Estimativas das Influências Ambientais Decorrentes de Instalação de Usinas Termelétricas na Bacia Hidrográfica do Rio Piracicaba

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1 Estimativas das Influências Ambientais Decorrentes de Instalação de Usinas Termelétricas na Bacia Hidrográfica do Rio Piracicaba Evaluation of Some Environmental Influences from the Implementation of Thermoelectric Plants in the Piracicaba River Basin ANDRÉ LUÍS FERREIRA Universidade Metodista de Piracicaba RESUMO Este trabalho procura apresentar algumas das influências ambientais associadas à implantação das usinas termelétricas a gás natural propostas para a região da Bacia do Piracicaba. São consideradas as informações contidas nos Relatórios Ambientais Preliminares para dois empreendimentos, Carioba II e Termelétrica do Planalto Paulista, e discutidos os principais impactos relativos ao uso consuntivo de água e à emissão de óxidos de nitrogênio desses empreendimentos na qualidade ambiental da região Palavras-chave: IMPACTOS AMBIENTAIS POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA USO CONSUNTIVO DE ÁGUA. ABSTRACT The objective of this article is to present some of the environmental influences due to the proposal of installation of thermoelectric generation plants using natural gas in the Piracicaba River Basin. Based on the information presented in the Preliminary Environmental Report of two proposed plants, Carioba II and Termoelétrica do Planalto Paulista, the impacts related to the water consumption and nitrogen oxides emissions are discussed. Keywords: ENVIRONMENTAL IMPACTS ATMOSPHERIC POLLUTION WATER CONSUMPTION. REVISTA DE CIÊNCIA & TECNOLOGIA V. 8, Nº 17 pp

2 INTRODUÇÃO No Brasil, desde meados da década de 90, assistese a um esforço crescente por parte do governo federal para expandir a geração de eletricidade a partir de combustíveis fósseis, notadamente o gás natural, em centrais termelétricas. Tal esforço foi recentemente ampliado pelo lançamento do Programa Prioritário de Termelétricas, destinado a viabilizar a instalação de 49 usinas até 2003, das quais quatro estão propostas para a Bacia do Rio Piracicaba. Em se tratando de uma região densamente urbanizada e industrializada, na qual a redução da disponibilidade e da qualidade da água e o comprometimento da qualidade do ar já são problemáticos, é razoável esperar limitações e adversidades relacionadas à instalação e operação desses empreendimentos. Dependendo da tecnologia adotada, a operação de usinas termelétricas demanda grandes volumes de água para o sistema de resfriamento do vapor de exaustão das turbinas, além de agravar a poluição atmosférica local e regional (chuva ácida, produção de smog fotoquímico etc.). USO DE ÁGUA EM USINAS TERMELÉTRICAS Dependendo da tecnologia adotada, o sistema de resfriamento das usinas termelétricas pode constituir-se numa fonte significativa de problemas ambientais, dada a magnitude do volume captado, as perdas por evaporação e o descarte dos efluentes. Basicamente, existem três tipos de sistemas de resfriamento para centrais termelétricas de médio e grande portes: resfriamento em circulação aberta, sem o uso de torres; evaporação em ciclo semi-aberto, com o uso de torres úmidas; e resfriamento a ar ou em ciclo fechado, com o uso de torres secas. Os dois últimos tipos têm sido os mais utilizados nas termelétricas postas em operação nas duas últimas décadas em vários países do mundo. Resfriamento em Torres Úmidas No sistema de resfriamento em circulação semi-aberta, com o uso de torres úmidas, a água, depois de utilizada no condensador, é resfriada por uma corrente ascendente de ar em uma torre de resfriamento conhecida como torre úmida, sendo, então, recirculada. Tal sistema não se caracteriza como circulação fechada porque uma parte da vazão de água de resfriamento é perdida nas torres por evaporação, arraste na corrente de ar e purga (descarga de fundo). No que interessa mais de perto aos objetivos deste trabalho, importa destacar os seguintes aspectos dos sistemas de resfriamento que utilizam torres úmidas: representam um uso consuntivo 1 de água bastante considerável, pois a maior parte do que é captado evapora-se, sendo necessária uma reposição contínua que compete com outros usos sociais. Assim, não é rara a imposição de restrições à instalação de torres úmidas em bacias hidrográficas com problemas de abastecimento ou tendência à escassez; para evitar as incrustrações proporcionadas pela crescente concentração de sais na água de circulação, uma certa quantidade de água, que pode chegar a 20% do volume captado, é descarregada pelo fundo da torre. Essa descarga de fundo apresenta uma concentração de sólidos dissolvidos bastante superior ao da água captada, além das impurezas provenientes dos produtos químicos utilizados, cuja medição é necessária para determinar qual o tratamento a ser empregado (Olade, 1993). Resfriamento a Ar com Circulação Fechada Apesar de ter sido utilizado pela primeira vez no início da década de 40, foi somente a partir dos anos 80 e 90 que a utilização do resfriamento a ar também conhecido como resfriamento seco começou a ser disseminada em maior escala. Os fabricantes têm desenvolvido uma variedade de sistemas que operam em circulação fechada, nos quais a água de resfriamento oriunda dos condensadores não entra em contato direto com o ar refrigerante, evitando as perdas por evaporação e as purgas constantes verificadas nas torres úmidas. No que se refere aos objetivos deste trabalho, convém destacar que a necessidade de água de reposição nos sistemas de resfriamento a ar, bem como a descarga de efluentes, são reduzidas significativamente, constituindo-se em uma alternativa normalmente considerada em regiões onde o abastecimento de água é um fator restritivo. 2 Segundo 1 Entende-se por uso consuntivo aquele em que há perda de parte da água captada, por evaporação ou incorporação no processo industrial, e que, portanto, não é devolvida à sua fonte original (rio, lago etc). 2 Saliente-se que a utilização de ventiladores de grande porte e em maior número pode provocar níveis elevados de ruído, além de um consumo significativo de eletricidade, reduzindo a potência elétrica líquida da usina. 44 Junho 2001

