Aspectos impactos da exploração de petroleo

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XXIV Encontro Nac. de Eng. de Produção - Florianópolis, SC, Brasil, 03 a 05 de nov de 2004

ENEGEP 2004 ABEPRO 5162

METODOLOGIA PARA IDENTIFICAÇÃO DE ASPECTOSAMBIENTAIS SIGNIFICATIVOS NOS PROCESSOS DE REFINO

DE PETRÓLEO

Cássia Maria Lie Ugaya (CEFET-PR) [email protected] Jefferson Henschel (CEFET-PR) [email protected]

Resumo

O setor petrolífero vem realizando diversas ações para reduzir os impactos ambientais, como por exemplo, a implantação do Sistema de Gestão Ambiental (SGA). O SGA requer a

identificação dos aspectos ambientais significativos, mas não provê um método específico para realizá-lo. Alguns autores apontam o uso da Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) por ser

um método científico, rigoroso e passível de ser reproduzido. A ACV visa reduzir impactos

ambientais produzidos por um produto, processo ou serviço, da extração dos recursosnaturais até o descarte final. Este trabalho procurou adaptar essa metodologia às demandas,

necessidades e realidade inerentes a uma refinaria de petróleo. Foi realizada uma análisedas entradas de recursos naturais e saídas dos poluentes mais comuns para cada processo do

refino. Em seguida, foram coletadas as expressões necessárias para a elaboração de um

programa computacional, desenvolvido na linguagem Delphi.

Palavras chave: Avaliação de Ciclo de Vida, Sistema de Gestão Ambiental, Refino de Petróleo.

1. Introdução

No transcorrer das últimas décadas o cuidado com o ambiente natural foi ampliadoconsideravelmente. A humanidade começou a perceber os erros e a sofrer dos danos de um

passado de desleixo para com a natureza. Como exemplo, cita-se a detecção do aumento dosníveis de radiação ultravioleta em resposta ao aumento do buraco na camada de ozônio. Atemperatura média global tem aumentado ao longo do tempo, inversões térmicas têm ocorridocada vez mais, como conseqüência da falta de percepção pelo homem da sensibilidade domeio ambiente.

Os níveis de emissão de poluentes crescem a cada ano, apesar da preocupação crescenteobservada na implantação de tecnologias mais limpas, mas ainda insuficientes para a garantiado desenvolvimento sustentável. A legislação específica e as regulamentações obrigam asempresas a obterem resultados melhores com o tratamento de resíduos e reciclagem, masestes ainda não são satisfatórios. O marketing negativo que tragédias ambientais causam àimagem das empresas é outro fator explicativo dessa mudança de conduta.

Dentre os ramos de atividades industriais existentes atualmente, o setor petrolífero é um dosmais visados pela sociedade e grupos ambientalistas. A ocorrência de vários acidentes gravesem tempos passados ajuda a entender a origem deste rigoroso controle. Problemas comgrandes navios petroleiros, que podem derramar milhares de metros cúbicos de óleo no mar;vazamentos em tubulações e dutos; danos à fauna e flora próximas a refinarias são algunsexemplos de fatos atrelados à imagem da indústria petrolífera. Alguns acidentes têm origemem problemas pontuais, como corrosão, falha de manutenção, falha de material; enquanto que

alguns impactos são gerados de modo contínuo, em função das características do processo derefino. A solução para amenizar esses efeitos maléficos, produzidos continuamente, é tratar os

mailto:[email protected]







poluentes e resíduos. Mais recentemente, atividades que englobam a prevenção à poluiçãotêm sido utilizadas que, entretanto, demandam um melhor conhecimento sobre o processo.Como decorrência, o Sistema de Gestão Ambiental (SGA) vem sendo implementado emdiversas empresas. Uma das etapas principais do SGA é o estabelecimento de um método deidentificação de aspectos e impactos ambientais significativos, a partir do qual se delimita os

objetivos e metas a serem tomados para a redução dos problemas ambientais decorrentes dasatividades antrópicas.

Algumas diretrizes normativas gerais já foram estabelecidas pela ISO 14001 (1996) que,contudo, não determina um método específico. De acordo com a norma, o método deve ser definido pela alta direção da organização e esta deve assegurar que:

“seja apropriada à natureza, escala e impactos ambientais de suasatividades, produtos ou serviços; inclua o comprometimento com amelhoria contínua e com a prevenção de poluição; inclua ocomprometimento com o atendimento à legislação e normas ambientais

aplicáveis, e demais requisitos subscritos pela organização; forneça aestrutura para o estabelecimento e revisão dos objetivos e metasambientais; seja documentada, implementada, mantida e comunicada atodos os empregados; esteja disponível para o público.”

