Apostila Fundamentos Processos is

Fundamentos de Processos IndustriaisEngª. Gabriela Nenna Ferraresi

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1. Processamento químico industrial

1.1 Introdução

A indústria química, em geral, converte as matérias-primas no seuestado natural em uma forma mais útil. Por exemplo, a indústria dopetróleo transforma esta matéria bruta, sem aplicação comercial nestaforma, em diversos combustíveis (GLP, gasolina, querosene de aviaçãoe óleo diesel, entre outros), óleos lubrificantes e muitos outrosderivados. Outras indústrias transformam, por exemplo, madeira empapel, enxofre em ácido sulfúrico, gases efluentes da indústria dopetróleo em materiais plásticos etc.

Nesta pequena lista de exemplos, observa-se a presença de algunsprodutos (combustíveis, por exemplo) que serão usados peloconsumidor final e outros (papel, ácido sulfúrico e plásticos) que aindasofrerão algum processamento antes de serem atrativos para oconsumidor final. Os primeiros tipos são classificados como bens deconsumo e os últimos como bens de produção. A indústria químicaabrange a produção de ambos os tipos.

A transformação de uma dada matéria-prima em um ou mais bens deconsumo, ou bens de produção, de utilidade para o homem consiste,de forma geral, de um conjunto de etapas que envolvem alterações nacomposição química e/ou alterações físicas no material que está sendopreparado, ou separado ou purificado. A esse conjunto de etapasdenominamos processo químico.

A existência de um processo industrial implica na necessidade de umproduto a ser fabricado, pelo qual existem consumidores dispostos acomprá-lo. O produto deve ser fabricado em uma certa quantidade,satisfazendo exigências de qualidade e a um preço aceito peloconsumidor. Uma análise econômica juntamente com um planejamentoda produção e das vendas é fundamental para a sobrevivência daindústria.


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1.2 Operação contínua e operação descontínua

Na maior parte das operações de processamento é economicamentevantajoso manter o equipamento em operação contínua e permanente,com um mínimo de perturbações ou de paradas, principalmente nosprocessos de grande escala. Nos processos de operação contínua seespera que o desempenho do processo seja o mesmo em qualquermomento, se as condições operacionais permanecerem as mesmas. Éclaro que para isto ocorrer é necessário que não ocorram perturbaçõesno processo. Para contorná-las, é necessário que se instalemadequados sistemas de controle de processos que, apesar dasperturbações, conduzirão o processo à estabilidade das condiçõesoperacionais, mantendo a qualidade do produto.

Em operações de pequena escala (produção de pequenas quantidadesde produtos), ou onde o processo corrosivo é muito acentuado, ou poralguma outra razão particular, nem sempre é conveniente manteroperações contínuas. Nestes casos, o equipamento é carregado comtoda a carga (matéria-prima) necessária, é efetuado o processamento esão removidos os produtos. Esta é uma operação descontínua ou “embatelada”, como é mais conhecida.

1.3 Escoamento paralelo e contracorrente

Em muitas operações de transferência de massa ou de energia énecessário colocar em contato duas correntes de fluidos, sejadiretamente no caso de transferência de massa, ou indiretamente,através de uma superfície de contato, no caso de transferência deenergia para que possa ocorrer a modificação desejada.

A transferência pode ser realizada com as duas correntes escoando namesma direção ou em direções contrárias. Quando o escoamentoocorre com os fluidos na mesma direção diz-se que o escoamento é emparalelo, e quando em direções contrárias diz-se que é emcontracorrente.


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1.4 Operações unitárias e processos unitários

Qualquer que seja a indústria química em consideração, existirãoetapas semelhantes entre elas, que podem ser estudadas à luz dosprincípios físicos e químicos envolvidos, independentemente do materialque está sendo manufaturado. As etapas na produção de qualquerproduto químico podem ser divididas em três grandes grupos:

1) Com raras exceções, a parte principal de qualquer Unidade deprodução é o reator químico, onde ocorre a transformação dosreagentes em produtos. As reações químicas podem ser classificadascomo reações de hidrogenação, nitração, sulfonação, oxidação etc.Esses grupos de reações estudadas sob o mesmo enfoque sãoconhecidos como processos unitários da indústria química.2) Antes de entrarem no reator, os reagentes passam através de váriosequipamentos, onde a pressão, a temperatura, a composição e a fasesão ajustadas para que sejam alcançadas as condições em que ocorremas reações químicas, ou seja, são as etapas de preparação de cargapara o reator.3) Os efluentes do reator são, em geral, uma mistura de produtos,contaminantes e reagentes não reagidos que devem ser separados emequipamentos apropriados para se obter o(s) produto(s) na purezaadequada para ser(em) colocado(s) no mercado.

Em geral, em todos os equipamentos usados antes e após o reatorocorrem apenas mudanças físicas no material, tais como: elevação dapressão (em bombas e compressores), aquecimento ou resfriamento(em trocadores de calor), mistura, separação, etc. Essas váriasoperações que envolvem mudanças físicas no material,independentemente do material que está sendo processado, sãochamadas de operações unitárias da indústria química e são agrupadasem cinco grandes divisões:

a) mecânica dos fluidos: em toda planta industrial é necessáriotransportar reagentes e produtos para diferentes pontos da planta. Namaioria dos casos, os materiais são fluidos (gases ou líquidos) e deve-se determinar os tamanhos e tipos de tubulações, acessórios e bombas(compressores) para movimentá-los;b) transmissão de calor: a maioria das reações químicas não ocorrea temperaturas ambientes e, portanto, os reagentes e produtos devemse aquecidos ou resfriados. Algumas reações são exotérmicas, o calor


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deve ser removido; outras são endotérmicas, o calor deve serfornecido. Deve-se calcular as taxas de calor envolvidas e dimensionaros equipamentos necessários;c) operações de agitação e mistura: são operações realizadas parahomogeneizar a composição da mistura formada por diferentescomponentes;d) operações de separação: com certeza é o maior grupo deoperações unitárias. Este grupo inclui: processos físicos em que sepermite a separação de duas fases (sólido-líquido e líquido-líquido),como a filtração, a decantação e a centrifugação; processos em queocorre a transferência de massa de uma fase para outra, pela afinidadede material para a segunda fase, como a absorção (do gás para olíquido), a adsorção (de uma mistura gasosa ou líquida para um sólido),a secagem etc; processos em que ocorre a transferência de material deuma fase para outra pela influência da troca de calor, como aevaporação, a destilação etc;e) operações de manuseio de sólidos: tais como moagem e openeiramento.

1.5 Fluxogramas

Os fluxogramas apresentam a seqüência coordenada das conversõesquímicas e das operações unitárias, expondo, assim, os aspectosbásicos do processo químico. Indicam os pontos de entrada dasmatérias-primas e da energia necessária e também os pontos deremoção do produto e dos subprodutos. Na avaliação global doprocesso, desde a concepção inicial até o fluxograma detalhado para oprojeto e a operação da planta instalada, é preciso desenhar muitosfluxogramas. Nas etapas iniciais são do tipo de blocos, tornando-semais detalhados e com maior número de informações nos fluxogramassubseqüentes.

1.6 Localização da fábrica

A localização conveniente e apropriada de uma indústria química édeterminada em grande parte, pelas matérias-primas, pelo transporte epelos mercados. Muitos outros fatores entram na escolha do local:energia, água, disponibilidade de mão-de-obra eficiente, custo doterreno e descarte de resíduos. Há forte tendência das empresasquímicas abandonarem as grandes cidades e se instalarem em cidadesmenores devido às restrições legais.


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1.7 Prevenção à poluição

Historicamente, os órgãos de proteção ambiental têm norteado suasações, com base em programas e políticas de redução da poluição queimpõem medidas de controle após a geração de resíduos, ou ainda,após os danos ambientais já terem ocorrido, como resultado de umaliberação de poluentes no meio ambiente. Este procedimento incluimedidas de tratamento, disposição e recuperação de locaiscontaminados.

Por outro lado, a estratégia de redução ou eliminação de resíduos oupoluentes na fonte geradora consiste no desenvolvimento de ações quepromovam a redução de desperdícios, a conservação de recursosnaturais, a redução ou eliminação de substâncias tóxicas (presentes emmatérias-primas ou produtos auxiliares), a redução da quantidade deresíduos gerados por processos e produtos, e conseqüentemente, aredução de poluentes lançados para o ar, solo e águas. Diversostermos, tais como: Produção mais Limpa (P+L), Prevenção à Poluição(P2), Tecnologias Limpas, Redução na Fonte e Minimização deResíduos têm sido utilizados, ao redor do mundo para definir esteconceito.

Produção mais limpa (P+L) é a aplicação contínua de uma estratégiaambiental preventiva integrada aos processos, produtos e serviços paraaumentar a eco-eficiência e reduzir os riscos ao homem e ao meioambiente. Aplica-se a processos produtivos, produtos e serviços.

Nos processos produtivos, engloba a conservação de matérias-primas eenergia, eliminação de matérias-primas tóxicas e redução daquantidade e toxicidade dos resíduos e emissões. Prevenção à poluição(P2) ou Redução na Fonte refere-se a qualquer prática, processo,técnica ou tecnologia que vise a redução ou eliminação em volume,concentração e/ou toxicidade dos resíduos na fonte geradora. Incluimodificações nos equipamentos, nos processos ou procedimentos,reformulação ou replanejamento de produtos, substituição de matéria-prima e melhorias nos gerenciamentos administrativos e técnicos daempresa resultando em aumento da eficiência no uso de insumos(matérias-primas, energia, água, etc.).


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Minimização de resíduos inclui qualquer prática, ambientalmentesegura, de redução na fonte, reuso, reciclagem e recuperação doconteúdo energético de resíduos, visando reduzir a quantidade ouvolume dos resíduos a serem tratados e adequadamente dispostos.Tecnologia Limpa refere-se a uma medida tecnológica de prevenção àpoluição ou redução na fonte, aplicada para eliminar ou reduzirsignificativamente a geração de resíduos.

A Figura 1.1. ilustra a hierarquia de proteção ambiental, baseado naestratégia de redução e eliminação de resíduos.

Figura 1.1: Hierarquia do gerenciamento ambiental (Ferreira et al., 2000)


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Atividades

1. Pesquise o significado dos termos:desenvolvimento sustentável, poluente,reuso, reciclagem dentro do processo,reciclagem fora do processo e resíduo.2. Compare o gerenciamentoambiental tradicional e o baseado emações de prevenção à poluição, eprodução mais limpa.


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2. Energia e combustíveis

2.1 Leitura de texto

A Crise Energética

A média diária de consumo de energia dos humanos primitivos era de 2000 kilocalorias por diaobtidas do alimento consumido. Até então, não se controlava o fogo. Os primeiros grupos humanos eos primeiros caçadores aumentaram esta média para 5000 kcal/dia. Os primeiros agricultores,usando o fogo para cozimento e aquecimento, e a tração animal para plantar, elevaram esteconsumo para 12000 kcal/dia.

Durante a revolução industrial, no século XIX, a queima de madeira foi empregada para movimentarmáquinas e locomotivas, para converter minérios em metais e para fundir areia em vidro.

Por volta de 1850, a média de consumo diário alcançou, em nações como a Inglaterra e os EUA, umvalor aproximado de 60000 kcal/dia. A partir de então, as florestas primárias começaram a sofrer umprocesso rápido de destruição. Nesta mesma época descobriu-se que o carvão podia ser obtido pormineração e substituir a madeira.Por volta de 1900, o carvão substituiu integralmente a madeira na maioria dos países europeus e nosEUA. Todavia, o grande salto em termos de consumo energético estava para ocorrer.

Em 1869 o primeiro poço de petróleo foi perfurado. Este evento, juntamente com as descobertasenvolvendo destilação e refino do petróleo em gasolina, óleo combustível e óleo diesel, levou ahumanidade a uma drástica mudança em termos de consumo de energia primária. Na mesma épocadescobriu-se que os depósitos de gás natural, encontrados juntos com os depósitos de petróleo,podiam ser queimados como combustível.

Por volta de 1950, nos EUA, o petróleo tornou-se a primeira fonte de energia primária, e gás naturala terceira. Em 1983, estas duas fontes foram responsáveis pela produção de 53% da energiamundial. Dada a abundância de óleo e gás dos anos 50 ao início dos anos 80, o consumo mundialtriplicou. Atualmente, o consumo per capita mundial diário é de 125.000 kcal/dia.

O aumento no consumo de energia foi muito sensível em países desenvolvidos. Em decorrência, odesequilíbrio entre os países desenvolvidos e os subdesenvolvidos se acentuou. Exemplo disso é oconsumo norte-americano: os EUA possuem 4,7% da população mundial e consomem 25% daenergia comercial mundial. A Índia, com 16% da população mundial consome somente 1,5% daenergia mundial. Os 258 milhões de americanos usam mais energia em aparelhos de arcondicionado, do que os 1,2 bilhões de chineses para todos os fins. [...]

Existem hoje no mundo duas correntes que defendem estratégias opostas para enfrentar a criseenergética do futuro. Uma delas segue a linha de conduta mais tradicional, a chamada “trajetóriasevera” ou de “modelo do mundo em crescimento”, a outra é chamada de trajetória branda” ou de“modelo de crescimento sustentável”.

Os membros da linha do mundo em crescimento enfatizam de imediato a necessidade de medidas deincentivo para que as companhias de energia aumentem seus suprimentos de combustíveis não-renováveis: petróleo, gás natural, carvão e urânio. Além disso, defendem a construção de grandesusinas termoelétricas (a carvão e fissão nuclear) para atender a demanda nos próximos 25 anos.[...]

A linha de crescimentos sustentável argumenta que o caminho mais rápido, eficiente e barato paraprover a energia necessária para o futuro é uma combinação das seguintes medidas: 1) aumentar aeficiência no uso da energia; 2) diminuir o emprego de óleo, carvão e gás natural não renováveis; 3)eliminar as usinas nucleares pois estas seriam antieconômicas, inseguras e desnecessárias e 4)aumentar o emprego de recursos energéticos solares diretos e indiretos. [...]

(Adaptado de: Benedito Braga et al. Introdução à Engenharia Ambiental, EPUSP, 1999)


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2.2 A questão energética

2.2.1 Fontes de energia

O Sol constitui a principal fonte de energia da ecosfera. Cerca de 99%da energia térmica utilizada pelos ecossistemas provêm deste corpoceleste. O restante da energia consumida pela ecosfera é obtido apartir de outras fontes, chamadas fontes primárias de energia.

As fontes primárias de energia são: marés, geotérmica, fissão nuclear,fusão nuclear, vento, corrente oceânica, hidroenergia, ação de ondas,gradiente térmico, biomassa, carvão, gás natural, petróleo, areias comalcatrão e xisto. As fontes primárias são convertidas pelo homem emdiversos tipos de energia: elétrica, química, térmica e mecânica. Estas,por sua vez, são utilizadas para propiciar: 1) temperaturas moderadaspara aquecimento de ambientes; 2) temperaturas altas para aprodução industrial; 3) temperaturas altas para geração de energiaelétrica; 4) energia mecânica para transporte; 5) materiaisprovenientes de elementos naturais e 6) materiais provenientes deelementos sintéticos.

Estes recursos energéticos, ditos primários, são classificados emrenováveis e não-renováveis. O aproveitamento das fontes nãorenováveis se limita pela quantidade disponível dos recursos, isto é,pelo total de energia que pode ser encontrado, convertido para formasúteis e usado a custos e impactos ambientais aceitáveis.

As fontes renováveis provêm direta ou indiretamente da energia solar.O aproveitamento direto da energia solar vem sendo implementadoprincipalmente por dispositivos que a empregam para aquecimento deágua e ambientes. O emprego de fontes renováveis indiretas (vento,vazão de rios, etc.) se limita pelo fluxo de energia, ou seja, pelaquantidade disponível num dado instante.

2.2.2 Fontes renováveis

Energia solar direta para produzir calor e eletricidade - a energia solardireta é aproveitada para aquecimento de ambientes e de água. Osdispositivos hoje em operação são classificados em passivos e ativos. Osistema passivo capta a luz solar direta e aquece ambientes e água. Ossistemas de aquecimento ativo são projetados para coletar e


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concentrar a energia para aquecer o ambiente e água. As vantagensdesses métodos são enormes: a energia disponível é abundante, atecnologia empregada é conhecida e os equipamentos são de fácilinstalação. Além disso, não provocam poluição do ar e possuem boaeficiência. Algumas desvantagens podem ser apontadas: necessitam desistemas alternativos no caso de ocorrerem muitos dias nublados, ocusto dos sistemas ativos é alto e, além disso, muitos consideram osequipamentos disponíveis antiestéticos.

Energia solar direta para geração de eletricidade - existem poucasusinas térmicas para aproveitamento de energia solar direta. A maisconhecida encontra-se na França. O calor produzido (2760oC) éutilizado para fabricar metais puros e outras substâncias. O calorexcedente é usado para produzir vapor e eletricidade.

Células fotovoltaicas - as chamadas células solares convertem energiasolar em eletricidade. São placas cobertas por uma fina camadaconstituída de substâncias como gálio e cádmio, que pode emitirelétrons e produzir pequenas quantidades de corrente quandosubmetida aos raios solares. Alguns especialistas afirmam que estedispositivo de transformação de energia poderá suprir a demanda deeletricidade em porcentagens de até 30%, por volta do ano de 2050. Agrande desvantagem desses dispositivos é o custo.

Hidroeletricidade - uma usina hidrelétrica pode ser definida como umconjunto de obras e equipamentos cuja finalidade é a geração deenergia elétrica, através de aproveitamento do potencial hidráulicoexistente num rio. Este potencial é proporcionado pela vazão hidráulicae pela concentração dos desníveis existentes ao longo do curso de umrio. Basicamente, uma usina hidrelétrica compõe-se das seguintespartes: barragem, sistemas de captação e adução de água, casa deforça e sistema de restituição de água ao leito natural do rio. A águacaptada no lago formado pela barragem é conduzida até a casa deforça através de canais, túneis e/ou condutos metálicos. Após passarpela turbina hidráulica, na casa de força, a água é restituída ao leitonatural do rio, através do canal de fuga.

Dessa forma, a potência hidráulica é transformada em potênciamecânica quando a água passa pela turbina, fazendo com que estagire, e, no gerador, que também gira acoplado mecanicamente àturbina, a potência mecânica é transformada em potência elétrica. No


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Brasil, a hidroeletricidade é responsável por 92% da produção total deenergia. A grande vantagem da hidroeletricidade é o seu altíssimorendimento (em torno de 95%). Além disso, é um dos sistemas maisbaratos de produção de eletricidade. São inúmeras as vantagens dahidroeletricidade, entretanto o reservatório provoca impactosambientais tanto na fase de construção, como na fase de operação.

Energia das marés - uma das formas de aproveitamento das águas sãoas usinas maré-motrizes. Estas usinas se valem dos desníveis criadosduas vezes ao dia pelas marés. Os projetos hoje existentes são quaseexperimentais e se mostraram antieconômicos.

Energia eólica - a topografia e as características físicas do solo podeminfluenciar fortemente as características do vento e isso irá influenciargrandemente na captação da energia eólica. O vento constitui umaimensa fonte de energia natural, a partir da qual é possível produzirgrandes quantidades de energia elétrica. A conversão de energia eólicaem elétrica é feita a partir de um aerogerador ou turbina. As turbinassão, em princípio, instrumentos razoavelmente simples. O gerador éligado através de um conjunto acionador a um rotor constituído de umcubo e duas ou três pás. O vento aciona o rotor que faz girar o geradore produz a energia elétrica. O vento, além de ser uma fonte inesgotávelde energia, está longe de causar problemas ambientais. O alto custodas turbinas eólicas e um custo de geração de energia mais alto emcomparação com o custo de geração através de outros tipos de energiaconstitui-se num problema.

Biomassa - a biomassa consiste na matéria vegetal produzida pelo Solatravés da fotossíntese. Ela pode ser queimada no estado sólido ouconvertida para outros estados (líquido ou gasoso). A biomassa supre15% da energia mundial, principalmente pela queima de madeira. Asgrandes desvantagens relacionam-se com o conflito do uso da terrapara agricultura: o aumento da erosão, a poluição do solo e da água,destruição de habitats. Nos países mais desenvolvidos o consumo demadeira vem aumentando, principalmente para usinas térmicas efornos industriais. O grande problema da queima da madeira é aprodução de CO e material particulado.

Biogás, Etanol e Metanol - o biogás (60% metano e 40% CO2), ometanol e o etanol são resultado da conversão de biomassa sólida emgás e líquido. O gás metano é produzido pela decomposição da matéria


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orgânica (digestão anaeróbia) em aterros sanitários. Pode serproduzido também em estações de tratamento de esgoto. Comocombustível líquido, a biomassa pode ser transformada em etanol emetanol. A frota brasileira de carros a álcool é a maior do mundo. Agasolina brasileira contém aproximadamente 20% de álcool,diminuindo muito a poluição do ar por CO. O grande problema destetipo de aproveitamento é o uso da terra para fins não tão nobres,quando comparados com a nutrição. Além disso, os impactosambientais são todos aqueles característicos da agricultura (erosão,fertilizantes, agrotóxicos). Entretanto, se forem utilizadas terrasimprodutivas para produzir o biocombustível, esta solução poderácontribuir positivamente para a crise energética.

Gás hidrogênio - pode ser produzido através de processos químicos,utilizando carvão ou gás natural, calor e eletricidade. O gás hidrogêniopode ser queimado numa reação com oxigênio, em usinas térmicas,carros ou numa célula combustível que converte a energia química emcorrente elétrica. O grande problema para o emprego do hidrogênio é oalto custo de produção do gás e ser altamente explosivo. Quanto àpoluição do ar depende do combustível a ser empregado para aprodução.

