TECNOLOGIAS LIMPAS. PhD Armindo Monjane 1

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1 TECNOLOGIAS LIMPAS PhD Armindo Monjane 1

2 TECNOLOGIAS LIMPAS Há empresários que ainda encaram as questões ambientais como restritivas às suas relações comerciais e as pressões públicas como contrárias aos interesses das companhias. Todavia, produtos e processos de produção, com maior responsabilidade ambiental, constituem parte das novas estratégias competitivas utilizadas por empresas vencedoras para interligar as questões ambientais às decisões de negócios. PhD Armindo Monjane 2

3 TECNOLOGIAS LIMPAS Tecnologias Limpas, a geração da ecoeficiência Produção mais Limpa: Prevenir é ganhar A Produção mais Limpa e as Tecnologias Limpas são ferramentas essenciais para cumprir com as necessidades ambientais de um desenvolvimento sustentável. O crescimento industrial do século XX, marcado pelo uso livre da natureza, sem maiores preocupações com a protecção e preservação do meio ambiente, nos trouxe a destruição do equilíbrio planetário, o sofrimento humano e da natureza. PhD Armindo Monjane 3

4 Crescimento Industrial - Consumo O aumento excessivo do consumo e a pressão da pressa para produção dos produtos fizeram com que resíduos se amontoassem do lado de fora dos muros das indústrias, dos restaurantes, dos hotéis e das casas. Controlar os malefícios que estes desperdícios causam no meio ambiente tornou-se o mais difícil desafio actual. Falamos em desperdícios porque todos esses resíduos, sejam eles sólidos, efluentes líquidos ou emissões gasosas, significam matérias - primas que foram desperdiçadas nas etapas de uma produção e que, além de prejuízos económicos, acarretam consequências desastrosas e, muitas vezes, irreparáveis em nosso ambiente natural. PhD Armindo Monjane 4

5 Medidas Antipoluição Hoje, mais do que nunca, tornou-se fundamental largarmos os velhos hábitos e as formas viciadas de produção, pois não há mais como ignorar os limites da capacidade de suporte do nosso planeta, já gravemente comprometidos pelas acções humanas. Uma maneira encontrada para reutilizar determinados resíduos é a reciclagem. Porém, reciclar ajuda apenas a tentar remediar os danos de determinados desperdícios, dando um destino mais compatível para alguns resíduos; mas não soluciona o problema, principalmente nos casos de efluentes líquidos e emissões gasosas. PhD Armindo Monjane 5

6 Medidas Antipoluição O que soluciona é um comportamento produtivo (consciência ambiental) que aproveite ao máximo as matérias - primas utilizadas no processo, para evitar a geração dos resíduos durante a produção. É o enfoque da Produção mais Limpa. Através da Produção mais Limpa é possível observar a maneira como um processo de produção está sendo realizado, e detectar em quais etapas deste processo as matérias- primas estão sendo desperdiçadas, o que permite melhorar o seu aproveitamento e diminuir ou impedir a geração do resíduo. Isto faz com que produzir de forma mais limpa seja, basicamente, uma acção económica e lucrativa, um instrumento importante para conquistar o Desenvolvimento Sustentável e manter-se compatível com a vigente Legislação Ambiental. PhD Armindo Monjane 6

7 POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA Para além da luta contra os gases com efeito de estufa, responsáveis pelas alterações climáticas, a legislação ambiental tem também o grande objectivo de melhorar a qualidade do ar, cuja poluição é responsável, nomeadamente, por doenças que afectam o Homem e por ameaças ambientais como a acidificação ou a eutrofização. A política ambiental em vários países por exemplo a união europeia, neste domínio incide nos diferentes tipos de poluentes e nas fontes de poluentes. Acresce que a Comissão propôs em 2005 uma estratégia temática a fim de, até 2020, reduzir em 40%, em relação aos valores de 2000, o número de mortes relacionadas com a poluição atmosférica. PhD Armindo Monjane 7

