Efil Divisão Galvano UNIP São Paulo, 21 de maio de 2009

Transcrição

1 Descarte zero de efluentes galvânicos - uso do reator de eletrocoagulação-flotação de alta eficiência combinado com resinas de troca iônica para tratamento de efluente de galvanoplastia. Por: Pedro de Araújo / José Katz Por: Pedro de Araújo / José Katz Efil Divisão Galvano UNIP São Paulo, 21 de maio de 2009

2 PANORAMA MUNDIAL

3

4 PRODUÇÃO MAIS LIMPA DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL

5 1- Identificação do cliente: TERMOGAL TRATAMENTO DE SUPERFÍCIES LTDA Rua Manoel Silveira D Elboux, 340 Bairro Novo Itu ITU SP Fones / Fax: termogal@uol.com.br Inscrição Estadual n CN.P.J. n / Data de fundação: 06/DEZ/1985 Prestação de serviços industriais de galvanoplastia em Cobre, Níquel, Estanho, Prata, Anodização, Alodinização, Fosfatização Número de funcionários : 15 Faturamento anual médio: R$ 2 milhões

6 2- Histórico da causa raiz que gerou a ação pretendida para a busca pela solução e inovação no processo, nas pessoas e no meio ambiente. A Termogal é uma empresa de pequeno porte,processa processa para terceiros serviços industriais de galvanoplastia em Cobre, Níquel, Estanho, Prata, Anodização, Alodinização e Fosfatização. Dentre as principais matérias primas temos a água utilizada tanto na preparação das soluções químicas quanto nas lavagens dessas soluções arrastadas nas peças. Após o uso dessa água, o potencial de poluição de mananciais é extremamente elevado.

7 Diariamente a empresa processa cerca de 3 toneladas de peças que possuem substratos de latão, bronze e cobre que são revestidos com outros metais provenientes de soluções eletrolíticas de cobre cianídrico, prata cianídrica, estanho ácido ou níquel watts, além de ligas de alumínio que são anodizadas e eventualmente coloridas com compostos orgânicos. A água está presente em quase todas as etapas dos processos galvânicos. Isso despertou na alta direção da Termogal o desejo de implantar um sistema de produção mais limpa, conservar recursos naturais com a reciclagem de matéria prima e água, e de alguma forma reutilizar água em circuito fechado aos processos.

8 Antes da implantação das tecnologias de produção mais limpa (P+L) na galvanoplastia e conseqüentemente o descarte zero de efluentes industriais, a utilização de água era em torno de 15m 3 dia, já com forte controle de uso racional da água, pois em épocas mais remotas de sua história, i isso facilmente chegava a triplicar no dia-a-dia da empresa.

9 3- Objetivos do projeto: Implantar tecnologias de produção mais limpa na planta galvânica, que resultassem: economia do usode água acima de 95% através de um sistema de lavadores cascatas em contra-fluxo dos processos com seus circuitos fechados segregados, redução de desperdício de matéria-prima com sua recuperação através da tecnologia de resinas de troca iônica segregada ao ponto gerador do efluente galvânico

10 redução da massa de lodo galvânico, resíduo sólido classe I, para os processos não segregados que continuaram a ser tratados na ETEG através de reações físico-químicas, reuso de água após sua saída do filtro prensa com percolação do filtrado em coluna de troca iônica para total descontaminação e posterior reuso contínuo em circuito fechado. fechar todos os circuitos de água industrial, inclusive a saída de efluentes para a rede pública. Captar e utilizar água de chuva na planta galvânica

11 4- Justificativas para implantação do projeto: A água é um bem natural devalor inestimável. O custo da água está cada dia mais difícil de ser administrado na composição dos custos diretos. A água utilizada nas galvanoplastias antes do seu descarte necessita de processos de purificação para atendimento da legislação e preservação dos recursos hídricos das bacias hidrográficas no entorno da instalação galvânica.

12 Os processos usuais de purificação de águas geralmente são físico-químicos, produzem massas elevadas de resíduos sólidos classe I que além do alto custo da disposição legal, possuem elevados teores de água incorporada nos sólidos da ordem de até 90% sendo está água a que têm o maior custo por metro cúbico. E considerando que convencionalmente, o tratamento de superfícies metálicas necessita de grandes volumes de águas para operacionalização dos processos nas galvanoplastias, a Termogal deveria encontrar uma tecnologia viável para reutilizar água em circuito fechado levando-se em conta a qualidade das águas utilizadas nos processos galvanotécnicos.

13 A tecnologia a ser implantada deveria remover e se possível permitir reuso de parte dos principais metais utilizados. Dos processos galvanotécnicos resultavam elevados teores de contaminação nas águas efluentes e produziam massas de lodo após o tratamento do efluente contaminado que variavam de 1 a 5% do peso/volume do efluente gerado/tratado. Logo, qualquer medida implantada que promovesse a redução do efluente e geração de lodo resultaria em inúmeros benefícios.

14 Quanto maior a necessidade de água nos processos galvânicos, maior a área instalada das Estações de Tratamento de Efluentes Galvânicos pelos métodos físico-químicos. Logo, as ações deveriam resultar em uma ETEG de dimensões reduzidas com intuito de manter a competitividade e lucratividade da empresa. Uma planta maior requer alto valor de investimento inclusive na aquisição da propriedade para instalação da galvanoplastia.

