1. Introdução. António Barreto Archer * e João Rui Machado **
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1 A Resolução dos Problemas de Poluição Atmosférica Gerados pela Indústria Têxtil através de uma Nova Tecnologia: Precipitação Electrostática a Húmido (Condensing WESP TM ) A precipitação electrostática a húmido é uma nova tecnologia que se tem afirmado como uma excelente opção no abatimento de partículas, névoas oleosas sub-micrónicas e compostos orgânicos voláteis presentes nos fumos provenientes das râmolas e de outros processos de acabamento térmico têxtil. A eficiência depurativa, testada, é da ordem dos 99,99% para partículas até 0,01 micron, garantindo-se também um fluxo gasoso com opacidade zero. António Barreto Archer * e João Rui Machado ** 1. Introdução A indústria têxtil apresenta uma grande diversidade de processos produtivos, que dependem dos diversos tipos de matérias-primas (algodão, lã e fibras sintéticas) e das etapas presentes numa determinada unidade industrial, as quais incluem a fiação, a tecelagem, a tinturaria, o acabamento e a confecção. Na tinturaria e no acabamento surgem muitos dos problemas de poluição atmosférica, resultantes essencialmente dos processos de acabamento químico e mecânico. Os materiais utilizados nestes processos incluem óleos de lubrificação, plasticizadores, pastas de impressão e impermeabilizantes. Todos estes materiais são essencialmente compostos orgânicos (normalmente à base de hidrocarbonetos). Após o revestimento, os produtos sofrem processos de cura que passam pela secagem e termofixação. Em resultado destes processos tem lugar a vaporização das substâncias presentes sob a forma de compostos orgânicos voláteis de elevado peso molecular. Estes compostos tomam a forma de um fumo visível e apresentam odores desagradáveis. Este fumo é constituído por pequeníssimos sólidos ou partículas líquidas de compostos orgânicos voláteis, de diâmetro inferior a 1 micron. As partículas presentes no ar são uma constante preocupação para a saúde humana devido à sua capacidade de penetração em regiões sensíveis do trato respiratório. Enquanto que as 1
2 partículas de maior dimensão se alojam no trato respiratório superior, as partículas de menor dimensão podem ser profundamente inaladas até aos pulmões, onde são absorvidas pela corrente sanguínea ou permanecem alojadas por períodos de tempo muito longos. Os compostos presentes nestas partículas podem também provocar alterações da estrutura celular. São numerosos os estudos científicos que têm relacionado a presença de partículas no ar com uma dimensão inferior a 1 micron, com o agravamento de doenças respiratórias e do coração, tais como a asma, bronquite, enfisema, doenças cardíacas, cancro e morte prematura. Para além do efeito directo na saúde humana, as partículas presentes no ar reduzem a fotossíntese realizada pelas plantas, devido à sua deposição na superfície das folhas e consequente redução da exposição à luz. A acumulação de partículas na superfície das folhas pode também aumentar a susceptibilidade das plantas a doenças e pragas. O efeito das partículas também é sentido ao nível da diminuição da visibilidade e a diminuição da degradação química e física dos materiais, por acção das partículas ácidas. Devido ao efeito devastador deste tipo de poluentes, na saúde humana e no ambiente, várias organizações mundiais, entre as quais a EPA (Agência de Protecção Ambiental dos Estados Unidos da América), têm vindo a desenvolver esforços no sentido de estabelecer padrões para a detecção e quantificação de partículas de pequenas dimensões, que permitam reduzir o efeito da poluição atmosférica no ambiente e, consequentemente, na saúde humana. De modo a fazer face à evolução das exigências legislativas ambientais, torna-se extremamente importante que as empresas possuam tecnologias fiáveis, que garantam um constante respeito pela legislação ambiental, ao longo do tempo. A tecnologia que apresentamos neste artigo, Precipitação Electrostática a Húmido (Condensing WESP TM ), é uma nova tecnologia que se tem afirmado como uma excelente opção no abatimento de partículas sub-micrónicas, sendo capaz de responder aos constantes desafios da legislação ambiental. A precipitação electrostática é baseada no fenómeno de remoção electrostática, ou velocidade de migração, a qual aumenta em função do decréscimo da dimensão das partículas. A eficiência depurativa, testada, é da ordem dos 99,99% para partículas até 0,01 micron, garantindo-se também um fluxo gasoso com opacidade zero. 2
