Modernização nas Estações de Tratamento de Esgotos Estudo de caso indústria têxtil

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1 Faculdade Ietec Pós-graduação Gestão e Tecnologia de Resíduos e Efluentes Turma de outubro de 2017 Modernização nas Estações de Tratamento de Esgotos Estudo de caso indústria têxtil Priscila Santos de Matos Engenheira Ambiental Analista de Operações pri.santos.matos@gmail.com Luiz Carlos Neuenschwander Filho Engenheiro Mecânico luizcarlosnfilho@hotmail.com RESUMO O setor têxtil é tradicionalmente grande consumidor de água no seu processo produtivo e por consequência, é considerado gerador de volume considerável de água residual e de efluentes líquidos contendo produtos químicos, resultantes dos processos de beneficiamento de fios e tecidos. Foi realizada uma visita técnica na indústria têxtil da CEDRO, localizada no município de Sete Lagoas (MG). Com base nessa visita, realizou-se um Estudo de Caso, fundamentado nas técnicas já implantadas e que podem ser implantadas para modernização nas estações de tratamento de esgotos das indústrias têxteis. Concluiu-se que a CEDRO já adota algumas tecnologias, mas que ainda existem várias possibilidades aplicáveis a ela. Palavras-chave: Têxtil. Água. Esgoto. 1 INTRODUÇÃO O segmento industrial no Brasil e no mundo se desenvolveu, ao longo dos anos, na crescente busca de maximização de resultados, por meio de melhorias nos parques industriais e nos processos produtivos e com foco na redução de custos, fatores

2 2 continuamente demandados pelo crescimento da competitividade de um mercado globalizado. Durante este crescimento industrial, não houve, por parte das indústrias e do poder do estado, uma preocupação com as questões relacionadas com o, também crescente, processo de degradação ambiental causado por este crescimento desordenado. Matériaprima e insumos, como a água, eram tratados como infindáveis e autorregeneráveis, de forma que não havia ações conscientes para minimizar os danos ocasionados pelo consumo descontrolado destes recursos e pela poluição gerada durante os processos produtivos. Contudo, as reações do meio ambiente, como a crescente escassez de recursos hídricos observada no país nas duas últimas décadas, mostraram que o crescimento econômico descontrolado, sem ações efetivas de preservação de recursos, estava causando danos irreparáveis aos ecossistemas, de maneira que poderia tornar insustentável, não só a atividade industrial, mas a vida humana. A necessidade de uma mudança de postura e atitude sobre o problema tornou-se indispensável, fazendo com que se colocasse em curso, por parte dos agentes que compõe a sociedade, poder público, empresas e população, a adoção de medidas necessárias para a garantia da sustentabilidade. Passaram a ser adotadas pelas indústrias, práticas de Produção mais Limpa, que consiste na adoção de políticas de melhoramento e desenvolvimento da produção, visando minimizar a poluição gerada no processo industrial. Fernandes et al (2001) define a Produção Mais Limpa da seguinte forma: a aplicação contínua de uma estratégia econômica, ambiental e tecnológica integrada aos processos e produtos, a fim de aumentar a eficiência no uso de matérias-primas, água e energia, através da não-geração, minimização ou reciclagem de resíduos gerados em um processo produtivo. Produção Mais Limpa também pode ser chamada de Prevenção da Poluição, já que as técnicas utilizadas são basicamente as mesmas. (FERNANDES et. al., 2001) Pelo conceito proposto por Fernandes (2001), a Produção mais Limpa pressupõe quatro atitudes básicas, a não geração de resíduos, através da racionalização das técnicas de produção, a minimização da geração dos resíduos, o reaproveitamento dos resíduos no próprio processo de produção e o aproveitamento das sobras ou do próprio produto para a geração de novos materiais (CETESB, 2007, apud HENRIQUES e QUELHAS, 2007).