8 O que é Produção Limpa? Os sistemas de produção industrial exigem recursos: materiais, a partir dos quais os produtos são feitos; energia, usada para transportar e processar materiais; bem como água e ar. Os sistemas de produção actuais são lineares e com frequências, usam substâncias nocivas e recursos curto ciclo de vida em vastas quantidades e ritmo acelerado. PhD Armindo Monjane 8

9 O que é Produção Limpa? O objectivo da Produção Limpa é atender nossa necessidade de produtos de forma sustentável, isto é, usando com eficiência materiais e energia renováveis, não-nocivos, conservando ao mesmo tempo a biodiversidade. Os sistemas de Produção Limpa são circulares e usam menor número de materiais, menos água e energia. Os recursos fluem pelo ciclo de produção e consumo em ritmo mais lento. Em primeiro lugar, os princípios da Produção Limpa questionam a necessidade real do produto ou procuram outras formas pelas quais essa necessidade poderia ser satisfeita ou reduzida. PhD Armindo Monjane 9

10 Produção Limpa A Produção Limpa implementa o Princípio de Precaução uma nova abordagem holística e integrada para questões ambientais centradas no produto. Essa abordagem assume como pressuposto que a maioria de nossos problemas ambientais por exemplo: aquecimento global, poluição tóxica, perda de biodiversidade é causada pela forma e ritmo no qual produzimos e consumimos recursos. Também considera a necessidade da participação popular na tomada de decisões políticas e económicas. PhD Armindo Monjane 10

11 Quatro Elementos da Produção Limpa 1. O Enfoque Precatório O Enfoque Precatório prevê que a responsabilidade do dano fique a cargo do potencial agente poluidor em, para que ele demonstre que uma substância ou actividade não causará danos ambientais, em vez de ser responsabilidade das comunidades provar esse dano. PhD Armindo Monjane 11

12 Quatro Elementos da Produção Limpa 2. O Enfoque Preventivo É mais barato e eficiente prevenir danos ambientais do que tentar controlá-los ou remediá-los. A prevenção requer que se parta do início do processo de produção para evitar a fonte do problema, em vez de tentar controlar os danos consumados. PhD Armindo Monjane 12

13 Quatro Elementos da Produção Limpa 3. Controle Democrático A Produção Limpa envolve todas as pessoas afectadas pelas actividades industriais, como trabalhadores, consumidores e comunidades. O acesso a informações e o envolvimento desses atores sociais na tomada de decisões assegura o controle democrático. PhD Armindo Monjane 13

14 Quatro Elementos da Produção Limpa 4. Abordagem Integrada e Holística A sociedade deve adoptar uma abordagem integrada para o uso e o consumo de recursos ambientais. Actualmente, a gestão do ambiente é fragmentada, o que permite que os poluentes sejam transferidos entre o ar, a água e o solo. As reduções nas emissões de poluentes centradas nos processos de produção fazem com que o risco seja transferido para o produto. PhD Armindo Monjane 14

15 Catalisador Peça Essencial Anti-Poluição Um dos componentes chave do sistema anti-poluição do veículo, é o conversor catalítico. Foi desenhado para eliminar a maior parte das emissões do veículo, convertendo-as em água e gases relativamente inofensivos. Como funciona o catalisador O conversor catalítico é uma peça de engenharia extremamente sofisticada, desenhada para tirar vantagem de uma química física básica. Consiste de um ou mais favos revestidos com um filme microscópico de metais preciosos. Este filme entra em contacto com os gases quentes de escape e quebra-os numa reacção química a altas temperaturas. Como resultado, as emissões dos escapes são muito menos prejudiciais ao ambiente. Estes favos cerâmicos estão no interior de uma cápsula selada e protegidos por isolamento. PhD Armindo Monjane 15

