Metodologia de. B.Z. Leite 1, U. Pawlowsky 2. Objetivo

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1 Metodologia de minimização de resíduos Apreocupação ambiental é cada vez maior em todos os setores da sociedade e o respeito que uma empresa tem pelo meioambiente está diretamente relacionado à sua aceitação pública. A necessidade das empresas ser mais cuidadosas e responsáveis para com o meio-ambiente é uma tendência mundial que se apresenta na crescente pressão do governo, consumidores, acionistas e financiadores. Além disso, os tratamentos de fim-de-tubo não eliminam o problema, mas apenas o transferem e modificam o tipo de resíduo a ser disposto. Juntando-se a isso, a prevenção à poluição está substituindo as tecnologias de fimde-tubo com numerosas vantagens, tanto ambientais como econômicas. Neste ponto, a minimização de resíduos focaliza o problema na maneira de como evitar que determinado resíduo seja gerado, ou seja gerado na menor quantidade possível. Baseando-se no conceito de desenvolvimento sustentável, que tem como premissa o crescimento econômico e social duradouro, acompanhado da preservação do patrimônio natural de todos os países e do equilíbrio ecológico, vê-se de suma importância a prevenção à poluição e redução do desperdício de recursos naturais. 1- Departamento de Engenharia Química Universidade Federal do Paraná. barbara@engquim.ufpr.br 2- Departamento de Engenharia Química Universidade Federal do Paraná. pawl@cwb.matrix.com.br BRASIL ALIMENTOS - nº 14 - Julho de 2002 B.Z. Leite 1, U. Pawlowsky 2 Objetivo O objetivo deste artigo foi desenvolver uma metodologia de minimização baseada nas metodologias já consagradas e na aplicação de um modelo matemático para a valoração dos resíduos. Minimização de resíduos A Agencia de Proteção Ambiental Norte-americana (EPA) definiu a minimização como toda a ação tomada para reduzir a Resumo quantidade e/ou a toxicidade dos resíduos que requerem disposição final (EPA, 1988). A minimização de resíduos visa uma racionalização dos processos e esta, por sua vez, fornece uma economia significativa, pois o uso de metodologias de tecnologia limpa reduz o uso de água, energia e matérias-primas, otimiza os processos, evitando desperdícios e poluição (SENAI, 2001). Como complementam Matos e Schalch (2000), minimização de resíduos é a redução, tanto quanto possível, de resíduos gerados, tratados, estocados ou dispostos. Inclui qualquer atividade de redução na fonte, ou reciclagem nas quais o resíduo é submetido a operações que reduzam seu volume total ou sua toxicidade e também a não transferência de um poluente de um meio para outro e o atendimento das legislações ambientais. O programa de minimização de resíduos, assim como a maioria dos programas da área ambiental, possui uma grande flexibilidade, permitindo Em todo processo industrial parte-se de matérias-primas e insumos para se obter produtos. Porém, esta conversão nunca é completamente eficiente, existindo sempre a geração de resíduos. Atualmente as empresas vêem-se obrigadas a ser mais responsáveis e cuidadosas com o meio-ambiente e, portanto, os resíduos gerados não são bem vistos e devem ser eliminados. A minimização de resíduos focaliza o problema na maneira de como evitar que determinado resíduo seja gerado, ou seja gerado na menor quantidade possível. As etapas a serem seguidas na aplicação de um programa de minimização, são: planejamento, levantamento de dados, priorização dos resíduos, elaboração de medidas de minimização, aplicação e monitoramento. Para a priorização utiliza-se um modelo matemático que avalia todas as considerações ambientais, técnicas, de risco e econômicas pertinentes ao resíduo. Este artigo apresenta uma metodologia de minimização e um modelo matemático bastante flexíveis, podendo ser adaptados de acordo com as necessidades de cada empresa. 31

