VI Simpósio Ítalo Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

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1 III CARACTERIZAÇÃO AMBIENTAL DOS RESÍDUOS OLEOSOS PROVENIENTES DAS ATIVIDADES DE EXPLORAÇÃO & PRODUÇÃO DE ÓLEO E GÁS NO NORTE DO ESTADO DO ESPÍRITO SANTO Florindo dos Santos Braga Engenheiro Civil pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), Doutor em Hidráulica e Saneamento pela EESC USP, Professor do PPGEA/DHS/UFES. Maria Helena Gomes Pereira Fonseca (1) Bacharel em Química pela Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF). Especialista em Química pela Universidade Federal de Lavras (UFLA). Mestranda em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Ronan de Moraes Agostini Engenheiro Civil pela Universidade Federal de Viçosa (UFV), Mestrando em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Virgínia Venturim Silva Química graduada pela Universidade Federal do Espírito Santo (1997), M.Sc. em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal do Espírito Santo (2000). Vinícius Loyola Lopes Engenheiro Civil pela Universidade Federal de Viçosa (UFV), Mestrando em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Endereço (1) : DHS CT UFES CP CEP: Vitória ES Brasil; Tel (27) florindo@ebrnet.com.br RESUMO O presente trabalho tem como objetivo caracterizar e classificar os resíduos oleosos gerados nas atividades de Exploração e Produção, E & P, de petróleo e gás na região Norte do Estado do Espírito Santo. O trabalho foi desenvolvido seguindo as recomendações da norma brasileira NBR Classificação de Resíduos Sólidos. Inicialmente, realizou-se uma pré-caracterização dos resíduos através de visitas ao campo. Essa précaracterização buscava identificar os tipos de resíduos oleosos gerados e sua fonte de geração, como também as condições de armazenamento e acondicionamento. Os resultados desta etapa permitiram definir a metodologia de amostragem a ser adotada, que atendeu os procedimentos estabelecidos pela norma NBR Amostragem de Resíduos Sólidos. O estudo de caracterização e classificação dos resíduos oleosos foi realizado através dos testes de lixiviação e solubilização. A metodologia utilizada para realização destes testes seguiu as recomendações das normas: NBR e NBR 10006, respectivamente, Lixiviação e Solubilização de Resíduos Sólidos. A caracterização e classificação abordou apenas componentes inorgânicos presentes no resíduo. Os resultados dos testes de lixiviação apontaram para uma baixa concentração de metais pesados nos resíduos analisados, quando comparado com os limites estabelecidos pela NBR Os testes e análises químicas foram realizados no período de julho de 2001 a maio de 2002, nas instalações do Laboratório de Saneamento (LABSAN) da UFES. PALAVRAS-CHAVE: Resíduos Oleosos, Caracterização Inorgânica, Classificação Ambiental. INTRODUÇÃO Definição: Resíduo Oleoso Resíduo proveniente das atividades de Exploração e Produção (E & P) de óleo e gás, constituído por material sólido e hidrocarbonetos, e que apresenta estado físico variável (sólido, pastoso, líquido). Na indústria de extração de petróleo e gás são realizadas diversas etapas desde a prospecção nos campos até o início do processo de refino, sendo que cada uma delas gera efluentes e resíduos sólidos a serem tratados e descartados. Os principais resíduos gerados são a água produzida, que inevitavelmente acompanha o óleo cru, os resíduos de perfuração (cascalhos e fluidos), e uma série de outros resíduos comumente denominados resíduos associados. Os resíduos oleosos, objetos do presente trabalho, tais como as borras de fundo de ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 tanque, areia produzida, solos contaminados por derrames de