3 Swanekamp (1994), a crescente demanda por esse tipo de sistema de resfriamento tem sido motivada por preocupações com as seguintes questões: disponibilidade de água (garantia de abastecimento), eliminação das plumas de vapor nas torres de resfriamento úmidas, atendimento de padrões cada vez mais restritivos para a descarga de efluentes e, mais recentemente, atendimento às exigências de descarga zero de efluentes o que significa fechar o circuito de água. A figura 1, baseada em cálculos teóricos, ilustra de forma clara as diferenças entre o resfriamento com torre úmida e o resfriamento em circulação fechada (torre seca), em termos do uso específico de água. Tais valores devem ser utilizados criteriosamente, pois podem variar de acordo com as especificidades de cada projeto, principalmente no que se refere à produção de vapor de processo (co-geração) e à participação relativa da turbina a vapor na potência total gerada. Não por acaso o uso da água em centrais termelétricas tem suscitado inúmeros debates e publicações em vários países. Em linhas gerais, essas publicações apontam para a necessidade de se reduzir o consumo de água e a descarga de efluentes por meio de uma série de ações, destacando-se a utilização de sistemas de resfriamento com demandas reduzidas de água e modificações no processo, para minimizar a produção de efluentes (Strauss, 1994). FIGURA 1. Captação específica de água em diferentes configurações de usinas termelétricas, em (m 3 /h)/mw. m3/mwh 2 1,6 1,2 0,8 0,4 0 0,25 0,11 Torre seca 1,84 0,94 Torre úm ida Sist ema de resfr iame Ciclo avapor Ciclo Com binado Notas: a) eficiência da geração com ciclo a vapor: 42% para torre úmida e 40% para torre seca; b) eficiência da geração com ciclo combinado: 52,3% para torre úmida e 50,2% para torre seca; c) participação da(s) turbina(s) a vapor na geração total: 33%. Fonte: elaboração própria a partir de Gallo, O Uso de Água Proposto nos Projetos da Usina Termelétrica de Carioba II e na Termelétrica do Planalto Paulista (TPP) Os projetos de termelétricas propostos para a Bacia do Piracicaba não têm levado em consideração a possibilidade de utilizar o resfriamento a ar, prevendo, assim, um uso significativo de água. A figura 2, elaborada a partir dos dados apresentados no Relatório Ambiental Preliminar (RAP) da usina termelétrica de Carioba II, proposta para o município de Americana, e do Estudo de Impacto Ambiental da Termelétrica do Planalto Paulista (TPP), proposta para o município de Paulínia, não deixa dúvidas quanto à magnitude das influências desses projetos numa região que já apresenta escassez de recursos hídricos. No primeiro caso, o volume de água captado equivale às necessidades básicas de água de uma população da ordem de 138 mil habitantes, enquanto a evaporação corresponde a 91 mil habitantes. 3 No segundo caso, equivalem a 65 mil e 41 mil habitantes, respectivamente. FIGURA 2. Uso de água em usinas termelétricas, em termos de abastecimento público equivalente. Mil habitantes TPP (Paul nia) POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA DECORRENTE DA OPERAÇÃO DE USINAS TERMELÉTRICAS Na geração termelétrica a gás natural, os principais poluentes gerados são monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx), hidrocarbonetos (HCs) e dióxido de carbono (CO 2 ). A presença desses gases na atmosfera contribui para a formação de oxidantes fotoquímicos, de chuva ácida e para a intensificação do efeito estufa Utilizou-se um índice de 250 litros diários por habitante. 91 Carioba II (Americana) Capta o Evapora o REVISTA DE CIÊNCIA & TECNOLOGIA V. 8, Nº 17 pp

