial, tais como cádmio
- Pré-tratamentos de superfícies de aço antes do revestimento
- Primers de ligação adesiva
p>Muitos cromatos são utilizados para conferir resistência à corrosão naquilo a que se chama revestimento “stack-ups”.” Como exemplo, a maioria das fuselagens de aeronaves são fabricadas a partir de ligas de alumínio, que são susceptíveis à corrosão. O empilhamento do revestimento pode consistir num revestimento fino de conversão de cromato que confere alguma resistência à corrosão e aumenta a aderência dos revestimentos subsequentes, seguido de um primário que contém um composto de cromato e uma camada superior de poliuretano.
A maior parte das exposições e libertações potenciais associadas aos cromatos ocorrem durante os processos de remoção de revestimentos, como jacto de esferas, lixagem/moagem, e decapagem de acabamentos e/ou revestimentos de metal. Exposições adicionais podem ocorrer durante a aplicação de tratamentos e revestimentos de superfície onde são emitidos vapores que contêm Cr(VI).
Em outras aplicações, os componentes dos sistemas de armas são colocados em tanques contendo soluções de ácido crómico, nos quais o crómio está no estado hexavalente, quer para anodização quer para cromagem dura. Estas aplicações são mais para resistência ao desgaste e, no caso do cromagem dura, para restaurar as tolerâncias dimensionais em muitos tipos de componentes. Com estes processos, não há Cr(VI) no produto final, mas os vapores emitidos pelos tanques contêm Cr(VI) e, portanto, deve ser feito um esforço significativo para garantir que a exposição do trabalhador seja inferior ao PEL.
Uma via final para a exposição do trabalhador ao Cr(VI) é o processamento a alta temperatura de materiais contendo Cr(VI), tais como soldadura e brasagem, que podem gerar fumos que contenham Cr(VI).
O Departamento de Defesa está empenhado em reduzir a utilização de materiais e processos contendo Cr(VI). Isto reflectiu-se na emissão de um memorando do Subsecretário da Defesa para a Aquisição, Tecnologia e Logística, a 8 de Abril de 2009, intitulado “Minimização do Uso de Crómio Hexavalente”. Nele, o Subsecretário declarou: “Devido aos graves riscos para a saúde humana e ambientais relacionados com a utilização do Cr(VI), as restrições e controlos nacionais e internacionais estão a aumentar. Estas restrições continuarão a aumentar a carga regulamentar e os custos do ciclo de vida do DoD e a diminuir a disponibilidade de material”. Ele declarou ainda, “Esta é uma situação extraordinária que exige que o DoD vá além dos processos de gestão de materiais perigosos estabelecidos”. Ele dirigiu os departamentos militares para:
- Investir na investigação e desenvolvimento adequados de substitutos
- Asegurar o financiamento de testes para qualificar materiais e processos alternativos
- Aprovar o uso de alternativas onde possam desempenhar adequadamente
- Atualizar todos os documentos e especificações técnicas relevantes para autorizar o uso de alternativas qualificadas
- Risco Cr(VI) específico do sistema documental e esforços para qualificar alternativas no Ambiente Programático, Avaliação de Segurança e Saúde Ocupacional para o sistema
- Partilhar conhecimentos derivados da investigação, desenvolvimento, teste e avaliação de alternativas
- Requerir que o Gabinete Executivo do Programa (PEO) ou nível equivalente certifique que não existe alternativa aceitável quando o Cr(VI) for utilizado num novo sistema
Este memorando de política será formalizado num novo Suplemento ao Regulamento de Aquisição Federal de Defesa (DFARS) a ser emitido em 2011. O memorando também apelou ao papel do SERDP como fonte de informação sobre alternativas.
SERDP e ESTCP têm feito grandes investimentos nos últimos 15 anos na área de
Cr(VI). Dada a vasta gama de aplicações e a utilização de longa data do Cr(VI), foram necessários investimentos que vão desde a investigação fundamental ao desenvolvimento avançado, passando pelo teste e avaliação para aceitação de alternativas. A investigação fundamental centrou-se na compreensão dos mecanismos inibidores da corrosão dos compostos que contêm Cr(VI)- e inibidores alternativos. O desenvolvimento avançado baseou-se na investigação fundamental para desenvolver novos materiais, novos procedimentos de ensaio, e novas tecnologias de revestimento. As demonstrações têm recolhido dados de validação de revestimentos alternativos em numerosos componentes de sistemas de armas. Estes investimentos foram orientados por numerosos workshops patrocinados pelo SERDP e ESTCP e levaram à implementação generalizada de alternativas Cr(VI) em todos os depósitos do DoD e fabricantes de equipamento original.
Como exemplo, no final dos anos 90, a ESTCP patrocinou a Equipa de Alternativas de Crómio Duro (HCAT), que reuniu especialistas em materiais de DoD e utilizadores finais, fabricantes de sistemas de armamento, e vendedores de revestimentos para demonstrar e validar revestimentos cerâmicos/metálicos de alta velocidade de oxigénio-combustível (HVOF) por projecção térmica como alternativa ao cromagem dura, principalmente em componentes de aeronaves, tais como trens de aterragem, actuadores hidráulicos, e componentes de motores de turbinas a gás. Isto resultou na implementação de revestimentos de HVOF em componentes de muitos tipos de aeronaves militares. O trabalho do HCAT, juntamente com estudos de qualificação adicionais realizados pela indústria, levou à implementação de revestimentos HVOF em trens de aterragem em todas as novas aeronaves comerciais.
Mais recentemente, a SERDP e a ESTCP estabeleceram Tecnologias Avançadas de Engenharia de Superfícies para uma Defesa Sustentável (ASETSDefense), uma iniciativa que promove alternativas a
Cr(VI) e outros materiais ambientalmente perigosos na engenharia de superfícies através de workshops periódicos e de um website. O website ASETSDefense ( www.asetsdefense.org) inclui uma base de dados de engenharia de superfícies que permite aos investigadores e utilizadores finais aceder a dados de testes de laboratório e de campo, autorizações e implementações de alternativas a materiais e processos perigosos, incluindo Cr(VI).