METODOLOGIA TECLIM PARA OTIMIZAÇÃO AMBIENTAL DE PROCESSOS INDUSTRIAIS

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1 UFRJ NIRAE - Núcleo Integrado de reuso de água e efluentes Março 2008 UFBA TECLIM METODOLOGIA TECLIM PARA OTIMIZAÇÃO AMBIENTAL DE PROCESSOS INDUSTRIAIS

2 Asher Kiperstok Rede de Tecnologias Limpas, Teclim Departamento de Engenharia Ambiental Programa de pós graduação em Engenharia Industrial Desenvolvimento sustentável de produtos e processos 27/03/2008 Asher Kiperstok 2 Escola Politécnica UFBA

3 TECLIM s water use optimization projects Project Years Size Population equivalence (100 l/pc.d) m3/h água m3/h Caraiba metais SA m3/h água m3/h eco m3/h (cont)

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5 PANORAMA GERAL Características/Diagnóstico Marco Conceitual Instrumentos Desenvolvidos Resultados Localização Geográfica Culturais Técnico/ Operacionais Tecnológicas Custo Gestão Legislação Redução na fonte Reciclagem interna Reciclagem externa Tratamento Descarte Desenvolvimento e acompanhamento das atividades com a formação da parceria universidade -empresa Inserção dos conceitos de Produção Limpa através da capacitação permanente e em larga escala Construção e implantação de Balanço Hídrico detalhado que considera incertezas de informações Implementação de um Banco de Idéias digital que considera aspectos culturais, ambientais e econômicos na avaliação do potencial /dificuldade de uma oportunidade Implantação de um Sistema de Informações Geográficas (SIG) identificando as fontes produtoras e consumidoras de água Otimização das redes de transferência de massa Análise da inserção da empresa no ciclo hidrológico regional Elaboração de projetos conceituais de minimização do uso da água e geração de efluentes Auditoria de fontes de alimentação de efluentes (canaletas, dutos, valas, etc) Integração Universidade -Empresa Capacitação/Conscientização Sistema de captação de dados de consumo de água e geração de efluentes Inserção do conceito de qualidade de informação de vazões Balanço hídrico operacional e vivo Metodologia de reconciliação de dados com base na qualidade de informação das vazões Registro de idéias Metodologia de análise de idéias / oportunidade Implementação das idéias /oportunidades Geo -referenciamento dos dados da empresa e região Aproveitamento do potencial hídrico da região Implementação de rede de transferência de massa Projetos Reuso/Reciclo Redução do consumo de água Redução da geração de efluentes 27/03/2008 Asher Kiperstok 5

6 O desafio:fator 10 Impacto ambiental = (População) x (Renda per cápita) x X 10 1/10 (Impacto ambiental / Produto) 27/03/2008 Asher Kiperstok 6

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11 11 sete mil litros de água em São Domingos do Pombal, na Paraíba Legenda: Caminhão pipa distribui 27/03/2008 Asher Kiperstok

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13 Do ponto de vista ambiental o setor saneamento tem se caracterizado por: Despejo de efluentes in natura nos corpos receptores Aspectos conhecidos 27/03/2008 Asher Kiperstok 13

14 Perdas de água na rede Perdas de energia na rede Desconhecimento dos nutrientes presentes nos esgotos Perdas e desperdícios de água e energia nos prédios 27/03/2008 Asher Kiperstok 14

15 Índice de perdas por ligação 341,8 l/lig.dia 10,3 m 3 /lig.mes Índice de atendimento urbano de esgoto Índice de tratamento de esgoto 97,3% 505,5 l/lig.dia 15,2 m 3 /lig.mes 33,3% 42,5% 73,0% 27/03/2008 Asher Kiperstok 15

16 Índice de consumo de água 60,6% 55,6% 27/03/2008 Asher Kiperstok 16

17 Gestão da oferta de água Gestão da demanda de água

18 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 1. Localizaçao Geográfica 1.1 Visão de abundância de água está relacionada às características da região 27/03/2008 Asher Kiperstok 18

19 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 2. Cultura 2.1 Prevalece o conceito de água e efluente, a logística hoje existente é que a água é a entrada e o efluente é a saída do processo 2.2 Não existe cultura de racionalização da água para a nossa geração 27/03/2008 Asher Kiperstok 19

20 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 2. Cultura 2.3 Operadores e projetistas ainda delegam a terceiros questões relacionadas com o consumo de água e geração de efluentes 2.4 Os valores ambientais começam a entrar na empresa provavelmente como fruto de uma visão social mais ampla em um novo momento. É percebida alguma simpatia da operação quanto ao uso racional da água 27/03/2008 Asher Kiperstok 20