3 3 Também, dentro deste contexto e impulsionado pela urgência de proteger os recursos naturais, notadamente a água, foi implantada no Brasil, pela Lei n /97, a Política Nacional de Recursos Hídricos a Política Nacional de Recursos Hídricos, com o objetivo de regulamentar o uso e aproveitamento dos recursos hídricos, obrigando as indústrias a buscarem novos modelos de gerenciamento da água em seus processos, de forma a buscar autonomia no abastecimento, com a racionalização do consumo e práticas de reúso. Em função desse panorama, o reúso da água passou a ser difundido de forma crescente no Brasil, impulsionado pelos reflexos financeiros associados aos instrumentos trazidos pela Lei de 1997, que visam à implantação da Política Nacional de Recursos Hídricos: outorga e a cobrança pelo uso dos recursos hídricos (RODRIGUES, 2005). O presente artigo visa apresentar um estudo sobre os resultados e benefícios obtidos por uma unidade têxtil, no tratamento de seus efluentes e no reuso do efluente tratado no processo produtivo da unidade, identificando as oportunidades de melhorias a serem empregadas. Foi selecionada para este estudo, uma unidade têxtil, localizada no município de Sete Lagoas (MG), que compõe junto com outros parques fabris, o grupo Cedro e Cachoeira. A indústria têxtil foi escolhida para o estudo pelo fato de ser, tradicionalmente, grande consumidora de água no seu processo produtivo e por consequência, é considerada geradora de volume considerável de água residual e de efluentes líquidos contendo produtos químicos, resultantes dos processos de beneficiamento de fios e tecidos. 2 REFERENCIAL TEÓRICO O desenvolvimento sustentável no setor empresarial busca a adoção de uma política de proteção socioambiental condizente com o desenvolvimento econômico. Ou seja, as empresas têm como objetivo realizar mudanças no processo produtivo para aumentar a qualidade enquanto diminuem os custos. Além disso, existe atualmente uma grande preocupação com o meio ambiente por parte dos empresários, que procuram se adequar à legislação ambiental, para evitar que desastres ecológicos denigram a imagem de suas empresas (PEREIRA, 2003).

4 4 Baseado nas oportunidades de melhoria que podem ser desenvolvidas em uma PmL, o primeiro nível é marcado pela redução na fonte, visando a otimização do uso de recursos e a não geração de poluentes, via modificação no produto (mudanças em matérias-primas) ou modificação no processo (modificação tecnológica). Os poluentes que não podem ser evitados devem ser reintegrados ao processo de produção da empresa (reciclagem interna). Deve-se fazer um estudo de viabilidade, priorizando as soluções de eliminação na fonte e reciclagem interna, e por último, reciclagem de resíduos e efluentes fora da empresa. A opção que for mais vantajosa deve ser adotada, levando em consideração os custos e benefícios de aplicação. (PIMENTA, et al. 2011). 3 METODOLOGIA O trabalho foi realizado com base em uma extensa verificação bibliográfica, para melhor entendimento dos processos de tratamento de efluentes adotados pela indústria têxtil, de forma a suportar uma análise das praticas adotadas pela unidade selecionada e dos resultados alcançados. As práticas adotadas pela unidade têxtil e os resultados alcançados com a adoção destas práticas, foram verificadas em uma visita técnica realizada à unidade têxtil. Para a visita técnica, foi elaborado um checklist, composto de aspectos que deveriam ser observados, que é apresentado no item 4 deste trabalho. Com base no check list, nas verificações realizadas durante a visita e na análise do referencial bibliográfico foi realizada a análise e o estudo das melhorias propostas para a unidade. 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO A água é essencial para o processo têxtil e este é um dos setores da indústria que mais consomem água em seu processo, devido a necessidade de múltiplos enxágues das matérias-primas, tinturarias entre outros processos de lavagem dentro do segmento. A modernização nas estações de tratamento de esgoto na indústria têxtil contribui para a redução dos impactos negativos como do consumo demasiado de água. Dentre alguns processos que tem sido aplicados recentemente, destacam-se a aplicação de CO 2 na correção de ph, aplicação de membranas de ultrafiltração, osmose inversa e tecnologia MBR e o tratamentos por ionização.

