Licenciamento Ambiental de uma Indústria de Produção de Vidro de Embalagem

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1 Mestrado Integrado em Engenharia Química Licenciamento Ambiental de uma Indústria de Produção de Vidro de Embalagem Tese de Mestrado desenvolvida no âmbito da disciplina de Projecto de Desenvolvimento em Ambiente Empresarial Andreia Filipa da Silva Maia Departamento de Engenharia Química Orientador na FEUP: Prof. Arminda Alves Orientador na empresa: Eng.ª Gilda Neves Julho de 2008

2 Agradecimentos Gostaria de agradecer a todos aqueles que de alguma forma contribuíram na concretização do meu sonho. Agradeço a toda a minha família pelo amor, confiança e apoio que, incondicionalmente, sempre me deram. Um agradecimento especial aos meus pais que me educaram segundo os melhores princípios, orientando e suportando com orgulho os encargos dos meus estudos. Às minhas irmãs, pela disponibilidade e paciência, bem como pela ajuda e motivação na realização do meu trabalho. Aos meus sobrinhos, Diogo, Gonçalo, Bea e Vasco, por questionarem e se interessarem pelo meu trabalho e por compreenderem a minha falta de atenção e de boa disposição para as brincadeiras. Prometo compensar-vos! Ao meu avô, que no seu silêncio e com toda a sua fé transmitiu-me força e confiança. Á Engª. Gilda e Professora Arminda o meu obrigada por terem disponibilizado o vosso tempo e pela vossa preciosa ajuda na orientação do meu estágio e da minha tese. À CCDRN, em especial ao Sr. Dr. Carlos Lage, agradeço a oportunidade de efectuar o estágio nas vossas instalações e pelo apoio monetário fornecido. Agradeço também à Dr.ª Paula Pinto, da Direcção de Serviços do Ambiente. À Márcia, por me ter ajudado na fase inicial do estágio, transmitindo-me todos os seus conhecimentos e apoiando-me sempre que necessário. A toda a DPCA, Engª. Helena Fabião, Engª. Célia Leite e D. Helena Vital, agradeço a excelente forma como me acolheram, com respeito e amizade. Por último, aos meus amigos de longa data, sem nenhuma ordem em particular, Ticha, Mariana, Fabi, Elisabete, Andreia, Alexandra, pelo carinho e amizade. Muito obrigada pelas mensagens de motivação e encorajamento!

3 Resumo O trabalho apresentado descreve o estágio em curso na Comissão de Coordenação e Desenvolvimento Regional do Norte (CCDRN), no período entre 1 de Abril e 31 de Julho, que compreendeu duas fases: 1) Análise de processos de licenciamento industrial e ambiental de cerca de 30 instalações de variados tipos de actividades, como a indústria do calçado, têxtil, fundição, alimentar, entre outras. 2) Análise detalhada do licenciamento ambiental de uma unidade industrial, cuja actividade é a produção de vidro de embalagem, efectuando um estudo do processo produtivo e tendo em especial atenção as incidências deste no meio ambiente. O trabalho descrito incide apenas sob a fase 2) e envolve a análise do processo industrial, a avaliação da conformidade do projecto com as Melhores Técnicas Disponíveis (MTD s), a avaliação no local da indústria e a respectiva apreciação. Em relação ao processo de produção de vidro, este envolve as etapas de composição, fusão, moldação e processos a jusante, como por exemplo tratamentos de superfície, que permitem melhorar as caraterísticas físico-mecânicas dos produtos. A visita à unidade industrial permitiu uma observação detalhada da indústria em estudo, no que se refere ao processo produtivo, bem como às MTD s aplicadas. O controlo das emissões para a atmosfera é uma das principais preocupações desta indústria no que se refere aos seguintes poluentes: partículas, óxidos de azoto e óxidos de enxofre. A eficiência energética é outra importante preocupação pois o processo produtivo, em particular o processo de fusão, implica um elevado consumo energético. Verificou-se que a unidade industrial já apresenta várias MTD s implementadas, nomeadamente no armazenamento de matérias-primas e na descarga de efluentes gasosos. Assim, em termos de licenciamento ambiental concluiu-se que a indústria está em conformidade com as recomendações e disposições legais. Palavras-chave: Licenciamento ambiental, PCIP, vidro, MTD, BREF

4 Abstract This works resumes the work developed at the Comissão de Coordenção e Desenvolvimento Regional do Norte (CCDRN), between April, 1 st and July, 31 th of It was divided in 2 phases. 1) The phase of acquisition of knowledge with the analysis of industrial and environmental licensing processes of approximately 30 plants of different kinds of activity, in particular footwear, textile, foundry, food industry among others. 2) A detailed assessment of the environmental licensing of a plant, whose activity is the production of glass containers. A study of the productive process was made paying a special attention to its environmental impact. This report concernes only to the second phase of the work and it includes the analysis of the productive process, the assessment of the conformity of the project with the Best Available Technologies (BAT) and a visit to the plant location, as well as its evaluation. The process of glass making involves different steps, as batch preparation, fusion, moulding and other finishing processes, like surface treatment, in order to improve the physical and mechanical properties of the products. The visit to the plant provided a detailed observation, regarding its productive process as well as its implemented Best Available Technologies. The control of atmosphere emission, especially pollutants such as particles, nitrogen oxides (NO X) and sulphur oxides (SO X) are of major concern for this industry. Another preoccupation is about energetic efficiency, reminding that the production process, particularly the fusion step, demands an high amount of energy. In fact this plant has already implemented several Best Available Technologies, especially in the storage of raw materials and in the discharge of gaseous emissions. Keywords: Enviromental licensing, IPPC, glass, BAT, BREF