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22 Paris lança cinco milhões de francos por ano no mar. E isto não metaforicamente. Como, e de que modo? Dia e noite. Com que propósito? Nenhum. Com que pensamento? Sem pensar nisto. Para o que usa? Para nada. Por meio de que órgão? Por meio de seu intestino. O que é seu intestino? Sua rede de Esgotos Depois de longa experimentação, a ciência sabe agora que o mais fertilizador e o mais efetivo dos adubos são aqueles do homem.... Empregar a cidade para enriquecer os campos seria um sucesso seguro. Se de um lado nosso ouro é adubo, no outro, nosso adubo é ouro. O que é feito com este ouro, adubo? É varrido para o abismo.... O sistema presente erra tentando fazer o bem. A intenção é boa, o resultado é triste. Os homens pensam que eles estão saneando a cidade; eles estão emagrecendo a população 27/03/2008 Asher Kiperstok 22 Uma rede de esgoto é um equívoco. Victor Hugo, Os Miseráveis, 1868

23 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 3. Técnico/Operacionais 3.1 Água é muito pouco medida, tendo no máximo a medição de uma entrada e uma saída 3.2 Não existe conhecimento do consumo por unidade de processo 3.3 As águas são especificadas para, no máximo, quatro níveis de qualidade: bruta, clarificada, desmineralizada e potável 27/03/2008 Asher Kiperstok 23

24 Consumo: 2.200m 3 /h Exemplinho UNIB / BRASKEM Numero de hidrômetros: ~ Hidrômetros/1000 m 3 /h: CIDADE: 150 l/hab/dia 25 l/h por hidrômetro 400 Hidrômetros/1000 m 3 /h 27/03/2008 Asher Kiperstok 24

25 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 3. Técnico/Operacionais 3.4 Água do aqüífero de São Sebastião e do rio Joanes são chamadas de água bruta pelo setor industrial, apesar de serem utilizadas para diferentes fins?? 3.5 Não há registro e interpretação sistemática de eventos que ocasionam variação de consumo de água e geração de efluentes 27/03/2008 Asher Kiperstok 25

26 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 4. Tecnológicas 4.1 Processos projetados e construídos no passado não incorporam demandas ambientais atuais. 4.2 Avanços tecnológicos permitem a oferta de sistemas avançados de tratamento de água e efluentes 27/03/2008 Asher Kiperstok 26

27 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 4. Tecnológicas 4.3 Custo ainda é um fator limitante 4.4 Envolvimento da indústria com a transferência de tecnologia ainda é baixa 27/03/2008 Asher Kiperstok 27

28 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 4. Tecnológicas 4.5 Tratamento centralizado X tratamento descentralizado 27/03/2008 Asher Kiperstok 28

29 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 5. Custo 5.1 Água é barata na medida em que não incorpora os custos futuros da carência deste recurso natural 5.2 O custo relativo da água em relação a outros insumos é pouco significativo, e, por essa razão, não se dá muita atenção à mesma 27/03/2008 Asher Kiperstok 29

30 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 6. Gestão 6.1 Quando se faz algum esforço de racionalização não se tem uma referência de consumo racional, no máximo, se combate perdas e desperdícios visíveis 6.2 Estabelecem-se metas de redução de efluentes com base no histórico de produção de efluentes. 27/03/2008 Asher Kiperstok 30

31 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 6. Gestão 6.3 Existem dificuldades de aprovação de projetos internos que levam a redução de consumo de água porque seus retornos financeiros não são competitivos com outros projetos de investimentos na produção 6.4 Algumas empresas já criam caminhos/critérios paralelos para a submissão desses projetos internamente na linha de proteção ambiental 27/03/2008 Asher Kiperstok 31

32 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 6. Gestão 6.5 Não existe critério de liberação de outorga para o uso da água considerando-se as qualidades das disponíveis na região e a necessidade real para o seu uso 6.6 Não é considerado o conteúdo exergético da água e nem o consumo energético necessário para o transporte da mesma 27/03/2008 Asher Kiperstok 32

33 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 7. Legislação 7.1 Os setores ambientais tendem a focalizar o efluente final da empresa por ser ele o controlado e monitorado pelos órgãos ambientais; com vistas de mudança para o uso racional da água 7.2 Não há controle do consumo de água por parte dos órgãos responsáveis pelo controle e política dos recursos hídricos 27/03/2008 Asher Kiperstok 33