2 Natureza das variáveis...siglas adotadas Quantidade total do resíduo... W Total Número de produtos analisados simultaneamente...p Número de equipamentos onde o resíduo é gerado...e Número de materiais que compõem o resíduo... m Número de destinações finais dadas ao resíduo...d Classificação do resíduo conforme a periculosidade... Π Relação do resíduo com o processo... Ω Valor unitário 1 do material genérico i... $ + 2 i Alteração percentual admissível para o valor do Material genérico i... $ % 3 i Percentual do material genérico i na composição do resíduo gerado no equipamento genérico j, para o produto genérico k... X ijk Percentual do total de resíduo gerado no equipamento genérico j, para o produto genérico k, que sofre a disposição genérica h... Y hjk Percentual do total do resíduo que é gerado no equipamento genérico j, para o produto genérico k... Z jk Percentual do total do resíduo gerado para o produto genérico k... W k Custo unitário de beneficiamento do resíduo gerado no equipamento genérico j, para o produto genérico k, que sofre a disposição genérica h... $ - Bhjk Custo unitário de transporte do resíduo gerado no equipamento genérico j, para o produto genérico k, que sofre a disposição genérica h... $ - Thjk Custo unitário de tratamento e disposição do resíduo gerado no equipamento genérico j, para o produto genérico k, que sofre a disposição genérica h... $ - TDhjk Custo unitário de geração e permanência do resíduo proveniente do equipamento genérico j, para o produto genérico k, que sofre a disposição genérica h... $ - GPhjk Retorno 4 obtido por destinar o resíduo gerado no equipamento genérico j, para o produto genérico k, à disposição genérica h... $ + Rhjk Calcula $ +?... D S/N $+ Calcula $ -?... B DS/N - $ B Calcula $ -? T... DS/N - $ T Calcula $ -? TD... DS/N - $ TD Calcula $ -? GP...DS/N - $ GP Calcula $ +? R... DS/N + $ R Valor unitário do resíduo... $ + Alteração percentual admissível para o valor unitário do resíduo... $ % Custo unitário de beneficiamento do resíduo...$ - B Custo unitário de transporte do resíduo...$ - T Custo unitário de tratamento e disposição do resíduo... $ - TD Custo unitário de geração e permanência do resíduo... $ - GP Retorno obtido conforme as disposições do resíduo... $ + R Valor unitário do resíduo não corrigido... $ Índice de priorização hierárquica de minimização de resíduos (IPHMR)...ξ Base do IPHMR, ponderada entre todos os equipamentos onde o resíduo é gerado e para todos os produtos considerados para análise... ξ B Base do IPHMR da classe a que pertence a disposição genérica h... ξ Bh Fator de constância do resíduo gerado no equipamento genérico j, para o produto genérico k...k jk Constância do resíduo ponderada entre todos os equipamentos onde o mesmo é gerado, e para todos os produtos considerados para análise... K Fator de correção para valores positivos do resíduo... δ + Fator de correção para valores negativos do resíduo... δ - Valor unitário do resíduo corrigido...$ Valor total do resíduo corrigido... $ Total Número de perguntas para análise por riscos cuja resposta é Em potencial...q Peso da pergunta da análise por riscos no equipamento genérico j, para o produto genérico k... Q jk Risco global do resíduo... R Número de perguntas da análise por facilidade de minimização... f Peso da pergunta da análise por facilidade de minimização do resíduo no equipamento genérico j, para o produto genérico k... F jk Custo para minimizar a geração do resíduo proveniente do equipamento genérico j, para o produto genérico k... CM jk Facilidade de Minimização global do Resíduo... F Quadro 1 - Variáveis do modelo matemático 32 BRASIL ALIMENTOS - nº 14 - Julho de 2002