16 Técnica de Catalisadores PhD Armindo Monjane 16

17 Técnica de Catalisadores Um componente extremamente fiável O conversor catalítico não contém partes móveis que se desgastem ou se partam por movimento. O conversor catalítico é uma das mais duráveis e fiáveis peças em todo o sistema de motor. Em teoria, deve durar tanto quanto a vida do veículo. No entanto, pode, de vez em quando, ter de ser substituído. A menos que o catalisador possua danos físicos directos, a sua falha é usualmente o sinal de um problema no motor que deve ser corrigido para prevenir o novo conversor de se danificar num período de tempo relativamente curto. PhD Armindo Monjane 17

18 Como funciona? Quais são as principais qualidades e defeitos? Porque que é que os automóveis devem estar equipados com catalisador? Um motor perfeito libertaria apenas dióxido de carbono (CO2) e vapor de água (H2O). Mas, na realidade, o motor não tem tempo para queimar todo o combustível que é injectado para os cilindros, produzindo, por isso, os seguintes gases tóxicos: monóxido de carbono (CO), monóxido de azoto (NOx) e partículas de hidrocarbonetos (HC). O catalisador converte os gases tóxicos acima referidos em azoto molecular (N2), vapor de água (H2O) e dióxido de carbono (CO2). As percentagens de redução dos gases tóxicos, garantidas pelo catalisador, podem atingir cerca de 90%. PhD Armindo Monjane 18

19 Como funciona um catalisador? A panela do catalisador funciona como um acumulador de calor, que atinge uma temperatura de 400º C pouco depois de o motor ter sido posto em funcionamento. É quando o catalisador atinge esta temperatura que entra em acção o revestimento de platina e rádio, reagindo sobre os gases tóxicos e transformando-os noutros menos prejudiciais. O catalisador diz-se de três vias quando garante três reacções: duas oxidações (CO e NOx) e uma redução (HC). PhD Armindo Monjane 19

20 Importância do Catalisador Porque é que as viaturas com catalisador devem estar equipadas com um sistema de injecção electrónica do combustível? O catalisador trabalha de forma óptima para uma relação arcombustível de 14,55:1, mas a sua eficácia perde-se rapidamente se esta proporção se modificar, ainda que ligeiramente. Com um carburador não seria possível obter um doseamento correcto da mistura para cada velocidade, carga, temperatura, etc. Esta precisão só é possível com um sistema de injecção electrónica. As variações de dosagem ar-combustível fazem-se graças às informações obtidas pela sonda Lambda. Situada no tubo de escape antes do catalisador, esta sonda analisa a concentração de oxigénio nos gases de escape, e regula através de um comando electrónico a riqueza da mistura. PhD Armindo Monjane 20

21 Quais são as principais qualidades e defeitos de um catalisador? A principal qualidade de um catalisador é o seu papel no combate à poluição. Nenhuma técnica facilmente abordável permite, neste momento, chegar a este nível de eficácia. As outras qualidades estão ligadas à electrónica de gestão que ele impõe: manutenção simplificada do motor, redução dos riscos de avaria, arranques sem problemas quer a frio quer a quente e facilidade ou prazer de condução. Tudo coisas que simplificam a vida do automobilista. Na coluna dos defeitos é necessário colocar o custo do sistema, um maior consumo de combustível, e a sua alta eficácia a frio. Qual é o preço de um catalisador? O catalisador e todos os seus periféricos provocam um aumento médio de 20% no valor de um veículo. PhD Armindo Monjane 21

22 Como saber se o catalisador funciona correctamente? Os profissionais dispõem de analisadores de 4 gases - CO, CO2, O2, HC+NOx - para avaliar o estado de um catalisador. Esta medição faz-se com o motor em funcionamento. Mas para se saber melhor da sua eficácia quando em regimes altos ou em esforço, é necessário utilizar equipamento muito mais sofisticado. No futuro, é provável que os motores sejam equipados com um sistema de auto-controlo com o acender de uma luz avisadora em caso de anomalia no catalisador. PhD Armindo Monjane 22

