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POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA
• A poluição atmosférica pode ser definida como a presença de substâncias estranhas na atmosfera, resultantes da atividade humana ou de processos naturais, em concentrações suficientes para interferir direta ou indiretamente na saúde, segurança e bem estar dos seres vivos.
Fontes de poluição do ar
Queima acidental de biomassa (qualquer material derivado de plantas ou animais);
Erupções vulcânicas, as quais podem ser consideradas as mais antigas fontes de contaminação do ar;
Queima de combustíveis fósseis nos motores a combustão, nas indústrias siderúrgicas e, mais recentemente, nos veículos automotivos, além dos produtos químicos.
• Poluente atmosférico é toda substância sólida, líquida ou gasosa que afeta prejudicialmente o meio ambiente após mudanças químicas na atmosfera ou pela ação sinergética com outras substâncias.
- São classificados em sólidos, líquidos e/ou gasosos, de acordo com seu estado de agregação.
Principais poluentes atmosféricos MATERIAL PARTICULADO: mistura de partículas líquidas
e sólidas em suspensão no ar. Sua composição e tamanho dependem das fontes de emissão.
Partículas grandes - emitidas através de combustões descontroladas, dispersão mecânica do solo ou outros materiais da crosta terrestre (polens, esporos e materiais biológicos);
Partículas pequenas - emitidas pela combustão de fontes móveis e estacionárias, como automóveis, incineradores e termoelétricas, que por serem de menor tamanho e mais ácidas, podem atingir as porções mais inferiores do trato respiratório.
• Gases e vapores: poluentes moleculares com existência permanente; são os gases propriamente ditos, ou os vapores que à temperatura ambiente podem sofrer condensação e voltar à forma líquida original.
Fontes Poluentes (Fonte: CETESB, 2002)
Classificação Tipo
Fontes estacionárias
Combustão Material particulado; dioxido de enxofre; monoxido de carbono; hidrocarbonetos e óxido de nitrogênio..
Processo industrial
Material particulado (fumos, poeiras e névoa); gases (SO2, SO3, HCl), marcaptanas (HF, H2S, Nox),
Queima de resíduos sólidos
Material particulado, gases (SO2, SO3, HCl),
Outros Hidrocarbonetos, material particulado
Fontes móveis Veículos automotores
Material particulado, monóxido de carbono, óxidos de nitrogenio, hidrocarbonetos e óxidos de enxofre
Aviões e barcos Óxidos de enxofre e óxidos de nitrogênio
Locomotivas, etc. Ácidos orgânicos, hidrocarbonetos e aldeídos
Fontes naturais Material particulado – poeiras; gases (SO2, SO3, HCl, NOx), hidrocarbonetos.
Reações químicas Poluentes secundários –O3, aldeídos, ácdios orgânicos, nitratos orgânicos, aerossol fotoquímica,...
Efeitos da poluição atmosférica
• Saúde (doenças respiratórias, doenças cardíacas, diminuição de reflexos, doenças vasculares...);
• Deposição ácida (emissão de óxidos de enxofre e de nitrogênio leva a deposição destes poluentes que, com o vapor d’água leva a formação de ácido sulfúrico, sulfuroso, sulfídrico...);
• Efeito estufa (efeito natural; a radiação infravermelha refletida pela superfície terrestre é retida por alguns gases da atmosfera (CO2, CH4, N2O e CFCs); o aumento da concentração destes gases causa uma maior retenção das radiações levanto ao aumento de temperatura);
Os padrões de qualidade do ar são estabelecidos de duas maneiras nas resoluções:
Resolução N° 3 - os padrões de qualidade do ar são
estabelecidos em relação à quantidade de poluente por volume de ar (imissão)
Resolução N° 8 - os padrões de qualidade do ar são
estabelecidos em relação à quantidade de poluente por quantidade de energia calorífica gerada (emissão)
A Resolução CONAMA No 003, de 28 de junho de 1990,
estabelece os conceitos de Padrões Primários e Secundários de
Qualidade do Ar:
Padrões Primários de Qualidade do Ar: já emitidos na forma de
poluentes;
As concentrações de poluentes que, ultrapassadas, poderão afetar a
saúde da população.