Desta forma, Zobel et al . (2001) propõem o uso do método de ACV (Avaliação de ciclo devida) como forma de determinar os aspectos significativos por se tratar de um método comrigor científico e passível de ser repetido. Apesar deste método considerar todas as etapas pelaqual o produto e suas matérias passam ao longo do ciclo de vida, a norma permite a aplicaçãoda metodologia em processos. Desta forma, alguns estudos foram realizados considerando-seapenas o gate-to-gate, i.e., análises que englobam apenas algumas etapas do ciclo de vida.

Khan et al . (2002) por exemplo, realiza uma ACV na produção de amônia e com istoconsegue identificar os principais problemas ambientais dentro da empresa.

Algumas possíveis serventias do método quando contextualizado no dia a dia de uma refinariade petróleo seriam (MANZINI e VEZZOLI, 2002):

1- Planejar estratégias ambientais de desenvolvimento;

2- Dar suporte em decisões para definir procedimentos de compra;

3- Dar suporte em decisões de âmbito político;

4- Facilitar a montagem de um histórico dos níveis de emissão.

Este trabalho procura auxiliar no controle e gerenciamento dos problemas ambientais geradosdurante as etapas do refino do petróleo, servindo de suporte aos departamentos de gestãoambiental das refinarias.

2. Principais aspectos ambientais no refino de petróleo

Nas refinarias de petróleo são emitidos diversos resíduos. Os volumes de óleo processado sãoaltos, o que acarreta taxas de emissão de poluentes que exigem um controle acurado do

processo. Quanto maior for a quantidade de dados disponíveis para estudo e simulações,maiores são as possibilidades de reduzir-se os níveis atuais de emissão de poluentes. A grandequantidade de dados, contudo, dificulta a determinação do que é significativo.

Os processos de refino do petróleo existentes em uma refinaria variam conforme a sualocalização. Alguns fatores que justificam essa variação são: demanda do mercado





consumidor local e externo, vias de distribuição, características do petróleo que abastece arefinaria, custo de implantação do processo, entre outros. Este trabalho buscou enquadrar os

principais e mais comuns processos existentes.

Os poluentes emitidos dos processos; seja por via aérea, via efluente ou mediante resíduossólidos, são muitos e apresentam uma ampla faixa de variação em função de características

pontuais do processo. Por isso, o enfoque maior foi dado aos poluentes que são emitidos emquantidades elevadas. As emissões atmosféricas provenientes das refinarias incluem emissõesfugitivas dos compostos voláteis presentes no óleo cru e nas suas frações, as emissões geradas

pela queima de combustíveis nos aquecedores de processo e nas caldeiras, e as emissões dasunidades de processo propriamente ditas. Os efluentes líquidos consistem em águas deresfriamento e águas de processo. Por fim, os resíduos sólidos tipicamente gerados naindústria de refino de petróleo incluem a lama dos separadores de água e óleo, a lama dosflotadores a ar dissolvido e a ar induzido, os sedimentos do fundo dos tanques dearmazenamento do petróleo cru e derivados, borras oleosas, as argilas de tratamento, lamas

biológicas, lamas da limpeza dos trocadores de calor e das torres de refrigeração, além de

sólidos emulsionados em óleo. Os resíduos gerados durante as operações de refino variammuito na sua composição e toxicidade. Suas características dependem do processo produtivoque os gera, assim como do tipo de petróleo processado e dos derivados produzidos(KINDINGER e UGAYA, 2002). A tabela 1 mostra alguns exemplos de aspectos ambientaisrelacionados a processos do refino.

Tabela 1- Análise de Aspectos Ambientais.

Aspectos ambientaisSaídas

ProcessosEntradas

Consumo de energia, água, etc. Ar Água SoloDestilação Atmosférica X X X X

Dessalinização X X XDestilação à Vácuo X X X X

3. Avaliação do Ciclo de Vida

A Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) é um método que possibilita a análise ambiental desde aextração dos recursos naturais ao descarte final de um produto, processo ou atividade comomostrado na figura 1. Diversos estudos, contudo, tem utilizado esta metodologia definindo oescopo dentro de uma empresa ou em um processo (MANN et al., 1996). A realização daACV engloba quatro etapas: i) determinação do objetivo e do escopo; ii) análise deinventário; iii) avaliação de impacto ambiental e, iv) interpretação.





