POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA

• A poluição atmosférica pode ser definida como a presença de substâncias estranhas na atmosfera, resultantes da atividade humana ou de processos naturais, em concentrações suficientes para interferir direta ou indiretamente na saúde, segurança e bem estar dos seres vivos.

Fontes de poluição do ar

Queima acidental de biomassa (qualquer material derivado de plantas ou animais);

Erupções vulcânicas, as quais podem ser consideradas as mais antigas fontes de contaminação do ar;

Queima de combustíveis fósseis nos motores a combustão, nas indústrias siderúrgicas e, mais recentemente, nos veículos automotivos, além dos produtos químicos.

• Poluente atmosférico é toda substância sólida, líquida ou gasosa que afeta prejudicialmente o meio ambiente após mudanças químicas na atmosfera ou pela ação sinergética com outras substâncias.

- São classificados em sólidos, líquidos e/ou gasosos, de acordo com seu estado de agregação.

Principais poluentes atmosféricos MATERIAL PARTICULADO: mistura de partículas líquidas

e sólidas em suspensão no ar. Sua composição e tamanho dependem das fontes de emissão.

Partículas grandes - emitidas através de combustões descontroladas, dispersão mecânica do solo ou outros materiais da crosta terrestre (polens, esporos e materiais biológicos);

Partículas pequenas - emitidas pela combustão de fontes móveis e estacionárias, como automóveis, incineradores e termoelétricas, que por serem de menor tamanho e mais ácidas, podem atingir as porções mais inferiores do trato respiratório.

• Gases e vapores: poluentes moleculares com existência permanente; são os gases propriamente ditos, ou os vapores que à temperatura ambiente podem sofrer condensação e voltar à forma líquida original.

Fontes Poluentes (Fonte: CETESB, 2002)

Classificação Tipo

Fontes estacionárias

Combustão Material particulado; dioxido de enxofre; monoxido de carbono; hidrocarbonetos e óxido de nitrogênio..

Processo industrial

Material particulado (fumos, poeiras e névoa); gases (SO2, SO3, HCl), marcaptanas (HF, H2S, Nox),

Queima de resíduos sólidos

Material particulado, gases (SO2, SO3, HCl),

Outros Hidrocarbonetos, material particulado

Fontes móveis Veículos automotores

Material particulado, monóxido de carbono, óxidos de nitrogenio, hidrocarbonetos e óxidos de enxofre

Aviões e barcos Óxidos de enxofre e óxidos de nitrogênio

Locomotivas, etc. Ácidos orgânicos, hidrocarbonetos e aldeídos

Fontes naturais Material particulado – poeiras; gases (SO2, SO3, HCl, NOx), hidrocarbonetos.

Reações químicas Poluentes secundários –O3, aldeídos, ácdios orgânicos, nitratos orgânicos, aerossol fotoquímica,...

Efeitos da poluição atmosférica

• Saúde (doenças respiratórias, doenças cardíacas, diminuição de reflexos, doenças vasculares...);

• Deposição ácida (emissão de óxidos de enxofre e de nitrogênio leva a deposição destes poluentes que, com o vapor d’água leva a formação de ácido sulfúrico, sulfuroso, sulfídrico...);

• Efeito estufa (efeito natural; a radiação infravermelha refletida pela superfície terrestre é retida por alguns gases da atmosfera (CO2, CH4, N2O e CFCs); o aumento da concentração destes gases causa uma maior retenção das radiações levanto ao aumento de temperatura);

Os padrões de qualidade do ar são estabelecidos de duas maneiras nas resoluções:

Resolução N° 3 - os padrões de qualidade do ar são

estabelecidos em relação à quantidade de poluente por volume de ar (imissão)

Resolução N° 8 - os padrões de qualidade do ar são

estabelecidos em relação à quantidade de poluente por quantidade de energia calorífica gerada (emissão)

A Resolução CONAMA No 003, de 28 de junho de 1990,

estabelece os conceitos de Padrões Primários e Secundários de

Qualidade do Ar:

Padrões Primários de Qualidade do Ar: já emitidos na forma de

poluentes;

As concentrações de poluentes que, ultrapassadas, poderão afetar a

saúde da população.