óleo, entre outros, pertencem ao grupo dos resíduos associados. No norte do Estado do Espírito Santo, a indústria do petróleo desenvolve atividades relacionadas com a Exploração e Produção de Óleo e Gás. Essas atividades vem gerando resíduos sólidos oleosos em grande quantidade, com tendência de aumento, devido a descoberta e ampliação de novos campos produtores. O trabalho aqui apresentado surgiu da preocupação da empresa em melhor conhecer o resíduo oleoso que é gerado em suas atividades. O presente estudo tem como objetivo caracterizar e classificar os resíduos oleosos gerados pelas atividades de exploração e produção de petróleo no Norte do Estado do Espírito Santo, com vistas a possibilitar a escolha das tecnologias de tratamento que melhor se apresentam a especificidade do resíduo. A caracterização e classificação aqui apresentadas, referem-se aos compostos inorgânicos pesquisados no resíduo. CARACTERIZAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS OLEOSOS Os resíduos oleosos foram caracterizados e classificados segundo a norma NBR 10004/87 Classificação de Resíduos, editada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), cuja definição de resíduo sólido é: São considerados resíduos sólidos industriais, os resíduos em estado sólido e semi-sólido que resultam da atividade industrial, incluindo-se os lodos provenientes das instalações de tratamento de águas residuárias, aqueles gerados em equipamentos de controle de poluição, bem como determinados líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou corpos d água. A ABNT editou em 1987, um conjunto de normas para padronizar, a nível nacional, a classificação de resíduos. No quadro 1, apresenta-se a identificação, nome e objetivo de cada uma destas normas. Quadro 1: Normas para a classificação de resíduos Norma NBR NBR NBR NBR Nome e Objetivo Classificação de Resíduos Lixiviação de Resíduos Solubilização de Resíduos Amostragem de Resíduos Segundo a norma NBR os resíduos podem ser classificados em três classes, a saber: RESÍDUOS CLASSE I PERIGOSOS Segundo definição da NBR 10004, Resíduo Perigoso é aquele que, em função de suas propriedades físicas, químicas ou infecto-contagiosas, possa apresentar: Risco à saúde pública, provocando ou acentuando, de forma significativa, um aumento de mortalidade ou incidência de doenças. Riscos ao meio ambiente, quando o resíduo é manuseado ou destinado de forma inadequada. A NBR classifica como perigosos, os resíduos que apresentam qualquer uma das seguintes características: corrosividade, inflamabilidade, patogenecidade, reatividade e toxicidade. RESÍDUOS CLASSE II NÃO INERTES Resíduos Classe II ou Não-Inertes são aqueles que não se enquadram na Classe I (perigosos) ou na Classe III (inertes). Estes resíduos podem ter propriedades tais como combustibilidade, biodegradabilidade, ou solubilidade em água. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 RESÍDUOS CLASSE III INERTES Resíduos Classe III ou Inertes são aqueles que, submetidos ao teste de solubilização (NBR 10006) não tenham nenhum dos seus constituintes solubilizados, em concentrações superiores aos padrões definidos na NBR (Listagem 8 Padrões para o teste de solubilização). METODOLOGIA A metodologia experimental consistiu, inicialmente, de uma etapa de pré-caracterização dos resíduos oleosos, através de visitas ao campo, análise de documentos e relatórios, e entrevistas com funcionários da empresa exploradora. Após a etapa de pré-caracterização, definiu-se a amostragem e os parâmetros a serem analisados nos extratos lixiviados e solubilizados. PRÉ-CARACTERIZAÇÃO DOS RESÍDUOS A classificação dos materiais em estudo obedeceu as diretrizes estabelecidas pela norma NBR 10004, que recomenda que o processo