Padrões Secundários de Qualidade do Ar: são formados na
atmosfera por reações químicas ou fotoquímicas com a participação
de dois ou mais poluentes ou com a participação de componentes
próprios da atmosfera;
As concentrações de poluentes, abaixo das quais se prevê o mínimo
efeito adverso sobre o bem-estar da população, assim como dano
mínimo à fauna, à flora, aos materiais e ao ambiente em geral.
Poluentes Padrões Primários Tempo Médio
Partículas inaláveis (PM10) 50 μg/m3 média aritmética anual
150 μg/m3 nível limite para 24 horas
Ozônio (O3) 0,12 ppm (235 μg/m3) média de 1 hora máxima diária
Dióxido de enxofre (SO2) 0,03 ppm (80 μg/m3) média aritmética anual
0,14 ppm (365 μg/m3) nível máximo em 24 horas
Monóxido de carbono (CO) 9 ppm (10 μg/m3) média máxima de 8 horas
35 ppm (40 μg/m3) nível máximo em 1 hora
Dióxido de nitrogênio (NO2) 0,053 ppm (100 μg/m3) média aritmética anual
Padrões de qualidade do ar para os principais poluentes
segundo a Environmental Protection Agency - EPA,/EUA
CONSIDERAÇÕES PARA A SELEÇÃO DO MÉTODO OU EQUIPAMENTO DE CONTROLE DE POLUIÇÃO
AMBIENTAL
Principais fatores limitantes na Engenharia quanto ao controle de poluição:
Limites legais impostos para proteção da saúde pública e bem estar social;
Limites sociais impostos pela comunidade nos quais a fonte de poluição está ou será localizada;
Limitações econômicas impostas por pressões de mercado
Alternativas principais na estratégia de avaliação do impacto ambiental:
Eliminação da operação/etapa inteira ou em parte
Modificação operação/etapa
Relocação da operação
Aplicação de uma tecnologia de controle de poluição adequada
Combinação das alternativas anteriores
Fatores Importantes na Seleção de Equipamentos de Controle
Ambientais
Engenharia
Econômicos
Ambientais -Localização do equipamento
-Espaço disponível
-Condições do ambiente
-Disponibilidade de utilidades e instalações auxiliares
-Emissão máxima de poluentes permitida
-Fatores estéticos (vapores visíveis em vapores de água, odores, etc.)
-Contribuição do sistema de controle de poluição do ar para efluentes líquidos e poluição do solo
-Contribuição do sistema de controle de poluição do ar para os níveis de ruído da planta
Engenharia -Características dos contaminantes (propriedades físicas e químicas, concentração, etc.)
-Características da corrente gasosa (fluxo, temperatura, etc.)
-Características do projeto e eficiência do sistema de controle
Econômicos
-Capital investido (equipamentos, instalação, serviços de engenharia, etc.)
-Custos operacionais (utilidades, manutenção, etc.)