Padrões Secundários de Qualidade do Ar: são formados na

atmosfera por reações químicas ou fotoquímicas com a participação

de dois ou mais poluentes ou com a participação de componentes

próprios da atmosfera;

As concentrações de poluentes, abaixo das quais se prevê o mínimo

efeito adverso sobre o bem-estar da população, assim como dano

mínimo à fauna, à flora, aos materiais e ao ambiente em geral.

Poluentes Padrões Primários Tempo Médio

Partículas inaláveis (PM10) 50 μg/m3 média aritmética anual

150 μg/m3 nível limite para 24 horas

Ozônio (O3) 0,12 ppm (235 μg/m3) média de 1 hora máxima diária

Dióxido de enxofre (SO2) 0,03 ppm (80 μg/m3) média aritmética anual

0,14 ppm (365 μg/m3) nível máximo em 24 horas

Monóxido de carbono (CO) 9 ppm (10 μg/m3) média máxima de 8 horas

35 ppm (40 μg/m3) nível máximo em 1 hora

Dióxido de nitrogênio (NO2) 0,053 ppm (100 μg/m3) média aritmética anual

Padrões de qualidade do ar para os principais poluentes

segundo a Environmental Protection Agency - EPA,/EUA

CONSIDERAÇÕES PARA A SELEÇÃO DO MÉTODO OU EQUIPAMENTO DE CONTROLE DE POLUIÇÃO

AMBIENTAL

Principais fatores limitantes na Engenharia quanto ao controle de poluição:

Limites legais impostos para proteção da saúde pública e bem estar social;

Limites sociais impostos pela comunidade nos quais a fonte de poluição está ou será localizada;

Limitações econômicas impostas por pressões de mercado

Alternativas principais na estratégia de avaliação do impacto ambiental:

Eliminação da operação/etapa inteira ou em parte

Modificação operação/etapa

Relocação da operação

Aplicação de uma tecnologia de controle de poluição adequada

Combinação das alternativas anteriores

Fatores Importantes na Seleção de Equipamentos de Controle

Ambientais

Engenharia

Econômicos

Ambientais -Localização do equipamento

-Espaço disponível

-Condições do ambiente

-Disponibilidade de utilidades e instalações auxiliares

-Emissão máxima de poluentes permitida

-Fatores estéticos (vapores visíveis em vapores de água, odores, etc.)

-Contribuição do sistema de controle de poluição do ar para efluentes líquidos e poluição do solo

-Contribuição do sistema de controle de poluição do ar para os níveis de ruído da planta

Engenharia -Características dos contaminantes (propriedades físicas e químicas, concentração, etc.)

-Características da corrente gasosa (fluxo, temperatura, etc.)

-Características do projeto e eficiência do sistema de controle

Econômicos

-Capital investido (equipamentos, instalação, serviços de engenharia, etc.)

-Custos operacionais (utilidades, manutenção, etc.)

-Expectativa de vida útil do equipamento

MÉTODOS E EQUIPAMENTOS DE CONTROLE

Sistemas de adsorção

Sistemas de absorção

Coletores mecânicos

Filtros de manga

Condensadores

Precipitadores eletrostáticos

Sistemas de Combustão

Adsorção:

reação química entre as moléculas adsorvidas e as da superfície sólida

geralmente irreversível

não é economicamente praticável, uma vez que ou os adsorventes são usados uma única vez ou é requerida muita

energia para a regeneração

Transferência de um gás para uma fase sólida

Física ou Química

adsorventes grandes áreas superficiais

carvão ativado

Alumina

Bauxita

Peneiras moleculares

sílica gel

Regeneração dos Adsorventes:

regeneração térmica

vapor (340oC )