2.2.3 Fontes não renováveis

Petróleo e gás natural - o petróleo é um líquido formado basicamentepor hidrocarbonetos e poucos compostos contendo oxigênio, enxofre enitrogênio. O petróleo e o gás estão geralmente confinados juntos, agrandes profundidades, tanto abaixo dos continentes como dos mares.O petróleo mais valioso, conhecido como leve, contém poucasimpurezas de enxofre e grande quantidade de compostos orgânicosfacilmente refináveis em gasolina. Quanto menor for a quantidade deenxofre no petróleo, menor a quantidade de SO2 lançada na atmosfera.O petróleo menos valioso é o chamado pesado. Este tipo de petróleopossui muitas impurezas e exige maiores recursos de refino paraobtenção da gasolina.

Uma vez retirado do poço, o petróleo deve ser enviado para asrefinarias. Na refinaria o petróleo é aquecido e destilado para separar agasolina, o óleo combustível, o óleo diesel e outros componentes. Osprodutos petroquímicos são utilizados como matéria prima emindústrias de produtos químicos, de fertilizantes, de pesticidas, de


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plásticos, de fibras sintéticas, de tintas, de remédios e de muitos outrosprodutos.

O consumo de energia gerada através da utilização de combustíveisfósseis, como petróleo e seus derivados, carvão e gás natural geraproblemas ambientais com a emissão de gases como dióxido decarbono (CO2), metano (CH4) e outros, que são os principaiscausadores do chamado “efeito estufa”; o aumento da quantidade deCO2 na atmosfera pode levar a importantes variações climáticas, umavez que o CO2 ajuda a reter mais calor na superfície terrestre causandoassim aumento da temperatura média global.

Óleo pesado de xisto betuminoso - os xistos betuminosos são rochassedimentares que contém quantidades variáveis de uma mistura decompostos orgânicos em estado sólido ou em forma pastosa chamadaquerogênio. O grande problema provocado pelo aproveitamento doxisto é o impacto ambiental. Seu processamento requer grandesquantidades de água. Além disso, a produção de querogênio geragrande quantidade de CO2, óxidos de nitrogênio e substânciascancerígenas, afetando o ar e a água da região.

Gás natural – o gás natural é uma mistura de 50 a 90% de gás metanoe de pequenas quantidades de hidrocarbonetos gasosos mais pesados,como propano e butano. No aproveitamento do gás natural, os gasesbutano e propano são liquefeitos, gerando gás liquefeito de petróleo(GLP). Estima-se que mantidas as taxas de consumo atual, osuprimento mundial é suficiente para os próximos 60 anos. O gásnatural gera menos poluentes atmosféricos quando comparado comoutros combustíveis fósseis. Ele produz muito pouco SO2, quasenenhum particulado e aproximadamente 1/6 dos óxidos de nitrogênioproduzidos por carvão, óleo e gasolina. O CO2 produzido é inferior aoutros combustíveis. O custo de aproveitamento do gás é baixo quandocomparado com outras fontes e seu rendimento é bastante alto.

Carvão – o carvão mineral ou hulha é um sólido formado, em váriosestágios, a partir de vegetais que foram submetidos a intenso calor epressões durante milhões de anos. O carvão é formado basicamente decarbono, com pequenas quantidades de água, nitrogênio e enxofre.Existem quatro tipos básicos de carvão: a turfa, a lignita, o carvãobetuminoso e o antracito. Aproximadamente 60% do carvão mundial équeimado em termoelétricas, o resto é convertido em coque para


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fabricação do aço e queimado em caldeiras para produzir vapor paradiversos processos industriais. O carvão é o combustível fóssil maisabundante no mundo. O impacto ambiental produzido pela exploraçãode carvão é extremamente alto: a mineração destrói a vegetação e ohabitat de várias espécies. A erosão nessas regiões é altíssima. Égrande também a produção de minerais tóxicos, que acabam poluindorios e aqüíferos subterrâneos. Em termos de poluição atmosférica, ocarvão é grande fonte de óxidos de enxofre e nitrogênio. Essasemissões são responsáveis pelo “smog industrial” e pela ocorrência daschuvas ácidas. Além disso, o carvão produz grande quantidade de CO2

por unidade de energia quando comparado com outras fontes.Portanto, é um dos maiores contribuintes do chamado efeito estufa.

Energia geotérmica – o calor produzido pela matéria derretida contidano interior da Terra é também uma fonte de energia. Esta energia estácontida em alguns depósitos (renováveis e não renováveis) em formade vapor seco, vapor úmido e água quente. A exploração dessesdepósitos é feita pela perfuração de poços. A energia térmica produzidapode ser utilizada para aquecimento ambiental, produção industrial egeração de eletricidade. As maiores vantagens deste tipo de fonte são:a disponibilidade de energia em regiões próximas das reservas, aeficiência no seu uso e a não emissão de CO2. Como desvantagens:poucas fontes de energia, emissão de amônia, gás sulfídrico e materiaisradioativos, lançamentos de compostos tóxicos em rios, cheiro e ruídonos locais de exploração.

Fissão nuclear – basicamente uma usina nuclear consiste em uma usinatérmica onde o aquecimento é produzido por reação de fissão nuclear.O combustível mais utilizado é o Urânio-235, e para transformação emenergia elétrica é utilizado o calor produzido pela fissão. O combustívelé lacrado dentro de um gerador e não entra em contato com o ar. Elenão se esgota inteiramente, sendo periodicamente removido do reatorpara seu reprocessamento. Nota-se que o combustível nuclear nãodeixa resíduos, não solta fumaça ou fuligem, nem deixa cinzas comocombustíveis convencionais. Após o acidente de Chernobyl em 1986,muitos países decidiram não construir novas usinas nucleares. Asprincipais causas do declínio em termos mundiais da utilização daenergia nuclear são: altos custos de produção e operação de usinas;problemas operacionais freqüentes; falhas de segurança; desconfiançapopular devido à falta de segurança; falta de solução para o problema


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da disposição segura de rejeitos radioativos e meios de proliferação dearmas nucleares.

Fusão nuclear – a reação de fusão já pode ser realizada em reatoresexperimentais. O grande problema consiste em torná-loscomercialmente viáveis. As grandes vantagens da fusão seriam:pequena produção de material radioativo, não emissão de gases estufa,SO2, NOx e material particulado.

2.3 Caldeiras

As caldeiras industriais empregadas na produção de vapor de água, noaquecimento de fluidos térmicos e os sistemas de condução detransferência de calor ligados a elas serão fontes de desperdício deenergia, e conseqüentemente de perda de dinheiro, quando não foremadequadamente dimensionadas ou não tiverem sua operação emanutenção adequados. Pela sua larga utilização e pela parcela daconta de insumos energéticos geralmente envolvida, a caldeira e ossistemas a ela anexos representam um dos itens de um programa deconservação e uso racional de energia que maiores oportunidadesoferecem para se reduzirem os custos da produção industrial, comreflexos sobre a produtividade. Segundo a fonte energética utilizada, ascaldeiras podem ser divididas em dois grupos: caldeiras elétricas ecaldeiras a combustão.

Caldeiras elétricas – as caldeiras elétricas mais utilizadas atualmentesão de concepção bastante simples, compondo-se basicamente da cubade pressão e dois eletrodos ou resistências. Isto torna a sua operaçãosimplificada. Estas características, aliadas aos aspectos físicos datransformação de energia elétrica, propiciam um rendimento energéticobastante elevado, principalmente quando comparado com o dascaldeiras a combustíveis. Considerando-se as caldeiras elétricas maiscomuns, podemos classificá-las segundo as técnicas empregadas noprocesso de transformar energia elétrica em energia calorífica, emcaldeiras a resistores e caldeiras a eletrodos. Apesar das caldeiraselétricas apresentarem uma série de vantagens, além do altorendimento, o seu uso atualmente se tornou proibitivo em face àdisparidade entre o custo da energia elétrica e o de outros energéticos.


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Caldeiras a combustíveis – as caldeiras que produzem vapor pelaqueima de combustíveis são classificadas em: caldeiras aquatubulares ecaldeiras flamotubulares. As caldeiras aquatubulares são assimdenominadas porque o seu princípio de funcionamento consiste dapassagem de água através de tubos envolvidos pelos gases decombustão. Este tipo de caldeira exige investimento inicial maior doque as flamotubulares, mas a capacidade de produção de vapor éelevada, a limpeza do tubo não requer grandes trabalhos (automática)e a partida é relativamente rápida. Nas caldeiras flamotubulares, osgases provenientes da combustão passam através de tubos que seencontram mergulhados num reservatório, que contém a água queserá aquecida para produzir vapor. Esse tipo de caldeira apresentabaixo rendimento, sendo geralmente de pequeno porte. Devido ao seubaixo custo quando comparado com as caldeiras aquatubulares, e dafacilidade de manutenção, é um tipo ainda muito utilizado. A suapartida é mais lenta do que nas caldeiras aquatubulares, a limpeza émanual e exige a parada da caldeira.

2.3.1 Operação eficiente de caldeiras a combustíveis

Poluição do ar – os poluentes emitidos pelas caldeiras (CO, SO2, SO3,NOx, fumaça, particulados e hidrocarbonetos) dependemfundamentalmente do tipo de óleo queimado, das características dascaldeiras, da operação e manutenção empregadas. Melhorando-se orendimento e diminuindo-se a emissão de poluentes economiza-setambém no consumo dos reagentes necessários à lavagem dos gasespara mantê-los dentro dos padrões exigidos pela legislação.

Regular a combustão – para garantir que todo o óleo seja queimado, énecessário utilizar ar em excesso. Se houver uma quantidade de aracima do valor ideal ou se a queima se processar numa atmosfera comfalta de ar, o rendimento da combustão poderá cair muito, aumentandoo consumo de combustível.

Lutar contra fuligem e as incrustações – a presença de fuligem formauma barreira térmica no lado dos gases quentes e tem influênciadesfavorável sobre a qualidade de troca térmica e, portanto, sobre orendimento. Deve-se limitar os depósitos de fuligem através de umaboa regulagem da combustão, a remoção manual ou química dafuligem e o uso de aditivos nos óleos pesados. A presença deincrustações estabelece uma segunda barreira térmica e introduz a


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possibilidade de degradação das superfícies de troca, pondo em risco avida útil da caldeira. O tratamento eficaz da água da caldeira melhoraas trocas térmicas, atrasa ou mesmo evita a necessidade dedesincrustações químicas e mecânicas e reduz os fenômenos deoxidação.

Monitorar o rendimento da caldeira – é importante utilizarequipamentos de controle (analisador dos gases de combustão,termômetro para controle das temperaturas, entre outros) quepermitam seguir a evolução do balanço térmico e agir sobre osparâmetros da combustão, de modo que o funcionamento da caldeiraproporcione a obtenção de melhores rendimentos.

Evitar as perdas de calor – para limitar as perdas de calor para oexterior, deve-se verificar a estanqueidade do casco da caldeira eproteger e fazer a manutenção dos isolamentos térmicos.

Verificar o ponto de carregamento da caldeira – uma caldeirageralmente opera no rendimento otimizado com cargas compreendidasentre 80 e 90% de sua capacidade normal. Operar acima dacapacidade pode comprometer a vida útil do equipamento e a operaçãocom relações abaixo de 80% faz com que o rendimento caia devido aoaumento das perdas decorrentes das trocas de calor e das condiçõesprejudiciais de combustão.

2.4 Cogeração de energia

A geração de energia elétrica no Brasil é caracterizada por seressencialmente hidráulica e por concentrar elevados investimentos doEstado. Devido ao esgotamento dos grandes potenciaiseconomicamente aproveitáveis e também dos escassos recursosfinanceiros existentes, a introdução de novos conceitos quanto àutilização e produção de energia tornam-se de fundamentalimportância para a continuidade do desenvolvimento do Estado de SãoPaulo.A cogeração de energia é uma dessas alternativas. A cogeração é aprodução simultânea e seqüencial de calor e trabalho, através de umaúnica fonte de energia, que visa o atendimento das necessidades doprocesso produtivo. Essa fonte de energia - normalmente um insumofóssil ou biomassa - produz calor através de um processo de


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combustão, que em sistemas de conversão como turbinas a gás ou avapor, etc. produzem trabalho mecânico e calor para a unidade.

O trabalho obtido em um sistema de cogeração pode ser utilizado emum alternador para a produção de eletricidade ou diretamente emequipamentos como força motriz, enquanto que o calor servirá aoprocesso produtivo para atividades de aquecimento, condicionamentoambiental, geração de vapor, secagem, etc. Portanto, fica claro que autilização da cogeração proporciona uma maior racionalização no usodos energéticos e, geralmente, maiores rendimentos globais aosprocessos industriais.

Atividades

1. Baseando-se nos conceitos discutidossobre energia e combustíveis, posicione-se em relação às duas correntesmencionadas no texto sobre a criseenergética.

2. Elabore um quadro esquemáticocontendo as principais fontes de energiae as vantagens e desvantagens de cadauma delas.

3. Faça uma pesquisa sobre a situaçãoenergética no Brasil.


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3. Condicionamento do ar e refrigeração


Destruição da camada de ozônio

O ozônio (O3), nocivo ao nível do solo, age como um filtro nas camadas mais altas da atmosfera,retendo a nociva radiação ultravioleta (UV) do Sol. Pequenas quantidades de ozônio – apenas poucasmoléculas a cada milhões de moléculas de ar – existem na estratosfera, uma camada entre 15 e 50km acima da superfície da Terra. As concentrações de ozônio em diferentes altitudes também afetama temperatura atmosférica, movimentos do ar e outros fatores que influenciam o clima.

O ozônio se forma na camada superior da atmosfera quando as moléculas de oxigênio (O2) sãoseparadas pela radiação ultravioleta. Os dois átomos livres de oxigênio resultantes dessa reaçãorapidamente ligam-se a outras moléculas para formar o O3. Esse processo é reversível; o UV tambémrompe o ozônio, formando O2 e O e criando um equilíbrio entre O, O2 e O3. Quando outrassubstâncias reagentes como o cloro e o nitrogênio, estão presentes na camada superior da atmosfera,elas podem perturbar esse balanço, e reduzir a quantidade de O3. Moléculas reagentes simples comoo cloro, bromo e nitrogênio podem eliminar milhares de moléculas de ozônio. Entre os tipos diferentesde radiação UV, normalmente bloqueados pela camada de ozônio, o UV-B é o mais nocivo,danificando humanos e animais, bem como vegetais.

Evidências cada vez maiores apontam a uma destruição gradual da camada de ozônio em anosrecentes. Compostos como clorofluorcarbonetos (CFCs), óxidos nitrogenados (NOx), dióxido decarbono (CO2), halógenos e metano têm sido responsabilizados pelo rompimento da camada deozônio. Durante os últimos 20 anos, os níveis de ozônio na Antártida têm caído em quase 40%durante a primavera. Essa destruição criou um buraco na camada de ozônio, claramente visível pormedições de satélites. Um estudo em 1988 mostra que, desde 1969, os níveis de ozônio caíram 2%em todo o mundo, 3% sobre as áreas urbanas da América do Norte e Europa, e mais 3% em partesda América do Sul, Austrália e Nova Zelândia. [...].

Clorofluorcarbonetos são compostos com base no cloro usados como propulsores aerosóis,refrigeradores, líquidos refrigerantes, esterilizantes, solventes e como agentes espumantes. Não háum método natural de remoção dos CFCs da atmosfera, e eles apenas são rompidos na estratosfera,através da radiação UV-B. Através dessa interação com a radiação UV-B, os CFCs liberam cloro; cadaum desses átomos de cloro pode destruir cerca de 100.000 moléculas de ozônio. Em virtude dos CFCsserem estáveis, eles podem permanecer intactos por mais de 100 anos, continuando a destruir acamada de ozônio, mesmo se sua produção cessar imediatamente.[...] O Protocolo de Montreal de1987 especifica reduções na produção de CFC durante as próximas décadas.

(Adaptado de: Walter H. Corson. Manual global de ecologia: o que você pode fazer a respeito da crisedo meio ambiente, Augustus, 1996).

3.2 O ciclo de refrigeração

Nos equipamentos de refrigeração e de condicionamento do argeralmente são empregados os seguintes processos de refrigeração:

a) processo de refrigeração por compressão mecânica de vaporrefrigerante eb) processo de refrigeração por absorção.


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O ciclo de refrigeração por compressão de vapor é o mais comumenteutilizado na prática. O ciclo de refrigeração por absorção tem avantagem de não utilizar clorofluorcarbonos e já vem sendo utilizado naprática.

Uma máquina térmica que retira calor de uma fonte quente e produztrabalho segue o “ciclo de Carnot”. O processo inverso é denominadode “ciclo reverso de Carnot” e é o ciclo utilizado na refrigeração. Nestecaso, para fornecer calor à fonte quente há necessidade defornecimento de trabalho.

O refrigerante utilizado em sistemas de refrigeração e condicionamentode ar circula no sistema, passando por fases de condensação eevaporação, ocasião em que ocorre a transferência de calor. Nocondensador o gás refrigerante é condensado, após ter sidocomprimido no compressor, cedendo calor ao meio circundante. Emseguida este refrigerante, na fase líquida, sofre expansão, passandopara a fase vapor, retirando calor do ambiente que está sendorefrigerado, voltando então para o compressor, reiniciando o ciclo. Esteprocesso está esquematizado na figura 3.1.

A retirada de calor do ambiente pode ser feita diretamente pelorefrigerante ou indiretamente como ocorre nos resfriadores de líquidos(“chillers”), onde o gás refrigerante resfria o líquido, em geral a água, eeste retirará calor do ambiente a ser refrigerado.

Figura 3.1 - Esquema típico de ciclo de refrigeração por compressão mecânica devapor utilizado em sistemas de refrigeração e condicionamento de ar (Assunção,

1993).


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3.3 Clorofluorcarbonos

Os clorofluorcarbonos são compostos orgânicos sintéticos totalmentehalogenados que contém na molécula os elementos cloro e flúor. Osdois primeiros CFCs sintetizados foram o CFC 11 (triclorofluormetano) eo CFC 12 (diclorofluormetano), nos laboratórios da General Motors, em1928, resultado de pesquisa de substâncias refrigerantes não tóxicas enão inflamáveis. Em 1929, os clorofluorcarbonos foram introduzidos nomercado como alternativas mais seguras em relação aos gases amôniae dióxido de enxofre, utilizados como refrigerantes.

Outros hidrocarbonetos parcialmente halogenados utilizados comorefrigerantes são os HCFCs (hidroclorofluorcarbonos), em especial oHCFC 22, que tem essa denominação pela presença de átomos dehidrogênio na molécula, e os HFCs (hidrofluorcarbonos), que nãocontém cloro na molécula, como por exemplo, o HFC 152a(difluoretano).

As principais características que tornaram os CFCs de uso extensivo narefrigeração, em sistemas de condicionamento de ar e comopropelentes, são a sua baixa toxicidade, não inflamabilidade,estabilidade química e não explosividade.

Os CFCs, quando utilizados em refrigeração e ar condicionado, sãolançados na atmosfera por ocorrência de vazamentos no sistema oupor ação deliberada quando da manutenção ou reparação após a vidaútil do sistema, se houver rompimento do circuito.

Além da destruição da camada de ozônio, os CFCs participam tambémdo efeito estufa. Os CFCs absorvem intensamente a radiaçãoinfravermelha.


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As alternativas para a redução das emissões de clorofluorcarbonos são:

a) Substituição por produtos de outra espécie (não-halocarbonos);b) Substituição por produtos da mesma espécie, mas de menor

potencial de destruição da camada de ozônio (halocarbonos);c) Reciclagem e recuperação dos CFCs usados;d) Redução do consumo por melhoria das condições de uso;e) Redução do consumo através da restrição ao uso de processos,

equipamentos ou produtos que utilizem CFC;f) Implantação de equipamentos de controle de emissões.

A substituição dos CFCs por outros produtos da mesma espécie temsido motivo de pesquisas pelos principais produtores de CFCs nomundo. Neste caso, os CFCs seriam substituídos por halocarbonos demenor potencial ou de potencial zero da camada de ozônio. Estessubstitutos são principalmente os compostos da classe doshidroclorofluorcarbonos e dos hidrofluorcarbonos. A presença dehidrogênio na molécula dos HCFCs torna-os menos estáveisquimicamente, possibilitando a sua decomposição e, por conseguintesua vida média na atmosfera é menor que a dos CFCs.

O HCFC 22 é um hidroclorofluorcarbono é um refrigerante largamenteutilizado em condicionadores de ar, refrigeradores e freezers, e requerreformulação de projeto de alguns equipamentos. Sua eficiênciaenergética é inferior à do CFC 12 em cerca de 10%, implicando emmaior consumo de energia.

O HFC 134a tem potencial de redução da camada de ozônio igual azero. Os testes realizados acusam problemas quanto àincompatibilidade com lubrificantes e umidade, podendo elevar oconsumo de energia em cerca de 10%. Outros substitutos em testeincluem várias misturas de HFCs e HCFCs.

A capacidade de absorção da radiação terrestre dos clorofluorcarbonosé de 12000 a 18000 vezes maior que a do CO2, enquanto que, para ossubstitutos HCFCs e HFCs, essa capacidade de absorção é 6000 a13000 vezes maior que a do CO2. Além disso, a vida menor dos HCFCse HFCs na atmosfera diminui o impacto acumulativo no efeito estufa. Autilização dos substitutos terá uma repercussão econômica que precisaser avaliada. Além dos gastos com substituição de equipamentos, os


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usuários destes produtos arcarão com o custo mais alto dos substitutoshalogenados, estimado ser de 3 a 5 vezes maior que os atuais CFCs.

Em relação à reciclagem e recuperação de CFCs, o processo envolve aremoção do CFC usado do sistema, sua limpeza e, em alguns casos seureprocessamento, visando sua purificação, para posterior retorno aosistema, que pode ser o mesmo de onde o CFC foi retirado ou não.

A redução do consumo de CFCs por melhoria das condições de usoenvolve cuidados na operação, na manutenção do sistema de formapreventiva ou corretiva, na utilização de instrumentação e controleadequados, bem como na checagem periódica da existência devazamentos. O objetivo de todos esses cuidados é evitar a ocorrênciade vazamentos, seja na operação normal, seja na realização damanutenção. Partes e peças de boa qualidade também são defundamental importância para a redução de vazamentos.