5 5 1 Aplicação do CO 2 na correção do ph Os efluentes industriais têxteis possuem valores de ph muito elevados, em virtude do uso de bases como hidróxidos de sódio (soda cáustica) ou de cálcio, em especial para aumentar a resistência de fios e sua afinidade com corantes. Devido ao uso desses produtos no processo, se faz necessário a neutralização do efluente antes de encaminhá-lo a ETE. Para essa neutralização se utilizam os ácidos, sulfúrico ou muriático, esses dois que por sua vez podem gerar corrosões nas tubulações e nos tanques além da geração de vapores tóxicos. Para evitar a geração de corrosões e desses vapores tóxicos, foi desenvolvido uma tecnologia em que se emprega o CO 2 como reagente responsável pela neutralização, utilizando-se do gás gerado da queima de combustíveis (G.L.P; B.P.F, gás natural) nas caldeiras. Quando o CO 2 é dissolvido em água, forma-se ácido carbônico (CO 2 + H 2 O => H 2 CO 3 ). Diferentemente dos ácidos inorgânicos/minerais, o CO 2 tem muitas vantagens, sendo uma delas evitar a acumulação excessiva de sais como cloretos, sulfatos etc. O processo basicamente consiste na sucção parcial dos gases a uma determinada altura da chaminé utilizando-se de equipamentos específicos, fazendo com que os gases succionados sejam recalcados através de tubulações para o ponto de neutralização passando através de um lavador de gases posicionado entre o compressor e o reator, a fim de eliminar as partículas sólidas que presentes nos gases, para posterior aplicação no efluente. A neutralização dos álcalis presentes no efluente ocorre em um reator à custa de um sistema de injeção, de tal forma que após passar pelo processo o efluente se apresenta neutralizado e com ph na faixa pré-estabelecida através de sistema automático de controle. Por fim vale ressaltar que esta prática não é apenas ambientalmente adequada por minimizar o uso de hidróxidos de sódio e/ou de cálcio, compostos altamente poluentes e perigosos, mas também dá adequada solução aos gases gerados pelos processos de queima de combustíveis, para produção de calor e energia, processo altamente difundido na indústria conforme Leite e Militão (2008), motivo de preocupação não apenas pelas grandes quantidades geradas como também pelo grande potencial de poluição.

6 6 Consequentemente, o aproveitamento desses gases como reagentes químicos, significa que através da utilização de um produto barato e disponível em grandes quantidades, é possível além de contribuir para a diminuição da poluição atmosférica ainda utilizar um resíduo gerado pelas caldeiras. 2 Aplicação de osmose inversa, membranas de ultrafiltração e tecnologia MBR O processo de osmose inversa é uma tecnológica para tratamento de efluentes, que se traduz na separação de um solvente do soluto de baixa massa molecular por meio de uma membrana permeável ao solvente e, por conseguinte impermeável ao soluto. Isso ocorre quando se aplica uma grande pressão sobre este meio aquoso, contrariando o fluxo natural da osmose. O processo de osmose inversa geralmente está associado a técnicas de ultrafiltração. A técnica de osmose inversa aliada então a ultrafiltração não é recente, apesar de não tão recente a utilização da tecnologia, sua aplicação não é ainda tão difundida. Este tipo de membranas, conforme REVISTA TAE (2012), fazem parte de um grupo mais amplo de membranas, destacando-se as de microfiltração, nanofiltração e osmose reversa, já mencionada, diferenciando estas entre si, pela porosidade (Figura 1). Esta porosidade pode ser definida, pela capacidade de reter sólidos, sendo a principal forma de classificar o tipo da membrana. Analisando pelo lado da eficiência, este quesito é amplamente comprovado, proporcionando uma qualidade elevada do efluente tratado.