4 A Formação de Oxidantes Fotoquímicos e seus Impactos na Saúde Pública Depois de emitidos, os óxidos de nitrogênio podem reagir com outros compostos presentes no ar, dando origem a poluentes secundários conhecidos como oxidantes fotoquímicos, entre os quais se destacam o ozônio (O 3 ) e o dióxido de nitrogênio, produzidos fotoquimicamente a partir de hidrocarbonetos e de nitrogênio (NO) na presença de luz solar. Enquanto na estratosfera o ozônio protege os seres vivos dos raios ultravioleta que vêm do sol, no nível do solo, dependendo da concentração, ele é considerado um poluente tóxico. Existem inúmeros estudos, realizados em vários países, que tratam dos efeitos do ozônio na saúde humana e na vegetação. Esses efeitos são reconhecidos pela Cetesb, conforme pode ser atestado no Relatório Anual de Qualidade do Ar: A presença de oxidantes fotoquímicos na atmosfera tem sido associada à redução de capacidade pulmonar e ao agravamento de doenças respiratórias, como a asma. Estudos realizados em animais mostram que o ozônio causa o envelhecimento precoce, provoca danos na estrutura pulmonar e diminui a capacidade de resistir às infecções respiratórias. Mesmo pessoas saudáveis, como os atletas, têm se mostrado sensíveis aos efeitos do ozônio pela diminuição da capacidade de executar exercícios físicos. Quanto aos óxidos de nitrogênio, são capazes de penetrar profundamente no sistema respiratório, podendo dar origem às nitrosaminas, algumas das quais podem ser carcinogênicas. O dióxido de nitrogênio é também um poderoso irritante, podendo conduzir a sintomas que lembram aqueles da enfisema. (Relatório Anual de Qualidade do Ar, 1997, pp ) Precipitação de Chuva Ácida a Partir das Emissões de NOx Os óxidos de nitrogênio contribuem para a acidificação da atmosfera a partir da reação do dióxido de nitrogênio com o vapor d água da atmosfera, formando o acido nítrico (HNO 3 ), que pode ser depositado com a chuva como ácido solúvel. Existem amplas evidências dos efeitos danosos da chuva ácida, entre o quais se destacam: acidificação dos corpos d água, principalmente lagos, com efeitos tóxicos sobre a fauna e a flora; corrosão de estruturas expostas; toxicidade para as plantas. Estimativa das Emissões de Poluentes Atmosféricos nos Projetos Propostos da Usina Termelétrica de Carioba II e na Termelétrica do Planalto Paulista (TPP) Note-se na tabela 1, elaborada a partir dos dados apresentados no RAP da usina termelétrica de Carioba II e do EIA da TPP, que as emissões de poluentes atmosféricos, principalmente o NOx, são consideráveis. Para se ter uma idéia da magnitude das emissões, basta dizer que, caso fossem instaladas, as usinas termelétricas propostas seriam, provavelmente, as principais fontes individuais de emissões de óxidos de nitrogênio na Bacia do Rio Piracicaba e, portanto, também poderiam ser apontadas como os principais responsáveis pelo aumento da concentração de ozônio na região. TABELA 1. Estimativa da emissão de poluentes atmosféricos nos projetos propostos da usina termelétrica de Carioba II e da Termelétrica do Planalto Paulista-TPP. NOX CO HC SO 2 MP TPP Carioba II Por ser um poluente secundário, o ozônio não pode ser quantificado a partir das emissões das chaminés e suas concentrações dependem da concentração dos reativos HC e NOx e de fatores meterológicos, como intensidade de luz, temperatura, umidade e velocidade do vento. Na verdade, a avaliação dos efeitos do ozônio e seu controle envolvem uma compreensão acurada das interações complexas entre diferentes poluentes, e entre eles e o meio ambiente e a saúde pública. Tal compreensão depende, entre outros fatores, das seguintes fontes de informações regionais, inexistentes no curto e médio prazos: um criterioso sistema de monitoramento da qualidade do ar, um confiável inventário das fontes individuais de emissões de poluentes atmosféricos (principalmente óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos) e de estudos sobre os efeitos dos 46 Junho 2001

5 poluentes atmosféricos na saúde da população residente na região. COMENTÁRIOS FINAIS São claras as evidências de que as influências ambientais associadas à operação de usinas termelétricas são bastante significativas e devem ser consideradas como um elemento restritivo, se não inviabilizador, à instalação de empreendimentos dessa natureza na região. Entretanto, o momento é oportuno para que a discussão não fique limitada à avaliação pontual de empreendimentos isolados, ampliando-se para uma reflexão, a tomada de posição e a elaboração de propostas acerca dos critérios utilizados no processo de licenciamento ambiental e de concessão de outorgas de direitos do uso da água para empreendimentos que queiram instalar-se na Bacia do Rio Piracicaba. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GALLO, W.L.R. A comparaison between the HAT cycle and other gas turbine based cycles: efficiency, specific power and water consumption. Energy Conversion and Management.Ed.Elsevier Science, Great Britan, v. 38, pp , OLADE, Guia para la evaluacion de imapacto ambiental de centrales termoelectricas. Organizacion Latino Americano de Energia. Quito Equador, STRAUSS, S.D. Zero Discharge Firmly Entrenched as a Power Plant Design Strategy. Washington: Power, oct./94. SWANEKAMP, R. Profit from Latest Experience with Air Cooled Condensers. Washington: Power, jun./94. REVISTA DE CIÊNCIA & TECNOLOGIA V. 8, Nº 17 pp

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