de classificação deve ser iniciado com a identificação da origem dos materiais. Nos estudos preliminares, verificou-se que o resíduo é de origem conhecida, não constando nas listagens 1 e 2 da norma, considerado portanto, como subproduto fora de especificação. Subseqüentemente, conforme metodologia da norma consultou-se as listagens 5 e 6. Constam dessas listagens, vários compostos que compõe o grupo dos hidrocarbonetos e que podem ocorrer no resíduo oleoso. Contudo somente com a consulta a estas listagens não foi possível classificá-lo, principalmente por não se conhecer as concentrações de seus compostos. Como não foi possível classificar o resíduo através da consulta às listagens 1, 2 e 5, 6, mas há razões para considerá-lo como perigoso, concentrações desconhecidas de compostos do resíduo, decidiu-se avaliar a sua periculosidade de acordo com o aspecto toxicidade, conforme estabelecido pela norma NBR Os resíduos oleosos gerados na região convergem, em sua maioria, para três principais estações coletoras, estocados em galpões cobertos e/ou a céu aberto, armazenados em tambores e/ou pilhas, sem identificação de origem, e sem segregação na fonte e no local de estocagem. A partir das visitas, verificou-se a heterogeneidade dos resíduos sólidos oleosos, função de suas várias fontes de geração, do tipo e teor de óleo presentes, sólidos constituintes (areia, argila), e estados físicos (sólido e semi-sólido). No quadro 1 apresentam-se os tipos de resíduos oleosos identificados na região em estudo e respectivas atividades geradoras. Quadro 2: Resíduos oleosos em estudo Tipo de Resíduo Oleoso Resíduos fundo de tanque (borras e areia oleosa produzida) Lodo de caixa separadora água/óleo Filtros de água produzida Areias e detritos de fundo de coluna de produção Parafina Solo contaminado Operação Geradora Produção Produção Produção Manutenção Manutenção Perfuração, Produção e Manutenção AMOSTRAGEM As amostragens de resíduos oleosos, foram feitas nas condições em que os resíduos se encontravam dispostos nos galpões de armazenagem, qual seja, estocados a granel na forma de montes ou pilhas, ou ainda entamborados. A amostragem foi precedida por triagem e separação dos torrões (solo e resíduo) e materiais estranhos. Para resíduos estocados em pilhas, a coleta consistiu na retirada de amostras de pelo menos três pontos (topo, meio e base) do monte e/ou pilha, igualmente afastados entre si. Para a coleta dos resíduos oleosos estocados em tambores, utilizou-se amostrador de grãos, com a retirada das amostras pela abertura superior do tambor. Os volumes coletados, seja em pilhas ou em tambores, foram homogeneizados e quarteados, até a obtenção de uma amostra composta com cerca de 3 litros. Posteriormente, esta amostra composta foi dividida em três ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 partes de 1 litro cada uma. As amostras de 1 litro foram submetidas aos testes de classificação do resíduo (lixiviação, solubilização e análise de amostra bruta), realizados em duplicata. Na figura 1, apresenta-se um fluxograma do procedimento, adotado neste estudo de divisão de amostras e de obtenção dos resultados médios e final, após a realização dos testes de classificação para cada campanha de amostragem. Considerando que os resíduos oleosos gerados durante as atividades de E & P no Norte do Estado do Espírito Santo, são em sua maioria encaminhados a três estações coletoras principais, Lagoa Parda, SM-08 e Fazenda Cedro, realizou-se três campanhas de amostragens por estação. 