7 7 Figura 1 - Tecnologia de separação por membranas Fonte: GE, As membranas também auxiliam as indústrias a cumprirem os padrões de lançamento em corpos d água e/ou sistema de coleta de esgotos sanitários, de acordo com o estudo Gross et al. (1999) a nanofiltração é adequada para a descoloração, reduzindo quase 100% da cor, para posterior tratamento e reciclagem de efluentes de tinturaria no beneficiamento de tecidos. Há também os sistemas denominados MBR, formados por membranas bio-reatoras, nos quais o tratamento do efluente é todo feito no interior do equipamento, diferentemente dos sistemas de ultrafiltração, que geralmente necessitam ser associados a outros processos. Esta tecnologia do acordo com a FEAM &FIEMG (2014), consiste em uma das mais modernas e inovadoras tecnologias apresentadas ao mercado de tratamento de efluentes industriais, por meio de um sistema de ultrafiltração de membranas (tecnologia MBR Membrane Biological Reactor) operando em pressão negativa, tal como a osmose inversa, na tentativa de reter a maior carga poluidora possível, principalmente para eficiência na obtenção de um efluente final ausente de cor e sem a presença de sólidos. Neste mecanismo, a eficácia de remoção da carga orgânica (DBO) passa de 60% para 99,9%. Um dos sistemas de MBR é o VRM, equipamento composto por membranas planas rotativas de ultrafiltração, que segundo a Revista TAE (2012), é recomendado para a indústria têxtil, em virtude da eficiência na remoção de cor, do custo operacional pequeno e dos menores índices de manutenção. Esta membrana VRM, é inserida dentro do reator biológico, ou pode também operar em tanque com recirculação de lodo, compondo o sistema de ultrafiltragem. O efluente, quando com esta tecnologia, conquista alta qualidade, livre de microorganismos, atendendo aos requisitos das mais variadas legislações sobre o tema. Ao final, o efluente tratado atinge elevados níveis de qualidade, propiciando não apenas a observância a parâmetros legais, bem como proporciona a maior reutilização do mesmo efluente em diferentes processos, gerando economia de água e melhorando a qualidade do efluente lançado nos corpos receptores. 3 Tratamento por ozonização

8 8 A ozonização é uma técnica com muitos em estudos, porém pouco utilizada no tratamento de efluentes líquidos, mas atualmente tem sido muito recomendada como alternativa à Indústria Têxtil, principalmente no que tange a retirada de cor destes (Ranieri, 2011). Isto, pois de acordo com pesquisas feitas por Lin e Lin (1993), o processo de ozonização gerou resultados altamente satisfatórios na efetiva remoção de cor no tratamento de efluentes têxteis. Uma das formas de utilização da ozonização, segundo Piveli et al. (2003), é a partir do efeito corona, que utiliza como matéria prima o oxigênio (O 2 ) presente no ar, captado pelo concentrador de oxigênio, gerando o gás ozônio por meio de descargas elétricas. O sistema consiste em um dielétrico, no qual o oxigênio é inserido, e por meio de uma descarga elétrica constante, gerada por um sistema elétrico, a molécula de oxigênio (O 2 ) é quebrada gerando o ozônio (O 3 ), que em contato com o efluente promove o tratamento do mesmo. O ozônio é um alótropo triatômico do oxigênio (O 3 ) de decomposição rápida e espontânea, transformando-se novamente em oxigênio após as etapas de tratamento (Figura 4). Poderoso oxidante, para Baig e Liechti (2001) apud Guanet al. (2004), o ozônio pode ser amplamente utilizado no tratamento de efluentes líquidos. Com suas propriedades oxidantes, o ozônio reduz as demandas químicas e bioquímicas de oxigênio (DQO e DBO), tornando compostos não-biodegradáveis em degradáveis, segundo Bader e Hoigné (1981) apud Ranieri (2011), garantindo a segurança microbiológica e a qualidade de produtos, oxidando inclusive metais pesados, funcionando como desinfetante, e principalmente como antes dito reduzindo a cor e o odor dos efluentes líquidos. Figura 2 Tecnologia de Ozonização Fonte: Brasil Ozônio, Apesar de vários trabalhos sobre a ozonização já tenham sido publicados, pouco se sabe quanto a movimentação do procedimento de ozonização como um todo e os produtos da