34 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 7. Legislação 7.3 Foram criados comitês de bacias (Lei 7.663/91) para gerenciar a água de forma descentralizada, integrada e com a participação da sociedade 7.4 Não existe uma atuação efetiva por parte dos comitês e agências de bacias que só agora estão sendo implantados. 7.5 Não são consideradas com as devidas considerações técnicas as transposições de bacias atualmente existentes ou em implantação 27/03/2008 Asher Kiperstok 34

35 DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA Características/Diagnóstico 7. Legislação 7.6 Prevalece a visão da gestão da oferta (convêm dar uma olhada no que acontece no setor elétrico) 27/03/2008 Asher Kiperstok 35

36 GASTO DE ÁGUA / ENERGIA NA INDÚSTRIA Consumo necessário / desejado Desperdício (Gasto não necessário ou desejado pelo usuário, conscientemente ) Perdas nos Processos e instalações (independem do usuário ) Qualidade ambiental de equipamentos / processos /área / unidade / empresa Nivel de medição e tarifa Necessidade Desejo consciente Usuário Quantidade (massa) Aparelho / instalação Usuário Qualidade Aparelho / instalação Manutenção Aparelho / instalação (caracteristicas e idade) Projeto/ tecnologia Construção Normas técnicas / legislação Água Captação Distribuição Rateio Geração Energia Utilização Manutenção 27/03/2008 Asher Kiperstok 36

37 Consumo Sustentável Ecologia Industrial Modificação do produto Modificação do processo Melhoria na Operação Prevenção Reciclagem Tratamento Disposição de resíduos Fim de Tubo 27/03/2008 Asher Kiperstok 37

38 27/03/2008 Asher Kiperstok Fonte: adaptado de LaGrega, TÉCNICAS PARA REDUÇÃO DA POLUIÇÃO ORDEM DE APLICAÇÃO PRIMEIRO NO FIM DESEJÁVEL DO PONTO DE VISTA AMBIENTAL ALTAMENTE POUCO REDUÇÃO NA FONTE RECICLAGEM INTERNA E EXTERNA TRATAMENTO DE RESÍDUOS MUDANÇAS NO PRODUTO Substituição do produto Conservação do produto Alterações na composição do produto CONTROLE NA FONTE REGENERAÇÃO E REUSO Retorno ao processo original Substituto da matéria prima para outro processo RECUPERAÇÃO Processamento para recuperação de material Processamento como subproduto SEPARAÇÃO E CONCENTRAÇÃO DE RESÍDUOS BOLSA DE RESÍDUOS MUDANÇA NOS INSUMOS MUDANÇAS NA TECNOLOGIA BOAS PRÁTICAS OPERACIONAIS RECUPERAÇÃO DE ENERGIA OU MATERIAL Purificação de materiais Substituição de materiais Mudanças no processo Mudanças no equipamento, na tubulação ou layout Maior automação Mudanças nas condições operacionais Prevenção Procedimentos apropriados Prevenção de perdas Práticas gerenciais Segregação de correntes de resíduos Melhorias no manuseio dos materiais Programação da produção Fim de Tubo INCINERAÇÃO DISPOSIÇÃO FINAL

39 PANORAMA GERAL Características/Diagnóstico Marco Conceitual Instrumentos Desenvolvidos Resultados Localização Geográfica Culturais Técnico/ Operacionais Tecnológicas Custo Gestão Legislação Redução na fonte Reciclagem interna Reciclagem externa Tratamento Descarte Desenvolvimento e acompanhamento das atividades com a formação da parceria universidade -empresa Inserção dos conceitos de Produção Limpa através da capacitação permanente e em larga escala Construção e implantação de Balanço Hídrico detalhado que considera incertezas de informações Implementação de um Banco de Idéias digital que considera aspectos culturais, ambientais e econômicos na avaliação do potencial /dificuldade de uma oportunidade Implantação de um Sistema de Informações Geográficas (SIG) identificando as fontes produtoras e consumidoras de água Otimização das redes de transferência de massa Análise da inserção da empresa no ciclo hidrológico regional Elaboração de projetos conceituais de minimização do uso da água e geração de efluentes Auditoria de fontes de alimentação de efluentes (canaletas, dutos, valas, etc) Integração Universidade -Empresa Capacitação/Conscientização Sistema de captação de dados de consumo de água e geração de efluentes Inserção do conceito de qualidade de informação de vazões Balanço hídrico operacional e vivo Metodologia de reconciliação de dados com base na qualidade de informação das vazões Registro de idéias Metodologia de análise de idéias / oportunidade Implementação das idéias /oportunidades Geo -referenciamento dos dados da empresa e região Aproveitamento do potencial hídrico da região Implementação de rede de transferência de massa Projetos Reuso/Reciclo Redução do consumo de água Redução da geração de efluentes 27/03/2008 Asher Kiperstok 39

