Efeitos dos Processos Industriais, Notas de estudo de Engenharia Química

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ANOTAÇÕES DE AULAS

PROF. PEDRO NORBERTO

Introdução

Este estudo visa a boa compreensão na área de processos de produção em industrias e no meio onde o homem esta inserido.

Neste assunto colocaremos em pauta todos os aspectos do meio ambiente, sua formação, sua subsistência, sua degradação devido a ação antrópica, ou seja, o que estamos fazendo para degradar e/ou recuperar este meio no qual vivemos.

O processo industrial engloba todas as industrias que estão envolvidas de alguma forma, no atendimento do consumo e na demanda da população, devido esta carência as industrias trabalham a todo vapor para o atendimento destas necessidades e de alguma forma gera-se resíduos que deverão ser dispostos e gerenciados para minimização de impactos ao meio ambiente.

Veremos que esta tarefa não é tão simples como parece, há exigências quanto à disposição e tratamento de resíduos, que muitas vezes as indústrias vêem nesta a impossibilidade de se adequar.

No processo produtivo há geração de resíduos liquido, gasoso e sólido, o que fazer com estes resíduos gerados? Existe uma preocupação quanto a esta geração e a sua disposição? O que fazer?

São perguntas que iremos responder a medida em que avançarmos com nossos estudos.

Bem vindos ao Curso de Processos Industriais!!!

Quando a poluição de um recurso resulta em prejuízos à saúde do ser humano, dizemos que há contaminação.

Isto ocorre como resultado de processos poluidores que lançam no ambiente substâncias tóxicas que causam prejuízos aos organismos.

1) Desequilíbrios globais

Muitos problemas ambientais do planeta foram provocados porque não foram consideradas as relações que existem entre os elementos que compõem o meio ambiente.

Um distúrbio no solo, num curso d’água ou no ar em um determinado local, pode afetar um outro local de maneira complexa e inesperada. Por exemplo:

• o desmatamento de florestas na Índia e no Nepal teve como conseqüência enchentes catastróficas em Bangladesh;
• a emissão de certas substâncias químicas na atmosfera por anos a fio destruiu parte da camada de ozônio que protege a Terra;
• o uso de combustível fóssil prejudica florestas em todo o mundo e contribui para mudanças climáticas em todo o globo terrestre.

Alem disto, a degradação ambiental gera problemas políticos e econômicos num país, influindo na qualidade de vida do seu povo.

Entre os problemas ambientais globais que vêm afligindo toda a humanidade podemos citar alguns exemplos:

CHUVA ÁCIDA

A chuva ácida é provocada pelos óxidos de nitrogênio e enxofre, proveniente de processos industriais e da combustão nos motores, lançados na atmosfera. Esses óxidos gasosos contaminam a água da chuva. A acidez da atmosfera provoca problemas de saúde, queima as plantas e deixa os lagos mais ácidos, provocando a morte das plantas e dos animais aquáticos. Há hoje leis internacionais que obrigam as indústrias a usar filtros contra gases poluentes e os veículos atualmente são dotados de catalisadores. Manter o carro bem regulado ajuda a diminuir a poluição do ar.

O mais grave da chuva ácida, que também ataca prédios e monumentos, é que ela não conhece fronteiras. Os poluentes produzidos em um local podem ser carregados pelos ventos centenas ou milhares de quilômetros de distância.

Desta forma, passa a ser responsabilidade de todos adotar medidas que previnam ou reduzam as emissões destes poluentes na natureza. Alguns exemplos dessas medidas são:

• a substituição do petróleo por fontes de energia não poluentes (aquecimento solar, energia eólica etc.);
• a redução do teor de enxofre nos óleos combustíveis;
• medidas para diminuir o tráfego em aglomerações urbanas, tais como o incentivo ao uso do transporte público e a implantação de rodízio de veículos automotores.

EFEITO ESTUFA

A energia proveniente do Sol atravessa o espaço e a atmosfera terrestre na forma de radiação. Em contato com a Terra, essa radiação transforma-se em calor, aquecendo a Terra e sua atmosfera fornecendo as condições necessárias à manutenção da vida no planeta.