9 9 reação deste (Liakouet al, 1997 apud Hassemer e Sens, 2002), o que requer análise de caso específico quanto a escolha da melhor tecnologia para tratamento e o teste piloto antes da implantação a fim de verificar reações adversas e eventuais novos resíduos. 4 Estudo de Caso A unidade de indústria têxtil Geraldo Magalhães Mascarenhas, pertencente à empresa Cedro Têxtil, uma das maiores empresas nacionais neste segmento, em operação desde 1950 e localizada no município de Sete Lagoas/MG. Na Tabela 1 foram apresentados pela empresa os dados relacionados às características da unidade, capacidade produtiva e índices de consumo hídrico. Tabela 1 Dados da Unidade da Cedro em Sete Lagoas Dados da Indústria Têxtil GERALDO MAGALHÃES MASCARENHAS CEDRO TÊXTIL Ano de início de operação 1950 Ano de início de operação da ETE 1997 Produção média de tecidos 3 milhões de metros ou 10 milhões de Kg. Consumo de água 45/50 l/kg de tecido Fontes de captação de água 100% captação de poços Distribuição do consumo de água no processo produtivo Fiação 10% Tecelagem 10% Acabamento de Tecidos 45% Caldeiras 20% Demais Usos 15% Os resultados relacionados à pesquisa realizada estão apresentados na Tabela 2, contendo 7 itens relativos aos processos de tratamento dos efluentes gerados na unidade e as práticas empregadas de reuso do efluente tratado. Para cada item da pesquisa, existem três opções de resposta, Sim, quando o item é adotado pela empresa, Não, quando não é adotado e N/A, quando não se tem informação clara ou quando não se aplica ao processo produtivo da empresa, além de um campo de Observação, para registros considerados relevantes de cada item.

10 10 Tabela 2 Check List Item Check List S N N/A Observação 1 Existe sistema de Tratamento de Efluentes? Qual tipo e capacidade? 2 Utiliza o efluente industrial tratado para lavagem de pisos, equipamentos e outros? x x Lodos ativados Vazão: 150 m3/h - 3 Utiliza o efluente tratado nos processos industriais? Indicar onde. 4 Existe processo de neutralização de efluentes por gases de combustão? 5 Os resíduos da Estação de Tratamento de Efluentes (lodo) são aproveitados? 6 Faz uso das tecnologias de osmose inversa, ultrafiltração e MBR (Membrane Biological Reactor) no tratamento dos efluentes líquidos? 7 Utiliza a técnica de ozonização para remoção de cor e tratamento dos efluentes líquidos? x Lavagem de tecidos de cores escuras. x Reatores de contato. 2 torres x Aplicação agrícola de biossólidos para cultura de forrageiras, para alimentação de rebanhos x - x - Em relação à taxa de consumo de água por kg de tecido produzido, os dados apresentados pela empresa demonstram que a mesma vem atingindo resultados positivos relevantes, alcançando o valor médio de 45 a 50 l/kg de tecido (Tabela 1), enquanto a média nacional é de 90 litros de água/kg de tecido conforme Tabela 3. Tabela 3 Média nacional de consumo de água na indústria têxtil Consumo de Água na Industria Têxtil (litros /kg de produto) Processo Produtivo Mínimo Máximo Preparação e fiação de fibras têxteis Tecelagem com tinturaria Acabamento em fios e tecidos Fonte: Sinditêxtil Revista Hydro 2012

