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PLANO DE REDU??O DE EMISS?ES DE FONTES ESTACION?RIAS
GUIA DE MELHOR TECNOLOGIA PRATICA DISPON?VEL
IND?STRIA QU?MICA E PETROQU?MICA
1. INTRODU??O
Este documento define a melhor tecnologia pr¨¢tica dispon¨ªvel (MTPD) para o diagn¨®stico das
fontes de emiss?o de poluentes atmosf¨¦ricos de ind¨²strias qu¨ªmicas e petroqu¨ªmicas
integrantes do Plano de Redu??o de Emiss?es de Fontes Estacion¨¢rias (PREFE) aprovado
pela Resolu??o de Diretoria n? 289/14/P, de 08/10/2014.
O presente guia abrange as seguintes instala??es:
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Produ??o de Pol¨ªmeros;
Produ??o de Especialidades Qu¨ªmicas Inorg?nicas;
Fabrica??o de Produtos de Qu¨ªmica Org?nica Fina, e
Petroqu¨ªmica
O presente guia n?o abrange os equipamentos listados abaixo, para os quais dever?o ser
utilizadas as orienta??es do Guia de Melhor Tecnologia Pr¨¢tica Dispon¨ªvel ¨C Fontes de
Combust?o:
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Caldeiras;
Aquecedores de flu¨ªdo t¨¦rmico;
Secadores sem contato direto da chama com o produto, e
Fornos sem contato direto da chama com o produto.
2. CONSIDERA??ES INICIAIS
Para este guia, melhor tecnologia pr¨¢tica dispon¨ªvel (MTPD) ¨¦ o mais efetivo e avan?ado
est¨¢gio tecnol¨®gico no desenvolvimento da atividade e seus m¨¦todos de opera??o, para
atendimento ao limite de emiss?o estabelecido para prevenir ou, se n?o for pratic¨¢vel a
preven??o, reduzir as emiss?es e o impacto ao meio ambiente.
Utilizaram-se como refer¨ºncia para a pesquisa, os dados da Comunidade Europ¨¦ia (CE) e da
Ag¨ºncia Ambiental Americana (EPA).
O guia engloba as fontes pontuais de emiss?o de poluentes (chamin¨¦) e demais fontes dentro
do processo de siderurgia e metalurgia.
Este guia considera como MTPD n?o s¨® equipamentos de controle de emiss?es, mas tamb¨¦m
melhorias no processo produtivo que:
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Utilizem t¨¦cnicas de processo que produzam menos emiss?es atmosf¨¦ricas de
poluentes e
Diminuam o consumo de combust¨ªveis (efici¨ºncia energ¨¦tica).
Com o objetivo de facilitar a aplica??o deste guia, ele ser¨¢ dividido por unidade produtiva,
contemplando os poluentes material particulado (MP), ¨®xidos de enxofre (SOx), ¨®xidos de
nitrog¨ºnio (NOx) e compostos org?nicos vol¨¢teis (COV).
3. DESCRI??O RESUMIDA DO PROCESSO PRODUTIVO
3.1 Produ??o de Pol¨ªmeros
As empresas de pol¨ªmeros produzem uma vasta gama de produtos essenciais, que variam
desde produtos de base (commodities) at¨¦ material de elevado valor agregado, tanto por
processos cont¨ªnuos como descont¨ªnuos. S?o vendidos a empresas de transforma??o,
servindo a uma vasta gama de produtos.
A produ??o de pol¨ªmeros inclui poliolefinas, poliestireno, policloreto de vinila, poli¨¦steres
insaturados, borrachas de estireno-butadieno polimerizadas em emuls?o, borrachas ¨¤ base de
butadieno polimerizadas em solu??o, poliamidas, fibras de politereftalato de etileno e fibras de
viscose.
A qu¨ªmica da produ??o de pol¨ªmeros consiste em tr¨ºs tipos de rea??es b¨¢sicas: polimeriza??o,
policondensa??o e poliadi??o, sendo que o n¨²mero de opera??es/processos envolvidos ¨¦
relativamente reduzido. Estas incluem:
? a prepara??o,
? a rea??o propriamente dita, e
? a separa??o dos produtos.
Em muitos casos, tamb¨¦m ocorrem a refrigera??o, aquecimento, aplica??o de v¨¢cuo ou de
press?o.
As principais emiss?es atmosf¨¦ricas do setor dos pol¨ªmeros consistem nas emiss?es de
compostos org?nicos vol¨¢teis (COVs), bem como, em alguns casos, quantidades
relativamente elevadas de solventes usados e de res¨ªduos n?o recicl¨¢veis, al¨¦m do consumo
energ¨¦tico.