23 CAUSAS DAS AVARIAS NOS CATALISADORES Quando um catalisador precisa de ser substituído, um ou mais dos seguintes problemas podem estar na origem da sua avaria. 1- Motor desafinado Muitas avarias do catalisador são devidas ao motor que precisa urgentemente de uma afinação. Outro problema comum, é uma mistura ar combustível incorrecta, velas de ignição sujas ou sistemas de distribuição dessincronizados. Todos estes factores, evitam o combustível de ser queimado completamente no cilindro. Nestes casos, o combustível pode passar para o sistema de escape e queimar-se em contacto com o catalisador. Como resultado, a peça sobreaquece, levando a cerâmica catalítica a derreter-se. PhD Armindo Monjane 23

24 CAUSAS DAS AVARIAS NOS CATALISADORES 2- Presença de combustível na linha de emissão Outros problemas podem também surgir devido a gasolina na linha de emissão, em virtude de injectores de combustível defeituosos, ou um mal funcionamento da válvula de verificação. Uma falha do detector de oxigénio, pode também afectar a mistura ar combustível, que pode ser muito rica ou muito pobre. Se for muito rica, o conversor catalítico pode derreter. No entanto, se a mistura for muito pobre, pode não ser possível ao catalisador converter os hidrocarbonetos em compostos inofensivos PhD Armindo Monjane 24

25 CAUSAS DAS AVARIAS NOS CATALISADORES IMPORTANTE Deve ter-se presente que a substituição do catalisador danificado é apenas o primeiro passo. Deve-se também solucionar o problema que levou ao seu dano. Se não se solucionar esse problema, mais cedo ou mais tarde o novo catalisador também se danificará. Outro aspecto a ter em conta, é a eliminação do catalisador do sistema de escape. Este procedimento é ilegal, estando, por isso, sujeito a multa. PhD Armindo Monjane 25

26 CAUSAS DAS AVARIAS NOS CATALISADORES 3- Impactos O interior de um catalisador é constituído por um material leve, fino, altamente frágil. Uma cobertura isolante espessa providencia uma protecção moderada contra impactos. No entanto, o impacto de rochas ou detritos atirados contra o catalisador, ou choques em virtude de buracos ou uma condução todo-o-terreno, ou mesmo um fixador partido, podem todos levar à quebra do catalisador. Uma vez a cerâmica catalítica partida, bocados soltos chocalham uns contra os outros e despedaçam-se. O fluxo das emissões é interrompido, levando a um aumento da pressão no interior, o que causa perda de potência e sobreaquecimento. PhD Armindo Monjane 26

27 CHAMINÉS QUE PROVOCAM POLUIÇÃO PhD Armindo Monjane 27

28 Alto-Forno 1. Fornalha Cowper 2. zona de derretimento 3. zona de redução de óxido ferroso 4. zona de redução de óxido férrico 5. zona de pré-aquecimento (garganta) 6. alimentação de minério, pedra calcária e coque siderúrgico 7. escapamento de gases 8. coluna de minério, coque e pedra calcária 9. remoção de escória 10. ferro-gusa 11. Chaminé para escoamento dos gases libertos PhD Armindo Monjane 28

29 FUNCIONAMENTO O alto-forno baseia-se no facto de que o silício indesejável e outras impurezas, são mais leves do que o ferro fundido, seu produto principal, designado por ferro - gusa. O forno é construído na forma semelhante a uma chaminé, numa estrutura alta feita com tijolos refratários. Coque, pedra calcária e minério de ferro (óxido de ferro) são inseridos no topo. O ar chega pela base. Este fornecimento de ar permite a combustão do combustível no seu interior. Isto reduz o óxido a metal que, sendo mais denso, se concentra na parte inferior do forno. A natureza exacta da reação é: Fe 2 O CO 2Fe + 3CO 2 PhD Armindo Monjane 29