Avaliação da redução de emissões atmosféricas com a
utilização do óleo OC-B1-RARO em substituição ao óleo
OC-A1-BPF como combustível em uma caldeira.
SANDRO CELSO S. DE OLIVEIRA
Eng. Ambiental
Lei Estadual nº 13.798/2009
Política Estadual de Mudanças Climáticas de São Paulo-PEMC
Tem por objetivo geral estabelecer o compromisso do
Estado frente aos desafios das mudanças climáticas globais
As emissões de GEE e o PIB do Estado de São Paulo e do Brasil,
concluindo que a economia do Estado de São Paulo:
33% do PIB nacional, emite 6,5% das emissões totais do país.
“Em outras palavras, para cada mil reais produzidos no país:
- 0,72 tco2eq.,
Estado de São Paulo, a mesma produção corresponde
a 0,14 tco2eq., o que equivale a 20% do indicador nacional”.
As emissões e remoções de CO2 se dividem nos seguintes Setores:
Energia;
Processos Industriais;
Agropecuária;
Uso da Terra, Mudança do Uso da Terra e Florestas – UTMUTF;
Resíduos.
No Estado de São Paulo, a maior parcela da estimativa das emissões líquidas de
CO2 é proveniente do setor energético, que representou 84,7% das emissões de
GEE em 2005,
seguido pela Indústria, com 13,7% das emissões. O Setor Agropecuário contribuiu
com 1,6%.
Especificamente com relação ao Setor Energético, as emissões totais de CO2
provenientes da queima de combustíveis fósseis evoluíram de 56.957 GgCO2 em
1990,
para 79.231 GgCO2 em 2008, o que representa um crescimento de 39%, ou seja,
um crescimento médio anual de 1,85%.
No ano de 2008, dentre as emissões do Setor Energético, os combustíveis
derivados de petróleo foram responsáveis por 78% das emissões de CO2,
seguidos pelo carvão mineral e derivados (14%) e pelo gás natural (8%).
IPCC para os inventários é o GgCO2 (Giga grama de CO2), sendo que 1GgCO2 equivale a 1.000 toneladas de
CO2.
PROBLEMÁTICA GLOBAL
O mundo vem presenciando um acúmulo de gases poluentes
responsáveis pelos impactos diretos à saúde pública, considerados
padrões universais de qualidade do ar:
Poluente
Efeito ao Meio
Efeito na Saúde
SO2
Chuvas Ácidas; Danos em
Materiais; Altera fotossíntese;
Poluição do ar visível.
Irritação dos olhos, nariz e sistema respiratório.
Provoca rinite, laringite e faringite. Altas
concentrações podem produzir edema pulmonar.
NOX
Chuvas Ácidas; Alteração na
Fotossíntese.
Problemas respiratórios principalmente em
asmáticos.
HC
Poluição fotoquímica.
Irritação nos olhos, na pele, no nariz e no aparelho
respiratório.
CO
Efeito Estufa
Substitui o oxigênio na hemoglobina, dificultando
seu transporte. Desconforto, náuseas, dor de
cabeça, tontura, alterações nas funções motoras e
problemas cardiovasculares.
MP
Alteração na fotossíntese por
causar nebulosidade;
Prejudica estruturas.
Irritação nos olhos e garganta, doenças
respiratórias crônicas, reduz a resistência às
infecções.
Danos à vegetação
Congestão nasal, irritação da garganta e olhos,
tosse, produção de secreção, alteração da função
pulmonar.
O3
Fonte: AMBIENTE BRASIL (2009) e CETESB (2009).
OBJETIVOS
Analisar a viabilidade da substituição dois óleos, utilizados como
combustíveis, em uma caldeira de linha de decapagem contínua
pertencente à uma empresa siderúrgica.
óleo OC-1A-BPF
óleo OC-B1-RARO
Análise qualitativa e quantitativa da redução das emissões
Apresentar vantagens operacionais
CARACTERÌSTICAS DO EQUIPAMENTOS
- Gerador de vapor de baixa dimensão
- Características do Lavador de Gases
APRESENTAÇÂO ESTUDO DE CASO
LEVANTAMENTO DE LEGISLAÇÕES APLICÁVEIS
FEDERAIS: Definem Limites Máximos de Emissões para fontes de combustão
CONAMA 008, 06 de Dezembro de 1990
Fontes fixas com potência nominal total ou inferior a 70 MW, que utilizam óleo como
combustível e estejam em áreas de Classe II e III, ou seja, áreas não atmosfericamente
preservadas e conservadas (APAs, lazer, turismo, estâncias climáticas, hidrominerais e
hidrotermais)
MP
Sox
350
5000
Densidade Calorimétrica
Máximo de 20% (vinte por cento), equivalente a Escala de Ringelmann nº
1, exceto na operação de ramonagem e na partida do equipamento.