A queima de petróleo e seus derivados e as queimadas das matas provocam uma grande concentração de gás carbônico. Esse gás age na atmosfera de modo semelhante ao vidro em uma estufa de plantas: deixa passar a radiação solar e retém o calor, aumentando, gradativamente, a temperatura da Terra.

A mudança de temperatura da Terra provoca alterações climáticas que afetam a agricultura e os ecossistemas. Nas áreas costeiras, podem ocorrer inundações. Pode também tornar áridas e desérticas terras hoje produtivas.

Uma das maneiras de prevenir estes problemas é promover reflorestamento de grandes áreas, para aumentar a absorção do dióxido de carbono(gás carbônico).

Os efeitos dos gases poluentes são agravados quando ocorre o fenômeno da inversão térmica. É sabido que o ar quente é mais “leve”, menos denso, que o ar frio, e tende a subir, enquanto o ar frio tende a descer. Porém, condições climáticas desfavoráveis podem inverter esse movimento do ar. No inverno, principalmente, o ar não se aquece e não sobe, impedindo o movimento das correntes de ar verticais que ajudam a dissipar as fumaças e os gases poluentes.

Assim, os gases poluentes ficam presos nas camadas mais baixas da atmosfera, causando muito desconforto para a população, como irritação dos olhos, problemas respiratórios e intoxicação.

DESTRUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO

Troca de posicionamento da camada de ar quente - uma camada de ar frio impede que a camada de ar quente se eleve, formando um “tampão” na atmosfera.

À noite = ar frio na superfície da terra (+ intenso no inverno) com esfriamento junto ao solo. Este esfriamento não afeta a zona mais alta, formando camada de ar quente. O excesso do material particulado impede a quebra da camada de ar quente, fazendo com que a energia que chega ao solo seja pequena, formando a inversão.

Esta situação pode ser invertida pela qualidade do ar (+ umidade / menos emissão de partículas / menos poluentes).

EPISÓDIOS AGUDOS PROVOCADOS PELA POLUIÇÃO DO AR

Ano LOCAL N.º DE MORTES

HISTÓRICO

1930 BÉLGICA VALE DO RIO MEUSA 60

REGIÃO DE NUMEROSAS INDÚSTRIAS ONDE OCORREU INVERSÃO DE TÉRMICA PROVOCANDO CONGESTÃO DAS VIAS RESPIRATÓRIAS ESPECIALMENTE EM CRIANÇAS E PESSOAS IDOSAS. 1948 Usa DONNORA 17

REGIÃO DE INDÚSTRIAS METALÚRGICAS ONDE OCORREU INVERSÃO TÉRMICA PROVOCANDO CONGESTÃO DAS VIAS RESPIRATÓRIAS. 1950 MÉXICO

POZA RICA 32

COMPOSTOS DE ENXOFRE EMITIDOS POR UMA INDÚSTRIA, PROVOCOU A INTERNAÇÃO DE 320 PESSOAS ACOMETIDAS DE PROBLEMAS RESPIRATÓRIOS E NERVOSOS DURANTE UMA INVERSÃO TÉRMICA. 1952 BRASIL

BAURU

09

DOENÇAS RESPIRATÓRIAS AGUDAS EM 150 PESSOAS, PROVOCADAS POR ALERGIA AO PÓ DE SEMENTE DE MAMONA, USADA NA FABRICAÇÃO DE ÓLEO. 1957 INGLATERRA 1000 SMOG

AR FRIO

AR QUENTE

AR FRIO

AR MAIS FRIO

AR FRIO

AR QUENTE INVERSÃO QUEBRA DE INVERSÃO

1960 INGLATERRA 800 SMOG 1962 INGLATERRA 700 SMOG

CONCENTRAÇÕES EMITIDAS POR VEÍCULOS

Veículo

Poluente (g/km)