3 2. Descrição do Processo Estas unidades de tratamento são concebidas de forma a aproveitar a humidade do gás saturado para uma contínua irrigação dos tubos (eléctrodo positivo), eliminando definitivamente o problema de sujamento das paredes dos tubos e a consequente diminuição na eficiência depurativa, mesmo estando na presença de substâncias de elevada viscosidade ou colantes. Isto faz com que a manutenção seja extremamente reduzida. A presença de um estádio húmido preliminar permite obter um elevado rendimento depurativo independentemente das características de resistividade das partículas presentes no fluxo gasoso. 2.1 Entrada e arrefecimento do gás O fluxo gasoso quente é recolhido na parte baixa do electrofiltro, onde é pré-arrefecido através de um chuveiro de arrefecimento. A entrada faz-se através de uma flange de secção rectangular, que permite distribuir uniformemente o fluxo gasoso através da unidade de precipitação. 2.2 Fase de Pré-lavagem do gás Na zona inferior do electrofiltro, numa fase de lavagem (scrubbing) em leito multicanal, o gás é ulteriormente arrefecido até à completa saturação e pré-lavado de todas as partículas com dimensão superior a 2 micron. O leito cria um estrato turbulento de micro-névoa aquosa, que favorece a transferência de massa dos gases solúveis e das partículas para a fase líquida de lavagem. A água de lavagem é continuamente recirculada de um pequeno tanque de recolha inferior. 2.3 Precipitação Electrostática O gás saturado, uniformemente distribuído por toda a secção do equipamento, atinge os numerosos tubos-eléctrodo do WESP. No centro de cada um dos tubos está presente um eléctrodo de ionização que gera um forte campo eléctrico (até cerca de Volt). Este eléctrodo é constituído por uma estrutura metálica rígida com pontas aguçadas ionizantes, posicionadas ao longo da haste. Deste modo, garante-se um campo eléctrico de força máxima e uma garantia de elevada resistência da estrutura. As partículas que atravessam o espaço compreendido entre as pontas aguçadas e as paredes do tubo são interceptadas pelas moléculas do gás carregadas negativamente, que se movem em direcção às paredes do tubo 3
4 (eléctrodo positivo). As cargas negativas no gás e os aniões dispersos acumulam-se sobre as partículas inquinantes, que assim ficam saturadas de cargas negativas. O processo é extremamente favorecido pela presença de gotículas de água dispersas e, portanto, é pouco influenciado pelas características de resistividade das substâncias inquinantes. As partículas carregadas negativamente migram para a superfície interna dos tubos-eléctrodo. No sistema (Condensing WESP TM ), desenvolvido pela empresa de engenharia italiana ACTEA, as paredes dos tubos são arrefecidas externamente por uma camisa de água: a diferença de temperatura entre o gás e as paredes causa uma condensação da humidade do fluxo gasoso saturado na superfície interna dos tubos, criando um filme líquido que transporta as partículas inquinantes para o fundo do electrofiltro. O filme líquido tem uma dupla vantagem: a) protege as paredes dos tubos do sujamento devido às substâncias inquinantes presentes no fluxo gasoso; b) encapsula as partículas, evitando que estas retornem ao fluxo gasoso. Não são necessárias limpezas adicionais. Eventualmente, está previsto um sistema de jacto de água automático para uma lavagem extraordinária (em média, uma vez por ano). 