5 Índice Índice... 1 Notação e Glossário... iii 1. Introdução Enquadramento e Apresentação do Projecto Contributos do Trabalho Organização da Tese Estado da Arte A indústria do Vidro Níveis de Consumo (inputs) e Emissão (outputs) Técnicas a Considerar na Determinação das MTD s Emissões de efluentes gasosos Matérias-primas Fusão Actividades a jusante Emissões de efluentes líquidos Resíduos sólidos Energia Descrição Técnica e Discussão dos Resultados Estudo de Caso Descrição do processo de fabrico Principais inputs/ outputs Aspectos Ambientais a considerar Matérias-primas Recursos energéticos Água utilizada /consumida Descarga de águas residuais Emissões para a atmosfera Operações de gestão de resíduos Resíduos Controlo do ruído Conclusões Avaliação do trabalho realizado Objectivos realizados Outros trabalhos realizados Limitações e trabalho futuro Apreciação final i

6 Referências ANEXOS... A1 Anexo 1 Anexo 2 Anexo 3 Anexo 4 Anexo 5 Procedimento e enquadramento legal do licenciamento ambiental... A1 Enquadramento das MTD s [20] e [21]... A5 Decreto-Lei nº. 194/2000, de 21 de Agosto... A6 Descrição dos vários fornos... A22 Ficha RELAI... AError! Bookmark not defined. ii

7 Notação e Glossário CCDRN Comissão de Coordenação e Desenvolvimento Regional do Norte LA Licenciamento Ambiental MTD Melhor Técnica Disponível VEA Valores de Emissão Associados VLE Valores Limites de Emissão IPPC Integrated Pollution Prevention and Control PCIP Prevenção e Controlo Integrado da Poluição BAT Best Available Techniques BREF BAT Reference Documents UE União Europeia I.S. Individual Section PE Precipitador Electrostático FM Filtro de Mangas SCR Redução Catalítica Selectiva SNCR REdução Não-Catalítica Selectiva TSQ Tratamento de Superfície a Quente TSF Tratamento de superfície a Frio ETAR Estação de Tratamento de Águas Residuais ETARI Estação de Tratamento de Águas Residuais Industriais LER Lista Europeia de Resíduos APA Agência Portuguesa do Ambiente iii

8 1. Introdução 1.1. Enquadramento e Apresentação do Projecto O projecto de mestrado foi desenvolvido nas instalações da Comissão de Coordenação e Desenvolvimento Regional do Norte (CCDRN), na Divisão de Prevenção e Controlo Ambiental (DPCA) que se insere na Direcção de Serviços de Ambiente (DSA). Durante a realização deste estágio foram avaliados processos de licenciamento industrial e ambiental das mais variadas actividades, como por exemplo a indústria do calçado, têxtil, fundição, alimentar, entre outras. Os processos de licenciamento são avaliados por diversas entidades, sendo que a participação da CCDRN envolveu a avaliação de projectos de licenciamento e a realização de vistorias às indústrias. A avaliação de projectos de licenciamento ambiental (LA) contemplou a apreciação do projecto em termos dos seguintes domínios: água utilizada/consumida, descargas de águas residuais, emissões para a atmosfera, gestão de resíduos e ruído. Assim, no início do estágio realizou-se um estudo da legislação em vigor sobre os vários assuntos abordados e foram analisados vários processos de licenciamento já concluídos, de forma a tomar conhecimento dos procedimentos a aplicar. No anexo I faz-se uma descrição mais detalhada dos procedimentos a aplicar no âmbito do licenciamento ambiental, bem como a legislação em vigor. No âmbito do estágio efectuado procedeu-se de seguida à análise detalhada de um caso especifico de licenciamento ambiental, integrando conceitos adquiridos ao longo do curso, nomeadamente nas disciplinas de Operações de Transferência, Fenómenos de Transferência, Introdução à Engenharia Química e Projecto de Engenharia. A realização deste relatório vai centrar a sua análise num caso concreto de licenciamento ambiental de uma indústria de produção de vidro de embalagem, efectuando um estudo do processo produtivo, tendo em especial atenção as incidências deste no ambiente, a aplicação das Melhores Técnicas Disponíveis (MTD s), a apreciação das técnicas aplicadas, os valores emissão associados (VEA) à aplicação das técnicas e, ainda, a análise das dificuldades/limitações existentes na indústria portuguesa a ter em consideração na imposição dos valores limites de emissão (VLE) da licença ambiental. No anexo 2 apresenta-se uma descrição mais detalhada do enquadramento das MTD s no presente trabalho. Para uma melhor apreciação das questões abordadas neste trabalho efectuou-se uma visita à empresa em estudo, de modo a obter informações mais detalhadas dos processos aplicados. 1

9 1.2. Contributos do Trabalho Este estágio e o relatório que se apresenta têm dois aspectos distintos que devem ser realçados: do ponto de vista de avaliação ambiental e verificação da conformidade com as MTD s disponíveis em cada indústria estudada (não só a do vidro), este estágio apresenta a contribuição relevante para a CCDRN da apreciação dos processos e emissão de pareceres respectivos. Para o estagiário apresenta a contribuição da aprendizagem de procedimentos que não foram apresentados no curso, mas que integram muito bem os princípios básicos de engenharia química leccionados. do ponto de vista de inovação, a componente específica deste relatório tem a particularidade de apresentar e discutir detalhadamente ao processos industriais relacionados com a indústria do vidro de embalagem e a sua interferência no domínio ambiental e energético Organização da Tese No capítulo do Estado da Arte é inicialmente apresentado um pequeno resumo sobre a indústria do vidro, em seguida são abordadas as principais MTD s aplicadas à indústria do vidro e os níveis de emissão associados à sua aplicação. Na Descrição Técnica e Discussão de Resultados faz-se uma avaliação pormenorizada de uma indústria de produção de vidro de embalagem, nomeadamente no que respeita ao seu processo fabril, e as MTD s aplicadas, bem como as limitações/dificuldades na sua aplicação. No capítulo quatro, apresentam-se as conclusões retiradas da realização deste trabalho, relativamente ao licenciamento ambiental e à aplicação das MTD s da indústria do vidro. No capítulo cinco, são descritos os objectivos do trabalho, outros trabalhos realizados durante o estágio, limitações do trabalho e ainda a apreciação final do trabalho desenvolvido. 2