11 11 Em relação ao tratamento de efluentes, foi verificado que a unidade possui um sistema biológico de tratamento de efluentes, por lodos ativados. Parte dos efluentes tratados é utilizada no processo produtivo, na lavagem de tecidos de cores escuras (item 2 do check list), e na lavagem de pisos, equipamentos e outras atividades fora do processo produtivo (item 3). Segundo (FEAM & FIEMG, 2014), o reúso do efluente tratado gera benefícios ambientais, com a redução do consumo de recursos naturais, e benefícios econômicos, com a redução do uso de produtos químicos, do consumo de energia, do custo das parcelas dos volumes de captação e do custo do processo produtivo, uma vez que a água de reutilização é mais barata que a água potável. Observa-se, também, como fator positivo, a adoção da neutralização do efluente por gases de combustão (item 4 do check list). Esta prática proporciona, além da redução no uso de compostos altamente poluentes e perigosos, que são utilizados para a neutralização do ph do efluente, o aproveitamento de gases gerados por processos de queima de combustíveis, contribuindo para a redução da taxa de emissão de poluentes atmosféricos. No entanto, observa-se que a unidade ainda não emprega as modernas tecnologias de tratamento por osmose inversa, ultrafiltração e MBR (Membrane Biological Reactor) (item 6 do check list) assim como não emprega a técnica de ozonização para remoção de cor e tratamento dos efluentes líquidos (item 7 do check list). Pela revisão bibliográfica realizada, essas tecnologias vêm sendo empregadas, com sucesso, no tratamento de efluentes gerados pelas indústrias têxteis, proporcionando uma elevação nos níveis de qualidade do efluente e uma maior reutilização do mesmo em diferentes etapas do processo produtivo, com a consequente redução no consumo de água e gerando benefícios econômicos e ambientais. Outra prática importante observada é a destinação do lodo residual do sistema de tratamento dos efluentes em aplicação agrícola, na cultura de forrageiras e posterior alimentação de rebanho (item 5 do check list). Apesar de não estar relacionada ao reúso do efluente tratado, esta prática deve ser destacada, por gerar benefícios para empresa pela redução do volume e do custo de disposição desses resíduos em aterros sanitários.

12 12 5 CONCLUSÃO A melhoria no modelo de gestão dos recursos hídricos pelas indústrias é uma realidade crescente, não só para o atendimento às políticas governamentais, mas pela necessidade de garantir a competitividade da empresa e sua sustentabilidade. A unidade Geraldo Mascarenhas Magalhães, da CEDRO Têxtil, já obtém resultados positivos com a adoção de práticas de melhoramento de seu processo produtivo, visando reduzir o consumo de recursos hídricos e a quantidade de geração de efluentes. No entanto, pode-se observar, que ainda existem tecnologias disponíveis no mercado para o tratamento dos efluentes líquidos, não implementadas pela empresa, gerando assim, novas oportunidades para implementação de melhorias. Este trabalho, sugere o aprofundamento na análise das tecnologias aqui apresentadas, e o estudo de viabilidade técnica e econômica para implementação, considerando as características especificas da unidade e seus aspectos técnicos produtivos, como a reconhecida diversidade da qualidade e do volume dos efluentes líquidos gerados por uma unidade têxtil. REFERÊNCIAS BADER, H; HOIGNÉ, J. Rate Constante of Reactions of Ozone with Organic and Inorganic Compounds in Water. WaterResearch. Alemanha, vol. 17, p FEAM &FIEMG et al. Guia Técnico Ambiental da Indústria Têxtil. Minas Gerais, FERNANDES, J. V. G et al. Introduzindo práticas de produção mais limpa em sistemas de gestão ambiental certificáveis: uma proposta prática. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 06, n. 03, jul/dez. Rio de Janeiro, p GROSS, R.; SCHÀFER, T.; JANITZA, J.; TRAUTER, J. Nanofiltração de Efluentes de Tinturaria. Química Têxtil, p Setembro 1999.

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14 <<2017>> Autorização de Divulgação de Artigo Técnico AUTORIZAÇÃO DE PUBLICAÇÃO AUTORIZO A PUBLICAÇÃO DO ARTIGO TÉCNICO NA INTERNET, JORNAIS E REVISTAS TÉCNICAS EDITADAS PELO IETEC. NÃO AUTORIZO A PUBLICAÇÃO OU DIVULGAÇÃO DO ARTIGO TÉCNICO. BELO HORIZONTE, / / CURSO: SEMESTRE/ANO: TURMA: TÍTULO DO ARTIGO: NOME DO AUTOR (LEGÍVEL) ASSINATURA