CO

MONÓXIDO DE CARBONO

Hc

HIDRO CARBONETOS

NOX

ÓXIDO DE NITROGÊNIO

ALDEÍDOS

ANTERIOR A 80-GASOLINA 54,0 4,7 1,2 0, ANO 84 GASOLINA 37,0 3,3 1,4 0, ANO 84 ÁLCOOL 18,5 0,9 1,2 0, ANO 86 GASOLINA 22,0 2,0 1,9 0, ANO 86 ÁLCOOL 16,0 1,6 1,8 0,

NÍVEIS RELATIVOS DE POLUENTES EMITIDOS POR VEÍCULOS A

GASOLINA E A DIESEL

USOS DO AR

1. Metabólico;
2. Transporte;
3. Comunicação;
4. Processos industriais;
5. Usos para combustão;

= GASOLINA = DIESEL

0

50

100

150

200

CO HC Nox ODOR FUMAÇA

POLUENTES PRIMÁRIOS:

Sai da fonte de emissão e chega ao receptor sem transformações químicas. É fácil se chegar ao “culpado”.

Exemplos: óxido de nitrogênio / Dióxido de enxofre / particulados / chumbo / mercúrio / etc.

Características ambientais:

• São estáveis
• Integram nos ciclos biológicos;
• São facilmente detectáveis em análise química;
• Sua concentração depende da emissão e dispersão na atmosfera;
• Controle direto na fonte; e
• Solução: aperfeiçoamento e tecnologia.

POLUENTES SECUNDÁRIOS:

São emitidos, sofrem reações, são transformados e ataca o receptor. Não se descobre o “culpado”.

• Formados na atmosfera a partir de poluentes primários;
• São pouco estáveis (duração curta na atmosfera) e muito reativos;
• Não integram na atmosfera por serem muito reativos;
• Sua concentração depende dos percursores poluentes e da radiação que desencadeia reações seguintes; e
• De difícil controle devido a dificuldade de descobrir a sua fonte (qual a origem).

Exemplos:

Ozônio: é extremamente reativo à oxidação

• Na alta atmosfera retém raios ultra violetas
• Na baixa atmosfera é tóxico

PAN: componentes que formam a neblina ácida (raio UV e reação de Dióxido de nitrogênio) oxidante muito nocivo, causa mortalidade.

NO BRASIL O PAN NÃO É MONITORADO.

Zona interação química: surgem poluentes secundários

Barreiras físicas: circulação atmosférica, serras (serra do mar), inversão térmica

Principais fontes de poluentes primários do ar ( CETESB, 1988) Fontes Poluentes

COMBUSTÃO

MATERIAL PARTICULADO DIÓXIDO E TRIÓXIDO DE ENXOFRE MONÓXIDO DE CARBONO, HIDROCARBONETOS

PROCESSO INDUSTRIAL MATERIAL PARTICULADO (FUMOS, POEIRA) GASES – HIDROCARBONETOS

QUEIMA DE RESÍDUO SÓLIDO MATERIAL PARTICULADO E GASES

OUTRAS HIDROCARBONETOS, MATERIAL PARTICULADO

FONTES

MÓVEIS

VEÍCULOS - GASOLINA / DIESEL / ÁLCOOL, AVIÕES, BARCOS, MOTOCICLETAS, LOCOMOTIVAS, ETC.

MATERIAL PARTICULADO, MONÓXIDO DE CARBONO, ÓXIDOS DE NITROGÊNIO, HIDROCARBONETOS, ÁCIDOS ORGÂNICOS

FONTES NATURAIS MATERIAL PARTICULADO (POEIRAS), HIDROCARBONETOS

Principais fontes de poluentes secundários do ar ( CETESB, 1988) Fontes Poluentes

REAÇÕES QUÍMICAS NA ATMOSFERA

EX.: HIDROCARBONETOS + ÓXIDOS DE

NITROGÊNIO (LUZ SOLAR)

POLUENTES SECUNDÁRIOS – O 3 ,

ALDEÍDOS, ÁCIDOS ORGÂNICOS,

NITRATOS, ORGÂNICOS, AEROSSOL

FOTOQUÍMICO, ETC.