10 2. Estado da Arte A Directiva 96/61/CE, de 24 de Setembro de 1996, relativa à Prevenção e Controlo Integrado da Poluição (PCIP ou IPPC: Integrated Prevention Polution Control) veio estipular as bases para uma abordagem integrada de minimização da poluição assente na prevenção das emissões para o ar, a água e o solo. Esta Directiva aposta numa intervenção prioritariamente ao nível da fonte poluidora, evitando a transferência de poluição entre meios, e uma gestão prudente dos recursos naturais [1]. O Decreto-Lei n.º 194/2000, de 21 de Agosto (Anexo 3), também conhecido como diploma PCIP, transpõe para a ordem jurídica interna a Directiva nº. 96/61/CE e veio estabelecer o princípio da licença ambiental para determinadas actividades [2]. As empresas abrangidas pelo Decreto-Lei supracitado são sujeitas a um processo de licenciamento ambiental que resulta na emissão de uma licença ambiental. A licença ambiental é um documento escrito que define valores limite de emissão (VLE) de poluentes, medidas para a protecção do solo, das águas subterrâneas, controlo do ruído e gestão de resíduos [3]. Às empresas abrangidas pelo diploma PCIP é exigido que evidenciem a adopção de medidas preventivas adequadas ao combate à poluição, designadamente mediante a utilização das melhores técnicas disponíveis (MTD's), cumprimento dos valores limites de emissão, utilização eficiente da energia e adopção de medidas de prevenção de acidentes [4]. Os estabelecimentos industriais têm de cumprir os VLE incluídos nas respectivas licenças ambientais a conceder pela Autoridade Competente. De acordo com a Directiva, os VLE a aplicar devem ter em consideração as características técnicas da instalação, a sua implantação geográfica e as condições ambientais do local [3]. Os valores limite de emissão, bem como os parâmetros e medidas técnicas equivalentes a impor na licença ambiental, devem basear-se nas MTD s, sem a imposição da utilização de qualquer técnica ou tecnologia específica mas tendo em conta as características técnicas das instalações em causa, a sua localização geográfica e as condições ambientais locais [4]. As MTD s englobam essencialmente [3]: Técnicas primárias - medidas prioritárias, de natureza processual, que permitem a eliminação ou redução da formação de substâncias poluentes nos seus locais de origem, a redução de consumos de água, de energia e de recursos naturais. Técnicas secundárias - correspondentes a tratamentos e/ou instalações fim de linha, destinados à captação e eliminação de poluentes dos processos de fabrico, por forma a minimizar o seu impacte ambiental. Sempre que as técnicas primárias se revelem manifestamente insuficientes para manter as emissões nos níveis pretendidos ou quando não é tecnicamente possível a sua aplicação, torna-se então necessária a aplicação de técnicas secundárias [3]. 3

11 Os BREF s (BAT Reference Document) analisam e avaliam as MTD s actualmente à disposição da indústria. São documentos de referência, não tendo qualquer carácter imperativo. Destinam-se apenas a fornecer informações sobre que técnicas podem ser consideradas MTD s e sobre os níveis alcançáveis de emissão e consumo quando são utilizadas técnicas específicas [5]. Tendo enquadrado as recomendações e disposições legais existentes no domínio do licenciamento ambiental, apresenta-se de seguida uma breve introdução à indústria do vidro para depois se enquadrar na análise das MTD s aplicadas, tendo como base o BREF da indústria do vidro e alguns documentos científicos relevantes A indústria do Vidro A indústria do vidro encontra-se dividida em vários sectores de produção, consoante o tipo de vidro a ser fabricado: vidro de embalagem, vidro plano, fibra de vidro e fibras cerâmicas, vidro doméstico e vidro especial. A produção de vidro de embalagem é o maior sector da indústria vidreira da União Europeia (UE), representando cerca de 60 % da produção total de vidro. O sector abrange a produção de embalagens de vidro, por exemplo garrafas e frascos, que são amplamente utilizados para o acondicionamento de bebidas, alimentos, perfumes e cosméticos, embora também seja produzida neste sector alguma louça fabricada mecanicamente [6]. O vidro de embalagem é produzido em todos os estados membros da UE, à excepção da Irlanda e Luxemburgo. Em 2000, a produção de vidro de embalagem na UE foi superior a 17,7 milhões de toneladas. A UE é a maior região produtora de vidro de embalagem, com cerca de 140 instalações pertencentes a 70 empresas [7]. O sector das bebidas é responsável por consumir aproximadamente 75% da tonelagem total de embalagens de vidro. Os principais concorrentes são os materiais de embalagem alternativos como o aço, o alumínio, os compósitos de cartão e os plásticos [8]. O aumento da utilização de vidro reciclado constituiu um desenvolvimento significativo para o sector do vidro de embalagem. A taxa média de utilização de vidro reciclado na UE, é de aproximadamente 50% da matéria-prima total, com algumas instalações a utilizarem até 90 % de vidro reciclado [8]. Na figura 1 está representado esquema produtivo geral na indústria do vidro. 4

12 Figura 1: Esquema produtivo geral na Indústria do vidro (retirado [9]). Os quatro maiores processos no fabrico de vidro são: composição, fusão, moldação e processos a jusante. Composição: Quantidades específicas de matérias-primas são misturadas para conseguir a composição de determinado tipo de produto. [10] Fusão: Existem três passos importantes na fusão do vidro. O primeiro consiste na fusão das matérias-primas em que estas são convertidas num líquido homogéneo. Em seguida são removidas as bolhas da matéria fundida. E por fim procede-se à homogeneização, variações térmicas e químicas são eliminadas do vidro fundido [10]. Moldação: Após a fusão, o vidro fundido é moldado na forma desejada utilizando tecnologias que são significativamente diferentes para cada tipo de vidro [10]. No caso do fabrico do vidro de embalagem, as máquinas de moldação mais usualmente utilizadas são as maquinas I.S. (secção individual). As máquinas são capazes de manipular uma variedade de tipos e tamanhos de moldes e podem produzir em média cerca de 100 unidades por minuto [11]. Processos a jusante: Depois de tomar a sua forma final, o vidro pode ser sujeito a tratamentos de superfície, polimento, corte ou decoração. [10]. A face central do processo de produção de vidro é a fusão, que consiste na combinação das matériasprimas a altas temperaturas para formarem o vidro fundido. O processo de fusão é um complexo conjunto de reacções químicas e processos físicos, podendo ser dividido em várias fases: aquecimento, fusão primária, afinação, homogeneização e acondicionamento [8]. 5