Em face da diversidade do setor e da vasta gama de pol¨ªmeros produzidos, este guia n?o
proporciona uma panor?mica completa das emiss?es desse setor, focando nas emiss?es de
MP, SOx, NOx e COV, sendo que este ¨²ltimo, para efeito do atendimento ao Decreto Estadual
59.113/13, ser¨¢ expresso como hidrocarbonetos totais n?o metanos (HCTNM).
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3.2 Produ??o de Especialidades Qu¨ªmicas Inorg?nicas
Embora os processos de produ??o de especialidades qu¨ªmicas inorg?nicas sejam
extremamente diversos e, por vezes, muito complexos, s?o, em geral, constitu¨ªdos por uma
combina??o de atividades (ou fases de processo) e equipamentos simples. Essas atividades
incluem:
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dissolu??o das mat¨¦rias-primas,
mistura,
rea??o (nomeadamente de s¨ªntese) ou um processo de calcina??o,
lavagem,
secagem,
moagem/tritura??o (por via h¨²mida ou seca),
crivagem,
condensa??o,
destila??o,
evapora??o,
filtra??o,
hidr¨®lise,
extra??o,
compacta??o,
granula??o, e
briquetagem.
As atividades, listadas acima, podem agrupar-se em cinco fases gen¨¦ricas que constituem:
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abastecimento de mat¨¦rias-primas,
manipula??o e prepara??o;
rea??o/s¨ªntese/calcina??o;
separa??o e purifica??o dos produtos;
armazenagem e manipula??o dos produtos.
Os principais problemas ambientais do setor, no que se refere ¨¤s emiss?es atmosf¨¦ricas,
compreendem as emiss?es de part¨ªculas para a atmosfera, principalmente poeiras e metais
pesados.
As fam¨ªlias de especialidades qu¨ªmicas inorg?nicas contempladas no presente documento s?o
os pigmentos inorg?nicos, silicones, negro de fumo, s¨ªlica e soda ca¨²stica, em fun??o da lista
de empresas que fazem parte do PREFE.
3.2.1 Pigmentos
Esta guia refere-se a pigmentos inorg?nicos produzidos na ind¨²stria por processos qu¨ªmicos.
Embora tenham sido desenvolvidos muitos processos para a produ??o de uma vasta gama de
pigmentos inorg?nicos, esta pode resumir-se a duas etapas principais:
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s¨ªntese dos pigmentos, e
processamento.
A s¨ªntese dos pigmentos ¨¦ efetuada por um processo de precipita??o em meio ¨²mido ou um
processo de calcina??o a seco, cada um dos quais possui um impacto ambiental diferente. O
processo em meio ¨²mido necessita de uma quantidade elevada de ¨¢gua e produz um elevado
volume de efluentes l¨ªquidos, enquanto que a calcina??o a seco necessita de menos ¨¢gua,
mas de mais energia e produz um maior volume de emiss?es gasosas.
O processamento dos pigmentos inclui opera??es de lavagem, secagem, calcina??o,
mistura/moagem, filtra??o/crivagem e secagem. O processamento dos pigmentos produz
emiss?es para a atmosfera e o meio aquoso. ? especialmente preocupante a emiss?o para a
atmosfera de part¨ªculas que cont¨ºm metais pesados.
3.2.2 Silicones
Os silicones constituem uma variedade especial de pol¨ªmeros. Diferem dos restantes dos
pol¨ªmeros pelo fato da sua estrutura n?o conter carbono, consistindo numa cadeia em que
alternam ¨¢tomos de sil¨ªcio e de oxig¨ºnio.
Existem no mercado milhares de produtos ¨¤ base de silicone com uma grande variedade de
produtos. Os silicones s?o aplicados em isoladores el¨¦ctricos, lubrificantes, elast?meros,
revestimentos, aditivos de vernizes, tintas e produtos cosm¨¦ticos.
Esta guia abrange os produtos mais importantes, nomeadamente o polidimetilsiloxano
(PDMS). A produ??o de PDMS inclui as seguintes fases: s¨ªntese de cloreto de metila, moagem
do sil¨ªcio elementar, s¨ªntese direta (s¨ªntese de M¨¹ller-Rochow), destila??o e
hidr¨®lise/condensa??o. As principais mat¨¦rias-primas s?o sil¨ªcio elementar, HCl e metanol.
As principais emiss?es atmosf¨¦ricas s?o material particulado, cloretos e NOX.
