Avaliação Econômica do Projeto ECOGOMAN

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1 PROJETO DE CONVÊNIO BRASIL-ALEMANHA ECOGOMAN / ENV-4 Modificações de Processos Têxteis, assim como Introdução de Novos e Melhores Processos para a Eliminação de Matérias Poluentes dos Efluentes da Indústria Têxtil Avaliação Econômica do Projeto ECOGOMAN Eng. Tânia Henke Kraemer, M.Sc. Setembro de 1999

2 Avaliação Econômica do Projeto ECOGOMAN Este trabalho foi aplicado no Brasil durante o período de agosto/96 a junho/99 e apresenta a viabilidade econômica de Empresas Têxteis de grande porte. No geral, a pesquisa científica foi concentrada nos seguintes processos: a) Reciclagem de Goma: Desenvolver / melhorar a goma CMS no Brasil (goma de amido modificado); Pesquisar a influência de sais e lubrificantes das fibras de algodão na dureza, viscosidade e adesão da goma regenerada no processo de ultrafiltração (UF); Pesquisar a influência do estresse mecânico e térmico na viscosidade e adesão da goma regenerada durante o processo de UF; Verificar a mudança de ph durante a UF e a possibilidade de estabilizar o ph do PVA (álcool polivinílico); Evidenciar a atual perda de permeado, medido por TOC (carbono orgânico total) e GPC (distribuição de massa molecular); Definir a proporção média entre CMS/PVA e a freqüência (número de ciclos) de preparação da mistura CMS/PVA; Pesquisar a melhoria técnica da goma reciclada; Estudo econômico de engomagem e reciclagem de goma; Analisar o trabalho de preparação da tecelagem e engomagem, a melhoria do controle de goma pelo SICAM/Telecol, e determinar a quantidade específica de goma adicionada; Pesquisar a eficiência de desengomagem em lavadeira, testar no ITV método para medir continuamente a percentagem de goma removida; Mensurar a redução da participação relativa de DQO do efluente, já que para uma empresa com todos os estágios de fabricação está é de 4 a 7%. b) Eliminação da cor dos efluentes: Testar sistema de floculação/precipitação desenvolvido pelo ITV, com redução interna de volume para tratamento em linha de corantes concentrados; Testar o tratamento anaeróbico para todo o tipo de corantes usados nas têxteis, gerar características de concentrados para nanofiltração ou evaporação, visando a redução do lodo; Testar e melhora biofiltro aeróbico do ITV para reuso da água de duas formas: sozinho e depois de tratamento anaeróbico; Pesquisar a oxidação química por ozonização para reuso de água e redução do lodo; Testar o processo de nanofiltração para geração de concentrado para tratamento anaeróbio e reciclagem de corantes, e para geração de permeado livre de corante para reuso de água; Executar a análise de fábrica na área de beneficiamento visando reduzir o consumo de água e o volume de água perdida; Eliminar e/ou substituir auxiliares das formulações de corantes, que prejudicam o meio ambiente; Configurar a otimização técnica e econômica dos sistemas de tratamento de efluentes. 2

3 Em todas as Empresas foi estudada a viabilidade econômica dos principais processos de reciclagem de goma, concentração de corantes por nanofiltração e tratamento biológico dos efluentes coloridos. As Empresas estudadas possuem captação de água de entrada própria, advinda de curso d água ou poço artesiano, para ser usada sem restrições, passa por tratamento na Estação de Tratamento de Água (ETA). Já o tratamento dos efluentes é realizado em Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) e a disposição dos resíduos sólidos transportado para local apropriado. A geração de efluentes advém, principalmente, dos processos de desengomagem, alvejamento, tingimento, estamparia e acabamento final. Todos estes processos são realizados na Área de Beneficiamento, área esta onde o trabalho técnico foi mais concentrado. Antes do início da pesquisa no Brasil, testes de goma realizados Alemanha, resultaram o seguinte: Utilizando a goma de batata modificada a taxa de ruptura dos fios mostrou-se 47% menor que nos urdumes de comparação, mas o grau de engomagem foi 25% mais alto. Quando a dureza do regenerado é aumentada ocorre a redução da adesão e da viscosidade, como também a redução do estresse mecânico e térmico. O processo de UF mostrou-se positivo por eliminar 9% dos sais (escape pelos poros), pois a perda de pequenas moléculas contribui para o aumento da adesão e viscosidade. Constatou-se que a goma CMS é estável o suficiente para suportar o estresse mecânico e de temperatura, a degradação biológica, as interações químicas, e é apta ao processo de UF. A goma CMS brasileira de mandioca apresentou modificações químicas e a goma CMS brasileira de milho apresentou modificações químicas, térmicas e mecânicas. Nas Empresas estudadas as economias relacionadas diferem, basicamente, pelo tipo de goma reciclada a ser utilizada, se CMS puro, CMS/PVA ou PVA puro, pelo tipo de artigo engomado (liso, felpudo) aliado a formação do tecido e gramatura, e pelo volume produzido, sendo o Retorno sobre o Investimento (ROI) considerado viável, variando de 1 ano a 4 anos. As economias mais representativas são quanto a melhores resultados de fabricação na tecelagem, a menores custos de goma (volume e preço) e a eliminação do tratamento oxidativo-enzimático. As desvantagens da reciclagem de goma são quanto a colocação de mais um processo no chão-de-fábrica, quanto a manutenção eficiente do controle de temperatura do tanque de armazenagem, para evitar a degradabilidade da goma, quanto aos controles de viscosidade, dureza, estresse mecânico e térmico, aparência da goma (formação de nós), entre outras. Ou seja, é um produto que deve ter monitoramento constante. Algumas vantagens não consideradas no cálculo do estudo econômico: a pré-umidificação dos fios de algodão reduz as quebras de fios em 2% e o grau de engomagem em até 6%, comparado a receita convencional; o emprego do SICAM economiza a quantia de goma de 1-15%, com simultâneo aumento da eficiência na tecelagem; ocorre um mínimo de 2% de melhoria na eficiência da tecelagem pela característica da goma reciclada utilizada; 3