13 A operação de fusão processa-se a altas temperaturas, pelo que a maioria dos poluentes atmosféricos provenientes do processo de fabrico são gerados nos fornos e advêm quer do processo de combustão, quer da decomposição das matérias-primas adicionadas [8]. O fabrico de vidro é uma actividade de elevado consumo energético, pelo que a escolha da fonte de energia, das técnicas de aquecimento e do método de recuperação de calor são questões centrais para a concepção do forno, tendo em vista o uso racional de energia. Estas mesmas escolhas são igualmente alguns dos factores mais importantes que afectam o desempenho ambiental e a eficiência energética da operação de fusão. As três principais fontes de energia utilizadas no processo de fabrico do vidro são o gás natural, o fuelóleo e a electricidade [8]. Existem diversos tipos de fornos de fusão de vidro, entre os quais os fornos regenerativos, os fornos de recuperação, os fornos de oxigénio-combústivel, os fornos eléctricos, a fusão combinada de combustível fóssil e fusão eléctrica e as unidades de fusão de carga descontinua, diferindo entre si fundamentalmente na forma de recuperação de energia dos gases de exaustão. Destes os mais predominantemente usados na produção de vidro de embalagem são os fornos de regenerativos [12]. Em anexo, descreve-se os diversos tipos de fornos de fusão de vidro. Neste capítulo apenas se dedica a atenção aos fornos usados na empresa em estudo, que são os fornos regenerativos. Os fornos regenerativos (figura 2) utilizam sistemas regenerativos de recuperação de calor. Usualmente colocam-se queimadores dentro ou por baixo das portas de admissão de ar/exaustão de gases. O calor dos gases de exaustão é usado para pré-aquecer o ar antes da combustão, através da passagem dos gases de exaustão por uma câmara de material refractário que absorve o calor. O forno só é ligado de um lado de cada vez. Passados cerca de 20 minutos, reverte-se a combustão e o ar de combustão passa através da câmara previamente aquecida pelos efluentes gasosos. Podem ser atingidas temperaturas de pré-aquecimento até 1400 C, o que origina eficiências térmicas muito elevadas. [8]. Figura 2: Esquema de um forno regenerativo (extraído de [11]). 6

14 O tamanho do forno depende da radiação térmica emitida pela chama durante a fusão do vidro, da composição do vidro, da velocidade de fusão, do tipo de combustível e da velocidade de produção [13]. As fases do processo de fabrico e o modo de funcionamento de cada um dos equipamentos afectam os níveis de consumos energéticos e hídricos, os níveis de poluição de poluentes e resíduos formados [8] Níveis de Consumo (inputs) e Emissão (outputs) As entradas para o processo de fabrico, inputs, podem ser divididas em quatro categorias principais: matérias-primas, energia, água e materiais auxiliares (materiais de limpeza, produtos químicos para o tratamento de água, entre outros). As matérias-primas para a indústria do vidro são maioritariamente compostos inorgânicos sólidos, tanto minerais de ocorrência natural como produtos sintéticos. Estes variam desde materiais de granulometria grosseira até pós finamente divididos. O armazenamento e o manuseamento das matérias-primas constituem potencial significativo para a emissão de partículas para a atmosfera [8]. A indústria do vidro na sua generalidade não é grande consumidora de água, utilizando-a principalmente para arrefecimento, limpeza e humidificação da carga vitrificável. O fabrico de vidro é um processo de elevado consumo energético e consequentemente os combustíveis são um inputs mais significativos. As principais fontes de energia na indústria do vidro são o fuelóleo, o gás natural e a electricidade [8]. As saídas do processo, outputs, podem ser divididas em cinco categorias principais: produto, emissões para a atmosfera, efluentes líquidos, resíduos sólidos e energia [8]. O fabrico do vidro é uma actividade efectuada a elevadas temperaturas, com elevado consumo energético, resultando na emissão de produtos de combustão e na oxidação a alta temperatura de azoto atmosférico [8], assim, o maior desafio ambiental para a indústria do vidro é o controlo das emissões para a atmosfera e o consumo de energia. A maioria das emissões para a atmosfera, provenientes do processo de fabrico do vidro de embalagem, são gerados no forno de fusão e são quer do processo de combustão, que ocorre a altas temperaturas, quer da decomposição das matérias primas adicionadas [14]. As emissões para a atmosfera mais significativas são originadas por: combustão do combustível, partículas resultantes da volatilização e subsequente condensação de materiais voláteis durante a fusão, produtos da reacção aquando da fusão dos componentes da mistura, e arrastamento de materiais (partículas finas) da composição ainda não fundida ( carry over ) [15]. 7