A redução do consumo através da restrição ao uso de processos,equipamentos ou produtos que utilizem CFC será limitada àdisponibilidade de alternativas. Este método de redução de emissão deCFCs envolve motivação e conscientização do usuário e de fabricantesde produtos alternativos àqueles que utilizam CFC.

A implantação de equipamentos de sistemas de controle de emissões éaconselhável, por exemplo, na colocação do gás nos refrigeradores. Aaplicação de sistemas de ventilação local exaustora com emprego daadsorção para a retenção dos CFCs é a prática mais indicada para estescompostos.

Atividades

1. Escreva um texto explicandoporque nem sempre é tão simples asubstituição dos CFCs por outroscompostos menos nocivos à camadade ozônio.2. Faça uma pesquisa sobre asmedidas de proteção à camada deozônio em âmbito nacional einternacional


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4. Gases industriais


Mercado melhora e motiva investimentos

A White Martins elaborou um programa de replacement no qual projetou, para os próximos trêsanos, a substituição de algumas de suas plantas antigas por outras novas. A empresa ganhará comisso eficiência, aumento da capacidade de produção e maior competitividade.

A primeira unidade a fazer parte deste programa já está pronta. Trata-se da fábrica de Manaus, ondea White Martins investiu, até o momento, R$ 13 milhões, parte de um pacote que contempla oredimensionamento de toda a sua estrutura de produção, distribuição e atendimento ao cliente naAmazônia Legal.[...].

Segundo Marcelo Quintais, vice-presidente de operações da White Martins, a nova planta apresentauma maior oferta de insumos e tecnologia, similares à dos grandes centros do país. “Por se tratar deuma unidade da década de 40 que não tinha a capacidade de produção que a demanda local exigia,optamos pela construção de uma nova unidade, já que modernizá-la não seria viável. A insuficienteprodução exigia o transporte de produtos de outros centros como Belém e Recife”, explica. A antigaplanta foi desativada, porém equipamentos como compressores foram reaproveitados. [...].

[...] A previsão de término de todo o “pacote” de replacement é de três anos, porque Capuava e BeloHorizonte são soluções um pouco mais complicadas, já que serão unidades maiores.

Outro fato considerado pela empresa no momento de optar entre reestruturar ou construir estáligado à evolução tecnológica que o mercado de gases do ar sofreu nos últimos anos, onde oconsumo específico de energia caiu muito. “Já tivemos experiências de recolocação de plantas nopassado, que acabaram rapidamente sendo superadas pela evolução tecnológica, então não vale apena investir e transferir uma planta de lá para cá, como valia nos anos 50 ou 60”, completaQuintais.

Presente em todas as regiões do país, com 17 unidades de produção de gases atmosféricos degrande porte (separação do ar: oxigênio, nitrogênio e argônio), a White Martins estuda a construçãode novas plantas de acordo com as localizações mais adequadas, já que o transporte de gasesindustriais só pode se feito em um raio de até 400 quilômetros.[...].

(Renata Bernardis. Francisco Alves. Química Industrial, ano IX, no65, maio 2000).

4.2 Generalidades

Esta indústria compreende os seguintes produtos: acetileno, dióxido decarbono, argônio, hélio, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio e óxidonitroso, entre outros. Os gases industriais cumprem funções diversas eessenciais na economia de um país. Alguns deles são matérias-primasintermediárias para fabricação de outros compostos. O dióxido decarbono é utilizado para refrigerar sorvetes, carnes e alimentos, temtambém aplicações na indústria química como matéria-prima dabarrilha, entre outras. O hidrogênio é utilizado na fabricação daamônia, na hidrogenação de óleos comestíveis, nos fornos paratratamento de metais, na operação de craqueadores catalíticos, etc. O


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oxigênio é utilizado na indústria do aço, na ativação de processos decombustão em processos metalúrgicos de não ferrosos, hospitais, etc.Os problemas ambientais aumentaram o campo de utilização deste gás.Em alguns processos de tratamento de resíduos líquidos é possível asubstituição do ar pelo oxigênio. O nitrogênio, da mesma forma que ohidrogênio, é utilizado na fabricação da amônia, na obtenção detemperaturas muito baixas, em processos de polimerização, entreoutras aplicações. O argônio é aplicado em processos metalúrgicos,enchimento de bulbos de lâmpadas, etc.

4.3 Fabricação

O oxigênio e o nitrogênio são produzidos quase que exclusivamentepela liquefação e posterior retificação do ar. A figura 4.1 apresenta umfluxograma de uma unidade de separação do ar.

Figura 4.1 – Fluxograma de uma unidade de separação de ar (Shreve; Brink, 1977)

O ar, depois de filtrado, é comprimido num compressor centrífugo edepois resfriado. Após a separação da água líquida, o ar entra numtrocador de calor reversível e é resfriado até quase seu ponto deorvalho, numa troca térmica em contracorrente com os produtosgasosos efluentes. À medida que o ar se resfria, a umidade écondensada e congelada nas paredes do trocador de calor.


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O dióxido de carbono também se congela. O ar que sai estácompletamente seco e sofreu a remoção de aproximadamente 99% deCO2. Usa-se a adsorção, para remover o CO2 restante e quaisquertraços de hidrocarbonetos arrastados pelo ar. O ar purificado entra nabase da coluna inferior de um retificador à dupla coluna. O retificador àdupla coluna consiste em duas colunas de destilação com pratos,termicamente acopladas na parte intermediária por um trocador decalor, que serve de condensador para a coluna inferior, e de refervedorpara a coluna de cima. Em virtude de o nitrogênio ser mais volátil queo oxigênio, ele subirá ao longo de cada coluna, enquanto o oxigênioescorrerá para baixo. Assim, no lado do refervedor da coluna superior,haverá uma massa de oxigênio líquido fervente, de elevada pureza,enquanto no lado do condensador da coluna inferior estará sendocondensado o nitrogênio quase puro. A refrigeração necessária parasuperar o influxo térmico no sistema é conseguida mediante aexpansão da corrente de ar através de uma turbina centrífuga deexpansão. O oxigênio é removido do condensador principal na forma devapor saturado, e o nitrogênio de elevada pureza é removido do topoda coluna superior, também como vapor saturado.

As duas correntes de nitrogênio e oxigênio são superaquecidas nosseus respectivos superaquecedores, e introduzidas nos trocadores decalor reversíveis, para serem aquecidas até a temperatura ambiente,em troca térmica com o ar afluente.

O argônio é produzido como subproduto da usina de separação do ar.É produzido em uma coluna lateral de retificação combinada com acoluna dupla. Em virtude de o argônio ferver a uma temperatura logoabaixo da de ebulição de oxigênio, seu nível de concentraçãodesenvolve-se na coluna superior, num ponto acima do nível deoxigênio. O vapor rico em argônio é drenado da coluna superior para acoluna de argônio.

O problema de resíduos é resultante do aquecimento da água deresfriamento e dos óleos lubrificantes utilizados nos compressores. Aquantidade destes óleos residuais varia de fábrica para fábrica,dependendo dos compressores utilizados.


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Atividades

1. Baseando-se nas informações sobre aobtenção de gases industriais, identifiqueos principais problemas ambientaisencontrados numa unidade de separaçãodo ar. Proponha soluções para essesproblemas.2. Faça uma pesquisa sobre a utilização dooxigênio no tratamento de resíduoslíquidos.


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5. Indústrias eletrolíticas


Produção de cloro é regulamentada no Brasil

O governo federal regulamentou o sistema de produção de cloro e soda no Brasil. A lei obriga que aconstrução de novas unidades e os aumentos produtivos usem outra tecnologia, que não o atual diafragmade amianto e o mercúrio. A única disponível no mundo, hoje, é a membrana de plástico.

Além disso, a nova legislação autoriza as 12 fábricas instaladas no país a continuarem usando diafragma deamianto e o mercúrio. Segundo cálculos do diretor da Associação Brasileira da Indústria de Álcalis e Cloro(Abiclor), Martim Penna, a simples troca do atual processo resultaria em um gasto para as indústrias dosetor de US$ 1,56 bilhão. [...].

Para Mario Cilento, vice-presidente da Carbocloro, investimentos estão ligados à confirmação darecuperação econômica. “Deveremos observar novos recursos na indústria do cloro em até cinco anos”, dizCilento.

O cloro é bastante utilizado pelo setor de celulose e papel, policloreto de vinila (PVC), entre outros. “Hoje,90% das 1,3 milhão de toneladas de capacidade produtiva são utilizadas”, diz Penna da Abiclor. Hoje, aindústria brasileira de cloro e soda fatura US$ 600 milhões.

A preocupação ambiental foi uma das razões do projeto de lei do ex-deputado Ivan Valente. “O principalproblema é o destino do mercúrio”, diz Valente.

Cilento, da Carbocloro, explica que o mercúrio é um metal líquido, usado para absorver o sódio, evitando amistura com o cloro. Depois, o mercúrio é separado e recebe um tratamento especial. Já o diafragma deamianto e a membrana plástica funcionam como uma película, usada no processo de separação do cloro esódio.

Tanto o amianto, bem como o mercúrio e a membrana, auxiliam a eletrólise, processo químico responsávelpela separação do cloro e sódio. Dessa prática surge a água sanitária, o cloreto férrico (usado no tratamentode água), entre outros.

Cilento informa que os custos para construir uma unidade usando amianto ou mercúrio são cerca de 8%superiores, comparado à tecnologia de membrana plástica. “Equipamentos contra vazamentos, por exemplo,não serão mais necessários na fábrica que usa membrana”, informa o executivo da Carbocloro.

A idéia de banir o diafragma de amianto e o mercúrio nasceu em meados da década de 80, na Europa,segundo Abdalla da Solvay. O projeto era substituir os dois processos em 20 anos. “No começo dos anos 90,verificou-se que essa tecnologia não oferecia riscos se bem administrada”, informa Abdalla. Bemadministrada significa que o mercúrio não será jogado no meio ambiente e que as fibras de amianto nãosejam aspiradas pelos trabalhadores, o que acarreta problemas respiratórios. [...].

(Maurício Capela. Valor Econômico, 25/07/2000.).

5.2 Indústria de cloro-soda

5.2.1 Aspectos gerais

Entre os processos eletroquímicos de decomposição em soluçõesaquosas, sem formação de metais, o mais conhecido é a eletrólise desoluções aquosas de cloreto de sódio onde se produz o cloro, ohidrogênio e a soda cáustica. É um dos processos mais importantes


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dentro da produção industrial de um país, pois seus produtos sãoinsumos químicos de base.

A matéria prima que entra na produção de cloro-soda é o salproveniente das salinas (sal marinho) ou salgema (minas de subsolo).

Em geral, o sal marinho - matéria prima mais empregada nas indústriasnacionais de cloro-soda que operam com células de mercúrio - contémbastantes impurezas, destacando-se o sulfato, o cálcio, o magnésio e oferro. Na eletrólise, antes de alimentar as células eletrolíticas, asalmoura concentrada é submetida a um tratamento de purificação.Todas as impurezas precipitadas na superfície do eletrodo acarretamdiminuição da produção, além dos danos que podem causar noseletrodos e na própria célula eletrolítica.

Toda a atual produção industrial de cloro e soda é feita pelo processoeletrolítico, utilizando células com o cátodo móvel (o mercúrio) ou comdiafragma e mais recentemente com membrana. Qualquer que seja otipo de célula utilizada nas indústrias de cloro-soda de porte, todas elasdevem apresentar uma produtividade elevada com rendimento máximoe estável, além de concepção simples, baixo custo e construção segurae duradoura.

5.2.2 Layout da instalação de um processo eletrolítico deprodução de cloro-soda, por célula de mercúrio.

A figura 5.1 mostra esquematicamente o layout de uma típica indústriade cloro soda pelo processo eletrolítico a mercúrio.

Para a produção eletrolítica de cloro-soda, como já foi citadoanteriormente, utiliza-se o cloreto de sódio como matéria-prima. É nosal marinho e salgema onde o cloreto de sódio se encontra em altapureza e reservas praticamente inesgotáveis. O sal comercial apresentaapenas 4-5% de impurezas.


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O tratamento da salmoura saturada para a remoção de impurezaspresentes, principalmente na forma de sulfato, cálcio, magnésio e ferrodiverge em relação ao uso de reagentes. A presença de altos teores desulfato e de cálcio na salmoura de alimentação da célula eletrolíticaocasiona uma desativação gradual e significativa da grafite, porque osulfato pode se depositar na superfície porosa deste eletrodo sob aforma de sulfato de cálcio.

O sulfato é tratado com cloreto de cálcio, o carbonato de sódio removeo cálcio e o hidróxido de sódio remove magnésio e ferro. O precipitadoassim obtido é chamado de lama industrial. A sedimentação dasimpurezas ocorre no decantador e a lama é enviada ao sistema detratamento de lama.

A presença de teores mais elevados de magnésio na linha de salmouraocasiona a formação de formas amalgamadas sobre o cátodo (chapade aço), que além de liberar hidrogênio dentro da célula ao sedecompor, provoca a redução da velocidade de circulação do mercúriona célula. O ferro forma a chamada “manteiga de mercúrio” sobre ocátodo o que acarreta a redução da superfície do mesmo.

A salmoura purificada passa por um filtro (de areia, por exemplo) ondeficam retidos os flocos não decantados. A lavagem do filtro se processacom a salmoura pura concentrada – SPC. Após um ajuste do pH para 3com ácido clorídrico, a salmoura – SPC entra na célula. Cerca de 15%do cloreto de sódio se transforma em cloro e sódio que se amálgama.


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Figura 5.1 – Etapas do processo produtivo de cloro-soda por mercúrio (Bastos; Caio, 1983).


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Na célula eletrolítica, o cloro é produzido junto ao ânodo e sobre ocátodo móvel do mercúrio é descarregado o sódio, que se amálgama. Asalmoura pura esgotada – SPE sai da célula saturada de cloro livre eenriquecida com mercúrio, preferencialmente na forma de complexos.

Observa-se dois tipos de decompositores (pilhas) de amálgama: overtical e o horizontal. A linha de fluxo de amálgama segue para a pilhavertical ou horizontal. Para cada célula há uma só pilha. As células maismodernas de mercúrio se utilizam de pilhas verticais, onde o amálgamaé “chuverado” sobre um leito de grafite granulado. Este procedimento éfeito com a finalidade de acelerar o contato do amálgama com a águade produção e principalmente para reduzir o Hg presente no conjuntocélula-pilha. A água flui em contra corrente ao movimento doamálgama. Desta reação se forma a lixívia cáustica com concentraçãoentre 40% e 70%, contaminada com mercúrio e o hidrogênio sedesprende saturado com vapores de água e mercúrio. O mercúrioliberado da reação de desamalgamação é reciclado para a célulaatravés de uma bomba centrífuga. Quando o mercúrio se torna impuro,é enviado para um sistema de purificação.

A salmoura pura esgotada – SPE de saída da célula segue para odeclorador onde recebe, em contra fluxo, o ar insuflado.

5.2.3 Fontes de perdas de mercúrio, operações de purificação erecuperação de mercúrio nos produtos finais, nos rejeitossólidos e líquidos e nas emissões gasosas

Vários resíduos contaminados com mercúrio são formados nasdiferentes etapas do processo produtivo, destacando-se:

a) Resíduo de tratamento de salmoura;b) Resíduo da oficina de manutenção (grafite e outros materiais);c) Resíduo de raspagens do cátodo da célula (manteiga de mercúrio e

outros);d) Resíduo de varredura e lavagem do piso da sala de células e

vizinhança;e) Resíduo do filtro de salmoura;f) Resíduo do tratamento de desmercurização por precipitação das

águas mercuriais;g) Outros resíduos.


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O procedimento empregado usualmente é dispor estes resíduos ematerros sanitários, desde que os mais contaminados sejamenvolucrados ou encapsulados, e desta maneira dispostos nos aterros.

O sal marinho brasileiro não se enquadra, dentro da área de aplicaçãoindustrial de produção cloro-soda, como um sal de ótima qualidade. Oemprego desta matéria-prima impura significa uma geração de grandequantidade de lama.

A linha de fluxo de lama no tanque de decantação segue diversostratamentos que têm as seguintes finalidades:

a) Redução do teor de mercúrio na lama eb) Recuperação de cloreto de sódio, matéria prima presente em

quantidade significativa na lama.

O tratamento da lama é feito após a preparação de uma camadafiltrante utilizando-se de auxiliares de filtração sobre as mantas, presasàs placas do filtro. Esta massa, que contém sais de mercúrio insolúveiscomo oxicloreto ou o mercúrio metálico, torna o seu acondicionamentoem aterros industriais muitas vezes mais facilitado.

Pode-se reduzir bastante a transferência do mercúrio para a lama,realizando a purificação da salmoura saturada na presença de umagente oxidante, e desta forma reduzir em mais de 1000 vezes aquantidade de mercúrio insolúvel. O cloro livre, como agente oxidante,é a melhor opção.

No fluxograma do tratamento da lama, observa-se um outro tipo detratamento, que consiste em dissolver a lama com ácido clorídrico, etratá-la quimicamente com bissulfeto de sódio. Após este tratamento,todo o mercúrio se transforma em sulfeto de mercúrio. Este compostode mercúrio é um sólido praticamente insolúvel em água, é de fácilremoção por filtração, sendo processado em filtros prensa.

Durante as constantes manutenções das células e pilhas, ocorremsignificativas perdas de mercúrio para o ambiente. A abertura doequipamento “in situ” provoca elevados picos de concentração demercúrio no ar ambiente na sala de células, a qual os operadores ficamexpostos. Nestas manutenções, quantidades relativamente altas deágua para a lavagem são empregadas. Estas águas são segregadas


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como águas mercuriais, seguindo para a unidade de desmercurizaçãoque empregam o método da precipitação do mercúrio, através doprocesso de sulfetação.

Uma das alternativas inovadoras em relação à manutenção das célulaseletrolíticas e das pilhas consiste no emprego de um equipamento quese introduz na célula vazia, fazendo a limpeza do cátodo, semnecessidade da abertura da célula. Outra alternativa consiste nasubstituição da pilha que necessita de manutenção, por uma outra, queé preparada previamente. A manutenção da pilha é feita em recintofechado, resfriado e dotado dos recursos para evitar perdas para oambiente.

A contaminação de cloro pelo mercúrio é considerada desprezível. Alinha de fluxo de cloro em uma indústria de cloro-soda se divide emduas, a saber:

a) Para a fabricação de hipoclorito de sódio ou de cálcio eb) Para a produção de cloro líquido.

Uma etapa do processo produtivo onde ocorre a liberação de cloro é adeclorinação da salmoura – SPE. O ar é fortemente insuflado para ointerior do declorador, onde praticamente declora a salmoura. Omercúrio eventualmente presente no cloro é condensado juntamentecom vapores d’água e segue para a linha das águas mercuriais.

As células eletrolíticas modernas possuem nas suas extremidades umsistema de exaustão dos gases e vapores que são coletados e enviadospara o tratamento de desmercurização antes de serem liberados para aatmosfera.

Uma das maiores fontes de perda de mercúrio para o ambiente naindústria de cloro-soda se localiza na sala das células eletrolíticasdurante sua operação. O mercúrio a 80-100oC (temperatura deoperação da célula) é bastante volátil e seus gases são liberadas para oambiente em maior ou menor quantidades, dependendo da vedaçãodas partes em contato. Não se deve lançar diretamente ao meioambiente, o ar da sala de células. Atualmente, existem sistemas defiltração do ar através de leitos de carvão ativo especial, comcapacidade de desmercurização de 95%.


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O hidrogênio gerado no decompositor sai com uma temperatura quepode variar de 70-120oC e, saturado de vapor d’água e de mercúrio. Asperdas reais de mercúrio vão depender do processo de resfriamento e,principalmente de manipulação do condensado. Ultimamente,empregam-se temperaturas mais baixas de resfriamento do hidrogênio,que permitem uma redução do teor de mercúrio no hidrogênio em99,87%. O hidrogênio utilizado na indústria de alimentos é aindapurificado em filtros de carvão ativado impregnado com sulfetos e iodo.A soda cáustica produzida na pilha contém mercúrio metálico finamentedisperso, cuja concentração pode variar de 5 a 20 ppm. A tendênciaatual de disposição da lixívia cáustica no mercado consumidor é de secolocar o produto com concentração de Hg menor que 0,5 ppm. Esteconteúdo na soda cáustica pode atingir valores em torno de 0,015 ppmse otimizar o tratamento de filtração em leito de carvão ativado.

As peças substituídas nos serviços de manutenção do sistema célula-pilha que tiveram contato com o mercúrio, passam por um tratamentotérmico em um destilador, onde se recupera o mercúrio agregado. Aspeças após o tratamento, quando não reutilizadas no processo, sãoadequadamente acondicionadas e levadas para aterros industriais.

5.2.4 Avaliação conjunta dos processos a mercúrio, diafragmae membrana.

Célula de diafragma

A célula eletrolítica de diafragma é um equipamento, com forma decaixão desmontável e que se fecha hermeticamente com uma entradapara a salmoura pura concentrada e três saídas, a saber: duas do ladodo cátodo, para o licor da célula e gás hidrogênio e uma no lado doânodo para o gás cloro. No seu interior possui cerca de duas dezenasde pares de eletrodos, onde o eletrodo negativo (cátodo) é revestidopor uma camada porosa de fibras de asbesto (diafragma).

A célula de diafragma é alimentada com salmoura pura concentradapela sua parte superior. Através da passagem da corrente elétrica entreos eletrodos, parte dos íons cloretos dissociados na salmoura sedescarregam no eletrodo positivo (ânodo) produzindo o gás cloro. Nocátodo a água se eletrolisa, produzindo íons hidroxila e o hidrogênio,que é coletado. Junto ao cátodo, os íons de sódio e hidroxila serecombinam formando o hidróxido de sódio, que juntamente com


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salmoura fraca, filtrada através do diafragma, deixa a célula pelo ladodo cátodo. Este líquido é mais conhecido por licor da célula, e éconstituído de 12-14% em peso de NaOH, 16-18% em peso de NaCl eo restante é água. A principal função do diafragma é evitar a passagemdo hidrogênio para salmoura no lado do ânodo.