3 Quadro 2 - Características das classes de diposição de resíduos Letra Algarismo Características A B C D E 1 Reutilização direta do resíduo com os materiais em sua função original 2 Reutilização direta do resíduo com os materiais em função diferente da original 3 Reutilização do resíduo após beneficiamento, com os materiais em sua função original 4 Reutilização do resíduo após beneficiamento, com os materiais em função diferente da original 5 Disposição final adequada 6 Disposição final inadequada 7 Resíduo sem disposição definida. Na fonte Em outro equipamento na mesma unidade produtiva Em outra unidade produtiva na mesma fábrica Em outra fábrica Em outra fábrica, porém com beneficiamento na unidade fabril onde o resíduo é gerado que toda e qualquer empresa faça uso de seus benefícios, adaptando-o à sua realidade (Matos e Schalch, 2000). Etapas de um Programa Minimização de Resíduos As técnicas de minimização envolvem desde a mais simples mudança operacional até o restabelecimento do estado da arte de um equipamento, não exigindo o uso de altas tecnologias obrigatoriamente (Matos e Schalch, 2000). A empresa pode implantar um programa de minimização através de uma metodologia própria ou fazer uso de metodologias já conhecidas e instituições que possam auxiliá-las na implantação (SENAI, 2001). As etapas a serem seguidas na aplicação de um programa de minimização de resíduos são: planejamento, levantamento de dados, priorização dos resíduos, elaboração de medidas de minimização, aplicação e monitoramento (EPA, 1988, Matos e Schalch, 2000, Baptista, Zeny e Machado, 2000, Pawlowsky, 1983). Segue-se o detalhamento de cada uma destas etapas. Planejamento: nesta etapa devem ser definidos os objetivos e metas do programa de minimização de resíduos, e também deve ocorrer a sensibilização e o envolvimentos de todos os funcionários da empresa. Diretores, acionistas, gerentes e demais funcionários devem estar envolvidos desde o planejamento do programa, passando pela coleta de dados e implantação até o monitoramento do mesmo. A sensibilização pode ocorrer de acordo com: o desejo da empresa de possuir uma certificação ambiental, ou devido aos altos custos com tratamento e disposição dos resíduos, ou a pressão do órgão ambiental, ou uma postura próativa em que a empresa reconhece a prevenção como a melhor alternativa na gestão de resíduos (SENAI, 2001). Levantamento de dados: deve-se conhecer as diversas localizações de saídas de efluentes líquidos, águas de processo, águas de utilidades, pluviais e esgoto sanitário; deve ser feita a medição de vazão e amostragem das diversas fontes de efluentes sólidos, líquidos e atmosféricos, de acordo com metodologia adequada. O BRASIL ALIMENTOS - nº 14 - Julho de

4 preparo de balanço de massa das descargas da indústria para os vários processos de geração auxilia bastante, se não é fundamental para a coleta de dados (Jordão e Pessoa, 1995, Pawlowsky, 1983). Para se obter valores que possibilitem uma avaliação contínua, o registro deve ser anual, considerando as variações diárias, horárias e sazonais típicas do processo de produção. Ressalta-se a importância da rastreabilidade e exatidão dos dados. Estimativas podem ser usadas, mostrando-se sempre melhores que a ausência dos dados (Pawlowsky, 1983 e Schianetz, 2000). Priorização dos resíduos: para se descobrir com qual dos resíduos a empresa deverá se ocupar, inicialmente utiliza-se um modelo matemático que avalia as considerações ambientais, técnicas, de risco e econômicas pertinentes ao resíduo. Este modelo considera produtos os conjuntos de dados referentes a uma determinada situação de produção e equipamentos, os objetos físicos por onde passam e/ou são processados e/ou tratados os materiais. Os resíduos são provenientes de um único ou vários equipamentos e possuem diferentes composições e quantidades. Cada resíduo pode ter uma ou mais disposição final. Serão analisados três aspectos básicos: a análise do resíduo por valor, risco e facilidade de minimização (Cercal, 2000). O Quadro 1 contém a descrição das variáveis utilizadas no modelo matemático, com suas respectivas identificações. Para tratar a disposição final dada aos resíduos, Cercal (2000) desenvolveu 25 classes englobando a natureza e a localidade do