3.2.3 Negro de Fumo
O Negro de Fumo ¨¦ constitu¨ªdo por carbono elementar, obtido por meio de combust?o
controlada de ¨®leos arom¨¢ticos, em fornos especiais, sob altas temperaturas.
As mat¨¦rias-primas prefer¨ªveis para a produ??o industrial de negro de fumo s?o misturas de
hidrocarbonetos gasosos ou l¨ªquidos. Por permitirem maiores rendimentos, os hidrocarbonetos
arom¨¢ticos s?o mais utilizados do que os hidrocarbonetos alif¨¢ticos.
O teor de enxofre da mat¨¦ria-prima utilizada na produ??o de negro de fumo ¨¦ um par?metro
fundamental para a avalia??o do impacto ambiental das instala??es de negro de fumo.
O processo mais importante na atualidade ¨¦ o da produ??o em fornalha, pelo qual se obt¨¦m
mais de 95 % da produ??o mundial de negro de fumo. Nesse tipo de processo, as part¨ªculas
de Negro de Fumo s?o formadas no fluxo de alta velocidade da fornalha, por camadas
sobrepostas de Carbono, que colidindo entre si formam os agregados ou estruturas.
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A combina??o do tamanho da part¨ªcula e do formato do agregado ou estrutura dessas
part¨ªculas, conferem ao Negro de Fumo as caracter¨ªsticas peculiares de cada tipo.
Cerca de 65 % do consumo mundial de negro de fumo destina-se ¨¤ produ??o de pneus e
produtos relacionados a ind¨²stria automobil¨ªstica. Cerca de 30 % destina-se a outros produtos
de borracha, sendo o restante utilizado em pl¨¢sticos, tintas de impress?o, tintas, papel e outras
aplica??es.
As emiss?es esperadas em um processo de produ??o de negro de fumo s?o mon¨®xido de
carbono (CO), di¨®xido de carbono (CO2), material particulado (MP), ¨®xidos de enxofre (SOx),
enxofre reduzido total (ERT), ¨®xidos de nitrog¨ºnio (NOx), compostos org?nicos vol¨¢teis (COV),
hidrocarbonetos arom¨¢ticos polic¨ªclicos (PAHs) e metais pesados. Na Tabela 01, a seguir,
constam de maneira resumida os pontos do processo de produ??o de negro de fumo com
potencial de emiss?o para cada um dos poluentes citados.
Tabela 01 ¨C Potencial emiss?o de poluentes atmosf¨¦ricos em um processo de produ??o
de negro de fumo.
Poluente
Origem
CO e CO2
Produto de combust?o incompleta no reator
Produto de combust?o incompleta nos secadores, caldeiras, flare, etc.
Emiss?es fugitivas do armazenamento, transporte, expedi??o
Vazamento do sistema de filtros ap¨®s o reator
Vazamento do sistema de filtros do despoeiramento
Emiss?o de fontes de combust?o como caldeira, flare, etc.
Oxida??o no reator do enxofre presente na mat¨¦ria-prima
Oxida??o do enxofre presente no tail-gas
Decomposi??o e oxida??o parcial dos compostos de enxofre presentes na
mat¨¦ria-prima.
Oxida??o no reator do nitrog¨ºnio presente na mat¨¦ria-prima
NOx t¨¦rmico gerado no reator
NOx presente no combust¨ªvel utilizado nos secadores, caldeiras, flare, etc.
NOx t¨¦rmico gerado nos secadores, caldeiras, flare, etc.
Oxida??o p¨®s-tratamento do negro de fumo com NO2 ou HNO3
Decomposi??o incompleta da mat¨¦ria-prima no reator
Decomposi??o incompleta da mat¨¦ria-prima
Tra?os presentes como impureza na mat¨¦ria-prima
MP
SOx
ERT
NOx
COV
PAH
Metais pesados
3.2.4 S¨ªlica amorfa sint¨¦tica
A s¨ªlica amorfa sint¨¦tica ¨¦ produzida por via t¨¦rmica (s¨ªlica pirog¨ºnica, obtida por hidr¨®lise a
alta temperatura de clorossilanos) ou ¨²mida (s¨ªlica precipitada e s¨ªlica-gel, obtidas por
precipita??o com ¨¢cidos de uma solu??o de silicato de s¨®dio) e ¨¦ utilizada numa vasta gama
de aplica??es, como resinas sint¨¦ticas, pl¨¢sticos, borrachas, produtos cosm¨¦ticos,
medicamentos e produtos nutricionais, agentes de enchimento e antiaglomerantes.
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