Os aspectos mais importantes deste processo podem ser assimresumidos:

a) A tensão de decomposição teórica é 2,2 volts, resultando nummenor consumo de energia elétrica;

b) Investimento menor na unidade de eletrólise, devido àsimplicidade de construção da célula;

c) Alimentação direta da salmourad) A concentração da soda cáustica no licor da célula é de 12 a 14%

e de cloreto de sódio é de 16 a 18% em peso;e) O licor da célula precisa ser concentrado para separar o cloreto de

sódio consumindo grande quantidade de vapor;f) Mesmo após a concentração e separação, a lixívia cáustica obtida,

ainda contém cerca de 1% de cloreto de sódio; em certasaplicações industriais esta soda não pode ser utilizada e aindacausa problemas de corrosão;

g) O diafragma normal de asbesto é mecanicamente fraco contra asflutuações do suprimento de energia elétrica, resultando numamenor durabilidade;

h) O asbesto é um material perigoso.

Célula a membrana

A célula a membrana, em princípio, é bastante similar à célula dediafragma exceto que, no lugar do diafragma poroso é posta umamembrana trocadora de íons, não porosa. A salmoura puraconcentrada alimenta o lado anódico. O gás cloro é produzido no ânodoe deixa o compartimento do ânodo juntamente com a salmoura fraca.Os íons sódio e moléculas de água que são permeáveis à membranasão transportados através dela para o compartimento catódico. Amembrana trocadora de íons não é permeável aos íons cloreto,portanto evita sua passagem para o compartimento catódico. A água éeletrolisada no cátodo formando o hidrogênio e íons hidroxila. Estesíons combinam com os íons sódio, formando o hidróxido de sódio. Asolução de soda cáustica é reciclada no compartimento do cátodo, com


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a finalidade de se concentrar até o nível requerido, antes de deixar acélula.


a) A tensão de decomposição teórica é a mesma que a tensãoteórica no processo a diafragma (2,2 V);

b) O licor da célula contém mínimas quantidades de cloreto de sódio(50-100 ppm). A lixívia obtida (30-40% NaOH) pode ser utilizadadiretamente sem nenhum tratamento adicional. A quantidade dasoda cáustica final é similar à soda obtida pelo processo amercúrio;

c) A membrana sintética trocadora de íons é quimicamente estável,não é poluente e não causa riscos à saúde humana;

d) A membrana empregada na célula eletrolítica é mecanicamenteestável contra os impactos das flutuações e quedas do suprimentode energia, sem maiores riscos de danos à membrana,garantindo-se um menor consumo de energia elétrica, maiorprodutividade e maior durabilidade;

e) A salmoura precisa ser purificada com resina de troca iônica ouquelante para reduzir a concentração dos íons multivalentesabaixo de 1 ppm;

f) Custo da membrana é relativamente alto.

Célula de mercúrio

Este processo já foi descrito no item 5.2.2.


a) A tensão de decomposição teórica na célula a mercúrio é alta(3,13 V), causando maior consumo de energia elétrica;

b) A soda cáustica produzida contém quantidades mínimas de NaCl(cerca de 50 ppm);

c) A soda cáustica concentrada a 50% pode ser obtida diretamentesem a concentração da soda por evaporação da água;

d) O mercúrio é poluente; problemas ecológicos.


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Os princípios básicos dos processos a mercúrio, a membrana e adiafragma podem ser observados na figura 5.2.

Figura 5.2 – Princípios básicos dos processos a mercúrio, a diafragma e a membrana(Bastos; Caio, 1983).

Atividades

1. Proponha recomendaçõespara minimizar as perdas demercúrio nas diversas etapas doprocesso produtivo de cloro esoda a mercúrio.2. Compare os processosprodutivos de cloro e soda amercúrio, a diafragma e amembrana.


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6. Indústrias agroquímicas


Poluição do solo rural – ocorrência e controle

O emprego de fertilizantes sintéticos e defensivos é um fato relativamente novo, mas de intensidaderapidamente crescente hoje por praticamente todos os terrenos agricultáveis, com alguns impactosambientais imediatos e bem conhecidos e, outros, especialmente os relacionados aos defensivos, quedependem de anos e décadas para se manifestarem e serem avaliados em suas conseqüênciastotais.Nos dois casos a produção e o consumo vêm crescendo geometricamente a taxas que giram emtorno de uma sextuplicação até aproximadamente duas décadas, e que tendem a manter-se ou acrescer em curto prazo. Entretanto, a despeito dos riscos envolvidos, é forçoso reconhecer que o usode fertilizantes sintéticos e defensivos é essencial para assegurar os níveis de produção primária dealimentos, para o atendimento de uma população que continua a crescer em taxas elevadas, da qualcerca de dois terços com graves problemas de desnutrição. Se não é possível aboli-los em curtoprazo, é urgente limitar o uso dos fertilizantes ao estritamente indispensável, cortando osdesperdícios geradores de resíduos poluidores, e restringindo o emprego dos defensivos aosambientalmente mais seguros e empregando técnicas de aplicação que reduzam os custos advindosde sua acumulação e propagação através da cadeia alimentar.Até o advento da industrialização dos fertilizantes sintéticos, esses eram disponíveis quase natotalidade provenientes da produção própria e local, obtida dos restos vegetais decompostos e dosexcrementos de animais.[...] Sendo todos produtos naturais, sua biodegradação e incorporação àscadeias alimentares dos ecossistemas associados ao solo eram imediatas e sem a criação dedesequilíbrios ou danos maiores. A partir da produção do adubo artificial caiu a barreira física eeconômica que limitava a sua disponibilidade, fazendo crescer os riscos de sua acumulaçãoambiental até concentrações tóxicas, tanto de nutrientes essenciais como de outros elementos tidoscomo impurezas do processo de fabricação.[...]A adição de fertilizantes ao solo visa atender à demanda de nutrientes das culturas. Em ordemdecrescente das quantidades exigidas pela planta são cerca de dezesseis os elementos necessáriospelo vegetal, principalmente a partir de suas formas minerais ou mineralizadas encontradas emsolução nos solos. Os macronutrientes são: nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio, enxofre,ferro, manganês, cobre zinco, boro, molibdênio e cloro.Como em qualquer processo físico, químico e biológico, mesmo quando o fertilizante é aplicado coma melhor técnica e na forma em que é mais facilmente assimilável pelo vegetal, a eficiência nunca éde 100%, provocando em conseqüência um excedente que passa a incorporar-se ao solo, fixando-seà sua porção sólida ou solubilizando-se e movimentando-se em conjunto com a sua fraçãolíquida.[...]Mesmo sem entrar em detalhes sobre a evolução seguida pelos vários elementos não incorporados àplanta, é fácil intuir que alguns deles poderão vir a integrar-se a corpos d’água e outros ficarão nosolo, próximo à superfície em que são agricultáveis.Os primeiros poderão elevar os teores com que naturalmente se apresentam nas águas,acarretando-lhes diferentes formas de poluição. Uma delas, denominada contaminação ocorrequando esses teores atingem níveis tóxicos à flora, à fauna e ao Homem em particular. A outra,denominada eutrofização, corresponde à superfertilização das águas que passam a produzir enormesquantidades de algas que, por competição, eliminam muitas das espécies aquáticas e restringemseveramente os benefícios que dela se pode extrair. A parcela que se fixou ao solo tende aí aacumular-se em concentrações crescentes que poderão torná-lo impróprio à agricultura.[...]

(Adaptado de: Benedito Braga et al. Introdução à Engenharia Ambiental, EPUSP, 1999)


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6.2 Generalidades

A indústria agroquímica compreende a fabricação de substânciasquímicas empregadas para o controle das plantas ou dos animaisdaninhos aos homens e a outros animais, para a melhoria das colheitasem qualidade e quantidade, e, num menor grau, às substânciasempregadas com suplemento ou aditivo alimentar.

A produção de fertilizantes no Brasil engloba diversos processosprodutivos, a saber:

a) Fabricação das matérias-primas – carbonato de cálcio, rochafosfática, silicatos, rocha potássica, entre outros;

b) Fabricação de produtos intermediários – amônia, ácido sulfúrico,concentrado fosfático, ácido nítrico e ácido fosfórico;

c) Fabricação de fertilizantes simples – uréia, nitrato de amônio,sulfato de amônio, superfosfato triplo, superfosfato simples, cloretode potássio, entre outros;

d) Fabricação de fertilizantes compostos – NPK, sólidos granulados,fluidos em soluções, fluidos em suspensão, etc.

Dentre os diversos tipos de fertilizantes, será abordada a produção defertilizantes fosfatados e ainda a preparação da rocha fosfática.

6.3 Preparação da rocha fosfática no campo

A matéria-prima para a produção de fertilizantes fosfatados é o minériode P2O5, mais comumente designado de rocha fosfática pelosprodutores de fertilizantes. Certos minérios ou rochas fosfáticas ricasem P2O5 podem ser utilizados “in natura” na produção de fertilizantes;porém a maioria requer processos de beneficiamento ou de tratamentopara aumentar o teor do minério, através da concentração dos mineraisde fósforo, descartando-se os minerais de ganga (minerais nãofosfáticos).

As jazidas de rocha fosfática variam muito na composição epropriedade. A presença de alto teor de matéria orgânica é indesejável.A matéria orgânica, assim como a umidade, é removida peloaquecimento da rocha, numa faixa de 650 a 850oC em secadoresrotativos, usando chama de gás ou óleo. Após esta etapa, a rocha éestocada e moída antes da estocagem final.


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A figura 6.1 ilustra o beneficiamento da rocha fosfática.

Figura 6.1 – Usina de beneficiamento da rocha (Scheffel et al., 1991)

6.4 Preparação da rocha fosfática na indústria

A rocha fosfática, previamente beneficiada, chega à indústria emcaminhões ou vagões e é descarregada em um galpão fechadodenominado descarga de rocha. Do galpão, a rocha é transportadapara silos que vão abastecer os moinhos, onde sofrerá uma remoagempara melhorar a sua reatividade. O produto remoído é enviado a outrossilos e destes para a balança dosadora. Dosada, a rocha é finalmenteenviada ao misturador onde sofrerá ataque com ácido para obtençãodos superfosfatos. O transporte da rocha, desde sua entrada naindústria até a expedição na forma de fertilizantes, é feito por páscarregadeiras, correias transportadoras, rosca sem fim e elevador decanecas.


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A figura 6.2 ilustra o processo acima descrito.

Figura 6.2 – Fluxograma simplificado do processo contínuo de produção de superfosfato(Cekinski et al., 1990)

6.5 Obtenção dos superfosfatos simples e triplo

O superfosfato simples (SSP) é obtido na reação da rocha fosfática comácido sulfúrico. O produto obtido na reação contém de 16 a 20% deanidrido fosfórico. Na sua produção, conforme Figura 5.2, a rochafosfática moída é enviada à balança dosadora, posteriormenteencaminhada ao misturador, onde é adicionado o ácido sulfúrico diluído(65-75%), dando início à reação. Essa mistura em forma de polpa, fluicontinuamente pela saída da parte inferior do misturador e vai parauma correia de reação. Ao longo dessa correia ocorre uma reaçãoexotérmica que progride rapidamente, liberando gases e materialparticulado. Como resultado dessa reação, a polpa se transforma numproduto sólido de elevada porosidade e baixo peso específico. No finaldo percurso da correia de reação, a camada de superfosfato formada équebrada por um desintegrador. O produto final é levado ao armazémde cura, onde a reação se completará.


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O superfosfato triplo (TSP), conforme figura 5.3, é preparado demaneira similar ao superfosfato simples. A rocha fosfática ao invés deser misturada com o ácido sulfúrico é misturada com ácido fosfórico.Objetiva-se com este tipo de ataque ácido, sulfúrico ou fosfórico, atransformação do fósforo contido no concentrado fosfórico para formasde maior solubilidade. O principal constituinte fosfatado dossuperfosfatos é o fosfato monocálcio Ca(H2PO4)2.H2O. As reaçõesquímicas básicas são apresentadas a seguir:

Superfosfato simples – SSP

Ca10(PO4)6F2 + 7 H2SO4 + 3 H2O 3 Ca(H2PO4)2.H2O + 7 CaSO4 + 2 HF

Superfosfato triplo – TSP

Ca10(PO4)6F2 + 14 H3PO4 + 10 H2O 10 Ca(H2PO4)2.H2O + 2 HF

Figura 5.3 – Processo de produção de superfosfatos e granulados (Scheffel et al., 1991).

Após o período de cura, existem três alternativas para a comercialização destesprodutos: ser vendido a granel, ser ensacado ou ser granulado na própria indústriacomo mistura de fertilizantes granulados.


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6.6 Produção de granulados

Na produção de granulados, conforme a Figura 5.3, o superfosfatosimples e/ou triplo é enviado ao granulador rotativo, onde recebeadição de vapor d’água. Após a granulação, o material é enviado a umsecador rotativo, onde é secado por um fluxo de gases quentesprovenientes da queima do óleo combustível. Do secador, o materialseco vai para o resfriador passando, em seguida, por peneirasvibratórias onde os finos retornam ao processo através do reciclo, osgrossos passam pela moagem e retornam à peneira formando assimum circuito fechado entre a peneira e o moinho. O material dentro dasespecificações será armazenado para expedição.

6.7 Resíduos gasosos

As principais fontes de resíduos gasosos nas unidades de preparaçãoda rocha no campo, na indústria e na produção de superfosfatos egranulados são:

a) Preparação da rocha no campo – secador rotativo, pontos detransferência e moagem da rocha;

b) Preparação da rocha na indústria – descarga da rocha, remoagemda rocha, pontos de transferência das correias transportadoras eelevador de canecas;

c) Produção de superfosfatos – misturador, correia de reação oureator, pontos de transferência e armazém de cura;

d) Produção de granulados – granulador, secador rotativo, resfriador,moinhos, peneiras e pontos de transferência.

Um sistema de ventilação local exaustora deve ser instalado paraadequada captação dos poluentes.

Nas unidades de preparação da rocha fosfática, ou seja, moagem,remoagem, descarga e alimentação da rocha, peneiras, pontos detransferência e elevadores de canecas, há somente emissão depoluentes na forma de pó. O equipamento de controle maisrecomendado para essas fontes é filtro de mangas e o precipitadoreletrostático. O controle do secador rotativo, utilizado na secagem darocha no campo deve ser feito com lavador de alta eficiência.


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Nas unidades de produção de superfosfatos e granulados, ou seja,misturador, reator ou correia de reação, armazém de cura, granulador,secador, resfriador e peneiras há a emissão de fluoretos, materialparticulado e dióxido de enxofre. Os equipamentos de controle maisrecomendados para essas fontes são lavadores de alta eficiência. Osarmazéns de cura normalmente não são controlados. As operações derecepção e armazenagem de matéria-prima e superfosfatos deverãoser realizadas em silos, baias ou galpões cobertos, com paredes lateraisque evitem o arraste de material particulado pela ação das correntes devento.

No que se refere às fontes de dióxido de enxofre (caldeira e secador),deve-se utilizar as seguintes alternativas de controle: óleo com baixoteor de enxofre, combustíveis alternativos isentos de enxofre eequipamentos de absorção de dióxido de enxofre.

6.8 Resíduos líquidos

Os efluentes líquidos são gerados somente nos casos de emprego deequipamento de controle de poluentes do tipo lavador. Estes efluentes,de modo geral, são submetidos a uma decantação prévia, cujo efluenteé recirculado até se obter uma concentração de 18% em volume deácido fluossilícico, o qual pode ser utilizado em outras atividadesindustriais.

6.9 Resíduos sólidos

Os principais resíduos sólidos gerados são:

a) Resíduos constituintes de pó retirado no equipamento de controlede poluentes tipo seco, sendo que estes resíduos retornam aoprocesso;

b) Lamas provenientes da correia de reação e da decantação edesidratação dos efluentes líquidos industriais, nos casos deutilização de equipamentos de controle do tipo lavador. Estaslamas, após secagem, retornam ao processo;

c) Lixo doméstico e varreduras, os quais normalmente são recolhidospelo serviço de coleta pública.


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Atividades

1. Faça uma análise crítica dosproblemas mencionados no texto“Poluição do solo rural –ocorrência e controle”2. Elabore um quadroesquemático relacionando asetapas de fabricação dosuperfosfato simples e triplo e ospontos de geração de resíduoslíquidos, sólidos e gasosos.Mencione também a tecnologiausada para o controle dessesresíduos.


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7. Indústrias de fermentação

7.1 Usinas de açúcar e álcool

7.1.1 Generalidades

Os fundamentos do entendimento científico da fermentação, ou seja, aação de todos os microrganismos e, portanto, do seu controleeconômico, estão baseados nas descobertas de Louis Pasteur. Épossível controlar os processos de fermentação numa forma científicaexata pelo entendimento da atividade dos microrganismos e peloreconhecimento de que diversas leveduras, por exemplo, atuamdiferentemente e de que as condições do meio afetam a ação dessesmicrorganismos. Os microrganismos se alimentam de matéria orgânica.É esta alimentação que interessa ao industrial; quando certas bactérias,ou leveduras, ou fungos, recebem o material nutriente, juntamentecom outros agentes, é possível que não apenas cresçam e semultipliquem, mas também que alterem os alimentos, formando outrassubstâncias químicas.

Um dos desenvolvimentos marcantes foi a aplicação dos processosvitais desses microrganismos para a fabricação de etanol. O etanolpode ser produzido a partir de matérias-primas amiláceas (mandioca,batata-doce, milho e outros grãos), celulósicas (madeira e resíduosagrícolas, dentre os quais destaca-se o bagaço da cana-de-açúcar) esacarinas (cana-de-açúcar e beterraba). O açúcar, entretanto, só podeser produzido a partir de matérias-primas sacarinas. As matérias-primasamiláceas e celulósicas diferem das sacarinas por não possuíremaçúcares diretamente fermentescíveis, requerendo uma etapa deconversão dos polímeros de glicose que constituem estas matérias-primas em moléculas simples de glicose.

No Brasil, praticamente a totalidade do açúcar e do etanol é produzidaa partir da cana-de-açúcar. Do ponto de vista da utilização industrial,seja para fabricação de açúcar ou etanol, a cana é constituída de fibrae de caldo, sendo o caldo a matéria-prima real. A fibra é todo materialinsolúvel em água, e o caldo é o conjunto da água e de todos ossólidos solúveis, dele fazendo parte os açúcares, as cinzas, materiaisnitrogenados e outros. As usinas de açúcar e álcool são localizadasgeralmente nas áreas rurais devido às suas características especiais:


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a) Necessidade de muita água;b) Transporte de matéria-prima (a cana), em um fluxo

aproximadamente igual ao da transformação em açúcar, devido aofato de que a cana, uma vez colhida e armazenada, inicia a perdado conteúdo de sacarose;

c) Facilidades de recirculação, armazenamento e disposição final deágua de processo.

A indústria açucareira é do tipo úmido, necessitando de consideráveisquantidades de água em seus processos e operações. Como tal, sualocalização mais apropriada é nas proximidades de um manancial, rioou lago.

7.1.2 Processo de fabricação do açúcar e álcool

Fabricação do açúcar

Pesagem e lavagem da cana de açúcar – de maneira a ser correta erapidamente realizada, deve-se dispor de duas balanças paradeterminação do peso bruto e da tara. Através da operação depesagem é feito o controle agrícola e industrial da unidade. A lavagemda cana é a primeira etapa propriamente dita do processo industrial.Assim como em todas as outras etapas que necessitam locomoção dacana, o transporte é feito através de esteiras ou outros tipos detransportadores, como o de lençol de borracha. A lavagem da cana éfeita devido à presença de areia, argila, palha e pedras. Esta operaçãoé feita com água proveniente da captação ou água utilizada em circuitofechado, como a proveniente das colunas barométricas utilizadas noprocessamento, sendo renovada quando já muito contaminada. Nestaoperação, há a formação do primeiro efluente industrial. A água delavagem de cana pode ser também utilizada para irrigação da lavoura.

Preparo e moagem da cana de açúcar – o principal objetivo do preparoda cana é desintegrá-la, de modo que seja facilitada a extração docaldo (e, portanto, da sacarose) contido nas células. Atualmente, osequipamentos utilizados são as facas rotativas, seguidas dosdesfibradores. A cana de açúcar é, então, moída nas moendas, onde seextrai o caldo-de-cana que contém em solução: sacarose, açúcaresredutores e não açúcares. O resíduo da extração do caldo-de-cana é obagaço que pode representar até cerca de 30% do peso da cana-de-açúcar. Durante a moagem é feita a operação chamada embebição que


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consiste na adição de água ao bagaço, entre uma moenda e outra, coma finalidade de diluir a sacarose nele remanescente, aumentando,assim, a extração de açúcar no esmagamento posterior.

Clarificação do caldo de cana – o caldo de cana obtido na moagemsofre um processo de clarificação denominado sulfo-defecação paraobtenção do açúcar branco. A sulfo-defecação consiste no tratamentodo caldo primeiramente com SO2 até que o pH atinja 3,5 a 4,3. Nocaldo sulfitado adiciona-se leite de cal até pH entre 7,0 e 7,2. Apósestas operações é feito o aquecimento até 100-105oC para removerimpurezas presentes, induzindo sua separação por floculação eprecipitação nos decantadores. É feita então a filtração do caldo claro.A borra obtida nessa filtração é tratada com cal e água e vai para ofiltro-prensa, onde se obtém mais caldo claro (que é misturado com oprimeiro) e torta (utilizada para adubação).

Concentração – a concentração visa a evaporação da maior parte daágua contida no caldo clarificado que tem uma consistência de 14 a 16o

Brix (% em massa de sólidos solúveis aparentes contidos no caldo decana). Efetua-se em duas fases. Na primeira, chamada evaporação, ocaldo é concentrado até consistência de xarope, com 52 a 65o Brix e,na segunda fase, chamada cozimento, o xarope é concentrado até aconsistência de xarope muito grosso, com 85 a 95o Brix, a chamadamassa cozida que contém sacarose cristalizada ou cristalizável. Aevaporação é feita nos evaporadores (aquecidos a vapor) de múltiplo-efeito. O xarope proveniente dos evaporadores segue para os tanquesde espera que alimentam os cozedores.