Valores em gramas por milhão de quilocalorias
CONAMA 382, 26 de Dezembro de 2006
Processos de geração de calor a partir da combustão externa de óleo combustível, para
fontes fixas com potência nominal entre 10 e 70MW
MP
Nox
Sox
250
1000
2700
Valores em mg/Nm³, base seca e 3% de excesso de oxigênio
ESTADUAIS:
Decreto nº 52.469, de 12 de Dezembro de 2007
No Art. 20 define que o território do Estado de São Paulo fica dividido em
Regiões, denominadas Regiões de Controle de Qualidade do Ar – RCQA.
No Art. 23, determina o grau de saturação da qualidade do ar de uma sub-região
quanto a um poluente específico, cotejando-se as concentrações verificadas nos
últimos 3 (três) anos.
Grau de saturação dos parâmetros no município de Guarulhos
MP
SO
SAT MOD
-
2
CO
NO
-
-
2
O
3
Municípios monitorados para O
3
Diadema, Mauá,Sto André, São
SAT SEV
Caetano do Sul, São Paulo.
Valores expressos na unidade de concentração mg/Nm3, em base seca e 3% de excesso de oxigênio.
ÓLEOS ESTUDADOS
Os óleos utilizados no estudo, ambos são provenientes do processo de refino,
sendo estes:
OC - A1 - BPF
Baixo Ponto de Fluidez
Alto teor de enxofre até 2,5 % (ANP)
Óleo Combustível
OC - B1 - RARO
Resíduo AROmático
Baixo teor de enxofre até 1,0 % (ANP)
Óleo Combustível
• O OC - A1 - BPF é proveniente dos processos de 1º geração da cadeia da indústria
do petróleo, as refinarias;
• O OC - B1 - RARO é proveniente dos processos de 2º geração da cadeia da indústria
petroquímicas;
COMPOSIÇÃO DOS ÓLEOS COMBUSTÍVEIS
O Petróleo cru é uma mistura de hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos, que
apresenta composição variável e dependente de fatores geológicos, como
localização da jazida, idade, profundidade, etc. É composto basicamente por:
• Carbono
• Hidrogênio
• Enxofre;
• Nitrogênio
• Oxigênio;
• Metais Pesados (Ni, V, Cu, Fe,Na)
MÉTODOS E ANÀLISES
Análises das Emissões Atmosféricas
Análise
Elementar
Teor de compostos
orgânicos BTEX (mg/kg).
MÉTODOS DE ANÁLISE UTILIZADOS
MÉTODO CETESB
5 MÉTODOS BÁSICOS DA
US EPA
MÉTODOS ABNT
L9.210 - Análise dos gases de combustão
através do aparelho de Orsat.
-
-
L9.221 - Determinação dos pontos de
amostragem.
Método 1 - Determinação de
locais e pontos transversos
de amostragem.
NBR 10700 - Planejamento
amostragem versos de
amostragem; NBR 10701 Determinação de pontos;
L9.222 - Determinação da velocidade
e vazão dos gases.
Método 2 - Determinação da
velocidade e da vazão
volumétrica dos gases na
chaminé.
NBR 11906 - Velocidade e vazão;
L9.223 – Det. da massa molecular
seca e excesso de ar no fluxo
Gasoso.
Método 3 - Determinação do
ar em excesso e peso
molecular na base seca.
NBR 10702 - Massa molecular
base seca;
L9.224 - Determinação da umidade
dos efluentes.
Método 4 - Determinação da
umidade dos gases na
chaminé.
NBR 11967 - Determinação da
Umidade;
L9.225 - Determinação de emissões
de material particulado.
Método 5 - Determinação das
emissões de material particulado
de fontes estacionárias.
NBR 12019 - Determinação
material particulado; NBR 12827 –
Determinação de material
particulado com filtro dentro da
chaminé.
L9.228 - Determinação de emissões
de dióxido de enxofre (SO2) e de
névoas de ácido sulfúrico e trióxido
de enxofre (SO3).