MONITORAMENTO

SISTEMAS DE AMOSTRAGEM DE AR

Passivos: por processo de adsorção. Substâncias que adsorvem poluentes e por análise química, “analisa-se” o teor, adquirindo a taxa média do poluente presente.

Quando apresentado de forma particulada, tem o poder acumulativo e, portanto, causa problemas ao meio ambiente.

Quando acumula no sistema, passa a ser um problema muito sério (toxidade).

Não metálicos:

Quartzo (partículas de areia), rochas fragmentadas, cal, carbonatos, fertilizantes, amianto, etc.

Não apresenta nenhum problema ao meio ambiente devido ao seu baixo percentual.

Gases:

Normalmente se dividem em dois grupos:

Ácidos: (pH baixo)

Combina com a água e gera ácido CL-^ / F-^ / NOX / SO 2 / H 2 S = GERA H+

(Cloreto / Fluoreto / Óxido de Nitrogênio / Dióxido de Enxofre / Gás Sulfídrico = gera Hidrogênio) Oxidantes: (pH alto)

Não se acumula e seu efeito maior é a queima (oxidação) Ex.: Ozônio Gera oxigênio livre = reativo e oxida

EFEITOS CAUSADOS PELOS POLUENTES

Ex.: - ácido fluorídrico = ataca o vidro

• limão = ataca o mármore

Chuva ácida (pH baixo)

O pH depende do equilíbrio do gás carbônico dissolvido na água, gerando ácido carbônico e caindo o pH da água da chuva.

Nh+ 4 → amônia = com a água possui caráter básico.

DANOS PROVOCADOS PELA POLUIÇÃO DO AR EM MATERIAIS TIPO DE MATERIAL MANIFESTAÇÃO TÍPICA DO POLUENTE DANIFICANTE FATOR AMBIENTAL

DANO VIDROS ALTERAÇÃO DA APARÊNCIA

SUBSTÂNCIAS ÁCIDAS UMIDADE

METAIS DANO À SUPERFÍCIE, PERDA DO METAL, EMBAÇAMENTO

DIÓXIDO DE ENXOFRE; SUBSTÂNCIAS ÁCIDAS

UMIDADE; TEMPERATURA

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

DESCOLORAÇÃO DIÓXIDO DE ENXOFRE; SUBSTÂNCIAS ÁCIDAS; PARTÍCULAS

UMIDADE

PINTURA DESCOLORAÇÃO DIÓXIDO DE ENXOFRE; SUBSTÂNCIAS ÁCIDAS; PARTÍCULAS

UMIDADE; FUNGOS

COURO DESINTEGRAÇÃO DA SUPERFÍCIE, ENFRAQUECIMENTO

DIÓXIDO DE ENXOFRE; SUBSTÂNCIAS ÁCIDAS

PAPEL TORNA-SE QUEBRADIÇO DIÓXIDO DE ENXOFRE; SUBSTÂNCIAS ÁCIDAS

LUZ SOLAR

TECIDOS REDUÇÃO DE RESISTÊNCIA À TENSÃO; FORMAÇÃO DE MANCHAS

DIÓXIDO DE ENXOFRE; SUBSTÂNCIAS ÁCIDAS

UMIDADE; LUZ SOLAR; FUNGOS

CORANTES DESBOTAMENTO DIÓXIDO DE NITROGÊNIO E DE ENXOFRE; OXIDANTES

UMIDADE; LUZ SOLAR

BORRACHA REDUÇÃO DE RESISTÊNCIA; ENFRAQUECIMENTO

OXIDANTES LUZ SOLAR

• do outro, os países em desenvolvimento, dentro de um quadro de miséria, com “seríssimos problemas de moradia, saneamento básico e doenças infecciosas e que necessitavam desenvolver-se economicamente. Questionavam a legitimidade das recomendações dos países ricos que já haviam atingido o poderio industrial com o uso predatório de recursos naturais e que queriam impor a eles complexas exigências de controle ambiental... (exigências) que poderiam encarecer e retardar a industrialização dos países em desenvolvimento” (São Paulo, Secretaria de Estado do Meio Ambiente, 1997). Ainda na Conferência de Estocolmo, a Assembléia Geral da ONU criou o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente –PNUMA. O PNUMA tem sede em Nairobi (Kenya) e seus objetivos são:
• facilitar a cooperação internacional no campo do meio ambiente;
• promover o desenvolvimento de conhecimento nessa área;
• monitorar o estado do ambiente global;
• chamar a atenção dos governos para problemas ambientais emergentes de importância internacional

