Avaliação da redução de emissões atmosféricas com a utilização do óleo OC-B1-RARO em substituição ao óleo

OC-A1-BPF como combustível em uma caldeira.

SANDRO CELSO S. DE OLIVEIRA

Eng. Ambiental

Lei Estadual nº 13.798/2009

Política Estadual de Mudanças Climáticas de São Paulo-PEMC

Tem por objetivo geral estabelecer o compromisso do Estado frente aos desafios das mudanças climáticas globaisAs emissões de GEE e o PIB do Estado de São Paulo e do Brasil,

concluindo que a economia do Estado de São Paulo:

33% do PIB nacional, emite 6,5% das emissões totais do país.

“Em outras palavras, para cada mil reais produzidos no país: - 0,72 tco2eq.,

Estado de São Paulo, a mesma produção corresponde a 0,14 tco2eq., o que equivale a 20% do indicador nacional”.

As emissões e remoções de CO2 se dividem nos seguintes Setores:

Energia; Processos Industriais; Agropecuária; Uso da Terra, Mudança do Uso da Terra e Florestas – UTMUTF; Resíduos.

No Estado de São Paulo, a maior parcela da estimativa das emissões líquidas de CO2 é proveniente do setor energético, que representou 84,7% das emissões de GEE em 2005,

seguido pela Indústria, com 13,7% das emissões. O Setor Agropecuário contribuiu com 1,6%.

Especificamente com relação ao Setor Energético, as emissões totais de CO2 provenientes da queima de combustíveis fósseis evoluíram de 56.957 GgCO2 em 1990, para 79.231 GgCO2 em 2008, o que representa um crescimento de 39%, ou seja, um crescimento médio anual de 1,85%.

No ano de 2008, dentre as emissões do Setor Energético, os combustíveis derivados de petróleo foram responsáveis por 78% das emissões de CO2, seguidos pelo carvão mineral e derivados (14%) e pelo gás natural (8%).

IPCC para os inventários é o GgCO2 (Giga grama de CO2), sendo que 1GgCO2 equivale a 1.000 toneladas de CO2.

PROBLEMÁTICA GLOBAL

O mundo vem presenciando um acúmulo de gases poluentes

responsáveis pelos impactos diretos à saúde pública, considerados

padrões universais de qualidade do ar:

Fonte: AMBIENTE BRASIL (2009) e CETESB (2009).

Poluente Efeito ao Meio Efeito na Saúde

SO2 Chuvas Ácidas; Danos em

Materiais; Altera fotossíntese; Poluição do ar visível.

Irritação dos olhos, nariz e sistema respiratório. Provoca rinite, laringite e faringite. Altas

concentrações podem produzir edema pulmonar.

NOX Chuvas Ácidas; Alteração na

Fotossíntese. Problemas respiratórios principalmente em

asmáticos.

HC Poluição fotoquímica. Irritação nos olhos, na pele, no nariz e no aparelho

respiratório.

CO Efeito Estufa

Substitui o oxigênio na hemoglobina, dificultando seu transporte. Desconforto, náuseas, dor de

cabeça, tontura, alterações nas funções motoras e problemas cardiovasculares.

MP Alteração na fotossíntese por

causar nebulosidade; Prejudica estruturas.

Irritação nos olhos e garganta, doenças respiratórias crônicas, reduz a resistência às

infecções.

O3 Danos à vegetação Congestão nasal, irritação da garganta e olhos,

tosse, produção de secreção, alteração da função pulmonar.

OBJETIVOS

Analisar a viabilidade da substituição dois óleos, utilizados como

combustíveis, em uma caldeira de linha de decapagem contínua

pertencente à uma empresa siderúrgica.

Análise qualitativa e quantitativa da redução das emissões

Apresentar vantagens operacionais

óleo OC-1A-BPF óleo OC-B1-RARO

CARACTERÌSTICAS DO EQUIPAMENTOS

- Gerador de vapor de baixa dimensão

- Características do Lavador de Gases

APRESENTAÇÂO ESTUDO DE CASO

LEVANTAMENTO DE LEGISLAÇÕES APLICÁVEIS

FEDERAIS: Definem Limites Máximos de Emissões para fontes de combustão

CONAMA 008, 06 de Dezembro de 1990

Fontes fixas com potência nominal total ou inferior a 70 MW, que utilizam óleo como

combustível e estejam em áreas de Classe II e III, ou seja, áreas não atmosfericamente

preservadas e conservadas (APAs, lazer, turismo, estâncias climáticas, hidrominerais e

hidrotermais)

CONAMA 382, 26 de Dezembro de 2006

Processos de geração de calor a partir da combustão externa de óleo combustível, para

fontes fixas com potência nominal entre 10 e 70MW

MP Sox Densidade Calorimétrica

350 5000 Máximo de 20% (vinte por cento), equivalente a Escala de Ringelmann nº

1, exceto na operação de ramonagem e na partida do equipamento.