15 As emissões para a atmosfera incluem como componentes maioritários partículas, óxidos de enxofre, óxidos de azoto e dióxido de carbono e minoritários como metais pesados, ácido fluorídrico e clorídrico, monóxido de carbono e sulfureto de hidrogénio. As emissões mais significativas provenientes das actividades de fusão na indústria do vidro encontram-se resumidas na tabela 1 [8]. Deve salientar-se que existem estabelecidos na legislação nacional valores limites de emissão de poluentes atmosféricos, Decreto-Lei nº. 78/2004, de 3 de Abril e Portaria nº. 286/93, de 12 de Março, entre outros. No entanto o diploma PCIP prevê que a licença ambiental estabeleça os valores limite de emissão baseados nas MTD s para cada situação em particular, sem a imposição da utilização de qualquer técnica ou tecnologia específica, mas tendo em conta as características técnicas das instalações em causa, a sua localização geográfica e as condições ambientais locais [4]. Tabela 1: Emissões para a atmosfera provenientes de actividades de fusão [15]. Poluente Origem Partículas Produto de combustão de combustíveis fósseis (cinzas) Condensação de compostos voláteis da composição durante a fusão Arrastamento de materiais (partículas finas) da composição ainda não fundidas Óxidos de azoto NO X térmico derivado das altas temperaturas de fusão Decomposição de materiais com azoto da composição (pequenas quantidades) Oxidação de azoto dos combustíveis Óxidos de enxofre Oxidação de enxofre dos combustíveis Decomposição de compostos de enxofre das matérias da composição durante a fusão Oxidação de H 2S nas operações de altos-fornos de cúpula HCl Impureza de algumas matérias-primas (Na 2CO 3) Casco externo Uso de poeiras dos filtros de depuração HF Impureza de algumas matérias-primas Quando adicionado como agente de afinação Casco externo (contaminado com vidro opaco) Uso de poeiras dos filtros de depuração Metais pesados (ex: Pb, Ni, Impureza de algumas matérias-primas e combustíveis (caso do Cr, Cu, As, Cd) níquel e vanádio) Componentes da composição (ex: colorantes, descolorantes, etc) Casco externo CO Produto de combustões incompletas H 2S Formado a partir do enxofre das matérias-primas e combustíveis em algumas zonas redutoras do forno. As descargas de efluentes líquidos são relativamente baixas e existem poucas questões relevantes específicas da indústria do vidro. No entanto, existem actividades realizadas em alguns sectores que necessitam de algumas considerações, particularmente nos casos do vidro doméstico, do vidro 8

16 especial e da fibra de vidro [8]. No Decreto-Lei nº. 236/98, de 1 de Agosto estão definidas as condições legais aplicáveis à descarga de águas residuais. A utilização de vidro reciclado no processo de fabrico de vidro é de extrema importância, uma vez que, a partir de uma tonelada de casco, pode produzir-se uma tonelada de vidro novo. Trata-se de um rendimento de 100 %, logo uma situação extremamente favorável à indústria do vidro de embalagem. Para obter a mesma quantidade de vidro a partir de matéria-prima seria necessário 1,2 toneladas da mesma. Por cada 10 % de casco adicional que é introduzido num forno, obtém-se 2,5 a 3 % de poupança no consumo de energia. Caso fosse possível obter casco em qualidade e quantidade suficiente, para ser 100 % o valor de incorporação deste num forno, então a poupança seria de 25 a 30 %. É de salientar que as fábricas de vidro de embalagem existentes em Portugal (algumas delas bastante antigas) possuem de um modo geral a melhor tecnologia disponível internacionalmente, pois caso contrário não teriam capacidade competitiva [17] Técnicas a Considerar na Determinação das MTD s De seguida, é importante considerar as recomendações existentes no domínio das melhores técnicas disponíveis relativas à indústria do vidro, nomeadamente ao nível das emissões de efluentes gasosos, das emissões de efluentes líquidos, dos resíduos sólidos e da energia Emissões de efluentes gasosos No que respeita às emissões gasosas há que considerar as resultantes do manuseamento da matériaprima, da operação de fusão e dos processos a jusante do processo de fusão Matérias-primas Todos os sectores no âmbito da indústria do vidro envolvem o uso de matérias-primas de pequena granulometria. O armazenamento e manuseio desses materiais representa um potencial significativo de emissão de partículas. As técnicas que melhor se adequam ao controlo de partículas são a utilização de transportadores de materiais fechados, a humidificação da matéria-prima, o armazenamento dos materiais de pequena granulometria em silos fechados equipados com filtros e ainda sistemas de alimentação fechados [8] Fusão Muitos dos sectores da indústria do vidro utilizam fornos contínuos de elevadas dimensões com tempos de vida até doze anos. Estes fornos representam um elevado investimento de capital e a operação contínua do forno, bem como a sua reconstrução periódica implica um ciclo natural de investimento no processo. As mudanças extremas da tecnologia de fusão são implementadas de uma forma mais económica se forem coincidentes com a reconstrução do forno, e tal pode igualmente 9

17 acontecer para as complexas medidas de redução secundárias. No entanto, são possíveis vários melhoramentos na operação do forno durante o funcionamento operacional, incluindo a instalação de técnicas secundárias [8]. No processo de fusão há que destacar vários tipos de poluentes: a) Partículas - As técnicas para o controlo de emissões de partículas incluem medidas primárias e medidas secundárias, geralmente precipitadores electrostáticos e filtros de mangas. As técnicas de controlo primário são baseadas fundamentalmente em mudanças nas matérias-primas, redução da temperatura do forno, alterações nos queimadores. Na maioria das aplicações, as técnicas primárias não são capazes de atingir níveis de emissão comparáveis aos dos filtros de mangas e dos precipitadoes electrostáticos [8]. Um precipitador electrostático (PE) é um equipamento que permite recolher as partículas resultantes da combustão de gases [18]. O PE consiste numa série de eléctrodos de descarga de alta voltagem e os correspondentes eléctrodos colectores. As partículas são carregadas electricamente e subsequentemente separadas da corrente gasosa pela influência de um campo eléctrico. Os PE são particularmente eficientes na captação de partículas de dimensões compreendidas entre 0,1 µm e 10 µm [8]. Quando comparado com um separador mecânico de partículas, tal como por exemplo, um ciclone, um PE permite obter uma eficiência de captação de partículas superior a 99% [18]. O desempenho varia principalmente com as características do efluente gasoso e com a concepção do PE. Em princípio, esta técnica é aplicável a todas as instalações novas ou já existentes, contudo os custos são provavelmente maiores para as instalações fabris já existentes, em particular naquelas em que se verificam restrições de espaço. Na maioria das aplicações, pode esperar-se que um PE de duas ou três etapas, moderno e bem concebido, a consiga reduzir as emissões de partículas até uma concentração de 20 mg/nm 3. Os custos variam muito, dependendo bastante da eficiência pretendida e do volume de efluente gasoso a tratar. Os custos de capital (incluindo remoção de gases ácidos) são geralmente compreendidos entre 0,5 e 2,75 milhões de euros, com custos de operação anuais de 0,03 a 0,2 milhões de euros [8]. Os sistemas de filtros de mangas (FM) usam membranas de tecido permeável ao gás, mas capazes de reter as partículas. Estas ficam depositadas no tecido ou sobre o tecido e à medida que camada de partículas aumenta torna-se o meio de filtração dominante. A direcção do fluxo gasoso pode ser do interior para o exterior da manga ou vice-versa. Os FM são altamente eficientes e podem ser esperadas eficiências de captação de %. Podem atingir-se emissões de partículas entre 0,1 mg/nm 3 e 5 mg/nm 3 e, na maior parte das aplicações, podem ser esperados níveis consistentemente abaixo de 10 mg/nm 3. A capacidade de atingir níveis tão baixos pode ser importante se for necessário atingir emissões baixas de metais e as partículas contiverem níveis significativos dos mesmos. Em princípio, os FM são aplicáveis a todas as instalações novas ou já existentes, em todos os 10