4 melhoria/ simplificação do fluxo produtivo pela eliminação da espera para a ação das enzimas de meio dia (12 horas), no processo oxidativo-enzimático; redução do custo de tratamento dos efluentes pela redução em até 5% da DQO da ETE, com isso reduz-se a necessidade de oxigênio nos tanques de decantação, e consequentemente a energia elétrica dos arejadores de,6-1,5 kwh/kg de DQO, volume de lodo e seu custo de disposição. Os gráficos abaixo apresentam a relação entre o Retorno sobre o Investimento (ROI) e a economia líquida anual resultante com a implantação do processo de reciclagem de goma, segundo o volume de produção anual de fios ou tecidos. Parâmetros de formação do Gráfico 1: Despesas com os agentes de engomagem: goma convencional: R$ 1,4 / kg TS goma reciclada: R$ 2.3 / kg TS Grau de engomagem: goma convencional: B= 9,7% goma reciclável: B = 8,7% Despesas com o pré-tratamento oxidativo/enzimático: R$,1 / kg Concentração do liquor de desengomagem: C = 2% constante Retorno sobre o investimento (a) 3 2,5 2 1,5 1, Produção (t / a) Economia líquida (1, R $ / a) Gráfico 1 Parâmetros de formação do Gráfico 2: Despesas com os agentes de engomagem: goma convencional: R$ 1,4 / kg TS goma reciclada: R$ 2.3 / kg TS Grau de engomagem: goma convencional: B= 9,7% goma reciclável: B = 8,7% Despesas com o pré-tratamento oxidativo/enzimático: R$,1 / kg Concentração do liquor de desengomagem: C = 2% constante Sem taxa de importação dos equipamentos 4

5 Retorno sobre o investimento (a) 3 2,5 2 1,5 1, Produção (t / a) Economia líquida (1, R $ / a) Gráfico 2 Parâmetros de formação do Gráfico 3: Despesas com os agentes de engomagem: goma convencional: R$ 1,4 / kg TS goma reciclada: R$ 2.3 / kg TS Grau de engomagem: goma convencional: B= 9,7% goma reciclável: B = 8,7% Despesas com o pré-tratamento oxidativo/enzimático: R$,8 / kg Concentração do liquor de desengomagem: C = 2% constante Retorno sobre o investimento (a) 3 2,5 2 1,5 1, Produção (t / a) Economia líquida (1, R $ / a) Gráfico 3 5