Vantagens: recuperação do produto é possível

há possibilidade do sistema ser totalmente automatizado sem necessidade de operação manual

alta capacidade de remoção de contaminantes gasosos ou vapores

Desvantagens: a recuperação do produto pode necessitar de um esquema de destilação ou extração caro e não usual

a capacidade adsorvente diminui com o aumento no número de ciclos

a regeneração do adsorvente requer uma fonte de vapor/vácuo

investimento inicial relativamente alto

pré-filtração da corrente de gás pode ser necessária para remover alguns particulados capazes de entupir o leito do adsorvente

o resfriamento da corrente gasosa pode ser necessário para obter-se uma faixa de temperatura de operação usual

necessidade de vapor é relativamente alta para dessorção de hidrocarbonetos de alto peso molecular

Absorção:

Processo no qual um gás solúvel é transferido de uma corrente gasosa para um líquido

O gás pode ficar fisicamente dissolvido no líquido ou pode reagir com um constituinte dissolvido no líquido

Principais Aplicações:

recuperação de compostos gasosos

purificação de correntes gasosas

HCl, HF, Cl2, SO2, H2S, NH3, NOX, aminas, álcoois e orgânicos

Produtos mais usados em Sistemas de Absorção

Água, soluções alcalinas e ácidas

Equipamentos de Absorção

Dispersão da fase líquida: coluna de recheio (mais utilizada para poluentes gasosos quando são necessárias eficiências de 90 a 95%.

As colunas de aspersão são bastante utilizadas para coleta de poeira mais grosseira (acima de 25 m) e para pré-resfriamento de correntes gasosas;

Dispersão da fase gasosa

Coluna de recheio - fluxo contra-corrente

Tipos de recheios de coluna

Coluna de aspersão ou lavador de gases

Colunas empacotadas e colunas de pratos - Vantagens:

queda de pressão relativamente baixa

padronização da construção em fibra de vidro e armação de plástico permite operação em atmosferas corrosivas

capacidade de obter eficiência relativamente alta de transferência de massa

aumentando-se a altura e/ou tipo de enchimento ou número de pratos, pode-se melhorar a transferência de massa sem a necessidade de compra de uma nova parte do equipamento

custo de investimento relativamente baixo

espaço necessário relativamente pequeno

capacidade para coleta de material particulado e gases

Colunas empacotadas e colunas de pratos - Desvantagens:

pode gerar um problema de disposição de água ou líquido

o produto é coletado ou removido molhado

a remoção de sólidos pode causar o entupimento do leito ou pratos

quando a construção é feita em fibra de vidro com estrutura de plástico, o sistema torna-se sensível à temperatura

custos de manutenção são relativamente elevados

Lavadores de Gases - Vantagens:

não possuem fontes secundárias de poeira

espaço necessário relativamente pequeno

capacidade para coleta de gases, assim como particulados (especialmente aqueles com características mais aderentes)

capacidade de operar com correntes de gás a temperaturas e umidades elevadas

baixo custo, se tratamento do efluente líquido gerado não é necessário

capacidade de alcançar elevadas eficiências de remoção de particulados finos

Lavadores de Gases - Desvantagens:

pode gerar um problema de disposição da água

produto coletado está molhado

problemas de corrosão são mais severos do que em sistemas secos

queda de pressão e potência requerida podem ser elevados

custos de manutenção são relativamente elevados

COLETORES MECÂNICOS

Processo de separação de sólidos

mudança na direção da corrente gasosa

Principal Aplicação

separação de materiais particulados onde não são exigidas elevadas remoções de particulados

Vantagem investimento inicial baixo e baixo custo de operação

Tipos de Equipamentos

Câmara de separação por gravidade

Precipitadores dinâmicos

Separadores inerciais

Ciclones

Câmara de separação por gravidade

Ciclones - Vantagens:

baixo custo de construção

equipamentos relativamente simples com poucos problemas de manutenção

coleta e disposição a seco do material

Ciclones - Desvantagens:

eficiência de remoção global de particulados relativamente baixa, principalmente para particulados com dimensão abaixo de 10 m

ineficiente para operar com materiais de características aderentes

FILTROS MANGA

Processo de separação de sólidos

passagem por uma malha (tecido) filtrante, o qual está sobre um suporte, armação em formato de gaiola