18 sectores. No entanto, devido à possibilidade de colmatagem das mangas em certas circunstâncias, não são a melhor escolha em todas as aplicações. Na maioria dos casos existem soluções técnicas para estes problemas, mas podem ter um custo associado. Os custos de operação e de capital são bastante comparáveis aos do PE [8]. b) Óxidos de azoto - Devido às elevadas temperaturas necessárias ao processo de fabrico do vidro durante a operação de fusão, verifica-se que as emissões atmosféricas de óxidos de azoto (NO X) são extremamente altas. Na figura 3 é representado graficamente a evolução das emissões atmosféricas de NO X em função da temperatura no ar na combustão, para um forno sem técnicas de redução das emissões atmosféricas deste poluente [19]. Figura 3: Concentração de NO X em função da temperatura do ar de combustão (adaptado de [18]). Apesar das temperaturas elevadas as emissões de NO X podem ser reduzidas drasticamente usando medidas primárias, tais como, fusão com oxigénio-combustível, redução química pelo combustível, redução catalítica selectiva e redução não catalítica selectiva [8]. As medidas primárias podem ser divididas em dois tipos principais: modificações "convencionais" na combustão e concepções especiais de fornos ou pacotes de concepções optimizadas de combustão. As modificações à combustão convencional são normalmente baseadas em razões ar/combustível reduzidas, temperatura de préaquecimento reduzida, combustão em estádios e queimadores de baixo NO X; ou uma combinação destas técnicas. Os custos de capital são, de modo geral, bastante baixos e os custos de operação frequentemente reduzidos devido à utilização de menores quantidades de combustível e à melhor eficiência de combustão. Foram conseguidos grandes progressos nesta área, mas a redução das emissões alcançável depende claramente do ponto de partida. São frequentes reduções de NO X de 11

19 40-60 % e alcançaram-se níveis de emissão inferiores a mg/nm3 para algumas aplicações [8]. A combustão oxi-combustível envolve a substituição do ar de combustão por oxigénio. A eliminação da maior parte do azoto da atmosfera de combustão reduz o volume de emissão de NO X em cerca de dois terços. Desta forma, é possível economizar energia porque passa a ser desnecessário aquecer o azoto atmosférico à temperatura da chama. A formação de NO X térmico é fortemente reduzida pois o único azoto presente na atmosfera de combustão é o azoto residual da mistura oxigéniocombustível, o azoto proveniente da decomposição do nitrato e o proveniente de ar parasita [8]. Os princípios da combustão de oxigénio-combustível encontram-se bem estabelecidos e, em princípio, pode considerar-se aplicável à indústria na sua globalidade. No entanto, alguns sectores (particularmente o de vidro plano e o de vidro doméstico) ainda consideram esta técnica como tecnologia em desenvolvimento com potenciais riscos financeiros elevados. Está a ser levado a cabo um trabalho de desenvolvimento considerável e a técnica está a tornar-se amplamente mais aceite à medida que o número de instalações fabris aumenta. A competitividade económica da técnica depende largamente da escala de redução dos custos energéticos (e dos custos relativos de técnicas de redução alternativas) em comparação com o custo de oxigénio. A sua viabilidade técnica e económica depende em boa medida de questões locais específicas [8]. A redução química por combustível descreve as técnicas em que se adiciona combustível à corrente de efluente gasoso de modo a reduzir quimicamente NO X a N 2 através de uma série de reacções. O combustível não é queimado, mas sofre pirólise formando radicais que reagem com os componentes do efluente gasoso. As duas principais técnicas que foram desenvolvidas para aplicação na indústria do vidro são o processo 3R e o processo Reburning. Ambas as técnicas estão, actualmente, restringidas a fornos regenerativos. O processo 3R foi completamente desenvolvido para aplicação na indústria do vidro e o processo Reburning tem sido aplicado à escala industrial, apresentando resultados promissores. O processo 3R pode atingir níveis de emissão inferiores a 500 mg/nm 3 correspondentes a um aumento da quantidade de combustível utilizado de 6-10 %. Espera-se que o processo Reburning possa atingir níveis de emissão comparáveis após desenvolvimento. O aumento dos gastos de energia em ambas as técnicas pode ser amplamente reduzido pela utilização de sistemas de recuperação de energia e por combinação destas técnicas com medidas primárias [8]. A redução catalítica selectiva (SCR) envolve a reacção de NO X com amoníaco num leito catalítico, geralmente a cerca de 400 C. A maior parte das aplicações na indústria do vidro necessitarão de um sistema em três etapas, incluindo redução de partículas e lavadores de gases ácidos. Os sistemas são normalmente concebidos de modo a alcançar reduções de % e, em geral, são alcançáveis níveis de emissão inferiores a 500 mg/nm 3. O custo da SCR depende essencialmente do volume de efluente gasoso e da redução desejada de NO X. Em geral, os custos de capital (incluindo PE e lavador de 12