Figura 1 - Etapas da ACV (ISO, 1997)

Na primeira etapa são definidos os limites do estudo a ser realizado. A análise de inventárioconsiste na coleta, compilação e análise dos dados. É nesta etapa que se realiza o mapeamentode processos (vide figura 2), contabilizando as entradas (matéria-prima e energia) e saídas(poluentes nos diversos meios, além dos produtos e co-produtos) por meio do balanço demassa e de energia. As entradas e saídas são também denominadas de aspectos ambientais.

Figura 2 - Mapeamento de processos para o levantamento de aspectos ambientais.

Em virtude da dificuldade existente na comparação entre os diversos aspectos ambientais,estes são transformados em impactos ambientais na etapa de Avaliação do Impacto Ambiental(AIA), que na ACV é subdividida em outros três passos: i) classificação, caracterização evaloração, mostrados na figura 3, sendo que na esquerda há um comentário explicativo e, àdireita, exemplos relacionados a cada um dos passos.

Definição dosObjetivos e do

Escopo

Análise doInventário

Avaliação doImpacto

Interpretação

Extração

Fabricação

Uso

Descarte

Matéria prima

Energia

Emissões

atmosféricas

Emissão em

efluentes líquidos

Produção de

resíduos sólidos

Poluição térmica

etc.

Extração

Fabricação

Uso

Descarte

Extração

Fabricação

Uso

Descarte

Matéria prima

Energia

Emissões

atmosféricas

Emissão em

efluentes líquidos

Produção de

resíduos sólidos

Poluição térmica

etc.





Figura 3 - Etapas da Avaliação do Impacto Ambiental na ACV.

Existe uma diversidade de impactos ambientais, alguns dos quais o conhecimento científicoainda é limitado (HEIJUNGS et al., 1992) e, portanto, sugere que sejam considerados noscálculos somente os aceitáveis, procurando não tornar a análise ainda mais complexa.Atualmente a maior parte das ACVs tem incluído: esgotamento de energia, esgotamento dematérias-primas, redução de ozônio, efeito estufa, smog (do inglês, smoke e fog) de verão,smog de inverno, acidificação, resíduos sólidos, resíduos metálicos na água e no ar,substâncias cancerígenas e eutrofização.

À exceção dos esgotamentos de energia e matérias-primas, todas as demais possuem um

poluente padrão. Por exemplo, o gás carbônico (CO2) é o poluente adotado como padrão parao efeito estufa e, portanto, recebe o valor 1. Assim, todos os demais gases causadores desteimpacto ambiental são comparados com o CO2 e obtido o Potencial de Aquecimento Global(PAG) de cada um. O resultado obtido será em unidade de massa de gás carbônicoequivalente. Neste caso, o impacto ambiental I relativo a cada aspecto ambiental i e cada

processo j é dado pela Equação 1.

∑∑ ∑∑= =

⋅==n

i

m

j

ji ji ji P a I I 1 1

,,, (1)

onde: a é o aspecto ambiental e,

P é o potencial do aspecto em cada impacto ambiental.Wenzel, Hauschiled e Alting (1998) apresentam as relações para diversos impactosambientais, além do efeito estufa. Para a realização do programa computacional, considerou-se também: a acidificação, destruição da camada de ozônio, eutrofização e o smog de verão.Em relação ao consumo de materiais e de energia c, leva-se em conta o impacto quecorresponde à exaustão de recursos naturais E, como mostrado na Equação 2. Já a produçãode resíduos e o smog de inverno são dados pela equação 3.

i

n

i

m

j

ji

i

R

c

E

∑∑= =

=1 1

,

(2)

sendo que: R é a reserva do recurso i.

Métodos de determinação de valor entre os diversos impactos ambientais

Determinação do potencial de cadaaspecto no impacto ambiental

Distribuição dos aspectos ambientaisentre os diversos impactos ambientais

Comentário

Valoração

Caracterização

Classificação

Etapas daAICV

Ecoindicador Métodos multicritérios

Potencial do CO2 no efeito estufa: 1Potencial do CH4 no efeito estufa: 20

etc.

CO2 como causador do efeito estufaCH4 como causador do efeito estufa

NOx como causadores da chuva ácida

N2O como causador do efeito estufa

Exemplo

Métodos de determinação de valor entre os diversos impactos ambientais

Determinação do potencial de cadaaspecto no impacto ambiental

Distribuição dos aspectos ambientaisentre os diversos impactos ambientais

Comentário

Valoração

Caracterização

Classificação

Etapas daAICV

Ecoindicador Métodos multicritérios

Potencial do CO2 no efeito estufa: 1Potencial do CH4 no efeito estufa: 20

etc.