-Expectativa de vida útil do equipamento
MÉTODOS E EQUIPAMENTOS DE CONTROLE
Sistemas de adsorção
Sistemas de absorção
Coletores mecânicos
Filtros de manga
Condensadores
Precipitadores eletrostáticos
Sistemas de Combustão
Adsorção:
reação química entre as moléculas adsorvidas e as da superfície sólida
geralmente irreversível
não é economicamente praticável, uma vez que ou os adsorventes são usados uma única vez ou é requerida muita
energia para a regeneração
Transferência de um gás para uma fase sólida
Física ou Química
adsorventes grandes áreas superficiais
carvão ativado
Alumina
Bauxita
Peneiras moleculares
sílica gel
Regeneração dos Adsorventes:
regeneração térmica
vapor (340oC )
Vantagens: recuperação do produto é possível
há possibilidade do sistema ser totalmente automatizado sem necessidade de operação manual
alta capacidade de remoção de contaminantes gasosos ou vapores
Desvantagens: a recuperação do produto pode necessitar de um esquema de destilação ou extração caro e não usual
a capacidade adsorvente diminui com o aumento no número de ciclos
a regeneração do adsorvente requer uma fonte de vapor/vácuo
investimento inicial relativamente alto
pré-filtração da corrente de gás pode ser necessária para remover alguns particulados capazes de entupir o leito do adsorvente
o resfriamento da corrente gasosa pode ser necessário para obter-se uma faixa de temperatura de operação usual
necessidade de vapor é relativamente alta para dessorção de hidrocarbonetos de alto peso molecular
Absorção:
Processo no qual um gás solúvel é transferido de uma corrente gasosa para um líquido
O gás pode ficar fisicamente dissolvido no líquido ou pode reagir com um constituinte dissolvido no líquido
Principais Aplicações:
recuperação de compostos gasosos
purificação de correntes gasosas
HCl, HF, Cl2, SO2, H2S, NH3, NOX, aminas, álcoois e orgânicos
Produtos mais usados em Sistemas de Absorção
Água, soluções alcalinas e ácidas
Equipamentos de Absorção
Dispersão da fase líquida: coluna de recheio (mais utilizada para poluentes gasosos quando são necessárias eficiências de 90 a 95%.
As colunas de aspersão são bastante utilizadas para coleta de poeira mais grosseira (acima de 25 m) e para pré-resfriamento de correntes gasosas;
Dispersão da fase gasosa
Coluna de recheio - fluxo contra-corrente
Tipos de recheios de coluna
Coluna de aspersão ou lavador de gases
Colunas empacotadas e colunas de pratos - Vantagens:
queda de pressão relativamente baixa
padronização da construção em fibra de vidro e armação de plástico permite operação em atmosferas corrosivas
capacidade de obter eficiência relativamente alta de transferência de massa
aumentando-se a altura e/ou tipo de enchimento ou número de pratos, pode-se melhorar a transferência de massa sem a necessidade de compra de uma nova parte do equipamento
custo de investimento relativamente baixo
espaço necessário relativamente pequeno
capacidade para coleta de material particulado e gases
Colunas empacotadas e colunas de pratos - Desvantagens:
pode gerar um problema de disposição de água ou líquido
o produto é coletado ou removido molhado
a remoção de sólidos pode causar o entupimento do leito ou pratos
quando a construção é feita em fibra de vidro com estrutura de plástico, o sistema torna-se sensível à temperatura
custos de manutenção são relativamente elevados
Lavadores de Gases - Vantagens:
não possuem fontes secundárias de poeira
espaço necessário relativamente pequeno
capacidade para coleta de gases, assim como particulados (especialmente aqueles com características mais aderentes)
capacidade de operar com correntes de gás a temperaturas e umidades elevadas
baixo custo, se tratamento do efluente líquido gerado não é necessário
capacidade de alcançar elevadas eficiências de remoção de particulados finos
Lavadores de Gases - Desvantagens:
pode gerar um problema de disposição da água
produto coletado está molhado
problemas de corrosão são mais severos do que em sistemas secos
queda de pressão e potência requerida podem ser elevados
custos de manutenção são relativamente elevados
COLETORES MECÂNICOS
Processo de separação de sólidos
mudança na direção da corrente gasosa
Principal Aplicação
separação de materiais particulados onde não são exigidas elevadas remoções de particulados
Vantagem investimento inicial baixo e baixo custo de operação
Tipos de Equipamentos
Câmara de separação por gravidade
Precipitadores dinâmicos
Separadores inerciais
Ciclones
Câmara de separação por gravidade