6 Tecnicamente, no processo de nanofiltração o permeado é quase totalmente livre de cor, com valores de cor (DFZ) abaixo do regulamentado, e pode ser reutilizado sem restrição em vários processos da fábrica, sendo a retenção da cor de 99%. Recomenda-se eliminar o concentrado por degradação anaeróbica, ou reutilizá-lo. O processo de nanofiltração tem algumas desvantagens, como quando da impossibilidade de degradação do concentrado por sistema anaeróbico, devendo este ser tratado em ETE; a dificuldade de limpeza das membranas; e o alto custo de investimento do equipamento. Recomenda-se sua instalação somente em casos de alto custo da água, quando desconsiderado os benefícios ecológicos. As vantagens do processo de nanofiltração são quanto a sua conveniência para o prétratamento por degradação anaeróbica, a redução no consumo de sais e alcalis quando da reutilização de água, e por ser a única forma de reciclar corantes. O processo de osmose reversa, o qual é situado na seqüência do processo de nanofiltração, na linha do permeado, serve para reter sais e alcalis até então não retidos, tornando o permeado tão satisfatório quanto a água de entrada, onde pode ser utilizado sem restrição em qualquer ponto de água da empresa. Mas, como o custo da água tratada nas Empresas é relativamente baixo, entre R$,3 e R$,15 por metro cúbico tratado, e como o investimento em um equipamento de osmose reversa é da ordem de R$ 2., por unidade de m³/h, acaba por tornar este processo economicamente inviável. Para o tratamento biológico ser efetivo, é preciso coletar efluentes de alta concentração de carga poluidora, o que ocorre em partes de processos e que em sua maioria só podem ser obtidos pela concentração por nanofiltração. As vantagens do tratamento biológico ficam por conta da redução substancial de produtos químicos, pela não geração de lodo, benefícios quanto questão ambiental, entre outras. Como desvantagem tem-se uma estreita faixa dos parâmetros de controle dos equipamentos, onde alterações podem destruir toda a biota ali desenvolvida além disso, quando utilizado carvão ativado como substrato, de alto valor agregado no Brasil, o processo torna-se praticamente inviável economicamente, com ROI mínimo de 7 anos. O processo de precipitação/floculação/flotação, suportado pelo sistema SYSTAC, garante uma redução da carga poluidora entre 43 e 71% e, geralmente, a cor fica abaixo dos padrões exigidos. No caso de escassez de água, a água de saída poderia ser reutilizada na fábrica sem restrições. A questão é que processo de floculação, seja ele associado a precipitação ou flotação é o processo mais utilizado pelas Empresas, não trazendo vantagem alguma para as Empresas, em questão, a substituição do sistema existente pelo sistema SYSTAC. Um outro processo estudado foi o de oxidação química por ozonização, um processo ainda em fase experimental, mas otimista em relação a custos. Um cálculo realizado demonstrou ROI entre 1 a 5 anos, função do volume de efluente tratado. Para uma maior eficiência à nível de eliminação de corantes, devem ser eliminados do efluente por tratamento biológico, anterior a oxidação, outros compostos de fácil oxidação como substâncias tensoativas, uréia e 6

7 estabilizadores. A remoção média de DQO situa-se em torno de 52,%, quanto a remoção de cor, foram atingidos valores médios entre 79,7% e 89,1%. Os gráficos a seguir apresentam a relação entre o Retorno sobre o Investimento (ROI) e a economia líquida anual resultante com a implantação das combinações dos processos de nanofiltração, osmose reversa e tratamento biológico anaeróbio e aeróbio, segundo a vazão do efluente gerado. Alguns parâmetros gerais: A osmose reversa recebe 8% da vazão de entrada da nanofiltração (permeado); O reator anaeróbio e biofiltro recebem o correspondente a 2% da vazão de entrada da nanofiltração (concentrado). Gráfico 1: Combinação dos processos de nanofiltração, osmose reversa, reator anaeróbio e biofiltro Retorno sobre o Investimento (a) , Volume de Efluente (m 3 /h) Economia Líquida (1, R$/a) Modelo inviável economicamente. Mas é bastante previsível, que quanto maior o volume de efluente tratado, maior será a economia líquida. Mas o cuidado que deve-se ter é quanto ao volume de investimento necessário para a geração desta economia. O Gráfico 1 mostra que entre 1 e 3 m 3 /h o ROI não varia muito, flutua numa faixa entre 13,3 e 12,5 anos, respectivamente, enquanto que o investimento necessário vai de 5 a 15 milhões de reais. Gráfico 2: Combinação dos processos de nanofiltração, reator anaeróbio e biofiltro, para quando não há uma real necessidade de purificação completa da água (caso do Brasil). 7

8 Retorno sobre o Investimento (a) , Economia Líquida (1, R$/a) Volume de Efluente (m3 /h) O Gráfico 2 já é, economicamente, um pouco mais otimista que o Gráfico 1. Com vazão de 1 m 3 /h apresenta o ponto mais baixo de ROI, com 2,5 anos, economia líquida de R$ , / ano, e investimento de 3,5 milhões. Gráfico 3: Combinação dos processos de nanofiltração e reator anaeróbio, quando a empresa já possui sistema similar a biofiltro. Retorno sobre o Investimento (a) 1, 7,5 5, 2,5, 2, Economia Líquida (1, R$/a) Volume de Efluente (m 3 /h) O Gráfico 3 é dos três modelos apresentados o mais viável economicamente. A vazão de efluente entre 1 e 3 m 3 /h mostra um ROI praticamente constante, em torno de 2 anos. Já o custo de investimento varia de R$ 7. a R$ 2.., e as economias também variam de forma similar, de 1.1 a 3.4 mil reais. 8

9 Outras análises sugerem a recuperação da água quente de resfriamento dos equipamentos da área de beneficiamento, a substituição de produtos de difícil decomposição biológica e de produtos tóxicos, e a otimização de processos quanto a utilização de água de processo e gasto energético. Este estudo econômico teve por objetivo apresentar somente aspectos quantitativos, mas não deve-se esquecer dos ganhos intangíveis, isto é, aqueles não mensuráveis de forma direta e/ou aqueles que são percebidos apenas no longo prazo. 9