Materiais do meio filtrante

algodão, vidro, nylon, teflon, etc

Aplicações dos Filtros manga

ampla faixa de particulados sem características adesivas

Tipos de Equipamentos

podem ser classificados por métodos de limpeza, por capacidade de fluxo e por faixas de temperatura de operação

Filtro manga, sistema de limpeza com pulso de ar

Filtro de Mangas - Vantagens:

eficiência de remoção ou coleta extremamente elevada para particulados com ampla faixa de tamanho

relativamente insensível a flutuações na corrente gasosa

o material removido ou coletado é recuperado seco para subseqüente processamento ou disposição

não há problemas com disposição de resíduos

manutenção e reparo simples

operação relativamente simples

Filtro de Mangas - Desvantagens:

temperaturas maiores que 290°C, requerem tecidos

metálicos ou minerais refratários especiais

certas poeiras podem necessitar de tratamento do tecido do filtro para evitar penetração de poeira ou, em outros casos, auxílio na remoção de poeira

concentrações de algumas poeiras no coletor (cerca de 50g/m3) podem representar perigo de fogo ou explosão se uma faísca ou chama entra por acidente

necessidade de manutenção relativamente elevada (substituição e limpeza de mangas, etc.)

PRECIPITADOR ELETROSTÁTICO

Processo de separação

aplicação de carga (alta voltagem) sobre o material particulado suspenso na corrente gasosa

Precipitador Eletrostático - Vantagens:

eficiência de remoção extremamente elevada pode ser obtida, com um gasto de energia relativamente baixo

coleta e disposição do material a seco

projetado para operação contínua com mínimas necessidades de manutenção

custo de operação relativamente baixo

capacidade de operação a altas temperaturas

pode operar com elevadas taxas de fluxo de gás.

Precipitador Eletrostático - Desvantagens:

custo inicial elevado

equipamento muito sensível a flutuações nas condições da corrente gasosa

espaço necessário para a instalação é relativamente grande

há perigo de explosão quando se tratam de gases combustíveis e/ou coleta de particulados combustíveis

precauções especiais são necessárias para proteção individual contra alta voltagem

manutenção especializada e relativamente sofisticada é necessária

SISTEMAS DE COMBUSTÃO

são utilizados para o controle de emissão de poluentes atmosféricos quando há poluentes gasosos e/ou particulados combustíveis ou que se decompõem termicamente

Aplicações

pode ser usado para eliminar grandes volumes de certos gases (hidrocarbonetos, hidrogênio, amônia, HCN, ou outros gases tóxicos e perigosos) para proteção da planta e/ou ambiente

Sistemas de Combustão - Vantagens: simplicidade de operação

capacidade de geração de vapor ou recuperação de calor em outras formas

capacidade para destruição completa de organismos contaminantes

Sistemas de Combustão - Desvantagens: custo de operação relativamente elevado, principalmente quanto ao combustível utilizado

possibilidade da chama se propagar para etapas anteriores e subseqüentes perigo de explosão

envenenamento do catalisador, no caso de incineração catalítica

combustão incompleta pode causar problemas de poluição ainda piores

DISPERSÃO DOS EFLUENTES ATMOSFÉRICOS POR CHAMINÉS

as chaminés eram utilizadas como método de controle de poluição

predominava a idéia de que a diluição dos poluentes era a melhor alternativa

quanto maior a altura da chaminé, maior era a dispersão dos poluentes e conseqüentemente mais

efetivo era o controle de poluição

Atualmente, com o rigor da legislações e consciência da comunidade de modo geral, as chaminés são o componente final de um sistema complexo de controle de poluição ou sistema de ventilação

A dispersão de poluentes consiste em exalar efluentes gasosos por uma chaminé elevada, sob

condições convenientes

É muito importante no projeto de uma chaminé para dispersão a definição das condições necessárias para que as concentrações de poluentes no solo estejam abaixo dos níveis máximos permitidos pelos órgãos de controle ambiental