20 gases) são da ordem de 1 milhão a 4,5 milhões de euros, com custos anuais de operação de 0,075 a 0,5 milhões de euros. Em princípio, a SCR pode ser aplicada à maioria dos processos na indústria do vidro e tanto a processos novos como a processos já existentes. Existem, no entanto, várias questões que podem limitar a aplicabilidade da técnica em alguns casos. Por exemplo, a técnica não foi experimentada em fornos de vidro que utilizem como combustível fuelóleo pesado [8]. A redução não-catalítica selectiva (SNCR) opera segundo os mesmos princípios que a SCR, mas as reacções ocorrem a temperaturas mais elevadas ( C) sem necessidade de catalisador. A SCNR não exige redução de partículas nem remoção de gases ácidos. São geralmente alcançáveis eficiências de redução de %, sendo o factor crítico a disponibilidade de amoníaco suficiente na gama correcta de temperaturas. Os custos de capital são da ordem de 0,2 a 1,35 milhões de euros e os custos anuais de operação vão de a euros, dependendo do tamanho do forno. Em princípio, esta técnica é aplicável a todos os processos do vidro, tanto em instalações fabris novas como nas já existentes. A maior limitação à aplicabilidade da SNCR é a possibilidade de introduzir o reagente num ponto do sistema de efluentes gasosos em que seja possível manter a temperatura correcta durante um tempo de reacção adequado. Tal efeito é particularmente relevante para as instalações fabris já existentes e para os fornos regenerativos [8]. c) Óxidos de enxofre - As principais técnicas para o controlo de emissões de óxidos de enxofre (SO X) são a selecção adequada do combustível, a formulação da carga vitrificável, a remoção de gases ácidos e a optimização da composição de modo a evitar a entrada de excesso de sulfatos. Nos processos de combustão com fuel a maior fonte de SO X é proveniente da oxidação de enxofre do combustível. A quantidade de SO X proveniente da carga vitrificável varia conforme o tipo de vidro, mas, em geral, sempre que se utiliza fuel na combustão, as emissões de SO X proveniente do combustível são substancialmente superiores às resultantes da carga vitrificável. O modo mais óbvio de reduzir as emissões de SO X consiste na redução do conteúdo em enxofre do combustível. Existe fuelóleo disponível com várias concentrações de enxofre (<1 %, <2 %, <3 % e >3 %) e o gás natural não contém praticamente enxofre. A conversão para combustão de gás requer queimadores diferentes e uma série de outras modificações. Os preços dos vários combustíveis variam substancialmente ao longo do tempo e entre os Estados-Membros, mas, de um modo geral, os combustíveis com menores teores de enxofre são mais caros. No entanto, quando se utiliza combustão com gás natural, as emissões de SO X são usualmente menores; quando a combustão utiliza fuel, consideram-se MTD o uso de combustíveis com teores de enxofre iguais ou inferiores a 1%. O uso de combustíveis com teores de enxofre superiores pode também representar uma MTD se se utilizarem técnicas de redução que permitam alcançar níveis de emissão equivalentes [8]. No fabrico de vidro, os sulfatos são a principal fonte de emissões de SO X dos materiais da carga vitrificável. Os sulfatos são os agentes afinantes mais utilizados, além de serem importantes agentes 13

21 oxidantes. Na maioria dos fornos de vidro modernos os níveis de sulfato na carga vitrificável foram reduzidos ao mínimo praticável, que por sua vez varia com o tipo de vidro [8]. Os princípios de operação dos lavadores por via seca e semi-seca são semelhantes. O material reactivo (o absorvente) é introduzido e disperso na corrente de efluente gasoso. Este material reage com as espécies SO X formando um sólido que deve ser removido da corrente de efluente gasoso por um precipitador electrostático ou por um sistema de filtro de mangas. Os absorventes seleccionados para a remoção de SO X são também eficientes na remoção de outros gases ácidos. No processo por via seca, o absorvente é um pó seco (usualmente Ca(OH) 2, NaHCO 3 ou Na 2(CO) 3 ). No processo semi-seco, o absorvente (usualmente Na 2CO 3, CaO ou Ca(OH) 2) é adicionado sob a forma de uma suspensão ou solução e a evaporação da água arrefece a corrente gasosa. As reduções alcançadas com estas técnicas dependem de um número de factores, incluindo a temperatura do efluente gasoso, a quantidade e tipo de absorvente adicionado (ou, mais correctamente, da razão molar entre reagente e poluentes) e a dispersão do absorvente e em vários processos [8]. Nos casos em que é tecnicamente possível, a reciclagem completa das partículas dos filtros, incluindo os resíduos sulfatados, é frequentemente considerada uma opção razoável do ponto de vista ambiental e financeiro. A redução global das emissões de SO X encontra-se limitada (por considerações de balanços de massa) à redução na fonte obtida por substituição do sulfato nas matérias-primas pelas partículas provenientes dos filtros. Claramente, esta medida é adicional a outras medidas primárias apropriadas para reduzir a quantidade total de enxofre presente na alimentação do sistema. Consequentemente, para reduzir as emissões de gases ácidos, pode ser necessário considerar uma via de remoção externa para uma parte do material recolhido. A determinação daquilo que representa a melhor protecção do ambiente no seu todo pode ser frequentemente específica do local e envolver o balanço das prioridades, potencialmente conflituosas, de minimização de resíduos e da redução das emissões de SO X. Quando for este o caso, é essencial proceder a um balanço do enxofre no processo para determinar os níveis de emissão comensuráveis com as MTD s [8]. Com a reciclagem das partículas do filtro, os níveis de emissão de SO X observados actualmente são geralmente da ordem de mg/nm 3 para combustão com gás natural e de mg/ Nm 3 com fuelóleo com 1 % de enxofre. A maioria dos sistemas de lavadores de SO X instalados operam por remoção com cal seca a uma temperatura de cerca de 400 C, que é a temperatura do efluente gasoso obtida com um forno regenerativo eficiente. A estas temperaturas, podem conseguir-se reduções de SO X de cerca de 50 %. Podem ser atingidas das melhores taxas de redução de SO X a temperaturas de cerca de 200 C e com uma atmosfera húmida, mas tais condições envolvem considerações adicionais [8]. 14