CO2 como causador do efeito estufaCH4 como causador do efeito estufa

NOx como causadores da chuva ácida

N2O como causador do efeito estufa

Exemplo





∑=

=n

i

ia I 1

(3)

4. Uso da ACV para Identificação de Aspectos e Impactos Ambientais Significativos no

Refino de PetróleoA partir da metodologia apresentada acima, está-se desenvolvendo um programa decomputador, baseado na linguagem Delphi, denominado RefACV (ACV de processos doRefino). O programa consistirá, em linhas gerais, de um ambiente onde o usuário entrará comdados referentes às entradas e saídas do processo escolhido. Haverá a possibilidade do usuárioagregar as entradas e saídas programadas inicialmente (defaults) outras que venham a setornar importantes na análise. A figura 4 ilustra o algoritmo do programa na qual os dados daMatriz Poluentes x Processos é fornecida pelo usuário, a Matriz de Poluentes x Potencial deImpacto Ambiental já está incluída no programa gerando a Matriz de Impacto (resultados).

Figura 4 – Diagrama de Blocos ilustrativo do algoritmo do programa

Na figura 5 apresenta-se o menu principal do RefACV, em que há possibilidades de escolhaentre: efetuar uma nova análise ambiental, rever detalhes ou excluir análises já realizadasanteriormente.

Cálculo

MatrizPoluentes x Processos

Matriz Poluentes xPotencial de Impacto Ambiental

MatrizResultados





Figura 5 – Menu Principal do RefACV

As inclusões de processos, aspectos ambientais e de fatores de equivalência podem ser realizados acessando os botões Cadastros, apresentado na figura 5, seguido de Processos ouEntradas/Saídas (não visíveis na fig.5). A inclusão de aspectos ambientais e seus fatores deequivalência são efetuadas no menu mostrado na figura 6.

Figura 6 – Entrada de aspectos ambientais e seus fatores de equivalência no RefACV





Os resultados apresentados são obtidos por processos e podem ser exportados para planilhasdo Excel. A figura 7 mostra os resultados do impacto ambiental de um determinado processo.

Figura 7 – Tela de resultados do impacto ambiental do processo do RefACV

5. Considerações FinaisA preocupação e os cuidados com o meio ambiente aumentaram consideravelmente nosúltimos anos. Como resposta a esse processo de conscientização, foram criados váriosconceitos e métodos para auxiliar os agentes causadores da poluição no controle e nadiminuição dos níveis de emissão de poluentes.

O trabalho buscou a estrutura e os cálculos necessários para desenvolver uma ferramentaespecífica para as refinarias de petróleo a fim de auxiliá-las na busca da excelência ambiental.

Este tratamento, baseado em ACV, torna mais fácil/simples o armazenamento e a análise dosdados, assim como dá um suporte a tomadas de decisão.





Referências

HEIJUNGS, R. et al. Environmental Life Cycle Assessment of Products - Backgrounds. Leiden University. The Netherlands. Oct. 1992.

ISO 14001:1996-Sistema de gestão ambiental - Especificação e diretrizes para uso. 1996.

ISO 14040 Environmental Management – Life Cycle Assessment – Principles and Framework. 1997.12p.KHAN, F.I.; RAVEENDER, V.; HUSAIN, T. Effective environmental management through life cycleassessment. Journal of Loss Prevention in the process industries, 2002. 455-466p.

KINDINGER, D.L.; UGAYA, C.M.L. II Encontro dos programas de recursos humanos em petróleo e gásnatural do Paraná ANP/CEFET-PR/UFPR, 2002

MANN, M.K.; SPATH, P.L.; CRAIG, K.R. Economic and life cycle assessment of an integrated biomassgasification combined cycle system. Proceedings of the Intersociety Energy Conversion EngineeringConference. Washington, DC., 1996. 11-16p.

MANZINI, E.; VELLOZI, C. O desenvolvimento de Produtos Sustentáveis. São Paulo: Editora daUniversidade de São Paulo, 2002. 291-298p.

WENZEL, H.; HAUSCHILD M. Z.; ALTING L. Environmental Assessment of Products-Methodology, Toolsand Case Studies in Product Development. Editora: Kluwer Academic Publishers, 2000.

ZOBEL T. et al. Identification and assessment of environmental aspects in an EMS context: an approach to anew reproducible method based on LCA methodology. Journal of Cleaner Production, 2001. 381-396p.

Agradecimentos

Agradecemos o apoio financeiro da Agência Nacional do Petróleo - ANP - e da Financiadorade Estudos e Projetos - FINEP – por meio do Programa de Recursos Humanos da ANP para oSetor Petróleo e Gás - PRH-ANP/MCT (PRH10-CEFET-PR).

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