Ciclones - Vantagens:
baixo custo de construção
equipamentos relativamente simples com poucos problemas de manutenção
coleta e disposição a seco do material
Ciclones - Desvantagens:
eficiência de remoção global de particulados relativamente baixa, principalmente para particulados com dimensão abaixo de 10 m
ineficiente para operar com materiais de características aderentes
FILTROS MANGA
Processo de separação de sólidos
passagem por uma malha (tecido) filtrante, o qual está sobre um suporte, armação em formato de gaiola
Materiais do meio filtrante
algodão, vidro, nylon, teflon, etc
Aplicações dos Filtros manga
ampla faixa de particulados sem características adesivas
Tipos de Equipamentos
podem ser classificados por métodos de limpeza, por capacidade de fluxo e por faixas de temperatura de operação
Filtro manga, sistema de limpeza com pulso de ar
Filtro de Mangas - Vantagens:
eficiência de remoção ou coleta extremamente elevada para particulados com ampla faixa de tamanho
relativamente insensível a flutuações na corrente gasosa
o material removido ou coletado é recuperado seco para subseqüente processamento ou disposição
não há problemas com disposição de resíduos
manutenção e reparo simples
operação relativamente simples
Filtro de Mangas - Desvantagens:
temperaturas maiores que 290°C, requerem tecidos
metálicos ou minerais refratários especiais
certas poeiras podem necessitar de tratamento do tecido do filtro para evitar penetração de poeira ou, em outros casos, auxílio na remoção de poeira
concentrações de algumas poeiras no coletor (cerca de 50g/m3) podem representar perigo de fogo ou explosão se uma faísca ou chama entra por acidente
necessidade de manutenção relativamente elevada (substituição e limpeza de mangas, etc.)
PRECIPITADOR ELETROSTÁTICO
Processo de separação
aplicação de carga (alta voltagem) sobre o material particulado suspenso na corrente gasosa
Precipitador Eletrostático - Vantagens:
eficiência de remoção extremamente elevada pode ser obtida, com um gasto de energia relativamente baixo
coleta e disposição do material a seco
projetado para operação contínua com mínimas necessidades de manutenção
custo de operação relativamente baixo
capacidade de operação a altas temperaturas
pode operar com elevadas taxas de fluxo de gás.
Precipitador Eletrostático - Desvantagens:
custo inicial elevado
equipamento muito sensível a flutuações nas condições da corrente gasosa
espaço necessário para a instalação é relativamente grande
há perigo de explosão quando se tratam de gases combustíveis e/ou coleta de particulados combustíveis
precauções especiais são necessárias para proteção individual contra alta voltagem
manutenção especializada e relativamente sofisticada é necessária
SISTEMAS DE COMBUSTÃO
são utilizados para o controle de emissão de poluentes atmosféricos quando há poluentes gasosos e/ou particulados combustíveis ou que se decompõem termicamente
Aplicações
pode ser usado para eliminar grandes volumes de certos gases (hidrocarbonetos, hidrogênio, amônia, HCN, ou outros gases tóxicos e perigosos) para proteção da planta e/ou ambiente
Sistemas de Combustão - Vantagens: simplicidade de operação
capacidade de geração de vapor ou recuperação de calor em outras formas
capacidade para destruição completa de organismos contaminantes
Sistemas de Combustão - Desvantagens: custo de operação relativamente elevado, principalmente quanto ao combustível utilizado
possibilidade da chama se propagar para etapas anteriores e subseqüentes perigo de explosão
envenenamento do catalisador, no caso de incineração catalítica
combustão incompleta pode causar problemas de poluição ainda piores
DISPERSÃO DOS EFLUENTES ATMOSFÉRICOS POR CHAMINÉS
as chaminés eram utilizadas como método de controle de poluição
predominava a idéia de que a diluição dos poluentes era a melhor alternativa
quanto maior a altura da chaminé, maior era a dispersão dos poluentes e conseqüentemente mais
efetivo era o controle de poluição
Atualmente, com o rigor da legislações e consciência da comunidade de modo geral, as chaminés são o componente final de um sistema complexo de controle de poluição ou sistema de ventilação
A dispersão de poluentes consiste em exalar efluentes gasosos por uma chaminé elevada, sob
condições convenientes
É muito importante no projeto de uma chaminé para dispersão a definição das condições necessárias para que as concentrações de poluentes no solo estejam abaixo dos níveis máximos permitidos pelos órgãos de controle ambiental