40 ECOBRASKEM II - Água Mais de 450 correntes identificadas BALANÇO HÍDRICO Balanço Hídrico das UA s, UO s, UTE e UTA Qualidade de informação das vazões Balanço Hídrico da UTA on-line com reconciliação 27/03/2008 Asher Kiperstok 40 40

41 Componentes do Processo Planilha de Entrada de Dados Fluxograma do volume de Controle Fluxograma de Qualidade de Informação Reconciliação de Dados Planilha de relatório final 27/03/2008 Asher Kiperstok 41

42 Etapas do Processo Planilha de Entrada de Dados: Recebe os dados de vazão e de Qualidade de Informação. 27/03/2008 Asher Kiperstok 42 Figura 1: Planilha de entrada de Dados UA1

43 Etapas do Processo Fluxograma do Volume de Controle: Visualização do mapeamento das correntes circulantes na unidade. 27/03/2008 Asher Kiperstok Figura 2: Fluxograma de Volume de controle UA1 43

44 Etapas do Processo Fluxograma de Qualidade de Informação: Associa valores de qualidade de informação das vazões registradas para o Balanço Hídrico. 27/03/2008 Asher Kiperstok 44

45 Qualidade de Informação 27/03/2008 Asher Kiperstok 45

46 Etapas do Processo Reconciliação de dados: Nem sempre as informações coletadas na área estão coerentes com a realidade. Para evitar equívocos, faz-se uma reconciliação de dados. 27/03/2008 Asher Kiperstok 46

47 Matlab Excel 27/03/2008 Asher Kiperstok 47

48 Programa Principal 27/03/2008 Asher Kiperstok 48

49 Etapas do Processo Planilha de Relatório Final: Resumo de todas as informações trazidas para o Balanço Hídrico. 27/03/2008 Asher Kiperstok 49 Figura 4: Planilha de Relatório Final UA1

50 Banco de Idéias Levantamento de Oportunidades e Registro no BANCO DE IDÉIAS 93 idéias cadastradas 25% em estudo de viabilidade ou implementadas 6 Demonstrativo de Idéias Prioritárias 5 5 Impacto Positivo IDÉIAS Investimento Website disponibilizado. 50

51 GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM - OVERVIEW 27/03/2008 Asher Kiperstok 51

52 Estudo da disponibilidade hídrica Área de contribuição considerada

53 GEOGRAPHIC LOCATION + WATER BALANCE DATA BASIS 27/03/2008 Asher Kiperstok 53

54 Histórico de Efluentes 7 7 Efluente gerado (MM m 3 /ano) Braskem-Água Ecobrakem II Produção de Petroquímico (MM t/ano) Ano 0 SO SN Petroquímico Ano Específico * 5427/03/2008 Asher Kiperstok * Produçã ção o Específica de Efluente = SN+SO/Petroquímico

55 100,0 95,0 90,0 85,0 80,0 75,0 70,0 65,0 60,0 PROCESS WATER: Accumulated Specific Consumption (12 months) Process Water (t) / TiO2 (t) Dec-02 Feb-03 Apr-03 Jun-03 Aug-03 Oct-03 Dec-03 Feb-04 Apr-04 Jun-04 Aug-04 Oct-04 Dec-04 Feb-05 Apr-05 Jun-05 Aug-05 Oct-05 Dec-05 Feb-06 Apr-06 Jun-06 Aug-06 Oct-06 Dec-06 27/03/2008 Lyondell water program s start up Lyondell-water trainings Lyondell Inorganic Chemicals Process water specific consumption In Tones of water per ton of TiO2 Asher Kiperstok 55

56 2,50 Evolução do índice SN/nafta (m3/t) BRASKEM - UNIB 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0/1 30/1 29/2 30/3 29/4 29/5 28/6 28/7 27/8 26/9 26/10 25/11 d (dia) d=0 01/01/ /03/2008 Asher Kiperstok 56

57 4,50 Evolução do índice SO/nafta (m3/t) Braskem-UNIB 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0/1 30/1 29/2 30/3 29/4 29/5 28/6 28/7 27/8 26/9 26/10 25/11 d (dia) d=0 01/01/ /03/2008 Asher Kiperstok 57

58 Fotos Antes Depois Vazão total de efluente: 2560 litros por hora 58