destino final, a existência ou não Quadro 04 Análise do resíduo por valor: parâmetros matemáticos das classes de disposição Classe D S/N D S/N - $+ $ D S/N - D S/N - D S/N - D S/N + B $ T $ TD $ GP $ R 1-A ,00 1-B ,97 1-C ,95 1-D 0 0 0/ ,92 2-A ,90 2-B ,87 2-C ,85 2-D 0 0 0/ ,82 3-A ,80 3-B ,77 3-C ,75 3-D 0 0/ ,72 3-E ,60 4-A ,50 4-B ,45 4-C ,40 4-D 0 0 0/ ,20 4-E 0 1 0/ ZERO 5-A ,20 5-B ,40 5-C ,60 6-A ,00 6-B ,20 6-C , ,80 de um beneficiamento antes da disposição final e a função, ou seja, a utilização do resíduo, seja como matéria-prima, utilidade ou subproduto. No Quadro 2 apresentam-se a natureza, o beneficiamento e a função da disposição final, representada por algarismos, e por letras a localidade desta disposição final. A partir deste quadro será feita a identificação da classe do resíduo para que posteriormente possa ser valorado. Análise do Resíduo por Valor: considera os aspectos ambientais (legislações pertinentes) e técnico. Neste tópico o resíduo mais prioritário, ou seja, aquele que deve ser escolhido para se iniciar a minimização é o que apresentar o menor valor global. Logo, o valor global, quando positivo representa lucro que a empresa está tendo com o resíduo, e quando negativo representa prejuízo; então, a disposição final deste resíduo não é adequada do ponto de vista não só econômico mas também ambiental e técnico. As equações 1 a 16 calculam a análise do resíduo por valor e estão apresentadas no Quadro 3. Análise do Resíduo por Riscos: considera os aspectos de riscos que a geração dos resíduos traz para os funcionários, vizinhos e população em geral. Para tanto, são feitas uma série de quatro perguntas: 1. Existem dados reais ou estimados referentes ao resíduo? 2. Existe relação com a ocorrência de danos à saúde humana? 3. Existe relação com a ocorrência de reclamações de moradores vizinhos? 4. Existe relação com a ocorrência de penalidades aplicadas (ou aplicáveis) por instituições públicas? Para a pergunta 1 as possíveis respostas são SIM ou NÃO e para as demais as respostas são já ocorreu, em potencial ou isento. Se uma das perguntas 2, 3 ou 4 tiver a resposta já ocorreu, o resíduo é diretamente classificado como prioritário. Para as respostas não e isento, o modelo atribui o peso ZERO; e para as respostas em potencial, o peso é tabelado. A análise por riscos segue a equação 17 e no Quadro 5 estão os respectivos parâmetros matemáticos. Na análise do resíduo por riscos, quanto maior for o valor obtido mais prioritário é o resíduo. Análise do Resíduo por Facilidade de Minimização: onde são considerados a disponibilidade de recursos técnicos, humanos e financeiros para a minimização. Assim como no caso de análise por riscos, a análise por facilidade de minimização é feita com base em perguntas, porém aqui são aceitas apenas as respostas SIM ou NÃO e os pesos também são diferenciados. No Quadro 6 tem-se as questões com os respectivos pesos. Como os pesos da variável Custo de Minimização 34 BRASIL ALIMENTOS - nº 14 - Julho de 2002 ξ B

5 Quadro 3 - Equações da análise por valor Descrição Equação Número Equações da Análise por Valor Valor unitário do resíduo p e d m (01) $ + S/N = Σ Σ (ΣY hjk. D $+ hjk ).(Σ$+.X ).Z.W i ijk jk k k=1 j =1 h=1 i=1 Alteração percentual p e m (02) admissível para o valor $ % = Σ Σ Σ ( $ %.X ).Z.W i ijk jk k unitário do resíduo k=1 j =1 i=1 Custo unitário de p e d (03) beneficiamento $ - =Σ Σ Σ (Y.D - S/N B hjk $ B hjk.$- ).Z.W Bhjk jk k do resíduo k=1 j =1 h=1 Custo unitário de p e d (04) transporte do $ - = Σ Σ Σ (Y.D - S/N T hjk $ T hjk.$- ).Z.W Thjk jk k resíduo k=1 j =1 h=1 Custo unitário de p e d (05) tratamento e $ - =Σ Σ Σ (Y. D - S/N. TD hjk $ TD hjk $- ).Z.W TDhjk jk k disposição do resíduo k=1 j =1 h=1 Custo unitário de geração p e d (06) e permanência $ - = Σ Σ Σ (Y. D - S/N. GP hjk $ GP hjk $- ).Z.W GPhjk jk k do resíduo k=1 j =1 h=1 Retorno obtido conforme p e d (07) a disposição dada $ + =Σ Σ Σ (Y. D + S/N R hjk $ R hjk.