O princípio de funcionamento de um evaporador de múltiplo-efeito é oseguinte: o caldo que está no primeiro vaso é aquecido por meio devapor direto da caldeira, injetado na câmara de aquecimento oucalandra; o calor do vapor é transferido para o caldo através da parededos tubos da calandra, não entrando, pois em contato direto com ocaldo; os gases desprendidos do caldo em ebulição no primeiro vasosão levados à calandra do segundo vaso, fazendo ferver o caldo neleexistente, e assim o processo é repetido; no último vaso, os gasesdesprendidos do caldo em ebulição seguem para um condensadorespecial onde se condensam. As águas condensadas devem serreutilizadas no processamento industrial. As águas do primeiro vasodevem ser utilizadas para alimentação de caldeiras. As águas dosegundo vaso devem ser utilizadas também nas caldeiras para


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complementação da alimentação. As águas dos últimos vasos podemser utilizadas para embebição das moendas, diluição do mel, preparode soluções químicas, preparo de cal hidratada, nos filtros rotativos avácuo, etc.

Os vapores que saem do último vaso vêm acompanhados de gasesincondensáveis, e como há necessidade de condensação intensa e deretirada dos mesmos, o condensador deve ser de grande potência. Oscondensadores podem ser de superfície e barométricos de contra-corrente, de corrente paralela e de multijatos. Os barométricos sãocondensadores nos quais a água é aspergida em grande quantidadesobre os vapores. Nos multijatos os gases incondensáveis sãoarrastados pela água. Durante a ebulição do caldo, formam-sepequenas gotas de caldo (suco), algumas das quais são na realidadepequenas bolhas de vapor com uma película de caldo. Para evitar essearraste das gotas é indispensável instalar nos vasos um aparelhoseparador, que eliminam partículas sólidas ou líquidas contidas nosgases. O volume de água utilizado nas colunas barométricas oumultijatos é grande, assim sendo, o processo de recirculação dessaságuas tem-se mostrado bastante interessante.

Centrifugação e turbinagem – sendo a massa cozida de açúcar, umasuspensão de cristais no mel, a separação destes cristais de sacarose éfeita nas turbinas obtendo-se o açúcar comercial e o mel. O mel obtidoé novamente enviado ao cozedor a vácuo, denominado cozedor desegunda ou vácuo de segunda. Deste cozedor, obtém-se o açúcar desegunda que é usado como núcleo de cristalização do açúcar deprimeira. O mel obtido pode ir para um terceiro cozedor ou ficar comomel final chamado mel pobre ou melaço. Este melaço é geralmenteutilizado para obtenção do álcool nas destilarias. Do açúcar de segundapodem ser produzidos açúcares refinados.

Secagem e ensacamento – o açúcar de primeira obtido é conduzido aossecadores de açúcar. Quando a usina tem refinaria, o açúcar, após asecagem, é armazenado a granel, em silos, sobre estrados de madeira.Normalmente, porém, é acondicionado em sacos, ao mesmo tempo emque é pesado.


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Fabricação do álcool

O mel final ou melaço, obtido durante a produção do açúcar, é umlíquido viscoso, denso, contendo aproximadamente 55% de açúcaresfermentáveis. Para ser fermentado é necessário fazer a diluição domesmo a 20-24o Brix, obtendo-se o mosto que é enviado às dornas defermentação. O mosto do melaço é inoculado com leite de levedurasconstituído por uma suspensão aquosa, em meio ácido, domicrorganismo Saccharomyces sp. Esta levedura desdobra os açúcaresduplos em simples e estes são assimilados e, posteriormente,transformados em álcool e gás carbônico. Da fermentação do melaçodiluído, resulta um líquido denominado vinho. O vinho contém alevedura que serviu à fermentação e possui um teor alcoólico médio de7,5%. O vinho é então centrifugado, visando-se a recuperação dofermento, que é reutilizado na fermentação. O vinho propriamente ditoé encaminhado à destilação. A destilação é feita em aparelhos própriosdenominados colunas de destilação. Obtém-se, na primeira etapa dadestilação, o álcool hidratado, que contém 96% de álcool etílico evinhaça. A vinhaça ou restilo é o resíduo da destilação do vinho.

O álcool a 96% é posteriormente submetido ao processo dedesidratação em colunas próprias denominadas colunas dedesidratação, onde é tratado com benzol e heptana. Com estetratamento, o álcool hidratado passa a anidro com um teor médio de99,7% em peso de álcool etílico. O álcool anidro produzido éarmazenado em tanques metálicos especiais. Da destilação do vinho,resulta, também um subproduto que contém aproximadamente 92% deálcool etílico, em peso, o chamado álcool de segunda. O álcool desegunda é armazenado em tanques idênticos ao do álcool anidro. Oálcool anidro é usado na indústria química em geral e tambémadicionado à gasolina. O álcool de segunda é também usado naindústria química, assim como para fins domésticos. A vinhaça é a águaresiduária mais preocupante dessa indústria devido às suascaracterísticas ácidas, elevada vazão e alta temperatura. A aplicaçãodireta no solo (com a finalidade de irrigar e fertilizar a terra) só deveser feita após uma avaliação cuidadosa e supervisionada porespecialistas. Uma alternativa para redução do volume desse efluentegerado é a utilização para a diluição do mel, formando o mosto para aprodução do álcool.


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7.1.3 Aproveitamento do bagaço de cana

Em virtude do caráter sazonal da indústria sucro-alcooleira, ofornecimento de bagaço excedente para fins industriais não pode serrealizado de forma direta e contínua. Isto implica na necessidade daformação de estoques, a fim de suprir a carência na entressafra. Dessaforma, o bagaço necessita sofrer um beneficiamento. A secagem dobagaço tem a finalidade de reduzir o teor de umidade para a utilizaçãodeste com fonte de energia nas destilarias ou usinas, ou oenfardamento e secagem para compactação do material e estocagem.

Entre as diversas formas de aproveitamento do bagaço de canadestaca-se o seu valor como combustível. Devido à possibilidade desubstituição dos derivados de petróleo e da lenha, o bagaçoproporciona às empresas sucro-alcooleiras o privilégio da auto-suficiência de energia térmica e da possibilidade de auto-suficiência emenergia elétrica. As atuais aplicações do bagaço na geração de energiaenvolvem, principalmente, a queima direta e a gaseificação.

As formas tradicionais de aproveitamento do bagaço com insumo paraindústria têm sido a produção de furfural e na indústria de papel ecelulose. Nesta última, o bagaço é utilizado com matéria-primaalternativa à madeira. O furfural é utilizado na refinação de óleoslubrificantes de alta qualidade, para resinas de madeira e óleosvegetais. É empregado, ainda, para obtenção de álcool furfurílico - esseúltimo empregado com agente umectante, matéria-prima parapolímeros, anticorrosivos, fragrâncias, solventes de resinas e corantes.

O bagaço pode ainda ser utilizado na indústria de placas paraisolamento acústico, para móveis e para aplicações especiais. Pode serempregado ainda na formulação de ração animal para criação de gadoem confinamento e a obtenção de compostos fertilizantes. O empregodo bagaço excedente na fabricação de etanol pode promoverincremento na produção de álcool, pois da celulose existente no bagaçopode-se obter como subproduto o álcool.


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Atividades

1. Proponha um fluxograma debloco para o processo produtivo deaçúcar e etanol indicando ospontos de geração de resíduoslíquidos.2. Faça um quadro esquemático doaproveitamento dos resíduossólidos e líquidos resultantes dafabricação do álcool etílico eaçúcar.


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8. Indústria petroquímica


Petroquímica União pronta para expansão - Projeto Aquapolo

Um dos problemas hoje vividos pelo pólo petroquímico de São Paulo é a indisponibilidade de água dorio Tamanduateí, obrigando as empresas a utilizar água potável para uso industrial, o que impacta oscustos com esse item. Embora as empresas tenham realizado investimentos na redução do consumo,reuso interno, ampliação e modernização das estações de tratamento de água, a questão doabastecimento ainda é um ponto que preocupa.

Atualmente, segundo Edson Eden, Diretor-Superintendente da empresa, as empresas enfrentammuitos problemas, porque a água do rio Tamanduateí é poluída e de difícil tratabilidade, obrigandoas companhias a complementar o abastecimento com água potável; dependendo do regime dechuvas esse complemento varia de 10 a 15% - a um custo de R$ 3,80/m3. Para resolver esseproblema, a PqU assumiu a lideração na constituição de um consórcio denominado Aquapolo, queinclui mais 10 empresas do pólo. O objetivo é implementar um projeto visando a captação de 500litros/segundo do rio Tietê, na altura do município de Suzano e transportar a água através de umaqueduto, utilizando para passagem da tubulação, a faixa de servidão da Petrobrás. O tratamento daágua, antes da utilização no pólo, seria feito na estação da Petrobrás, na refinaria de Capuava.

O investimento no projeto está estimado em R$ 32 milhões e uma das alternativas de financiamentopossíveis é o esquema de “Project Finance”. Para as empresas do Pólo, o empreendimento seriaaltamente benéfico, porque além de solucionar o problema do abastecimento de água possibilitariauma redução substancial de custos. Para se ter uma idéia, o custo previsto para o metro cúbico deágua do novo sistema de abastecimento seria inferior a R$ 1, enquanto hoje as empresas pagam atéR$ 2,10/m3, em média.

A outra proposta que está em estudo é o reuso, por parte das indústrias, dos efluentes dotratamento de esgoto da cidade de Mauá. As questões jurídico-institucionais desta solução sãocomplicadas e não estão de todo equacionadas. “Quem será o fornecedor da água de reuso? Comoisso vai funcionar? Quem vai garantir o preço? Quem pode assegurar que não haverá mudançasquando o governo local mudar?”. Estas são questões que preocupam as empresas do pólo, segundoEdson Eden. Independente da solução final, o abastecimento de água para PqU e demaiscompanhias do Pólo está garantido e com preço bem inferior ao atualmente praticado.

(Francisco Alves. Química Industrial, ano IX, no 63, fev/mar 2000.)

8.2 Indústria do petróleo

A indústria de petróleo fornece as matérias-primas para fabricação demuitas substâncias químicas comercializadas, do negro de fumo e daamônia, passando pelo etanol e pelo glicol, até as borrachas sintéticas,as fibras sintéticas e os plásticos. Essa indústria inclui a conversão dematérias-primas básicas (parafínicas e cíclicas) em precursorespetroquímicos (olefinas e aromáticos).

Exploração do petróleo – o petróleo é encontrado nas baciassedimentares, depressões na superfície da terra que foram, ao longo demilhões de anos preenchidas pelas denominadas rochas sedimentares.


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A existência de acumulações comerciais de petróleo depende dascaracterísticas e do arranjo de certos tipos de rochas sedimentares nosubsolo das bacias. Basicamente, é preciso que existam rochasgeradoras que contenham a matéria-prima que se transforma empetróleo e rochas-reservatórios, ou seja, aquelas que possuem espaçosvazios, chamados de poros, capazes de armazenar o petróleo. Amoderna exploração de petróleo utiliza grande conjunto de métodos deinvestigação na procura de petróleo. A geologia de superfície analisa ascaracterísticas das rochas na superfície e pode ajudar a prever o seucomportamento a grandes profundidades. Os métodos geofísicos,utilizando certos princípios físicos, tentam, através de sofisticadosinstrumentos, fazer uma verdadeira “radiografia” do subsolo, que trazvaliosos dados, e permitem a escolha das melhores situações para aexistência de um campo petrolífero.

Perfuração do petróleo – escolhido o ponto adequado, é feito um poçopara verificar se realmente existe acumulação de petróleo (poçopioneiro). No caso de se realizar uma descoberta com o pioneiro, sãoperfurados outros poços, visando estabelecer os limites do campo(poços exploratórios). Caso seja confirmada a existência de área comvolume comercial aproveitável de óleo, são perfurados os poços dedesenvolvimento, através dos quais o campo é posto em produção. Nafase de produção, o óleo pode vir à superfície espontaneamente,impelido pela pressão interna dos gases (poços surgentes). Quando,entretanto, a pressão fica reduzida, são empregados processosmecânicos, bombas e injeção de gás. Ao sair do poço, o petróleo nãovem só. Embora existam poços que só produzem gás, grande partedeles produz, ao mesmo tempo, gás, petróleo e água salgada.

Transporte – com o campo petrolífero devidamente delimitado, com asreservas estimadas e com os poços prontos para entrar em produção,são realizados novos investimentos para a construção de oleodutos,gasodutos, estações coletoras de petróleo, instalações de tratamentopara separação da água, do óleo e do gás e portos especializados. Umacomplexa infra-estrutura tem de ser montada, até que o petróleochegue às refinarias e se transforme em derivados para o consumofinal.

Constituição do petróleo – a alta proporção de carbono e hidrogênio,existente no petróleo, mostra que os hidrocarbonetos são seusprincipais constituintes chegando a cerca de 80% de sua composição.


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O enxofre ainda pode estar presente na forma inorgânica, H2S eenxofre elementar em alguns casos. Os hidrocarbonetos e nãohidrocarbonetos presentes são agrupados da seguinte maneira:

a) Alcanos – mais conhecidos como parafinas, são os principaisconstituintes dos petróleos leves. Os hidrocarbonetos parafínicosvão do metano até 42 átomos de carbono. As isoparafinas são oscompostos ramificados constituintes da gasolina;

b) Ciclanos – são conhecidos como naftênicos, por se concentraremna fração do petróleo denominada nafta. As estruturas naftênicasque predominam no petróleo são as do ciclo-pentano e ciclo-hexano;

c) Alcenos – estes compostos estão presentes em quantidades muitopequenas no petróleo. Os processos de craqueamento produzemgrandes quantidades de olefinas (alcenos);

d) Aromáticos – compostos que apresentam o anel benzênico em suamolécula. Os aromáticos, benzeno, tolueno e xilenos estãopresentes na nafta;

e) Compostos sulfurados – o H2S tende a se concentrar nas fraçõesmais leves do petróleo – gás liquefeito do petróleo. Os compostossulfurados são responsáveis pela corrosividade dos produtos depetróleo, são tóxicos, produzindo por combustão SO2 e SO3, gasespoluentes da atmosfera;

f) Compostos nitrogenados – se apresentam na forma orgânica(piridinas, pirróis, indóis, etc.) podendo se transformar porhidrocraqueamento em NH3. Esses compostos por oxidação,podem dar coloração aos derivados do petróleo;

g) Compostos oxigenados – os ácidos carboxílicos, os fenóis, oscresóis, os ésteres, as cetonas etc. tendem a se concentrar nasfrações mais pesadas do petróleo e são responsáveis pela acidez,coloração, odor e corrosividade das frações do petróleo;

h) Compostos metálicos – apresentam-se como sais inorgânicosdissolvidos na água emulsionada ao petróleo (removidos nadessalgação do petróleo) ou na forma de organo-metálicos quetendem a se concentrar nas frações mais pesadas do petróleo

Gases do petróleo – o gás natural que ocorre em acumulaçõessubterrâneas, associado ou não ao petróleo, é composto principalmentede hidrocarbonetos da série parafínica, do metano ao pentano, dióxidode carbono, nitrogênio e às vezes hélio. Os produtos mais importantes


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obtidos do gás natural são a gasolina, o gás liquefeito de petróleo, onegro de fumo, o hélio, o hidrogênio e derivados petroquímicos.

8.2.1 Refino do petróleo

A separação do petróleo em frações tem a finalidade de transformar opetróleo em derivados que preencham as características necessárias deum determinado combustível. Os processos de refino são divididos emtrês classes de acordo com seu objetivo:

a) Processos de separação – o principal processo é a destilação dopetróleo, cujo objetivo é o de separar o petróleo em frações;

b) Processos de transformação – onde ocorre a transformaçãoquímica de determinados tipos de compostos em outros de maiorinteresse. Citam-se os de craqueamento catalítico, reformacatalítica e hidrocraqueamento catalítico;

c) Processos de acabamento – onde ocorre a remoção, porprocessos químicos ou físicos, de impurezas em um dadoproduto. Citam-se os de hidrossulfurização catalítica, lavagemcáustica, extração com aminas, etc.

Destilação do petróleo – a separação do petróleo em frações é feita pordestilação que pode ser conduzida em pressões superatmosféricas,atmosféricas e subatmosféricas. Uma unidade de destilação podepossuir as seguintes seções:

a) Seção de pré-aquecimento e dessalgação química ou eletrostáticado petróleo - na qual são removidos do petróleo, os saisinorgânicos, água e sedimentos;

b) Seção de pré-flash – na qual separa-se do petróleo as fraçõesmais leves: gás combustível, gás liquefeito do petróleo e naftaleve (gasolina);

c) Seção atmosférica – onde se separam as seguintes frações: naftapesada, querosene e gasóleos atmosféricos (óleo diesel);

d) Seção de vácuo – na qual separam-se as frações restantes:gasóleo de vácuo (lubrificantes) e um resíduo de vácuo (óleocombustível, asfalto)

Craqueamento catalítico – o objetivo básico desse processo é o deconverter óleos destilados pesados em frações mais leves de maiorvalor comercial, tais como gás liquefeito de petróleo e naftas. A carga


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normalmente utilizada neste processo é o gasóleo pesado de vácuo, o qualapós aquecimento é misturado com o catalisador do processo a altastemperaturas, sendo então vaporizado e craqueado. Produz-se por esseprocesso gasolinas e hidrocarbonetos leves utilizados como combustíveldoméstico e na indústria petroquímica – eteno, propeno, propano, butanoe butenos.

Hidrocraqueamento catalítico – o objetivo básico desse processo tambémé o de transformar frações pesadas em outras menores. Este processopossui, no entanto, maior flexibilidade que o de craqueamento, uma vezque ele opera com cargas que vão desde a nafta leve até resíduos.Apresenta a desvantagem de requerer hidrogênio, pois a carga doprocesso, combinada com hidrogênio aquecido é enviada ao reator, ondesofre reações de craqueamento e hidrogenação. No reator existe um leitode catalisador. A nafta resultante deste processo é excelente matéria-prima para a indústria petroquímica, pois apresenta elevado teor deisoparafinas e naftênicos.

Reformação catalítica – o objetivo deste processo é o de produzir a partirde naftas pesadas de baixa qualidade, gasolina de alto índice de octano. Anafta pesada e hidrogênio aquecidos são enviados ao pré-tratamento pararemover os compostos de S, N e O e seguem para os reatores de reforma,que possuem leitos de catalisador. Com o mesmo objetivo da reformaçãoencontram-se os processos de isomerização e alquilação.

Processos de extração por solvente – estes processos são largamenteutilizados na produção de óleos lubrificantes e parafinas a partir dosprodutos obtidos na seção de vácuo (destilados a vácuo) destacando-se adesaromatização, desasfaltação e desparafinação.

Processos de acabamento – produtos leves, GLP e naftas são submetidosa um processo simples de extração cáustica, utilizando-se soluções desoda cáustica onde se remove os compostos sulfurados. A escolha de umprocesso de acabamento de um derivado para a sua comercialização éfunção do teor de enxofre e da faixa de destilação do derivado.

8.3 Indústria petroquímica

As matérias-primas básicas da indústria petroquímica são as olefinas e osaromáticos obtidos nos processos de conversão que ocorrem nas refinariasde petróleo. A tabela 8.1 apresenta os precursores das substânciaspetroquímicas.


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Tabela 8.1 – Precursores primários: complexo petróleo-derivados petroquímicos (Shreve;Brink, 1977)

8.3.1 Fabricação de produtos petroquímicos

Os produtos petroquímicos são fabricados em grande parte, medianteconversões químicas e muitas delas são complicadas. A maior parte écaracterizada por um processamento contínuo em grandes volumes,sob controle de instrumentação moderna. A produção de centenas deprodutos petroquímicos comercializáveis é em muitos casosdesenvolvida nos departamentos de pesquisa e desenvolvimentos daspróprias companhias. Muitas conversões químicas envolvidas naindústria têm velocidades que podem ser aceleradas pela ação decatalisadores. Diante da impossibilidade de apresentar todas asconversões químicas envolvidas nessa indústria será apresentada umatabela (Tabela 8.2) com os principais processos petroquímicos e osresíduos que podem ser gerados.

A partir de uma análise dessa tabela, pode-se verificar que asatividades de uma indústria petroquímica acarretam muitos tipos deefluentes líquidos, com diversos tipos de poluentes (sólidos, nitrogênio,metais pesados, cianetos, etc.)