No final da década de 70, mais precisamente em 1978, surge na Alemanha o primeiro selo utilizado para a rotulagem de produtos considerados ambientalmente corretos. Trata-se do selo verde que recebeu o nome de “Anjo Azul”.

b) Década de 80

Em meados dos anos 80, algumas empresas começam a abandonar a visão de meio ambiente apenas como problema e custo. Essas empresas tornam- se pioneiras na pesquisa de métodos ambientais para poupar dinheiro e aumentar suas vendas. A indústria começa a se dar conta de que, para se manter competitiva, precisa definir o meio ambiente como uma oportunidade de lucro.

Assim por exemplo, a DuPont conseguiu economizar US$ 50 milhões por ano, de 1985 a 1990, por ter gerado 450 mil toneladas a menos de resíduos nesse período.

A mudança de postura da indústria evidenci-se também, na multiplicação de selos verdes. Porém, os primeiros selos verdes ainda se apoiavam em critérios simples, como a redução ou a eliminação de uma ou mais substâncias poluentes mais significativas do produto.

Os estudos elaborados pelos selos verdes procuram cobrir desde a produção até o descarte final do produto. Surge, assim, a idéia de “ciclo de vida”.

Os selos criados na década de 80 foram os seguintes:

1988- Canadá (Environmental Choice) 1988- Países Nórdicos (White Swan) 1989- Japão (Eco Mark)

Em 1988 o Anjo Azul , pioneiro entre os selos ecológicos, já era aplicado em 3.500 produtos diferentes.

O selo ecológico, apesar de voluntário, adquire força pelas leis de mercado, atingindo simultaneamente a indústria e o consumidor. Os selos verdes incentivam a indústria a aplicar métodos de produção com menor impacto ambiental. Eles também induzem o consumidor a adquirir produtos ambientalmente corretos.

Paralelamente, “os grupos ambientalistas começam a ter sucesso em suas ações destinadas a influenciar a política das empresas, após o boicote de ativistas à cadeia de lanchonetes Burger King, em razão da destruição da floresta tropical brasileira para aumentar as áreas ocupadas por gado de corte, o Fundo de Defesa Ambiental desenvolveu um trabalho com aquela empresa para ajudar a diminuir o uso de poliestireno e lançar grandes programas de reciclagem.” (Callenbach et Alli, 1995).

A indústria química reage às pressões produzidas por uma imagem pública em constante deterioração e cria no Canadá, em 1984, o programa Atuação Responsável (RESPONSIBLE CARE). Esse programa atualmente é adotado obrigatoriamente pelos membros da Associação das Indústrias Químicas (Chemical Industries Association).

A Atuação Responsável baseia-se nos princípios da gestão da qualidade total e inclui:

• a avaliação dos impactos atuais e potenciais, devidos às atividades e produtos químicos , sobre a saúde, segurança e meio ambiente;
• a prestação de informações a todos os interessados.

Ainda na década de 80 é lançado o conceito de desenvolvimento sustentável, desenvolvimento que atende às necessidades presentes, sem comprometer os recursos disponíveis para as gerações futuras. Esse conceito é apresentado pela primeira vez, em 1987, no relatório “Nosso Futuro Comum”, da Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento (Comissão Brundtland), criada em 1983 pela Assembléia Geral da ONU, sob influência da Conferência de Estocolmo.