$+ ).Z.W Rhjk jk k ao resíduo k=1 j =1 h=1 Base do IPHMR p e d (08) ξ B =Σ Σ Σ ξ Bh.Y hjk. Z jk k=1 j =1 h=1 IPHMR ξ = ξ B. $ % (09) Valor unitário do resíduo $ = $ + - $ B - $ T - $ TD - $ GP + $ + R (10) não corrigido Constância do resíduo p e (11) K = ΣΣ K jk.z jk k=1 j =1 Relação do resíduo com o processo Ω = cte (12) Fator de correção para δ + = ( 1 + ξ ) / K. Ω // ξ (-1) (13) valores positivos do resíduo Fator de correção para δ - = ( 1 - ξ ). K. Ω // ξ (+1) (14) valores negativos do resíduo Valor unitário do resíduo Se $ > 0 $ = $. δ + (15) não corrigido Se $ < 0 $ = $. δ - Se $ = 0 $ = 0 Valor total do resíduo corrigido $ Total = W Total. $ (16) Equações da Análise por Riscos Risco global do resíduo p e q (17) R = (Σ Σ Σ Q jk. Z jk ) Π k=1 j =1 q =1 Equações da Análise por Facilidade de Minimização Facilidade de minimização global p e f (18) do resíduo para Σ F jk > 0 F = Σ Σ(ΣF jk X CM jk ).Z jk se Σ F jk > 0 k=1 j =1 f =1 Facilidade de minimização p e f (19) global do resíduo F = Σ Σ(ΣF jk CM jk ).Z jk se Σ F jk < 0 para Σ F jk < 0 k=1 j =1 f =1 BRASIL ALIMENTOS - nº 14 - Julho de 2002 são maiores para os custos mais altos, temos um somatório positivo das perguntas, então multiplicamos pelo custo. Em contrapartida, se temos um somatório negativo das perguntas, dividimos pelo custo. Neste caso, quanto menor for o valor obtido mais fácil será para minimizálo; a análise por facilidade de minimização segue as equações 18 e 19. No Quadro 3 são apresentadas as equações desenvolvidas para a valoração dos resíduos. Faz-se importante ressaltar que a definição do significado de cada variável foi apresentada no Quadro 1. Na seqüência estão apresentados os Quadros 4 a 7, propostos por Cercal (2000), que contêm os parâmetros matemáticos a serem utilizados no modelo matemático. Após ter sido feita a valoração dos resíduos de acordo com as equações propostas, deve-se realizar a análise global dos resíduos. Cada empresa deve decidir qual dos fatores é mais importante, de acordo com a sua realidade e suas necessidades. Sugere-se que o valor global de priorização do resíduo seja feito de acordo com a equação 20, onde A, B e C são os pesos atribuídos para cada aspecto avaliado. Assim, o valor global do resíduo deve ser multiplicado pelo peso A, o risco global deve ser multiplicado pelo peso B e a facilidade global de minimização pelo peso C. Equação 20 Valor global de priorização do resíduo G = $ Total * A + R * B + F * C (20) Elaboração de Medidas de Minimização: a análise das alternativas existentes deve seguir uma hierarquia de minimização, um modelo bastante simples, porém eficiente, é o sugerido por SENAI, Os seguintes índices de prioridade são estabelecidos: primeiramente deve-se não gerar resíduos; depois, se isto não for possível, minimizálos; e, como última alternativa, reciclá-los fora da empresa. Baseando-se nesta hierarquia, as técnicas de minimização ficam, então, divididas em redução na fonte e reciclagem. Dentro de reciclagem, pode-se incluir o uso e reuso ou a recuperação do resíduo. Com relação à redução na fonte, tem-se o controle na fonte e as mudanças no produto, mudanças estas que podem estar relacionadas com os materiais utilizados, as tecnologias ou a mudança das práticas operacionais (Matos e Schalch, 2000). 35

6 Quadro 5 - Análise do resíduo por valor: parâmetros matemáticos gerais Relação com W Constância K D$ % o processo Intrínseco 0,8 Fixo 1,1 Máximo = Semi-intrínseco 1,0 Semi-fixo 1,0 Mínimo = 50 Extrínseco 1,2 Variável 0,9 Como medidas gerais de minimização tem-se as melhorias no processo produtivo: uso racional da água, reciclagem de sistemas de resfriamento, eliminação de vazamentos e também a substituição de matéria-prima e reagentes por outros menos poluidores, desde que sejam adequados ao processo produtivo, e por fim, a operação mais cuidadosa (Pawlowsky, 1983 e 2001). Aplicação e monitoramento: após a análise e