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Tabela 8.2 – Principais processos petroquímicos e resíduos produzidos (Pereira Filho; Couto, 1988)

PROCESSO FONTE RESÍDUOSProdução de amônia desmineralização,

regeneração decondensados do processo

ácidos, bases e amônia

Craqueamento catalítico regeneração docatalisador

catalisador exaurido, finos do catalisador (sílica,alumina), hidrocarbonetos, monóxido de carbono eóxidos de nitrogênio

Reformação catalítica condensados catalisador (Pt e Mo), hidrocarbonetos aromáticos,sulfeto de hidrogênio e amônia

Processamento do óleo cru dessalgação

destilação

sais inorgânicos, óleos e hidrocarbonetos

hidrocarbonetos, alcatrões, amônia, ácido e sulfetode hidrogênio

Dessulfuração sulfato de hidrogênio e mercaptansProdução de cetona resíduos de destilação hidrocarbonetos poliméricos, hidrocarbonetos

clorados, glicerina e cloreto de sódio

Estireno a partir do etil-benzeno

catalisador, condensadosda torre de lavagem

Fe, Mg, K, Cu, Cr, Ni, hidrocarbonetos aromáticosincluindo estireno, etilbenzeno e tolueno, alcatrões

Butadieno a partir dobutano e buteno

água de têmpera

OxidaçãoFabricação do óxido deetileno e glicol

efluentes do processo cloreto de cálcio, água de cal, hidrocarbonetospoliméricos, óxidos de etileno e glicóis

Fabricação de aldeídos,álcoois e ácidos a partir dehidrocarbonetos

efluentes do processo acetonas, formaldeído acetaldeído, metanol,álcoois superiores e ácidos orgânicos

Ácidos e anidridos a partirda oxidação de aromáticos

condensados, resíduos dadestilação

ácido fórmico e hidrocarbonetos

Fenol e acetona a partir daoxidação de aromáticos

decantador ácido fórmico e hidrocarbonetos

Polimerização (polietileno)

Borracha butílica

Náilon 66

catalisadores

resíduos de processo

resíduos de processo

cromo, níquel, cobalto e molibdênio

borracha, óleo e hidrocarbonetos leves

produtos da oxidação do ciclohexano, ácidosuccínico, ácido adípico, ácido glutárico,hexametileno diamina, adiponitrila, acetona emetil-etilcetona

Isomerização em geral efluentes do processo hidrocarbonetos alifáticos, aromáticos e alcatrõesUtilidades purga de caldeira, purgas

do sistema deresfriamento e tratamentode água

fosfatos, sólidos dissolvidos, taninos, cromatos,fosfatos, algicidas, cloretos e sulfatos


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8.3.2 Controle de efluentes na indústria petroquímica

Os controles dentro da própria fábrica constituem um dos principaispassos a serem dados, antes de qualquer lançamento de efluentes paraposterior tratamento. Entre os principais controles estão a recuperaçãode subprodutos, recirculação de água, redução de vazamentos,mudanças nos métodos de processamento, etc.

Existem muitas vantagens em se proceder a esses controles, a saber:

a) Redução das concentrações de quase todos os poluentes;b) Redução dos volumes de esgotos petroquímicos a serem

tratados;c) Redução das cargas orgânicas;d) Diminuição nos custos com o tratamento.

8.3.3 Classificação e origem dos resíduos petroquímicos

Resíduos líquidos

Os resíduos líquidos gerados em um complexo petroquímico podem serclassificados, de um modo geral, em:

a) Efluentes líquidos orgânicos – constituídos pelas águasresiduárias de processo, pelas águas pluviais contaminadas epelos esgotos sanitários;

b) Efluentes líquidos inorgânicos – constituídos pelas purgas dastorres de refrigeração e caldeiras e correntes inorgânicas deprocesso;

c) Correntes diversas – compreendem esvaziamento dereservatórios, limpezas, vazamentos, etc.

As águas residuárias de processo incluem em geral todas as matérias-primas, produtos, subprodutos, catalisadores, solventes, sais, ácidos ebases provenientes das diversas etapas do processo industrial. Aságuas pluviais contaminadas são intermitentes e imprevisíveis e devem


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ser levadas em consideração no planejamento do complexopetroquímico. Deve-se investigar os dados pluviométricos com oobjetivo de se obter o volume provável a ser coletado, as vazõesmáximas e as características. Os esgotos sanitários são provenientesdas áreas administrativas, cabines de controle e lavatórios.

As purgas das torres de refrigeração e caldeiras constituem, em geral,efluentes com substâncias e produtos químicos adicionados para ocontrole da corrosão e crescimento de algas; eventualmente, poderáocorrer que outros poluentes se juntem à água de resfriamento,através de vazamentos nos trocadores de calor. As correntesinorgânicas de processo dizem respeito a todas as correntes deprocesso contendo poluentes inorgânicos. As correntes líquidas diversasresultam dos mais diferentes pontos e sem qualquer previsão.Compreendem esvaziamento de reservatórios, limpezas, vazamentos,produtos fora de especificação que devem ser despejados, quebra detubulações e acidentes.

Resíduos sólidos

Os efluentes sólidos gerados em um Complexo Petroquímico podem serclassificados de um modo geral em: resíduos especiais e resíduos nãoofensivos.

Os resíduos sólidos industriais especiais são resíduos de diversasnaturezas, podendo ser sólidos ou semi-sólidos, inflamáveis, corrosivos,tóxicos, orgânicos e inorgânicos. Os resíduos sólidos industriaisespeciais são também conhecidos como resíduos perigosos. De umaforma geral, esses resíduos podem causar ou contribuir para oaumento de mortalidade ou de doenças incuráveis ou irreversíveis,podendo significar risco para a saúde humana ou meio ambientequando impropriamente tratado, manuseado ou disposto. Em um PóloPetroquímico, o resíduo perigoso é diverso em sua natureza porquecada processo industrial produz o seu próprio resíduo. De um modogeral, os resíduos especiais são dispostos principalmente porconfinamento e em menor escala por transformação.


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Os resíduos sólidos industriais não ofensivos são constituídos pordiversas fontes desde os lixos domésticos (refeitórios, sanitários, etc.)até mesmo lixo industrial não perigoso. Este tipo de resíduo énormalmente disposto em aterros sanitários junto com o lixo dacomunidade mais próxima do complexo industrial.

Atividades

1. Faça uma análise crítica do“Projeto Aquapolo” mencionado notexto “Petroquímica União prontapara expansão”2. Proponha um esquema para oprocesso de refino do petróleoenvolvendo os produtos obtidos3. Elabore um quadro esquemáticocom os resíduos gerados em umcomplexo petroquímico e seusconstituintes.4. Faça uma pesquisa sobre osprocessos de tratamento utilizadospara depuração dos resíduoslíquidos de uma indústriapetroquímica.


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9. Indústria metalúrgica

9.1 Generalidades

Metais comercialmente puros, tais como ferro, alumínio, cobre,estanho, zinco e outros são extraídos de seus minérios, os quais estãocontidos na crosta terrestre. Metais elementares usualmente nãoexistem em um estado puro, mas sim em combinação química comoutros elementos; os compostos são chamados minerais. Um mineral échamado um minério apenas se ele puder ser processadoeconomicamente a fim de produzir um metal.

Embora os minerais estejam distribuídos bastante uniformementeatravés da crosta terrestre, ocasionalmente ocorrem formaçõesconcentradas, as quais são mineradas como corpos de minério. Osminérios, no estado em que são extraídos, quase invariavelmentecontêm materiais chamados ganga, os quais abaixam suasconcentrações. Se a ganga acompanha o minério durante o processode extração, o custo da extração pode ficar proibitivo. A fim de evitareste gasto adicional, o minério no estado em que sai da mina, éprocessado para remover uma porcentagem alta do conteúdo inútil - aoperação é chamada beneficiamento. Processos tais como ustulação,separação gravimétrica e magnética, lixiviação, etc., são empregadospara concentrar ou para beneficiar minérios.

9.2 Metais ferrosos

O subsetor de metais ferrosos abrange um conjunto de indústrias quepodem ser divididas em sete grupos principais:

a) Usinas siderúrgicas integradas a coque;b) Usinas siderúrgicas integradas a carvão vegetal;c) Usinas siderúrgicas integradas via redução direta;d) Usinas semi-integradas;e) Unidades relaminadoras e trefiladoras;f) Forjarias;g) Fundições

Os processos produtivos serão descritos sucintamente para melhorcompreensão da transformação de metais ferrosos.


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9.2.1 Usinas siderúrgicas integradas a coque

Inicialmente as matérias-primas alimentadas no alto forno precisam serpreparadas. A coqueificação visa obter um material combustível eredutor muito rico em carbono fixo. Existe ainda a preparação docalcário para uso no alto-forno, que compreende a separação dos finosprejudiciais por peneiramento. Na sinterização as matérias-primas(minério de ferro, coque e fundentes) são misturas com umidade ecombustível. São submetidas a uma semifusão redutora-oxidante. Omaterial é britado e classificado para alimentar o alto-forno.

A etapa de redução do minério de ferro é realizada em um alto-forno.O processo consiste, basicamente em alimentar o forno com sínter(minério de ferro e coque), combustível (coque) e fundente (calcário)pelo topo, e injetar ar quente na região inferior. Dessa operação resultao ferro-gusa, em cuja composição o ferro representa aproximadamente94% em massa. É do ferro-gusa que todos os produtos comerciaisferrosos são obtidos. A operação de descarga do forno consiste naabertura para a retirada de escória e do ferro-gusa. O ferro-gusa étransportado até a aciaria, vazado em uma panela e levado até oequipamento onde ocorre o refino. O refino do aço é feito em umconversor LD. Na operação de refino é acertada a composição final doaço, reduzindo os teores de carbono, enxofre, fósforo e outroselementos. O aço líquido obtido é vazado em uma panela e a seguirlingotado. Os lingotes convencionais são reaquecidos em um fornoantes de passarem pelo primeiro trem de laminação, trem desbastador,obtendo-se palanquilhas ou placas. No lingotamento contínuo, oproduto é cortado a quente em intervalos regulares, sofre umreaquecimento e é laminado em seguida.

9.2.2 Usinas siderúrgicas integradas a carvão vegetal

As matérias-primas utilizadas na sinterização são minério de ferro,carvão vegetal e fundentes, principalmente SiO2. A redução do minériode ferro é realizada de maneira análoga às usinas a coque, sendo ocarvão mineral substituído pelo carvão vegetal. O refino é feito emconversores LD ou em fornos Siemens-Martin.


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9.2.3 Usinas siderúrgicas via redução direta

Neste caso, a redução do minério de ferro não é realizada em um alto-forno. Obtém-se o minério reduzido conhecido como ferro-esponja(massa esponjosa que nunca chega à temperatura de fusão durante oprocesso), ao passar pela carga uma corrente de gás redutorconstituído de H2 e CO. A redução direta pode ser realizada em fornoselétricos de redução. O refino é realizado em forno elétrico a arco.

9.2.4 Usinas siderúrgicas semi-integradas

São fábricas que não realizam a operação de redução do minério deferro. Sua matéria-prima é composta de sucata de aço classificada ouferro-gusa, ou ferro-esponja, comprados de terceiros. A operação derefino é feita em fornos elétricos a arco. A massa é carregada emetapas, fundindo-se cada cesto de matéria-prima antes do fornoelétrico.

9.2.5 Unidades relaminadoras e trefiladoras

Nestas unidades a matéria-prima é o produto acabado de unidadesintegradas ou semi-integradas, na forma de chapas, palanquilhas oufio-máquina. As chapas ou palanquilhas são relaminadas, podendopassar por operações de tratamento térmico. O fio-máquina égradativamente trefilado até chegar às dimensões requeridas. Podepassar também por tratamento térmico.

9.2.6 Forjarias

As matérias-primas das forjarias são tarugos quadrados ou redondos,que sofrem aquecimento em fornos e em seguida são forjados emmartelo ou prensa. Após a conformação as peças sofrem umtratamento térmico.


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9.2.7. Equipamentos

A seguir serão descritos, sucintamente, os equipamentos utilizados nasusinas siderúrgicas.

Alto-forno - A redução do minério de ferro se processa no alto-forno,por meio da gaseificação do coque ou carvão vegetal, que fornecetanto o agente redutor quanto a energia necessária no processo. Oagente gaseificador é o ar, injetado pelas ventaneiras. É construído detijolos e envolvido por uma capa protetora de aço. Três zonasfundamentais caracterizam o alto forno: o fundo chamado de cadinho,a rampa e a cuba. O furo de vazamento está localizado em um localadequado no cadinho e é aberto periodicamente para remover o ferrolíquido.

Conversor LD - Um dos equipamentos onde é feito o refino de aço é oconversor LD. A parte superior do conversor é um tronco de coneapoiado sobre um cilindro. A base menor do cone é a boca decarregamento. Na parede do cilindro há um furo, por onde é retirado oaço líquido. O carregamento do conversor é feito vazando primeiro oferro-gusa, a seguir a lança de oxigênio é introduzida no conversor,iniciando-se o sopro sobre o banho.

Forno Siemens-Martin - Este forno é do tipo regenerativo, ou seja,utiliza-se um regenerador em conexão com o forno, no qual o ardestinado à combustão é pré-aquecido antes de entrar no forno. Nesteforno há uma economia de combustível e manutenção dastemperaturas necessárias.

Forno elétrico a arco - A construção do forno elétrico na concepçãomais antiga é de tijolo refratário nas paredes e abóbada. Atualmente,estão sendo construídos ou reformados fornos com painéis refrigeradosa água. O material é carregado por cima em cestos. Funde-se primeiroo cesto inicial, em seguida carrega-se e funde-se o segundo. Após afusão de toda a carga é que se inicia o refino propriamente dito, comadição de oxigênio sob pressão. A descarga é feita basculando-se oforno, quando o aço é vazado em uma panela.


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9.3 Metais não-ferrosos

Dentre os metais não-ferrosos pode-se citar o alumínio, o níquel, ocobre, entre outros. O processo produtivo do alumínio será descrito emdetalhes para que se possa estudar um caso do ponto de vista docontrole ambiental.

9.3.1 Produção de alumínio

O processo de obtenção do metal primário compreende, basicamente,duas etapas: a obtenção da alumina pura a partir dos minerais que acontém, e a seguir a redução de Al2O3 a alumínio metálico. Dosminérios empregados para a obtenção da alumina, o principal é abauxita monohidratada e a trihidratada. Existem vários processos deobtenção de alumina pura, entretanto o mais amplamente utilizado é oprocesso Bayer.

No processo Bayer, inicialmente faz-se a moagem da bauxita a secoseguida de moagem em via úmida. A lama de bauxita é armazenadaem tanques. A lama vinda dos tanques de armazenamento é colocadaem contato com hidróxido de sódio, ocorrendo a digestão e obtendo-seNaAlO2 (aluminato de sódio). Esta solução de aluminato é entãoconcentrada e ocorre a separação dos sólidos insolúveis numespessador gravitacional e num filtro a vácuo. A solução limpa recebe onome de líquido verde. O líquido verde é resfriado e enviado aostanques de cristalização. Nestes tanques ocorre a formação dos cristaisde Al2O3.3H2O.

Esta suspensão de cristais é filtrada a vácuo gerando um líquidodenominado “líquido exausto” e uma pasta com 10 a 12% de água livree Al2O3.3H2O. Esta pasta é em seguida seca e calcinada obtendo-sealumina anidra (Al2O3).

A redução da alumina a alumínio metálico é conduzida por um processoeletrolítico em um banho de sal fundido em uma célula denominadaHall-Héroult (figura 9.1). A célula é basicamente constituída por umacuba aberta com as paredes e o fundo revestidos por uma camada derefratários, sobre os quais existe outra camada de coque previamenteconformada em blocos ou barras, que constitui o cátodo da célula.


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O ânodo da célula pode ser de dois tipos: pré-conformado em placasque, parcialmente imersas no banho e suspensas por uma estrutura ouforma de pasta eletródica (Söderberg), a qual se consome à medidaque vai descendo no banho eletrolítico. O banho eletrolítico éconstituído por: criolita (Na3AlF6), fluoreto de cálcio (CaF2), fluoreto dealumínio (AlF3) e alumina (Al2O3). As reações que ocorrem no banho a950oC são:

2 Na3AlF6 6 NaF + 2 AlF3 (decomposição do banho)

6 NaF 6 Na+ + 6 F- (eletrólise)

6 Na+ + 2 AlF3 2 Al + 6 NaF (no cátodo)

6 F- + Al2O3 2 AlF3 + 3/2 O2 (no ânodo)

Desta forma, sobre o cátodo (fundo da célula) deposita-se uma camadade alumínio fundido, o qual é periodicamente retirado por um sifão.Sobre esta camada encontra-se a camada de criolita fundida, na qualestá imersa a extremidade do ânodo. O oxigênio produzido navizinhança do ânodo reage com este produzindo gás com cerca de 80%de CO e 20% de CO2, o que origina o consumo do ânodo. No caso daconfecção de ânodos pré-coqueificados utiliza-se coque de petróleo ealcatrão, que misturados geram uma pasta que é moldada e, emseguida, coqueificada. No caso da pasta Söderberg, a mistura de coquede petróleo e alcatrão é coqueificada e, em seguida, britada, gerando omaterial de granulometria adequada.

Figura 9.1 – Corte esquemático da cuba de redução do alumínio (Shreve; Brink, 1977)


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9.4 Estudo de caso: gerenciamento ambiental na indústria dealumínio

Neste estudo de caso são apresentados os principais aspectosreferentes ao gerenciamento ambiental adotado pela Alcoa AlumínioS.A. nas suas unidades industriais no Brasil. São relatadas as atividadesutilizadas pela empresa na implementação de sua política de controleambiental. São analisadas as fases de produção de alumina e alumíniometal, caracterizando em cada etapa, a geração de poluentes e astecnologias utilizadas pela Alcoa na redução das emissões, tratamento,reciclagem e disposição final de resíduos sólidos.

9.4.1 Principais aspectos ambientais da produção da alumina eas tecnologias de controle

A produção de alumina é feita pelo processo Bayer (descritoanteriormente). A tecnologia de controle ambiental tem sidoincorporada ao processo permitindo eliminar o lançamento de efluenteslíquidos, e reciclar produtos como soda e alumina no processo. Oaspecto mais importante na produção de alumina refere-se ao resíduosólido decorrente da extração da alumina da bauxita que contémhidróxido de sódio. Esse resíduo é disposto em lagoas duplamenteimpermeabilizadas com argila compactada e manta de PVC.

A impermeabilização é projetada de forma a impedir a infiltração eassegurar a conseqüente proteção das águas subterrâneas.Complementando o processo, um sistema de drenagem de retorno àfábrica reduz o gradiente hidrostático sobre a manta deimpermeabilização e promove a reciclagem do líquido percolado,juntamente com o sobrenadante, para o processo industrial. Nasdemais áreas da fábrica adotam-se medidas para evitar a contaminaçãodas águas pluviais, através de pisos concretados e muretados, os quaiscontêm todas as áreas de processo e são dotados de poços decaptação e bombas automáticas para retorno dos vazamentos aostanques de processo.

Paralelamente, têm sido desenvolvidas pesquisas para utilização dosresíduos de bauxita e reabilitação das superfícies dos lagos de resíduose sua reutilização para outros fins (agricultura, lazer, etc.) após osmesmos esgotarem sua capacidade de armazenamento. Com relaçãoao controle das emissões atmosféricas adotou-se para todas as fontes,


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ciclones seguidos de precipitadores eletrostáticos nos fornos decalcinação e filtros de mangas nos sistema de transferência de alumina.

Na produção de alumínio metal, utilizando-se o processo Hall-Héroult,os gases emanados do processo, compostos por dióxido carbono,monóxido de carbono, fluoretos gasosos e particulados são coletadosatravés do enclausuramento e sistema de exaustão das cubas, sendoencaminhados ao tratamento central.

O fator ambiental mais importante das emissões do processo deredução da alumina consiste na eficiência da coleta dos gases, de talforma que o enclausuramento da cuba permita que as operações dequebra da crosta para alimentação da alumina, substituição de ânodosgastos e a retirada do alumínio produzido sejam executadas com amínima exposição possível da superfície do banho ao ambiente externo.Os gases captados são conduzidos aos reatores de lavagem a seco,onde primeiramente os fluoretos gasosos são adsorvidos em um leitofluidizado de alumina e em seguida os particulados são retidos nosistema de filtragem, constituídos por filtros de mangas. Ocorre acompleta integração do sistema de controle das emissões, mantendo osfluoretos em circuito fechado, sendo absorvidos e devolvidos às cubaspela alumina de alimentação. Atualmente, a principal área de pesquisaconsiste no desenvolvimento de tecnologia para a reciclagem ourecuperação dos revestimentos das cubas gastos.

Estes revestimentos compostos por blocos de carbono impregnadospelos componentes do banho eletrolítico, fluoretos, sódio e alumina, eapresentando traços de cianeto, após cerca de 1500 dias de utilização,perdem sua capacidade de contenção total, necessitando suasubstituição. Os resíduos gerados exigem cuidados especiais em seuarmazenamento e disposição final em aterros apropriados comcamadas impermeabilizantes.

Atividade

1. Faça um quadro esquemático dosresíduos gerados na produção daalumina e do alumínio metal doestudo de caso da Alcoa. Indiqueas tecnologias de controleutilizadas.


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10. Indústria alimentícia


Aurora inaugura frigorífico ecológico

O frigorífico de aves da Cooperativa Central do Oeste Catarinense (Coopercentral) em Quilombo (SC)deverá tornar-se o primeiro ecologicamente correto na sua área. A dona da marca Aurora estáprestes a inaugurar a estação de tratamento de efluentes da unidade industrial, que permitirá oreaproveitamento total da água utilizada no processo. Além disso, o mesmo irá produzir eletricidademediante a fermentação anaeróbica de resíduos deixados pelo próprio frigorífico.[...]

O mais novo frigorífico do conglomerado Aurora irá absorver este ano mais de R$ 3,2 milhões paraampliar a linha de industrializados de carne de frango. O gás metano resultante já começa a seracumulado e servirá para movimentar dois geradores de energia elétrica de 450 KVA cada, o querepresenta um quinto de toda a energia consumida pelo frigorífico: 3 megawatts (MW) por dia.[...]

A água utilizada também está sendo acondicionada em tanques para reconectar-se à fábrica. Cadaave despende hoje 16,15 litros. Atualmente são abatidas diariamente no frigorífico 140 mil aves, compeso médio de 2,3 quilos. São processadas mais de 6,3 toneladas de produtos por mês. Deste total,quase 3 mil toneladas de frango inteiro, 2,6 mil partes cortadas, 140 mil de miúdos e outras 650 defarinhas.[...]

(Sílvio Ribas. Gazeta Mercantil, 13/05/1999.)

10.2 Generalidades

A tecnologia de alimentos é a aplicação de métodos e da técnica para opreparo, armazenamento, processamento, controle, embalagem,distribuição e utilização dos alimentos. Inclui também a seqüência deoperações desde a seleção da matéria-prima até o processamento,preservação e distribuição. O campo da ciência de alimentos não énovo. Entretanto, ele tem recebido novas dimensões com a migraçãoda população rural para a zona urbana. A matéria-prima tem que sertransformada em alimentos estáveis, que são facilmente armazenadose transportados, e que estão muitas vezes prontos para consumo,quando adquiridos.