-
NBR 12021 - Determinação SO2,
SO3 e névoa na chaminé;
L9.229 - Determinação de emissões
de óxidos de nitrogênio
-
-
E016.030 – Calibração equipamentos
-
NBR 12020 - Calibração
equipamento;
EQUIPAMENTO DE AMOSTRAGEM
Sonda de coleta
Trem de amostragem Isocinética
Imagem do Aparelho Orsat
EQUIPAMENTO DE AMOSTRAGEM
Amostra para coleta de MP
Filtro em caixa aquecida
Limpeza da sonda e do trem de
amostragem
Filtro com sílica-gel
ANÁLISE ELEMENTAR E ANÁLISE DE AROMÁTICOS
Análises elementares dos dois combustíveis
COMPOSTOS
OC-A1-BPF
OC-B1-RARO
Cinzas
0,02 ± 0,01
< 0,01
Carbono
89 ± 1
89 ± 1
Hidrogênio
10,7 ± 0,3
8,3 ± 0,3
Nitrogênio
0,7
< 0,1
Enxofre Total
0,87 ± 0,01
0,10
Teor de compostos orgânicos BTEX (mg/kg)
COMPOSTOS
OC-A1-BPF
OC-B1-RARO
Benzeno (C6H6)
9±1
1120 ± 30
Tolueno (C7H8)
65 ± 2
4050 ± 100
Etilbenzeno (C8H10)
30 ± 3
515 ± 5
(m+p) – Xilenos (C8H10)
140 ± 10
1690 ± 10
o-Xileno (C8H10)
87 ± 7
1170 ± 15
Estireno (C8H8)
<9
760 ± 7
Hidrocarbonetos aromáticos (C9H12)
615 ± 70
4650 ± 25
Hidrocarbonetos aromáticos (C9H10)
9±3
9470 ± 250
Hidrocarbonetos aromáticos (C9H8)
<9
770 ± 20
Hidrocarbonetos aromáticos (C10H14)
<9
<9
Comparação e apresentação de ganhos de Emissão entre os óleos OC-A1-BPF e OC-B1-RARO
Campanha 2007
OC-A1-BPF
Data das
coletas
Obs:
Valores em
base seca e
3% de
excesso de
oxigênio.
Campanha 2008
OC-B1 - RARO
28.08.07
Média
OC-A1BPF
29.04.08
1º
coleta
2º
coleta
3º
coleta
1º
coleta
2º
coleta
3º
coleta
Conc corr
de MP
(mg/Nm3)
26,9
53,7
53
17,5
34,2
43,07
44,53
Taxa de
Emissão de
MP(g/Gcal)
32,7
61,3
67,2
20,7
23,6
27,81
Conc corr
de SO2
(mg/Nm3)
67,7
81,8
75,4
1,6
28,0
Conc corr
de SO3
(mg/Nm3)
40,4
32
12,1
1,0
Conc corr
de SOx
(mg/Nm3)
96,1
103
83,3
Taxa de
Emissão de
SOx(g/Gcal)
84,6
93,5
715
Conc corr
de NOx
(mg/Nm3)
Taxa de
Emissão de
NOx(Kg/h)
Média
OC-B1RARO
variação
Média
BPF
x
RARO
RES. CONAMA
%
382/06
08/90
31,59
-29,05
250
---
53,73
24,07
-55,20
---
350
3,03
74,96
10,90
-85,45
2700
---
0,43
0,93
28,16
0,78
-97,20
---
---
2,29
3,08
3,64
94,13
3,00
-96,80
---
---
95,3
2,713
2,13
2,35
91,13
2,39
-97,36
---
5000
909
865
52,13
41,28
107,1
956
962
883
49,58
45,28
76,8
863,66
100,32
-88,38
1000
---
920
904
659
282,3
150,4
98,0
0,94
1,2
1,14
0,066
0,05
0,13
1,27
1,27
1,17
0,036
0,03
0,05
1,14
0,08
-92,79
---
---
1,22
1,2
0,87
0,193
0,10
0,07
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Redução de Material Particulado
Redução de Oxido de Enxofre
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Redução de Oxido de Nitrogênio
Durante a combustão há possibilidade de formação de HPAs (hidrocarbonetos
aromáticos policíclicos) associados ao material orgânico particulado, que de acordo
com LORA (2002) tem efeito cancerígenos comprovado em animais, sendo
necessário o seu monitoramento.
CONCLUSÃO
ENVOLVEM A REDUÇÃO:





Paradas para limpeza;
Obstruções de linhas (consumo de óleo Diesel);
Válvulas e bicos de queimadores;
Redução efetiva no consumo de combustível por volta de 19%;
Redução do consumo de energia (aquecimento da linha).
É necessário realizar análises de HPAs (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos),
durante a queima do óleo OC-B1-RARO para verificar se existe a formação destes
compostos. Ainda, deve-se atentar aos VOCs como fontes fugitivas que são considerados
cancerígenos genotóxicos.
MP, NOx e SOx
 MP - 55,9%
 SOx - 97,32%
 NOx– 92,79%
óleo OC-A1-BPF
óleo OC-B1-RARO
Obrigado!