1 Amostra 1 (± 1 litro) 2 parâmetros da Amostra 1 1 Amostra Composta Amostra 2 (± 1 litro) 2 parâmetros da Amostra 2 Parâmetros Analisados Amostra 3 (± 1 litro) 1 parâmetros da Amostra 2 2 Figura 1: Procedimento de divisão de amostras e de obtenção dos resultados médios e final para cada campanha de amostragem ANÁLISE EXPERIMENTAL Para melhor avaliação dos resultados dos testes de lixiviação e solubilização, foram determinados no resíduo bruto os mesmos parâmetros analisados nos extratos lixiviados e solubilizados, conforme recomendação da norma NBR Lixiviação de Resíduos. A parte experimental do trabalho foi desenvolvida no Laboratório de Saneamento (LABSAN) da UFES. Os parâmetros analisados no extrato solubilizado foram os seguintes: Bário, Cádmio, Chumbo, Cromo, Mercúrio, Alumínio, Cobre, Ferro, Cloretos e Sulfatos e Fenóis. Nos extratos lixiviados analisou-se os seguintes metais: Bário, Cádmio, Chumbo, Cromo e Mercúrio. Na análise de amostra bruta foram determinadas as concentrações dos seguintes parâmetros: Bário, Cádmio, Chumbo, Cromo, Mercúrio, Alumínio, Cobre, Ferro As concentrações observadas nos extratos lixiviados, solubilizados e na análise de amostra bruta foram comparadas com as listagens da NBR para devida classificação dos resíduos. Para determinação das concentrações foram empregados métodos recomendados pela CETESB e Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19 a ed.. Na determinação de cloretos utilizou-se método potenciométrico, para fenóis e sulfatos método colorimétrico, e para metais utilizou-se espectrômetro de absorção atômica com chama. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS As concentrações médias dos extratos e amostra bruta analisados para caracterização e classificação ambiental do resíduo oleoso, podem ser observados nas tabelas 2, 4 e 5. As médias foram obtidas conforme apresentado na figura 1. TESTE DE SOLUBILIZAÇÃO Na tabela 1 apresenta-se as médias obtidas, no teste de solubilização, com destaque em cinza, às médias que ultrapassaram os limites da NBR Tabela 1: Resultados médios do teste de solubilização em amostras compostas de resíduos oleosos Concentração Média por Campanha (mg/l) Estação Cedro Estação Lagoa Parda Estação SM-08 Campanha Campanha Campanha Parâmetro LMP mg/l Ba 1,0 Cd 0,005 Pb 0,05 Cr 0,05 Hg 0,001 Al 0,2 Cu 1,0 Fe 0,3 Cl 250,0 SO4 400,0 Fenóis 0,001 * NA Não Analisado; ** ND Não Detectado; LMP Limite Máximo Permitido segundo NBR a 2 a 3 a 1 a 2 a 3 a 1 a 2 a 3 a Dos dados da tabela 1, verifica-se que as concentrações observadas XXXXXXX. Conc. Média Total (mg/l) Um importante aspecto a ser comentado sobre as concentrações observadas para cloretos nas amostras de resíduos oleosos em estudo, refere-se ao grande potencial de corrosão apresentado por estes sais em materiais metálicos. Segundo GENTIL (1996), além do ph, parâmetros tais como: resistividade, potencial redox, umidade e teores de cloreto, sulfato e sulfeto são determinantes na definição do potencial corrosivo de um material. Na tabela 2, apresenta-se a relação entre diferentes teores de sais e seu potencial de corrosão, conforme proposto por GENTIL (1996). Tabela 2: Relação entre teor de sais e corrosividade Teor de Sais (mg/l) Corrosividade Taxa média de corrosão para o aço (µm/ano) > 7500 Muito alta > Alta Baixa 30 4 < 75 Muito baixa < 4 Fonte: GENTIL (1996) Comparando os dados da tabela 2, com a concentração média observada para o parâmetro cloreto nas amostras de resíduos oleosos em estudo, verifica-se que os mesmos podem ser classificados como materiais de alta corrosividade. De fato, durante as campanhas de amostragem, pôde-se observar que boa parcela dos tambores metálicos que armazenavam resíduos oleosos apresentavam corrosão. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 TESTE DE LIXIVIAÇÃO Na tabela 3 apresentam-se as médias obtidas, no teste de lixiviação. Tabela 3: Resultados médios do teste de lixiviação em amostras compostas de resíduos oleosos Concentração Média por Campanha (mg/l) Estação Cedro Estação Lagoa Parda Estação SM-08 Campanha Campanha Campanha Parâmetro LMP (mg/l) 1 a 2 a 3 a 1 a 2 a 3 a 1 a 2 a 3 a Ba 100 Cd 0,5 Pb 5,0 Cr 5,0 Hg 0,1 * NA Não Analisado; ** ND Não Detectado; LMP Limite Máximo Permitido pela NBR listagem 7 Conc. Média Total (mg/l) Dos dados da tabela 3, verifica-se que as concentrações observadas para bário, cádmio, chumbo, cromo e mercúrio, apresentaram-se XXXXXXX. Os resultados obtidos nos extratos lixiviados dos resíduos em estudo, apontam para uma baixa concentração de metais pesados quando comparados com os limites da NBR Classificação de Resíduos. Esta é uma tendência para resíduos de indústria de exploração e produção de petróleo, conforme trabalho já desenvolvido por NEDER (1998), que caracterizou amostras de resíduos fundo de tanque através de testes de lixiviação e encontrou concentrações de metais pesados abaixo dos limites da norma. Os resultados médios obtidos por NEDER (1998) são apresentados na tabela 1: Tabela 4: Caracterização de resíduo fundo de tanque Parâmetro Concentração Média (µg/l) Arsênio 4,80 Bário 0,40 Cádmio 20,00 Cromo Total < 0,20 Chumbo < 0,50 Mercúrio < 1,00 Óleos e Graxas* 15% *Concentração determinada na amostra de resíduo bruto Fonte: NEDER (1998) ANÁLISE AMOSTRA BRUTA TRISTÃO et al. (2001) realizaram um estudo de caracterização química de resíduos coletados em fundo de tanques de separadores água-óleo, com vistas a destinação dos mesmos em cimenteiras, pela técnica de coprocessamento. Na tabela 5 são apresentados os resultados obtidos para a análise de metais em amostras brutas. Vale observar que o elemento Cromo (Cr) ultrapassa o Limite Máximo Permitido (LMP), conforme estabelecido no anexo I, listagem 9 da NBR Classificação de Resíduos. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 Tabela 5: Concentrações de metais em amostras brutas de resíduos fundo de tanque Concentração (mg/kg) Amostra LMP (mg/kg) Anexo I Listagem 9 da NBR Be Cr Hg Pb Se As V A < ,8 < 100 < < 100 B < ,15 < 100 < < 100 C < ,31 < 100 < < 100 D < ,36 < 100 < < 100 E < 100 < 100 0,083 < 100 < < 100 F < 100 < 100 0,33 < 100 < < 100 G < < 0,02 < 100 < < 100 H < ,18 < 100 < < 100 I < ,043 < 100 < < 100 J < 100 < 100 0,091 < 100 < < 100 Fonte: Tristão et al. (2001) As concentrações dos metais verificadas por TRISTÃO et al.para a análise em amostra bruta, o resíduo apresentou concentrações abaixo do limite máximo permitido na NBR listagem... Isso permite classificar o resíduo como não perigoso. Tabela 6: Resultados médios da análise de amostras brutas de resíduos oleosos Concentração Média por Campanha (mg/kg) Estação Lagoa Estação Cedro Estação SM-08 Parda Parâmetro LMP Campanha Campanha Campanha 1 a 2 a 3 a 1 a 2 a 3 a 1 a 2 a 3 a Ba --- Cd --- Pb 1000 Cr 100 Hg 100 Cu --- Al*** --- Fe*** --- * NA Não Analisado; ** ND Não Detectado; *** Concentração em g/kg LMP Limite Máximo Permitido, listagem 9 NBR Sombreado Acima do LMP da NBR Conc. Média Total (mg/kg) CONCLUSÃO / RECOMENDAÇÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS E & P FORUM Environmental Management in Oil and Gas Exploration and Production, Report No. 2.72/254, Londres, NEDER, Lúcia de T. C. Tratamento de Resíduos Industriais Perigosos: Tecnologia de Encapsulamento por complexos argilominerais CAMs. Tese de Doutorado, Departamento de Saúde Ambiental da Faculdade de Saúde Pública da USP, 1998, 103p. ROCCA, Alfredo Carlos C. Resíduos Sólidos Industriais. 2 ed, São Paulo, CETESB, p. US EPA Profile of the Oil and Gas Extraction Industry. Notebook Project Oil and Gas Extraction, Sector Notebook Project, EPA/310-R , Outubro de ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7