Segundo a Comissão, as políticas a serem desenvolvidas, dentro do conceito de sustentabilidade, devem atender aos seguintes objetivos:

No final da década de 80 a ONU havia decidido organizar a Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento (CNUMAD). Esta Conferência, que ficou conhecida como “Cúpula da Terra” ou ECO 92, realizou-se no Rio de Janeiro em 1992 e contou com representantes de 172 países, inclusive 116 chefes de Estado.

Paralelamente à Conferência, 4000 entidades da sociedade civil do mundo todo organizaram o “Fórum Global das ONGs”. Note-se que em Estocolmo- o número de ONGs havia sido bem menor, cerca de 500. O “Fórum Global” elaborou quase quatro dezenas de documentos e planos de ação, demonstrando o grau de organização e de mobilização atingido pelas ONGs nesta década final do século XX.

Os documentos que resultaram da “Cúpula da Terra” foram os seguintes:

I- Declaração do Rio sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento Composta de 27 princípios orientando um novo tipo de atitude do ser humano na Terra, por meio da proteção dos recursos naturais, da busca do desenvolvimento sustentável e de melhores condições de vida para todos os povos.

II- Agenda 21

É um importante plano de ação a ser implementado pelos governos, agências de desenvolvimento, organizações das Nações Unidas e grupos setoriais independentes em cada área onde a atividade humana afeta o meio ambiente. A execução da Agenda 21 deve levar em conta as diferentes condições dos países e regiões e a plena observância de todos os princípios contidos na Declaração do Rio Sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento.

Trata-se de uma pauta de ações a longo prazo, estabelecendo os temas, projetos, objetivos, metas, planos e mecanismos de execução para diferentes temas da Conferência. Esse programa contém 4 seções, 40 capítulos, 115 programas, e aproximadamente 2.500 ações a serem implementadas.

As quatro seções da Agenda 21 abrangem os seguintes temas:

• Dimensões Econômicas e Sociais : trata das relações entre meio ambiente e pobreza, saúde, comércio, dívida externa, consumo e população;
• Conservação e Administração de Recursos : trata das maneiras de gerenciar recursos físicos para garantir o desenvolvimento sustentável;

• Fortalecimento dos Grupos Sociais : trata das formas de apoio a grupos sociais organizados e minoritários que colaboram para a sustentabilidade;
• Meio de Implementação : trata dos financiamentos e papel das atividades governamentais não governamentais.

No Brasil, a Agenda 21 já está com versões propostas pelos Governos Federal e Estaduais, além de planos elaborados pelas prefeituras das capitais de Estado e de outros municípios. A Agenda 21 representa, atualmente, o resultado de um grande número de iniciativas da ONU que vão desde a Conferência Internacional sobre População - México -84, passando pela Conferência da Mulher (Nairobi-85), Protocolo de Montreal-87 sobre substâncias que agridem a camada de ozônio, até as conferências sobre educação ambiental (Tbilisi- 77) e educação (Tailândia-90).

No Estado de São Paulo, a implementação da Agenda 21 foi iniciada através da criação de 10 programas prioritários contemplando o conjunto de capítulos do referido documento e que são os seguintes:

• Programa Estadual de Apoio às ONGs,
• Programa Estadual de Consumidor e Meio Ambiente,
• Programa Estadual de Controle Ambiental;
• Programa Estadual de Educação Ambiental;
• Programa Estadual de Gestão Ambiental Descentralizada;
• Programa Estadual de Mudanças Climáticas Globais;
• Programa Estadual de Prevenção à Redução da Camada de Ozônio;
• Programa Estadual de Proteção à Biodiversidade;
• Programa Estadual de Recursos Hídricos;
• Programa Estadual de Resíduos Sólidos.

III- Princípio para a Administração Sustentável das Florestas

Consenso global sobre o manejo, conservação e desenvolvimento sustentável de todos os tipos de florestas. Primeiro tratado da questão florestal a nível mundial, seu objetivo é a implantação da proteção ambiental de forma integral e integrada, sugerindo medidas para possibilitar a manutenção de todas as funções das florestas, que são apresentadas no documento.

IV- Convenção da Biodiversidade