escolha das medidas de minimização, estas devem ser postas em prática e o monitoramento existe, por ser necessário verificar se a minimização de resíduos está ocorrendo efetivamente e também se observar novas possibilidades de minimização. Assim sendo, o monitoramento proporciona uma melhoria contínua dos processos, seja pela apresentação de novas formas de redução de poluentes ou pelo aumento da eficiência do processo (SENAI, 2001). Conclusão Partindo-se do pressuposto que nenhum processo consegue operar com eficiência de 100%, os resíduos sempre existirão, sendo então necessário minimizá-los; Para a implantação de um programa de minimização de resíduos é fundamental saber quais são os resíduos, onde eles ocorrem, por que e em que quantidade; Observa-se que a metodologia de minimização e o modelo matemático apresentam-se bastante flexíveis, podendo ser adaptados de acordo com as necessidades e anseios de cada empresa. Referências BAPTISTA, M.V.S.; ZENY, A.S.; MACHADO, G.E.. Proposta do SENAI para implantação de sistemas de gestão ambiental na indústria. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, 19., Quadro 6 - Análise do resíduo por riscos: parâmetros matemáticos Classificação do Resíduo Π PERGUNTAS Q jk Classe I (Perigoso) 1 Existem dados? - Classe II (Não-inerte). 2 Danos à saúde? 4 Classe III (Inerte) 3 Reclamações de vizinhos? 2 Penalidades? , Porto Alegre. Relação de Trabalhos. Porto Alegre: ABES, p CD-ROM. CERCAL, S.R. Proposição de modelo matemático de seleção de prioridades de minimização de resíduos industriais. Curitiba, f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Alimentos ) Setor de Tecnologia Química, Universidade Federal do Paraná. EPA. Waste minimization opportunity Quadro 7 Análise do resíduo por facilidade de minimização: questões e parâmetros matemáticos Questão assessment manual. Ohio: ENVIRONMENTAL PROTECION AGENCY, 1988, 96p. JORDÃO, E.P.; PES- SOA, C.A. Tratamento de esgotos domésticos. 3ª ed. Rio de Janeiro: ABES, 1995, p MATOS, S.V.; SCHALCH, V. Alternativas de minimização de resíduos da indústria de fundição. In: : Congresso Interamericano de Ingenieria Sanitaria y Ambiental, 27., 2000, Porto Alegre. Relação de Trabalhos. Porto Alegre: ABES, p CD-ROM. PAWLOWSKY, U. Reaproveitamento de resíduos industriais. Curitiba: SUREHMA, 1983, 63p. PAWLOWSKY, U. Minimização de resíduos industriais. Apostila de Tecnologia Limpa do Programa de pós-graduação de tecnologia química da Universidade Federal do Paraná. Curitiba: SCHIANNETZ, K. O eco-balanço um instrumento de gestão ambiental para a verificação sistemática de aspectos ambientais significantes de acordo com a ISO In: : Congresso Interamericano de Ingenieria Sanitaria y Ambiental, 27., 2000, Porto Alegre. Relação de Trabalhos. Porto Alegre: ABES, p CD-ROM. SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM IN- DUSTRIAL. Centro nacional de tecnologias limpas. Porto Alegre, Catálogo Oficial. Porto Alegre, O termo unitário se refere a um quilograma, um metro cúbico, uma tonelada ou outra unidade qualquer de quantidade do material. 2 O símbolo $ indica valor monetário. O índice + representa ganho monetário, enquanto que o - indica prejuízo. 3 O símbolo D, anteposto a $, indica alteração do valor, e o símbolo %, sobrescrito, indica que a alteração é percentual. 4 O retorno representa o ganho monetário obtido com a venda, reaproveitamento, reutilização ou reciclagem de uma unidade de quantificação do resíduo. 5 Utilizar zero (0), ou um (1), conforme o frete seja pago por terceiros, ou pela empresa, respectivamente. 36 BRASIL ALIMENTOS - nº 14 - Julho de 2002 Peso Parar equipamento? Parar processo? Parar unidade? Modificar equipamento? Modificar processo? Modificar unidade? Implantar equipamento? Implantar processo? Implantar unidade? Tecnologia Disponível? ,1 Mão de Obra Disponível? ,1 Recursos Disponíveis? ,1 CUSTO CMjk Muito alto... 4 Alto... 3 Baixo... 2 Muito baixo... 1