22 d) Cloretos e Fluoretos - As emissões de fluoretos (HF) e cloretos (HCl) são, de um modo geral, provenientes da volatilização de fluoretos e cloretos existentes nos materiais da carga vitrificável, quer sob a forma de impurezas, quer adicionados intencionalmente de modo a proporcionar características específicas ao produto ou ao seu processamento. As principias técnicas para a redução destas emissões são modificações na composição da carga vitrificável ou a utilização de lavadores de gases. Quando os halogenetos estão presentes como impurezas, as emissões podem ser geralmente controladas por selecção das matérias-primas, embora se utilizem frequentemente os lavadores de gases quando a selecção das matérias-primas não é suficiente ou o lavador de gases é utilizado para controlar outras substâncias. No caso de os halogenetos serem usados para conferir características específicas aplicam-se duas abordagens principais: utilização de lavador de gases ou reformulação da carga vitrificável de modo a atingir as mesmas características por outros meios [8] Actividades a jusante A principal fonte de emissão de efluentes gasosos, excluindo a actividade de fusão, na produção de vidro de embalagem é o tratamento de superfície a quente (TSQ). As principais técnicas para a minimização das emissões resultantes do TSQ são [9]: A extracção de gases e sua emissão directa para a atmosfera garantindo uma boa dispersão dos gases. Esta técnica apenas é considerada adequada quando as emissões de poluentes são muito baixas. A recolha e tratamento dos gases de exaustão através de medidas de fim-de-linha, nomeadamente lavadores de gases de via húmida. A combinação dos gases de exaustão com os gases de exaustão do forno, quando estes últimos sofrem um tratamento de fim-de-linha. A combinação dos gases de exaustão com os gases de alimentação do forno. Os valores de emissão associados (VEA) associados à aplicação das MTD s para os poluentes seguidamente especificados são [8]: Partículas < 20 mg/nm 3 Cloretos (expresso em HCl) < 30 mg/nm 3 Estanho (Sn) < 5 mg/nm 3 Organoestânicos < 1 mg/nm Emissões de efluentes líquidos As descargas de efluentes líquidos são relativamente baixas e existem poucas questões essenciais que sejam específicas para a indústria do vidro. A água é utilizada essencialmente para limpezas e arrefecimento e pode ser facilmente reciclada ou tratada utilizando técnicas padronizadas [8]. 15

23 As potenciais técnicas principais para o controlo de emissões de efluentes líquidos estão apresentadas na tabela seguinte: Tabela 2: Potenciais técnicas de tratamento de efluentes líquidos (adaptado do [8]). Tratamento Físico/Químico Peneiração Neutralização Escumação Arejamento Sedimentação Precipitação Centrifugação Coagulação Fltração Floculação Tratamento Biológico Lama activada Biofiltração Resíduos sólidos Uma das características da indústria do vidro é que a maioria das actividades produzem níveis relativamente baixos de resíduos sólidos. A maioria dos processos não apresenta correntes inerentes de subprodutos que sejam significativas. Os resíduos fundamentais do processo são restos de matéria-prima não utilizada, restos de vidro que não foram convertidos em produto e restos de produto. Outros resíduos sólidos incluem restos de material refractário e partículas recolhidas em equipamento de fim de linha ou exaustores. Os resíduos não-fibrosos são geralmente reciclados directamente para o processo e encontram-se em desenvolvimento técnicas para reciclar outros resíduos [8]. Em geral, as técnicas mais apropriadas à minimização da produção de resíduos são: reciclagem do casco ou outros resíduos do processo, reciclagem de partículas recolhidas do efluente gasoso e maximização da utilização de casco e produtos recicláveis de proveniência interna ou externa [9] Energia O fabrico de vidro é um processo de elevado consumo energético e a selecção da fonte de energia, da técnica de aquecimento e do método de recuperação de calor são aspectos fundamentais na concepção do forno e no desempenho económico do processo. Estes aspectos são também alguns dos factores mais importantes que afectam o desempenho ambiental e a eficiência energética do processo de fusão [8]. Em geral, a energia necessária à fusão do vidro representa mais de 75 % da energia total necessária ao fabrico do vidro. O custo da energia para a fusão é um dos maiores custos de operação para as 16

24 instalações de vidro e existe um incentivo significativo para que os operadores diminuam a utilização de energia [9]. Apresentam-se seguidamente as principais técnicas para redução da utilização de energia [8]: Técnica de fusão e concepção do forno (por exemplo, regeneradores, recuperadores, fusão eléctrica, combustão oxi-combustível e apoio eléctrico). Controlo da combustão e selecção de combustível (por exemplo, queimadores de baixo NO X, combustão estequiométrica, combustão de fuel/gás). Utilização de casco. Caldeiras de recuperação de calor. Pré-aquecimento da matéria vitrificável ou de casco. 17

25 3. Descrição Técnica e Discussão dos Resultados 3.1. Estudo de Caso No âmbito do estágio realizado na CCDRN analisa-se um caso concreto de licenciamento ambiental no sector do vidro, efectuando um estudo do processo produtivo tendo em especial atenção as incidências deste no ambiente. No caso da indústria vidreira as empresas estão sujeitas a licenciamento ambiental sempre que satisfaçam o critério do ponto 3.3 do anexo I do Decreto-Lei nº. 194/2000, de 21 de Agosto, que diz respeito às instalações de produção de vidro, incluindo as destinadas a produção de fibras de vidro, com capacidade de fusão superior a 20 ton/dia. A unidade industrial em estudo tem como actividade principal o fabrico de vidro de embalagem, com uma capacidade instalada de cerca de 700 ton/dia. A indústria encontra-se assim abrangida pela actividade 3.3 do Decreto-Lei mencionado anteriormente. Na instalação são também realizadas operações de gestão de resíduos, de acordo com o Anexo III da Portaria n.º 209/2004, de 3 de Março: tratamento de casco de vidro proveniente do exterior, e valorização de casco de vidro, de lamas provenientes do tratamento de águas residuais industriais e de resíduos do tratamento de efluentes gasosos provenientes do precipitador electrostático, através da sua incorporação no processo de fabrico de vidro de embalagem em substituição de matéria-prima e armazenamento temporário do casco de vidro proveniente do exterior. 18