A industrialização dos produtos agropecuários pode contribuirconsideravelmente na melhoria da dieta de um país e do estadonutricional dos seus habitantes. Com a utilização da indústria dealimentos consegue-se um fornecimento mais uniforme de alimentosdurante todo o ano. Com a tendência da concentração da populaçãonas cidades, torna-se necessário colocar à sua disposição produtosalimentícios elaborados e orientá-la em matéria de nutrição.


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Resumidamente podemos classificar a matéria-prima utilizada pelaindústria alimentícia da seguinte maneira:

a) Grãos alimentícios – cereais (arroz, trigo, milho), leguminosas(feijão, lentilha) e oleaginosas (semente de algodão, soja,amendoim);

b) Raízes e tubérculos (batata, mandioca, beterraba), bulbos(cebola, alho) e caules (cana-de-açúcar);

c) Frutas – frutas tropicais (banana, manga, laranja) e frutas declima temperado (uva, pêra, ameixa);

d) Verduras (alface, repolho, couve), legumes (cenoura, tomate,palmito) e outras hortaliças;

e) Nozes, coco, castanhas, amêndoas e cacau;f) Carnes: bovinos, ovinos, suínos, aves, caprinos;g) Leite e ovos;h) Pescado – peixes (sardinha e tainha) e crustáceos (camarão,

lagosta).

10.3 Tipos de indústrias alimentícias

A indústria alimentícia pode ser classificada de acordo com os tipos:

a) Bebidas alcoólicas – fermentadas (cerveja e vinho) e fermento-destiladas (aguardente, cachaça, uísque)

b) Bebidas não alcoólicas – refrigerantes, sucos de fruta, refrescos,néctares, leite e creme, café, chá e mate;

c) Cereais, panificação e massas alimentícias – farinha, massaspreparadas, cereais, pão, bolos, tortas, biscoitos, talharim,espaguete e outras massas alimentícias (macarrão);

d) Queijos e produtos lácteos;e) Produtos de confeitaria – balas, bombons, chocolate, etc.;f) Óleos comestíveis e margarina;g) Ovos e produtos derivados;h) Vegetais fermentados – azeitonas, picles, chucrute;i) Peixe e outros produtos do mar;j) Frutas – frutas em conserva, frutas congeladas e frutas

desidratadas;k) Geléias, doces em massa e produtos similares;l) Nozes;m) Carnes – carne bovina, de porco, de carneiro, de galinha e de

peru;


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n) Molhos para saladas;o) Açúcar e xaropes – sacarose, glucose, frutose, mel;p) Hortaliças – em conserva, congeladas e desidratadas;q) Ingredientes especiais – condimentos, gelatina, amido, gomas,

sal, ativadores de sabor;r) Alimentos para crianças;s) Sopas – concentrada e desidratada.

10.4 Operações que podem ser utilizadas na tecnologia de alimentos

As operações que podem ser realizadas na indústria alimentícia podemser assim resumidas:

a) Manuseio de matéria-prima – tratamentos preliminares (limpeza,seleção, classificação, fumigação, resfriamento earmazenamento) e transporte para a fábrica;

b) Preparo da matéria-prima e operações preliminares – limpeza epurificação (lavagem, aspiração, filtração, fumigação e cloraçãoda água), remoção de partes indesejáveis (película, caule,vísceras, caroços, etc.) e desintegração e separação doscomponentes (extração, despolpamento, moagem, trituração,centrifugação, aspiração, filtração, peneiração, etc.);

c) Manufatura dos produtos finais – formulação, operações deelaboração (envelhecimento e maturação, clarificação e filtração,cristalização, envelhecimento e defumação, secagem,processamento pelo calor, agitação e mistura dos ingredientes,tratamento pelo frio, moldagem) e embalagem e distribuição(embalagem, empacotamento, armazenamento e transporte parao mercado).

10.5 Indústrias da Carne

As indústrias de processamento de carne e derivados podem serclassificadas como:

a) Produtos de carne vermelha (abate de bovinos e suínosprincipalmente):

• Matadouros – realizam apenas a matança, com ou sem graxaria;• Frigoríficos – unidades integradas que realizam a matança e oprocessamento (corte, cozimento, enlatamento, tempero da carne,


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fabricação de conservas, fabricação de embutidos, como nassalsicharias, defumação e/ou empacotamento de pedaços).Freqüentemente incorporam graxarias;• Unidades de industrialização da carne, também conhecidas comosalsicharias, onde não ocorre a matança;

b) Abatedouros de aves;

c) Graxarias (unidades, normalmente anexas aos matadouros, queempregam as partes não comestíveis dos animais para a produção defarinhas ricas em proteínas para fabricação de rações e adubos,gorduras e sebos para produção de sabões).

Devido à grande quantidade de processos industriais existentes nasindústrias alimentícias será abordado o exemplo dos abatedouros deaves

10.6 Abatedouros de aves

As principais etapas do processamento de aves estão descritas. Asreferentes à escaldagem, depenagem e remoção de cutículas sãorealizadas em uma mesma área, chamada de “área suja”, separadafisicamente das demais etapas, que ocorrem na “área limpa”, onde asaves são limpas e embaladas.

a) Recepção – as aves chegam ao abatedouro em gaiolas e alipermanecem por um período planejado para não ser muitoextenso;

b) Atordoamento – as aves são presas pelos pés no transportadoraéreo e recebem um choque elétrico na região da cabeça paraserem atordoadas. Com o relaxamento muscular, obtém-se aextração de maior quantidade de sangue;

c) Sangria – as aves imobilizadas são sangradas através doseccionamento da veia jugular. A seguir, as mesmas sãoencaminhadas para um túnel onde o sangue que goteja érecolhido em canaletas e conduzido para a seção dereaproveitamento;

d) Escaldagem – as aves são, em seguida, imersas em um tanquecontendo água quente, para remover impurezas e sangue dasuperfície externa e facilitar a operação de depenagem. Aescaldagem é feita entre 55 e 60oC, durante 90 a 120 segundos;


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e) Depenagem – através de cilindros rotativos, munidos de dedosde borracha dispostos em posição radial, as aves são depenadasautomaticamente por fricção das carcaças. Durante a operaçãoas aves são lavadas por chuveiros;

f) Escaldagem do pé e remoção das cutículas – as aves depenadassão transferidas para outro transportador, sendo presas pelascabeças. Nesta posição, efetua-se a escaldagem dos pés, porimersão em tanque com água à temperatura de cerca de 80oC.Em seguida são retiradas as cutículas;

g) Lavagem – as aves procedentes da “área suja” são lavadasexternamente e presas no transportador aéreo;

h) Evisceração – durante o percurso sobre uma calha de aço inox,faz-se a evisceração, iniciando-se pela abertura da cavidadeabdominal. São removidos o fígado, o coração, a moela (que sãovísceras comestíveis), os intestinos e os pulmões, que sãoenviados para as seções de processamento;

i) Lavagem final – após a remoção das vísceras, as carcaças sãolavadas externa e internamente com uma lavadora automática;

j) Pré-resfriamento – é efetuado em dois tanques em série,resfriados e dotados de parafusos sem fim, que movimentam ascarcaças. O objetivo do resfriamento é minimizar a proliferaçãode microrganismos nas carcaças. O tempo de permanênciadestas é de cerca de 30 minutos e a temperatura final atingidasitua-se entre 0 e 5oC.;

k) Gotejamento – as aves resfriadas são presas a um terceirotransportador e, durante o percurso até a mesa de embalagem,o excesso de água goteja das carcaças;

l) Embalagem – na mesa de embalagem, as vísceras comestíveis eos pés e cabeças pré-resfriados são anexados às carcaças eembalados em sacos plásticos. Em seguida, as aves sãoencaminhadas para estocagem em câmara frigorífica e/oudestinadas ao mercado consumidor.

Os principais pontos de geração de efluentes líquidos do processoindustrial de abate de aves serão apresentados a seguir:

a) Recepção – as águas de lavagem da recepção das aves contémterra, estrume e penas. A limpeza a seco é bastante complicada,devido à presença de penas, mas a realização da mesma antesda lavagem com água é capaz de reduzir as cargas geradas;


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b) Sangria – a recuperação do sangue é fundamental, uma vez queo mesmo representa de 6 a 8% do peso total das aves;

c) Escaldagem – os efluentes deste tanque contém grandequantidade de material sedimentável;

d) Depenagem – as águas residuárias desta etapa contém grandequantidade de penas e freqüentemente são misturadas com aságuas residuárias de outras etapas do processamento;

e) Lavagem – efluentes gerados na lavagem das aves provenientesda “área suja”;

f) Evisceração – diversos abatedouros, ao invés de adotarem umaremoção a seco do material gerado na evisceração, preferemlavar os resíduos continuamente com água. As águas residuáriasgeradas podem ser peneiradas para recuperação dos sólidos,mas são contaminadas por sangue, gorduras, tecidos emicrorganismos. Acredita-se que os custos agregados aotratamento destes efluentes podem encorajar a adoção demétodos automáticos a seco para o manuseio das vísceras;

g) Lavagem final – efluentes gerados na lavagem final das aves;h) Resfriamento – efluentes gerados nas águas vertidas do tanque

de resfriamento;i) Águas de lavagem de pisos e equipamentos – os efluentes

gerados nas operações de limpeza são bastante variados,dependendo da quantidade de água utilizada e dos métodos delimpeza. Deve-se ressaltar que existe uma preocupação emimpedir a contaminação das aves por bactérias, o que se refletenos cuidados com a higienização.

10.6.1 Medidas de controle para redução da poluição

As melhorias no processo industrial são adotadas para reduzir osvolumes e concentrações dos despejos gerados. São elas:

a) Recepção – sugere-se planejar a recepção das aves com o abate,de maneira que o período de espera e, conseqüentemente, aprodução de resíduos, não sejam muito extensos. Recomenda-seproceder a uma limpeza a seco, com equipamentos a vácuo ouvarrição, seguida de lavagem com jatos da água sob pressão;

b) Sangria – é necessário atordoar as aves para evitar movimentosespasmódicos e espalhamento do sangue sobre as penas, queiria causar uma carga elevada no tanque de escaldagem;


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c) Escaldagem – pode-se empregar um dreno elevado no tanque deescaldagem, equipado com tela;

d) Depenagem – pode-se peneirar e recircular as águas queconduzem as penas, devendo-se desobstruir as peneiras sempreque necessário. Também é possível remover as penas comequipamento a vácuo;

e) Evisceração – esta operação é a que gera maior quantidade dedespejos. A redução dos despejos não é bem vista, pois há umapreocupação com a qualidade microbiológica das carcaças. Esteimpasse pode ser amenizado pelo uso de práticas e dispositivosque utilizem menos água e de maneira mais eficiente. Em algunscasos, usa-se a remoção mecânica das vísceras;

f) Pré-resfriamento – uma vez que o despejo é relativamentelimpo, pode ser empregado em áreas onde a qualidade da águanão é crítica, como para condução das penas ou no tanque deescaldagem.

10.6.2 Segregação de efluentes

Um abatedouro de aves possui dois efluentes principais: as águas dacanaleta de penas e os despejos contendo refugos. Com exceção daságuas de limpeza, despejos contendo refugos e água do tanque deescaldagem, as demais são relativamente limpas e podem sersegregadas para reciclagem em áreas de processamento desubprodutos não comestíveis.

Atividades

1. Proponha um fluxograma deblocos para o processamentode abatedouros de aves.Indique os pontos de geraçãode efluentes líquidos.2. Elabore um quadroesquemático com as medidasde controle para redução dapoluição utilizadas nas diversasetapas do processamento deabatedouros de aves.Relacione estas medidas com otexto “Aurora inaugurafrigorífico ecológico”.


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11. Indústria galvânica

11.1 Generalidades

A galvanotécnica é um método de revestimento por processos químicose eletrolíticos de superfícies metálicas, plásticos e borrachas, comoutras superfícies, geralmente metálicas, com a finalidade de protegera ação corrosiva, aumentar a espessura, a dureza e paraembelezamento. A galvanotécnica dividi-se em duas partes: agalvanoplastia e a galvanostegia. A galvanoplastia, por sua vez, divide-se em: galvanoplastia decorativa e protetora e galvanoplastia deeletroformação. A galvanoplastia decorativa e protetora constitui-se norevestimento metálico de um objeto não condutor de corrente(metalização). A galvanoplastia de eletroformação é a preparação decorpos maciços (matriz), como: gravura, boneca, etc. Naeletroformação, pode-se incluir também a eletroforese, que tem afinalidade de produzir objetos não propriamente metálicos (porexemplo: artigo de borracha), por meio da matriz e corrente elétricacontínua.

A galvanostegia é o revestimento metálico com deposição do metal emum substrato. O processo é feito por corrente contínua, que passaatravés de uma solução particular: o banho. A deposição resultantechama-se deposição galvanotécnica ou eletrodeposição.

Hoje, a galvanoplastia convencionou-se como sendo a operação dedepositar diversas camadas metálicas sobre os objetos, através daaplicação dos princípios que reagem ao fenômeno da eletrólise, comoreações de oxidação e redução, ocorrendo ganho e perda de elétronscom os ânodos e cátodos. Esse processo é realizado por intermédio deuma solução em que estão dissolvidos os metais, na qual se fazatravessar uma corrente elétrica contínua de baixa tensão, mas degrande amperagem, isto é, grande intensidade. Esse processo químicoconsiste na deposição de finas camadas de um metal sobre outrometal, com a finalidade principal de assegurar melhor proteção de ummetal mais fraco por outro, menos sujeito aos efeitos da corrosão. Issopermite com que as peças, feitas com metais baratos, tornem-se maisresistentes e ganhem melhor aparência e embelezamento. Para essesprocessos de deposição metálica darem certo, a peça a ser galvanizadadeve ser previamente preparada, isenta de óleos, graxas e óxidosmetálicos. Isso significa que as peças passarão por processos de


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limpeza química, como desengraxantes e decapantes dos maisdiversos, consumindo também água nas lavagens para nãocontaminarem os banhos eletrolíticos. Portanto, as águas geradas naslavagens, como os descartes de concentrados ácidos ou alcalinos, terãoum destino final, que são os corpos de água, causando grande efeitopoluidor, especialmente por metais pesados, além de gerar na indústriagases tóxicos nocivos à saúde.

11.2 Estudo de caso: projeto piloto de prevenção à poluição emindústrias de bijuterias no município de Limeira

O município de Limeira foi escolhido para desenvolver o projeto, emfunção do grande número de pequenas e médias empresas degalvanoplastia atuando no ramo da produção de bijuterias, instaladasnaquele município.

A estimativa do setor na ocasião era que o município contasse, comcerca de 500 destas empresas, considerando as que atuam nainformalidade, sem nenhum tipo de registro.

As indústrias de tratamento de superfícies metálicas ou galvanoplastia,especificamente de bijuterias, utilizam revestimentos constituídos porcobre, níquel, ouro ou prata, com o objetivo de conferir às peças umaproteção especial contra a corrosão e um acabamento decorativo. Oprocesso de eletrodeposição compreende basicamente as seguintesetapas: montagem das gancheiras ou carretéis com as peças brutas,desengraxe alcalino, lavagem, banho de cobre alcalino, ativação, banhode cobre ácido, douração (banho de pré-ouro), folheação (banho deouro), banho de cor final, passivação e secagem. As etapas acimacitadas, com exceção da montagem e secagem, são seguidas delavagens das peças com água, para a remoção da solução por elasarrastada do banho anterior. Estas lavagens, normalmente realizadascom chuveiro de acionamento manual, são as que mais contribuempara o consumo de água no processo produtivo, ocasionando aumentode volume e de concentração de poluentes, no efluente gerado.

Vale ressaltar que nas galvanoplastias são utilizadas substânciasperigosas, tais como: ácido sulfúrico, nítrico e clorídrico, substânciascáusticas como o hidróxido de sódio, potássio, carbonato de sódio,compostos a base de cianeto de sódio, potássio, cobre e prata esulfatos de cobre e de níquel, entre outros produtos. Estas substâncias


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são utilizadas para compor banhos, como, por exemplo, de desengraxeeletrolítico, cobre, níquel, ouro e prata, entre outros. Considerandoestas questões, a adoção de um programa de prevenção à poluiçãoneste setor, representou um incentivo à indústria para reduzir seusproblemas ambientais e seus custos ao manejar insumos de forma maiseficiente, com conseqüente diminuição na geração de resíduos em seusprocessos produtivos.

A metodologia utilizada para o desenvolvimento do projeto envolveuseis etapas, descritas a seguir:

a) Disseminação dos conceitos de prevenção à poluição (P2) nasindústrias de bijuterias;

b) Conhecimento da situação atual;c) Levantamento de oportunidades de P2;d) Avaliação dos resultados obtidos;e) Aprimoramento contínuo;f) Divulgação dos resultados obtidos.

11.2.1 O processo industrial

O processo industrial descrito a seguir tem a finalidade de elucidar asetapas comumente utilizadas pelas indústrias de bijuterias norevestimento de superfícies metálicas.

a) Montagem das peças brutas em gancheiras e carretéis – amontagem das peças em suportes metálicos tem a função defacilitar a passagem de corrente elétrica através das mesmasdurante a eletrodeposição, além de permitir a sua manipulação semque sejam tocadas diretamente pelo operador. Geralmente utilizam-se dois tipos de suporte metálico: as gancheiras de aço inox(utilizadas para brincos e outras peças pequenas que sãoenganchadas uma a uma) e carretéis (consiste em amarrar aspeças manualmente com pequenos fios de cobre, formando umafileira de peças cujas pontas constituirão um cordão, o qual épendurado em um carretel);


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b) Desengraxe eletrolítico – após a montagem das peças nasgancheiras ou carretéis, estas são encaminhadas para o desengraxeeletrolítico que promoverá a limpeza fina das superfícies metálicas,permitindo uma deposição isenta de manchas e com boa aderência.O desengraxe eletrolítico consiste na aplicação de corrente elétricaàs peças com a finalidade de auxiliar a solução desengraxante naremoção de sujidades;

c) Lavagem em água corrente – o intuito desta lavagem é evitar acontaminação dos banhos subseqüentes. A água de lavagemremove a solução arrastada do banho anterior, pelas peças, atravésde ação mecânica e de diluição;

d) Ativação – consiste na imersão das peças em uma solução diluídacom ácido sulfúrico de modo a neutralizar os resíduos oriundos dobanho anterior, preparando as peças para o processo derevestimento no banho seguinte, para se obter, uma melhoraderência do metal a ser depositado. Após a ativação é realizadauma lavagem em água corrente, utilizando o mesmo procedimentocitado anteriormente;

e) Banho de cobre alcalino – este banho promove o depósito deuma fina camada de cobre nas peças, denominado “flash”, com oobjetivo de melhorar a aderência dos metais presentes nos banhossubseqüentes, além de conferir às peças uma proteção contracorrosão. Após esta etapa são realizados os procedimentos delavagem e ativação conforme já descritos anteriormente;

f) Banho de cobre ácido – este banho promove a deposição de umacamada mais espessa de cobre, conferindo melhor nivelamento dasuperfície, maior dureza e mais brilho às peças. Após esta etapa, aspeças são lavadas em água corrente;

g) Banho de níquel – o banho de níquel constitui-se de uma soluçãocontendo sulfato de níquel, cloreto de níquel, ácido bórico e umabrilhantador. Este banho é utilizado para as peças que nãorequeiram um acabamento muito esmerado, uma vez que este tipode revestimento não exige camadas mais espessas de ouro a seraplicada sobre a peça. Após esta etapa é efetuada a lavagem emcontra corrente, conforme procedimento já descrito;


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h) Banho de pré-ouro – o banho de pré-ouro ou “douração strike”consiste na eletrodeposição de camada de ouro com espessuras até0,2 µm, com a finalidade de preparar a superfície da peça para obanho de folheação ou de cor final, ressaltando-se que o mesmo érealizado com aquecimento da solução;

i) Lavagem por imersão – após o banho de pré-ouro, as peças sãolavadas no chamado tanque de recuperação ou tanque de imersão,com o objetivo de remover a solução arrastada e propiciar aposterior recuperação de ouro. Além disso, esta água é utilizadapara a reposição das perdas do banho de pré-ouro que ocorrem porevaporação. A seguir é efetuada a lavagem das peças em águacorrente;

j) Secagem e pesagem – após as peças receberem banho de pré-ouro são encaminhadas para a secagem em centrífuga provida deaquecimento por intermédio de uma resistência elétrica instalada natampa do equipamento. Em seguida, as peças são pesadas embalança semi-analítica. A finalidade da pesagem é possibilitar ocálculo da camada de ouro a ser depositada nas peças, valor estedefinido previamente pelo comprador das peças.

k) Banho de ouro – este banho proporciona uma deposição maisespessa de ouro, superior a 0,2 µm, através da eletrodeposiçãodeste metal. Este revestimento, normalmente, recebe o nome defolheação e propicia resistência e beleza às peças. Após esta etapasão realizados os procedimentos de lavagem por imersão e lavagemem água corrente;

l) Banho de cor final – este banho tem as características básicas dobanho de pré-ouro, sendo que a espessura da camada de ouro a serdepositada, geralmente superior a 0,2 µm, tem como funçãoprincipal atender a tonalidade solicitada pelo cliente, podendo ser:amarela, verde ou rosa. Após este banho, tem-se a lavagem porimersão, lavagem em contra corrente, secagem em centrífuga e apesagem das peças. Com o objetivo de obter a quantidade de ourodepositada nas peças, realiza-se a pesagem das peças antes dobanho de ouro e após o banho de cor final, obtendo-se a camada deouro depositada pela diferença de peso obtido nas duas pesagens;


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m) Decapagem das gancheiras e dos fios de cobre – apóspassarem pelo processo galvânico, os ganchos das gancheiras, bemcomo os fios de cobre utilizados têm sua superfície revestida comos metais que compõem os banhos. Com o objetivo de recuperar oouro e remover os resíduos de outros metais, os ganchos e fios decobre são encaminhados para o processo de decapagem. Esteprocesso consiste de duas etapas. A primeira etapa ocorreimediatamente após o processo galvânico e visa remover apenas acamada de ouro aderida às gancheiras e aos fios de cobre, pormeio da imersão em uma solução alcalina a base de cianeto porcerca de três horas. A remoção de ouro da solução de decapagem érealizada a cada 15 dias, adicionando-se à esta solução uma placade alumínio e uma solução diluída de hidróxido de sódio até queatinja pH 14. Neste valor de pH ocorre a atração do ouro pela placade alumínio, da qual desprende-se por meio de leve agitação,formando uma lama galvânica que é enviada à terceiros paraefetuarem a secagem e purificação do ouro. Com relação aos fiosde cobre decapados, estes são lavados em água corrente earmazenados em caixas para serem vendidos como sucata. Asegunda etapa da decapagem consiste na remoção de níquel ecobre, aderidos aos ganchos das gancheiras por meio de imersãodas mesmas em uma solução de ácido nítrico. Em seguida, estasgancheiras são lavadas em água corrente, estando prontas para oseu reuso no processo galvânico. Esta etapa é realizada a cada 45dias.