2.4 Dados Técnicos O campo eléctrico de ionização varia entre os e os V, através de um controlo electrónico que reage em função da resistividade do fluxo gasoso. O pré-scrubber remove as substâncias solúveis e as partículas de dimensão superior a 2 micron. O sistema de precipitação electrostática a húmido permite a remoção de partículas e compostos orgânicos voláteis condensáveis até dimensões tão pequenas como os 0,01 micron. Os isoladores que separam a parte em tensão da caixa são cerâmicos e posicionados externamente. O equipamento possui um sistema de recirculação de ar quente para manter o equipamento sem humidade, garantindo uma longa duração sem necessidade de intervenções de manutenção. O sistema electrónico de controlo do potencial tem um bloqueio de segurança e um microprocessador de controlo. As perdas de carga do sistema são extremamente baixas (13 mm de coluna de água através do precipitador electrostático, 25 mm de coluna de água total, considerando o pré-scrubber), o que reduz a potência do ventilador e o respectivo consumo energético. Não existem possibilidades de entupimento, porque não existem filtros e os tubos são de diâmetro muito largo e continuamente limpos pelo líquido de condensação. Não existem neste tipo de Estação de Tratamento de Efluentes Gasosos partes em movimento, que requeiram manutenção. Os eléctrodos de emissão são constituídos por barras de 25 mm de diâmetro e não por fios finos que se poderiam romper. 4
5 3. Campo da Aplicação A tecnologia que apresentamos neste artigo, Precipitação Electrostática a Húmido (Condensing WESP TM ), é indicada para o tratamento dos fumos provenientes das râmolas na termofixação de fibras têxteis e de outros processos de acabamento térmico têxtil. Com este tipo de Estação de Tratamento de Efluentes Gasosos é possível o abatimento das partículas e névoas oleosas sub-micrónicas, dos compostos orgânicos voláteis e dos odores, com uma elevada eficiência depurativa (99,99%), assim como a obtenção de um fluxo gasoso com opacidade zero. A presença de um estádio húmido permite também o abatimento das substâncias solúveis em água, tais como o amoníaco e os aldeídos, normalmente presentes nas emissões de râmolas e de outros processos de acabamento térmico têxtil. 4. Conclusão A poluição atmosférica é um problema que não tem fronteiras. Não pode ser abordado de uma forma isolada pelos diversos países, mas terão de ser encontradas soluções ao nível global. Tal como foi referido neste artigo, diversos países têm procurado estratégias concertadas através de compromissos assumidos, ao nível governamental, no sentido da redução da poluição atmosférica. Dada a dimensão do problema, a poluição atmosférica tem sido estudada em todo o mundo com o objectivo de encontrar soluções de prevenção e tratamento, procurando aprofundar os conhecimentos adquiridos em termos dos efeitos da poluição no ambiente e na saúde humana. Por tudo isto, a legislação ambiental é cada vez mais rigorosa, no sentido de proteger as pessoas e o ambiente da exposição aos poluentes atmosféricos. Neste artigo fizemos uma breve apresentação técnica do tratamento de efluentes gasosos por precipitação electrostática a húmido (Condensing WESP TM ), aplicado aos efluentes gasosos provenientes dos processos de termofixação e acabamento térmico têxtil. Esta tecnologia permite atingir uma elevada eficiência depurativa (99,99%) para partículas sub-micrónicas na forma líquida ou sólida até 0,01 micron, bem como a obtenção de um fluxo gasoso com opacidade zero. Uma instalação industrial têxtil equipada com este tipo de tecnologia de tratamento das suas emissões gasosas estará seguramente preparada para cumprir os requisitos da legislação ambiental presente e enfrentar os constantes desafios que lhe serão colocados no futuro. 5
6 * Eng.º Químico e do Ambiente, FEUP e OE Advogado Archer Consulting (Representante da tecnologia Condensing WESP TM da ACTEA em Portugal) acarcher@mail.telepac.pt ** Licenciado em Química, UM Alquímica (Laboratório de análise de emissões gasosas e ar ambiente) alquimica@mail.telepac.pt Precipitador Electrostático a Húmido (Condensing WESP TM ) para Nm 3 /h, instalado pela ACTEA na empresa têxtil italiana CARVICO. 6
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