MP Nox Sox

250 1000 2700

Valores em gramas por milhão de quilocalorias

Valores em mg/Nm³, base seca e 3% de excesso de oxigênio

ESTADUAIS:

Decreto nº 52.469, de 12 de Dezembro de 2007

No Art. 20 define que o território do Estado de São Paulo fica dividido em

Regiões, denominadas Regiões de Controle de Qualidade do Ar – RCQA.

No Art. 23, determina o grau de saturação da qualidade do ar de uma sub-

região quanto a um poluente específico, cotejando-se as concentrações

verificadas nos últimos 3 (três) anos.

Grau de saturação dos parâmetros no município de Guarulhos

MP SO2 CO NO

2 O

3 Municípios monitorados para O

3

SAT MOD - - - SAT SEV Diadema, Mauá,Sto André, São

Caetano do Sul, São Paulo.

Valores expressos na unidade de concentração mg/Nm3, em base seca e 3% de excesso de oxigênio.

ÓLEOS ESTUDADOS

Os óleos utilizados no estudo, ambos são provenientes do processo de refino,

sendo estes:

OC - A1 - BPF

OC - B1 - RARO

Óleo Combustível

Alto teor de enxofre até 2,5 % (ANP)

Baixo Ponto de Fluidez

Óleo Combustível

Baixo teor de enxofre até 1,0 % (ANP)

Resíduo AROmático

• O OC - A1 - BPF é proveniente dos processos de 1º geração da cadeia da indústria do petróleo, as refinarias;

• O OC - B1 - RARO é proveniente dos processos de 2º geração da cadeia da indústria petroquímicas;

COMPOSIÇÃO DOS ÓLEOS COMBUSTÍVEIS

O Petróleo cru é uma mistura de hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos, que

apresenta composição variável e dependente de fatores geológicos, como

localização da jazida, idade, profundidade, etc. É composto basicamente por:

• Carbono

• Hidrogênio

• Enxofre;

• Nitrogênio

• Oxigênio;

• Metais Pesados (Ni, V, Cu, Fe,Na)

MÉTODOS E ANÀLISES

Análise Elementar

Análises das Emissões Atmosféricas

Teor de compostos orgânicos BTEX (mg/kg).

MÉTODOS DE ANÁLISE UTILIZADOS

MÉTODO CETESB5 MÉTODOS BÁSICOS DA

US EPAMÉTODOS ABNT

L9.210 - Análise dos gases de combustão através do aparelho de Orsat.

- -

L9.221 - Determinação dos pontos de amostragem.

Método 1 - Determinação de locais e pontos transversos

de amostragem.

NBR 10700 - Planejamento amostragem versos de

amostragem; NBR 10701 - Determinação de pontos;

L9.222 - Determinação da velocidade e vazão dos gases.

Método 2 - Determinação da velocidade e da vazão

volumétrica dos gases na chaminé.

NBR 11906 - Velocidade e vazão;

L9.223 – Det. da massa molecular seca e excesso de ar no fluxo

Gasoso.

Método 3 - Determinação do ar em excesso e peso

molecular na base seca.

NBR 10702 - Massa molecular base seca;

L9.224 - Determinação da umidade dos efluentes.

Método 4 - Determinação da umidade dos gases na

chaminé.

NBR 11967 - Determinação da Umidade;

L9.225 - Determinação de emissões de material particulado.

Método 5 - Determinação das emissões de material particulado

de fontes estacionárias.

NBR 12019 - Determinação material particulado; NBR 12827 –

Determinação de material particulado com filtro dentro da

chaminé.

L9.228 - Determinação de emissões de dióxido de enxofre (SO2) e de

névoas de ácido sulfúrico e trióxido de enxofre (SO3).

