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Tecnologias

Controle de emissões

Jean-Luc Allard / Julie Verville

Jean-Luc Allard - Engenheiro e vice-presidente da SNC-Lavalin Environment Inc.

Julie Verville - Engenheiro e gerente de projetos da equipe de Qua-lidade do Ar da SNC-Lavalin Environment Inc.

Revista Gerenciamento Ambiental - Novembro de 2004

Emissões fugitivas, provenientes de plantas químicas, podem vir a significar altos custos, tanto em termos de perda de produção quanto em impactos ambientais. Por conta disso, este artigo busca revisar técnicas aplicáveis para a quantificação de emissões, utilizadas nos Estados Unidos e Canadá. Além disso, mostra como a indústria pode utilizar um Programa de Detecção e Reparo de Vazamentos (LDAR – sigla em inglês) para reduzir as emissões de COV's (Compostos Orgânicos Voláteis).

Complexos químicos se constituem de um grande número de unidades de processos e tanques interligados por um sistema de tubulações, bombas, válvulas e outros equipamentos. Todos esses equipamentos são fontes potenciais de emissões fugitivas. A perda gradual de estanqueidade é a causa para a emissão de compostos orgânicos no ambiente.

Quando as fontes potenciais de vazamentos atingem um grande numero podem resultar em perdas consideráveis de matérias-primas, produtos intermediários ou finais. Isso torna a logística de manutenção um problema de gerenciamento difícil e oneroso.

O custo ambiental também é expressivo. Os gases emitidos par plantas químicas podem ser importantes contribuintes para a poluição urbana, redução da camada de ozônio e aquecimento global. Alem disso, os componentes podem ser tóxicos e, muitas vezes, considerados agentes cancerígenos.

Há diversas tentativas de quantificar as emissões totais de grandes unidades industriais ou de áreas contaminadas. São elas: medições nos limites da unidade e/ ou a diferentes alturas; monitoramento continuo ou monitoramento a distancia. Nestes casos, utiliza-se os métodos FTIR ou DIAL, eventualmente associados com modelos de inversão. Esses métodos geralmente imprecisos e demorados, requerem pessoal e equipamentos especializados e são onerosos. Alem disso, tem a desvantagem de não fornecer informações sobre a fonte exata de vazamentos de baixos níveis.

Uma rnetodologia largamente reconhecida e aceita para o monitoramento de emissões de equipamentos em operação é o USEPA-21. Este método utiliza um analisador portátil, equipado com linha de coleta de amostra e um detector (por foto-ionizagao ou por ionização de chama). O mecanismo permite localizar o vazamento em cada equipamento e adotar medidas adequadas, além de fornecer um valor rastreado para os compostos monitorados, que poderá ser utilizado para avaliar as emissões.

A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA) desenvolveu três metodologias para avaliação de emissões fugitivas em plantas químicas e petroquímicas (Protocolo para Estimativa de Emissões par Vazamento em Equipamentos – EPA 453/R-93-025 e EPA 453/R-95-017).

Esses métodos em ordem crescente de precisão são:

Método do fator de emissão média: não requer medições nos equipamentos da planta. As informações necessárias para calcular as emissões são a quantidade de cada tipo de equipamento da unidade industrial, o tipo de serviço de cada equipamento ou componente (gás, liquido leve, líquido pesado), a concentração total de compostos orgânicos (TOC) em cada corrente e o tempo que cada um dos componentes esteve em operação. Esse método fornecerá uma estimativa de emissão. Porém, não permitirá às plantas reduzir as emissões por reparo nos vazamentos, uma vez que não identifica os pontos de emissão.

Método do rastreamento estratificado: envolve o monitoramento dos equipamentos que compõem a planta para obtenção das concentrações de emissões em ppm (parte por milhão). As informações necessárias para calcular as emissões são as mesmas utilizadas no método do fator de emissão média. Consiste em associar cada medida com a faixa de rastreamento adequada correspondente a um fator de emissão especifico. Normalmente, três faixas de rastreamento são utilizadas: 0 a1000 ppm; 1001 a 10.000 ppm; maior que 10. 000 ppm. Uma variante simplificada do método, denominada vazamento/não vazamento envolve somente duas faixas de rastreamento. Fornece uma estimativa mais precisa que o método do fator de emissão média e permite identificas e reparar os itens que apresentarem vazamento.

Método das equações de correlação: é o método de estimativa de emissão preferido quando se dispõe de dados reais de rastreamento. São utilizadas equações de corre1ação para calcular uma taxa de emissão para cada componente do inventário da planta.

Os valores de emissão zero, padronizados por tipo de componente, são atribuídos aos equipamentos nos quais não forem detectadas emissões. A USEPA desenvolveu dois conjuntos de equações de correlação, sendo um para indústrias químicas orgânicas (SOCMI) e outro para a industria de petróleo.

Para refinar a técnica, é possível desenvolver uma equação para cada tipo de equipamento, utilizando uma coleta de dados de campo pelo método de encapsulamento (bagging), conforme o protocolo USEPA. A tabela apresenta uma comparação dos métodos de estimativa de emissão. As emissões totais, calculadas pelos métodos apresentados na coluna da esquerda, são divididas pelos resultados obtidos em uma planta de vazamento médio, cujas emissões foram estimadas pela equação de correlação.

Ele também proporciona dados que permitem a planta estimar emissões em equipamentos com o método de equação de correlação. Existe, no entanto, uma preocupação na indústria de que essas atividades consumam muito tempo e não foquem, suficientemente, o problema do equipamento. Numa planta petroquímica típica, as válvulas usualmente representam mais de 60% das emissões totais das plantas. Entretanto, os flanges, mesmo que não apresentem vazamento com freqüência, podem representar até metade das emissões totais em função do grande numero de componentes.

A conclusão obtida a partir dessa comparação é que as emissões variam rnuito de um método de cálculo para outro e que o rnétodo de correlação resulta em valores menores e mais precisos. Conclui-se também que as condições reais da planta não serão refletidas pelo método do fator de emissão média.

O LDAR é um meio eficaz de localização de vazamento com o objetivo de reduzir emissões.

Existe talvez a necessidade de achar um meio termo entre as preocupações da indústria e a necessidade de tratar de todas as fontes de emissões. Além disso, soluções permanentes precisam ser encontradas no caso de vazamentos repetitivos, porte um grande esforço esta sendo colocado no monitoramento e repara sem resultados significativos.

As técnicas disponíveis que podem minimizar permanentemente as emissões fugitivas de processo incluem:

-Substituição para reduzir as emissões em gaxetas de válvulas;
-Uso de tipos alternativos as válvulas globo e gaveta;
-Minimizar o usa de conexões flangeadas ou roscadas;
-Uso de caps nos finais de linha.
-Uso de selo duplo ou de selos mecânicos melhorados em bombas.

Um programa LDAR é uma tarefa longa e contínua para grande parte das plantas químicas e petroquímicas. É, entretanto, o método mais eficiente, do ponto de vista de custo. Algumas plantas reduziram suas emissões em mais de 60%, enquanto que o custo de implementação e monitoramento permaneceram relativamente baixos quando comparados com a reforma ou substituição dos principais equipamentos. A chave para o sucesso e a perseverança e uma grande dose de boa manutenção!

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