11.2.2 Poluentes gerados

O setor de tratamento de superfície é responsável pela geração deefluentes líquidos e emissões gasosas. Os efluentes contínuos sãogerados durante o processo produtivo e têm como principaiscontribuintes, as seguintes etapas: lavagem em água corrente daspeças retiradas dos banhos de desengraxe, ativação, revestimento(níquel, cobre e ouro), etapa de secagem das peças em centrífuga eetapa de lavagem das gancheiras decapadas em água corrente. Comrelação à etapa de lavagem em água corrente, o setor efetua lavagensem água corrente para cada ciclo de revestimento. Os efluentes sãoencaminhados para os tanques de armazenamento de efluente ácido ealcalino.


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Os efluentes periódicos são aqueles gerados em conseqüência dodescarte dos banhos eletrolíticos, após a perda de sua eficiência, oumesmo após a verificação de contaminação dos mesmos, pois suarecuperação, em muitos casos, torna-se inviável.

Outra fonte de efluentes periódicos refere-se às águas de lavagens dopiso com a finalidade de remover os respingos das soluções, presentesno piso, que foram arrastadas pelas peças durante a transferência deum banho para outro. Os banhos a quente apresentam uma perdasignificativa de água e matérias-primas em virtude da evaporação dosmesmos. A reposição destas perdas é efetuada com a adição periódicade água e das matérias-primas que as compõem.

11.2.3 Resultados obtidos

Na etapa de identificação das oportunidades de P2, dentro dosprocessos produtivos das empresas, enfatizaram-se os pontos quecontribuem na geração de resíduos, incluindo-se vazamentos,derramamentos e operações inadequadas. As oportunidadesidentificadas foram:

a) Arraste de soluções durante o processo galvânico;b) Ausência de procedimento para registro de dados na empresa;c) Disposição inadequada dos banhos e equipamentos;d) Instalação hidráulica inadequada;e) Piso inadequado para uso em galvanoplastia;f) Uso de banho de níquel;g) Uso de compostos de cianeto dos banhos de ouro e de cobre

alcalino;h) Uso de compostos de cianeto no banho de desengraxe;i) Uso de cromo no banho de verniz;j) Presença de vapores provenientes dos banhos a quente;k) Processo de lavagem em água corrente inadequado.

As oportunidades identificadas foram selecionadas e priorizadas pelasempresas, sendo em seguida escolhidas as medidas de prevenção àpoluição a serem implantadas pelas mesmas, visando minimizar e/oueliminar as perdas. As medidas de P2 implantadas pelas empresasforam as seguintes:


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a) Alteração de layout;b) Eliminação do cianeto da solução de limpeza e abrilhantamento

por uma solução a base de água oxigenada e álcool etílico eoutra de ácido sulfúrico;

c) Eliminação do cianeto do banho de decapagem de níquel ecobre;

d) Eliminação do cianeto do banho de desengraxe eletrolítico;e) Implantação de sistema de troca iônica;f) Instalação de aspersores para lavagem de peças;g) Instalação de chuveirinho com gatilho para lavagem de peças;h) Melhoria das práticas operacionais;i) Recuperação do banho de cobre ácido;j) Recuperação do banho de ativação ácida;k) Recuperação do banho de desengraxe eletrolítico;l) Redução de volume e substituição do banho de cobre alcalino

por um de níquel.

As medidas de P2 implantadas pelas empresas foram avaliadas,considerando o ganho ambiental, através da redução de resíduos,redução do consumo de água, da substituição de matéria-prima tóxicapor outra não tóxica, bem como os custos de investimento, efetuadospor elas para cada medida implantada. Ressalta-se ainda que osbenefícios da prevenção à poluição não ficaram apenas restritos aosaspectos ambientais. A otimização do processo produtivo, o usoracional de insumos, a redução de perdas, gastos com tratamento deefluentes e disposição final de resíduos traduziram-se, também, embenefícios econômicos para as empresas que os adotaram.

Atividades

1. Faça um fluxograma debloco do processo produtivoutilizado pelas indústrias debijuterias para o revestimentode superfícies metálicas.Indique os pontos de geraçãode resíduos.2. Pesquise sobre asoportunidades de prevenção àpoluição identificadas eimplantadas nas indústrias debijuterias.


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12. Indústria cerâmica

12.1 Generalidades

As indústrias de cerâmica englobam a fabricação de diversos produtos,a saber:

a) Cerâmicas – porcelana, louça, vasos, louça de pó de pedra elouça vitrificada;

b) Produtos estruturais de argila – tijolos refratários, tijolos de sílica,refratários de carbeto de silício e de zircônia, produtos de silicatode alumínio e de alumina;

c) Produtos cerâmicos especiais;d) Esmaltes e metal esmaltado.

Nos anos mais recentes desenvolveram-se novos produtos para atenderà demanda de materiais capazes de suportar temperaturas maiselevadas, resistir a maiores pressões, apresentar, ao mesmo tempo,propriedades mecânicas superiores, ou tendo características elétricasespeciais, ou oferecendo proteção contra os agentes químicoscorrosivos.

As três matérias-primas básicas usadas na fabricação dos produtosclássicos de cerâmica são a argila, o feldspato e a areia. As argilas sãosilicatos de alumínio hidratados, mais ou menos impuros, resultantes daalteração provocada pelo intemperismo das rochas ígneas, em que ofeldspato era um mineral importante. Existem várias espécies mineraisclassificadas como argilas, mas as mais importantes são a caulinita(Al2O3.2SiO2.2H2O), a montmorilonita (Mg, Ca)O.Al2O3.5SiO2.nH2O) e ailita (K2O, MgO, Al2O3, SiO2, H2O, todas em proporções variáveis). Doponto de vista cerâmico, as argilas são plásticas e moldáveis quandoestão suficientemente cominuídas e úmidas, são rígidas quando secas,e vitrosas quando queimadas numa temperatura suficientementeelevada. Os processos de fabricação dependem destas propriedades. Asargilas variam de tal forma nas respectivas propriedades físicas equanto às impurezas que contêm que é freqüentemente necessáriomelhorá-las mediante um processo de beneficiamento. Junto com asargilas que se conseguem comercialmente, estão presentesquantidades variáveis de feldspato, de quartzo e de outras impurezas,como os óxidos de ferro.


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Existem três tipos comuns de feldspatos, os potássicos(K2O.Al2O3.6SiO2), os sódicos (Na2O.Al2O3.6SiO2) e os cálcicos(CaO.Al2O3.6SiO2). O feldspato é de grande importância como fundentenas fórmulas cerâmicas. O terceiro constituinte principal das cerâmicasé a areia. No caso de produtos cerâmicos de cor clara, é preciso usarareia com baixo teor de ferro.

Todos os produtos cerâmicos são feitos pela combinação dequantidades diversas das matérias-primas mencionadas anteriormente,pela conformação apropriada e pelo aquecimento até a temperatura dequeima. Estas temperaturas podem ser baixas, como uns 700oC, naqueima de certos vidrados sobrepostos, ou tão elevadas quanto2000oC, necessária para muitas vitrificações. As conversões químicasque ocorrem na indústria cerâmica podem ser assim resumidas:

a) Desidratação ou “perda de água de cristalização”, entre 150 e650oC;

b) Calcinação, por exemplo, do CaCO3, entre 600 e 900oC;c) Oxidação do ferro divalente e da matéria orgânica, entre 350 e

900oC;d) Formação de silicato, a 900oC ou mais.

Os produtos cerâmicos são todos mais ou menos refratários, isto é,resistentes ao calor. O grau de resistência térmica de um dado produtoé determinado pelas quantidades relativas dos óxidos refratários e dosóxidos fundentes. Os principais óxidos refratários são o SiO2, o Al2O3, oCaO e o MgO. Os principais óxidos fundentes são o Na2O, o K2O, o B2O3

e o SnO2, além dos fluoretos que são usados em certas composições. Oingrediente comum a todos os produtos cerâmicos é a argila (caulinita).Todos os corpos cerâmicos sofrem um certo grau de vitrificaçãodurante o aquecimento, e este grau de vitrificação depende dasquantidades relativas de óxidos refratários e de óxidos fundentes nacomposição, da temperatura e do tempo de aquecimento. O grau devitrificação, ou a progressiva redução da porosidade fornece a basepara uma classificação dos produtos cerâmicos:

a) Cerâmicas brancas – diversos teores de fundentes, aquecimentoa temperaturas moderadas, e diversos graus de vitrificação;


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b) Produtos estruturais de cerâmica (cerâmicas vermelhas) –fundentes abundantes, calor a baixa temperatura, poucavitrificação;

c) Refratários – pouco fundente, calor a elevadas temperaturas,pequena vitrificação;

d) Esmaltes – fundentes muito abundantes, calor a temperaturasmoderadas, vitrificação completa;

e) Vidros – fundentes em quantidades moderadas, calor atemperaturas elevadas, vitrificação completa.

12.2 O processo cerâmico

É importante considerar que a indústria cerâmica é uma indústria deprocesso químico, onde as matérias-primas passam por uma seqüênciade processamentos, adquirindo em cada etapa novas propriedades oualterando suas características físicas e químicas, até a obtenção doproduto final. Na indústria cerâmica brasileira os processos são tãovariados quanto os produtos, havendo desde os mais rudimentarescom na produção de telhas e tijolos, até os mais sofisticados – exigemrigoroso controle de matérias-primas e curvas de queima, como naprodução de sanitários, cerâmicas especiais, pisos ou louças pormonoqueima. Apesar dessa diversidade, constata-se a existência,grosso modo, de três etapas fundamentais de processamento:preparação das matérias-primas, conformação e processamentotérmico.

Na preparação das matérias-primas básicas são fundamentais: obeneficiamento adequado das mesmas e a correção de suaspropriedades para garantir as características finais do corpo cerâmicoapós a queima, assim como para viabilizar sua conformação(moldagem) e até seu manuseio a cru.

Assim, para atender a esses tipos de exigência as matérias-primas sãosubmetidas às seguintes operações: são desagregadas, moídas epeneiradas, a seco ou em dispersão aquosa, até a granulometria maisconveniente para melhorar o nível de mistura e de conformação; sãopurificadas e têm suas propriedades corrigidas; misturadas ehomogeneizadas, seguem para conformação na forma de massaplástica, barbotina ou pó com baixa umidade. A etapa de conformaçãoconsiste na transformação das matérias-primas em corpo de formageométrica desejada. Em geral, quando se apresentam na forma de


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barbotina utiliza-se o processo de colagem em moldes de gesso(sanitários e xícaras); quando na forma de massa plástica serãoconformadas por extrusão e às vezes prensagem (tijolos, telhas,pratos); finalmente se estiverem como pó, com baixo teor de umidade(azulejos, pisos).

A etapa de processamento térmico é a etapa mais importante doprocesso cerâmico e pode ocorrer nos diferentes estágios defabricação, tais como preparação de matérias-primas, secagensintermediárias de matérias-primas e produtos, calcinações outratamento térmico de peças acabadas. Porém, sua maior importânciareside na secagem e na queima das peças já preparadas, operação naqual se dão as transformações de estrutura e composição responsáveispela obtenção de propriedades finais como brilho, cor, porosidade,resistência a altas temperaturas, ao ataque de agentes químicos, etc.Durante a secagem, o corpo cru perde a maior parte de sua água livre,adquire maior resistência mecânica e torna-se apto para decoração,esmaltação e queima. Na operação de queima, as peças cruas e secassão levadas ao forno e submetidas a um perfil de temperaturas, ematmosfera controlada e a mais homogênea possível.

12.3 Estudo de caso: projeto piloto de prevenção à poluição nasindústrias cerâmicas da região de Santa Gertrudes.

Na Bacia do Rio Corumbataí, localizada na região central do Estado deSão Paulo existe um importante manancial de abastecimento para seus650000 habitantes, distribuídos em 7 municípios (Piracicaba,Charqueada, Rio Claro, Santa Gertrudes, Corumbataí, Ipeúna eAnalândia), e possui um diversificado parque industrial. Um dossegmentos de maior destaque nesse parque é o da indústria cerâmicaesmaltada para pisos e revestimentos, representado pelo Pólo Cerâmicode Santa Gertrudes, que abrange os municípios de Piracicaba, Ipeúna,Araras, Iracemápolis, Cordeirópolis, Limeira e Santa Gertrudes. O póloé responsável por cerca de 50% da produção nacional sendo que osfatores que mais contribuíram para o desenvolvimento desta atividadena região foram:


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a) Proximidade das jazidas de argila;b) Tradição de trabalho artesanal com cerâmica;c) Disponibilidade de mão de obra.

O desenvolvimento deste segmento industrial, muito embora tenhacontribuído decisivamente para a economia local, trouxe efeitosdanosos ao meio ambiente. A exploração desordenada e sem controleda argila originou cavas a céu aberto, nos locais onde o aqüíferofreático era aflorante e, com o passar do tempo, estas cavas setransformaram em lagoas. No município de Santa Gertrudes setedestas lagoas – a montante da captação de água do município dePiracicaba - foram utilizadas como local de descarte de resíduosgerados pelas indústrias cerâmicas da região.

Este fato ocorreu devido à falta de informação sobre as questõesambientais, por parte dos industriais, e do potencial poluidor doresíduo, por parte do órgão ambiental. O resíduo descartado naslagoas, conhecido como raspa, é proveniente da decantação dosefluentes líquidos gerados nas indústrias, principalmente oriundos dossetores de preparação e aplicação de esmaltes. Estima-se que cerca de144 toneladas/mês destas raspas são geradas pelas indústrias do PóloCerâmico, tendo estes resíduos sido classificados como classe I –perigosos, devido à quantidade de metais presentes na suacomposição.

No início de 1995, a CETESB proibiu o descarte destas raspas nos lagose obrigou as indústrias a destinar adequadamente os seus resíduos. Ainexistência de local licenciado pela CETESB para destinação finaldestes resíduos na região, a falta de espaço para o seu armazenamentodentro das empresas, seu tratamento e destinação final além doscustos envolvidos com estas atividades, fizeram com que as empresaspassassem a incorporar pequenas quantidades de raspa na massacerâmica. Estima-se que até fins de 2001, todo o passivo de raspaarmazenado nas indústrias da região, desde 1995, já tenha sidoincorporado à massa cerâmica não causando, deste modo, os mesmosproblemas de contaminação ambiental verificados anteriormente.


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Sensibilizados pelos problemas ambientais causados pela descarga deraspa nos lagos, bem como pelos custos envolvidos na avaliação erecuperação das áreas afetadas, as empresas da região verificaram aimportância da adoção de um trabalho de prevenção à poluição emsuas unidades fabris, como forma de evitar ou minimizar a geração e atoxicidade de poluentes reduzindo, assim, os custos envolvidos com oarmazenamento, tratamento, transporte e disposição final dos mesmos,bem como os riscos à saúde pública e ao meio ambiente, decorrentesde sua atividade industrial.

O desenvolvimento do projeto de prevenção à poluição (P2) teve porobjetivos identificar oportunidades e fomentar a adoção de técnicas epráticas específicas de minimização de resíduos para o setor, comvistas a minimizar os impactos ambientais causados por esta atividadeindustrial na região. A metodologia de trabalho foi desenvolvida pelaCETESB e contemplava as seguintes etapas:

a) Disseminação dos conceitos de P2;b) Levantamento bibliográfico e da situação das empresas;c) Levantamento das oportunidades de P2;d) Priorização e implantação das oportunidades de P2;e) Avaliação dos resultados;f) Aprimoramento contínuo;g) Publicação dos resultados e produtos.

As práticas e medidas de prevenção à poluição, baseadas nasoportunidades identificadas foram discutidas com todas as indústriasparticipantes e serão apresentadas a seguir. Para melhor compreensãodestas medidas serão apresentados fluxogramas de blocos dosprocessos de fabricação de cerâmicas esmaltadas para pisos erevestimentos de via úmida e de via seca (Figura 12.1).


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Figura 12.1 – Fluxograma do processo de fabricação de cerâmicas esmaltadas para pisos erevestimentos (Ferreira et al., 2000)

Práticas e medidas de prevenção à poluição:

a) Extração da argila – mapear e planejar a exploração da jazidade argila e melhorar o sistema de cobertura da argilatransportada em caminhões, durante o transporte da jazida parao local de beneficiamento para evitar perdas de matéria-prima epoluição atmosférica por material particulado;


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b) Estocagem e preparação da argila a céu aberto – promovermelhorias no sistema de destorroamento da argila, de modo aminimizar a perda de material por arraste eólico e implantarsistema de contenção de argila por arraste hídrico, para evitar aperda de matéria-prima e o seu carreamento para os cursosd’água mais próximos;

c) Armazenamento da argila seca – implantar sistema deventilação local exaustora com equipamento de controle depoluição para coleta de pó nas proximidades da alimentação dosmoinhos, para minimizar perdas de matéria-prima e suspensãode material particulado e definir uma sistemática paraalimentação dos estoques de argila do galpão de armazenagem,melhorando a homogeneidade da argila a ser processada, pararedução de perdas e geração de resíduos;

d) Preparação da massa – aplicar os critérios técnicos dequalidade da argila na preparação da massa, de modo a se obteruma formulação mais adequada a assim reduzir os índices deperdas verificadas no processo produtivo; instalar sistema decoleta de pó ao longo das correias transportadoras de argila,para evitar perda de material por queda e dispersão, e propiciaro retorno do material coletado ao processo; avaliar acomposição da raspa gerada no processo industrial, para definira quantidade máxima passível de ser adicionada à massa deargila para confecção de pisos e revestimentos cerâmicos, demodo que este resíduo seja reutilizado no processo produtivo;promover melhorias nos silos e nos elevadores de caneca, paraevitar a separação granulométrica da massa de argila, e aformação de placas de argila aderidas às paredes internas destesequipamentos, de modo a minimizar problemas na prensagem edesperdícios no reprocessamento deste material;

e) Prensagem das peças – implantar, ou redimensionar, sistemade ventilação local exaustora e equipamento de controle depoluição para captação de pó, no local de saída das peças daprensa e instalar sistema para coleta de rejeitos das prensas deforma a eliminar ou minimizar o acúmulo de material no piso,evitar perdas e permitir a reincorporação deste material noprocesso produtivo;

f) Produtos químicos – estabelecer, junto aos fornecedores deprodutos químicos da empresa, um programa de compra dematérias-primas isentas ou com baixas concentrações desubstâncias tóxicas e aprimorar os sistemas de armazenamento,


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manipulação e preparação de esmaltes, de modo a evitar perdaspor dispersão e derramamento, e assim reduzir os riscos decontaminação ambiental;

g) Linha de esmaltação – otimizar o sistema de decoração depeças, considerando o tipo de produto e a seqüência de coresutilizadas, de modo a reduzir o número de lavagens dosequipamentos e desta forma minimizar a geração de efluenteslíquidos; aprimorar os sistemas de aplicação de esmaltes, paraevitar perdas de matérias-primas devido a problemas deconcepção, manutenção ou operação desses sistemas; implantarsistema de transporte de esmaltes diretamente das girândolaspara as cabines de aplicação, por meio de tubulações, paraevitar perdas por derramamento e diminuir o volume deefluentes líquidos gerados na lavagem do piso de fábrica;implantar sistema para coleta de respingos sob toda a extensãodas correias que atravessam as cabines de aplicação decobertura, para permitir a reincorporação do material coletadoao processo produtivo; instalar sistema de proteção sobre oscanaletes no piso da área de esmaltação, para evitar a entradade cacos de peças cerâmicas nos sistemas de tratamento deefluentes, e permitir a direta reincorporação destes na etapa depreparação da massa; aperfeiçoar os sistema de limpeza dosequipamentos utilizados para aplicação de esmaltes, para reduzirou eliminar a utilização de água nesta tarefa, o desperdício dematéria-prima e o volume de efluente líquido gerado;

h) Forno de queima – reutilizar o ar quente, resultante doprocesso de cozimento das peças, para melhorar ou gerareconomia de combustível nos processos de secagem de peças eargila e avaliar a composição dos combustíveis utilizados e ascaracterísticas dos queimadores utilizados nos fornos, de modo areduzir o consumo de combustível e melhorar a qualidade doprocesso;

i) Estação de tratamento de efluentes – implantar sistema deautomonitoramento do efluente recirculado da ETE, de modo averificar a possibilidade de ampliar e diversificar o uso dessaágua; implantar sistema mecânico de desidratação das raspas, demodo a facilitar sua reincorporação ao processo produtivo;aprimorar o sistema de gerenciamento das raspas, de modo aevitar problemas de contaminação ambiental, principalmente porcontato direto ao solo.


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O presente projeto está na etapa 4 da sua metodologia, ou seja, naimplantação das oportunidades priorizadas pelas empresas.

Atividade

1. Levando-se em conta que oprojeto de prevenção a poluiçãonas indústrias cerâmicasencontra-se na etapa depriorização das oportunidadesidentificadas na etapa 3proponha uma seqüência com apriorização destas etapas.


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