-NBR 12021 - Determinação SO2,

SO3 e névoa na chaminé;

L9.229 - Determinação de emissões de óxidos de nitrogênio

- -

E016.030 – Calibração equipamentos -NBR 12020 - Calibração

equipamento;

EQUIPAMENTO DE AMOSTRAGEM

Trem de amostragem Isocinética

Imagem do Aparelho Orsat

Sonda de coleta

EQUIPAMENTO DE AMOSTRAGEM

Amostra para coleta de MP Limpeza da sonda e do trem de amostragem

Filtro em caixa aquecida Filtro com sílica-gel

ANÁLISE ELEMENTAR E ANÁLISE DE AROMÁTICOS

COMPOSTOS OC-A1-BPF OC-B1-RARO

Cinzas 0,02 ± 0,01 < 0,01

Carbono 89 ± 1 89 ± 1

Hidrogênio 10,7 ± 0,3 8,3 ± 0,3

Nitrogênio 0,7 < 0,1

Enxofre Total 0,87 ± 0,01 0,10

COMPOSTOS OC-A1-BPF OC-B1-RARO

Benzeno (C6H6) 9 ± 1 1120 ± 30

Tolueno (C7H8) 65 ± 2 4050 ± 100

Etilbenzeno (C8H10) 30 ± 3 515 ± 5

(m+p) – Xilenos (C8H10) 140 ± 10 1690 ± 10

o-Xileno (C8H10) 87 ± 7 1170 ± 15

Estireno (C8H8) < 9 760 ± 7

Hidrocarbonetos aromáticos (C9H12) 615 ± 70 4650 ± 25

Hidrocarbonetos aromáticos (C9H10) 9 ± 3 9470 ± 250

Hidrocarbonetos aromáticos (C9H8) < 9 770 ± 20

Hidrocarbonetos aromáticos (C10H14) < 9 < 9

Análises elementares dos dois combustíveis

Teor de compostos orgânicos BTEX (mg/kg)

Data das coletas

Campanha 2007OC-A1-BPF

Campanha 2008OC-B1 - RARO

Média OC-A1-

BPF

Média OC-B1-RARO

variação Média

BPF

x RARO

RES. CONAMA

28.08.07 29.04.08

1º coleta

2º coleta

3º coleta

1º coleta

2º coleta

3º coleta

% 382/06 08/90

Conc corr de MP

(mg/Nm3)26,9 53,7 53 17,5 34,2 43,07 44,53 31,59 -29,05 250 ---

Taxa de Emissão de MP(g/Gcal)

32,7 61,3 67,2 20,7 23,6 27,81 53,73 24,07 -55,20 --- 350

Conc corr de SO2

(mg/Nm3)67,7 81,8 75,4 1,6 28,0 3,03 74,96 10,90 -85,45 2700 ---

Conc corr de SO3

(mg/Nm3)40,4 32 12,1 1,0 0,43 0,93 28,16 0,78 -97,20 --- ---

Conc corr de SOx

(mg/Nm3)96,1 103 83,3 2,29 3,08 3,64 94,13 3,00 -96,80 --- ---

Taxa de Emissão de SOx(g/Gcal)

84,6 93,5 95,3 2,713 2,13 2,35 91,13 2,39 -97,36 --- 5000

Conc corr de NOx

(mg/Nm3)

715 909 865 52,13 41,28 107,1

863,66 100,32 -88,38 1000 ---956 962 883 49,58 45,28 76,8

920 904 659 282,3 150,4 98,0

Taxa de Emissão de NOx(Kg/h)

0,94 1,2 1,14 0,066 0,05 0,13

1,14 0,08 -92,79 --- ---1,27 1,27 1,17 0,036 0,03 0,05

1,22 1,2 0,87 0,193 0,10 0,07

Obs: Valores em base seca e 3% de excesso de oxigênio.

Comparação e apresentação de ganhos de Emissão entre os óleos OC-A1-BPF e OC-B1-RARO

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Redução de Material Particulado

Redução de Oxido de Enxofre

Redução de Oxido de Nitrogênio

Durante a combustão há possibilidade de formação de HPAs (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos) associados ao material orgânico particulado, que de acordo com LORA (2002) tem efeito cancerígenos comprovado em animais, sendo necessário o seu monitoramento.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

óleo OC-A1-BPF

óleo OC-B1-RARO

MP, NOx e SOx MP - 55,9%

SOx - 97,32%

NOx– 92,79%

ENVOLVEM A REDUÇÃO:

Paradas para limpeza;Obstruções de linhas (consumo de óleo Diesel);Válvulas e bicos de queimadores;Redução efetiva no consumo de combustível por volta de 19%; Redução do consumo de energia (aquecimento da linha).

É necessário realizar análises de HPAs (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos), durante a queima do óleo OC-B1-RARO para verificar se existe a formação destes compostos. Ainda, deve-se atentar aos VOCs como fontes fugitivas que são considerados cancerígenos genotóxicos.

CONCLUSÃO

Obrigado!