15 Há carência de cultura da água em galvanoplastia. l Seria necessário desmistificar a impossibilidade de que a pequena empresa não pode adquirir i processos ecologicamente corretos que incorporam alta tecnologia de produção mais limpa. E por fim, preservar o meio ambiente deveria prover benefícios ambientais, sociais e permitir à empresa produzir com tecnologias mais limpas, essa seria a pedra de toque que permitiria sustentabilidade à empresa no médio e longo prazo, conjugados às melhorias de qualidade dos processos galvânicos e maior competitividade e lucratividade do empreendimento. O desafio era grande para inovar um modelo antigo e retrógrado de produção existente na empresa, pois havia quase vinte anos de sua fundação.

16 5- Desenvolvimento das ações de P+L na Termogal O grande desafio de nosso trabalho foi desmistificar paradigmas e efetivamente introduzir as tecnologias disponíveis em nossa pequena unidade galvânica, provando sua viabilidade técnica e econômica. Recorremos às técnicas existentes que efetivamente poderiam ser implantadas e ao final de um determinado período de estudos e comparações, iniciamos em janeiro de 2006 as implantações quando concluímos que a melhor proposta seria combinar alguma técnica conhecida do galvanizador com outra técnica menos usual.

17 Elegemos um modelo para implantar: o sistema de lavadores cascatas em contra-fluxo do processo segregando-o conjunto ao sistema com resinas de troca iônica e circulando o efluente do lavador de menor concentração em circuito fechado, com retorno do drag-out ao tanque de processo. Sistemas segregados conjugados com equipamentos de troca iônicai para os processos de: Prata Cianídrica, i Cobre Cianídrico, Estanho Ácido, Níquel Watts e água da saída do filtro-prensa da ETE foram implantados na Termogal, dimensionados especificamente a cada caso.

18 A figura abaixo ilustra o modelo de equipamento implantado nas linhas galvânicas Sistema de lavadores cascata em contra-fluxo do processo segregando-o conjunto ao Sistema de lavadores cascata em contra-fluxo do processo segregando-o conjunto ao sistema com resinas de troca iônica e circulando o efluente do lavador de menor concentração em circuito fechado, com retorno do drag-out ao tanque de processo.

19 O trabalho de implantação do primeiro conjunto de trocas iônicas foi iniciado em meados de janeiro de 2006, e nosso foco inicial foi à linha de Estanho ácido. A proposta seguinte foi recuperar a Prata e remover Cianeto. Foram implantados dois conjuntos reatores de troca iônica para atender a 01 tanque rotativo e 04 tanques parados do eletrólito de Prata Cianídrica.

20 Na seqüência, implantou-se o reator de troca iônica para remoção de Cianeto e Cobre, para a linha de Cobreação Cianídrica. O Níquel Watts, recebeu um equipamento semelhante ao do Estanho ácido. Finalmente, todos os pontos listados no projeto inicial tiveram seus processos segregados, com inclusão da recuperação da água originária de filtro-prensa após percolação no IER da ETEG. Cem por cento dos circuitos de usos de água na planta galvânica foram segregados, finalizando-se a implantação com a partida do sistema em 01 de setembro de 2006.

21 O uso de água de reposição originária da rede pública na planta galvânica ficou restrito a algumas situações de processo onde a qualidade da água de reuso interfere na qualidade final do produto e água evaporada nos secadores de peças. O consumo mensal médio de água de reposição da rede pública está na casa de 25m3, sendo este o atual consumo de água no processo industrial da planta galvânica da Termogal. O consumo de água dos 15 funcionários i da Termogal atualmente é maior do que o consumo de água industrial.

22 Na ETEG, também houve aproveitamento das águas de chuva, de umtelhado cuja área é 115m 2, representando em um ano o volume de 161m 3 de água que se houvesse regularidade nas chuvas, seria equivalente ao volume diário de água nova necessária para repor os volumes evaporados nos processos galvânicos, cerca de 54% da água industrial consumida.

23 A proposta contemplou redução de até 95% no uso de água nova, no consumo de matéria-prima que passou a ser reutilizada de forma segregada ao passo de processo gerador do desperdício e conseqüentemente a minimização do uso da ETEG pelo método físico- químico com redução nageração deresíduo sólido para a disposição legal, redução de cerca de 86%. Dessa maneira a Termogal implantou um sistema de produção mais limpa que resulta em descarte zero nos lançamentos de efluentes líquidos para a rede pública.

24 6- Benefícios obtidos: As ações conjuntas adotadas para produção mais limpa, após sua implantação, resultaram em: menor custo direto de produção, melhor qualidade do processo, maior competitividade da empresa no mercado, aumento t da lucratividade, id d preservação de recursos naturais oriundos da água (eliminação de 100% dos lançamentos de efluentes galvânicos e redução do uso de energia elétrica da ETE-G); solo (dos aterros sanitários); atmosfera (minimização i i de massa de lodo galvânico a ser fundida em fornos de alta temperatura, menor emissão de Carbono); e menor uso de combustíveis naturais.

25 benefícios sociais no médio e longo prazo, decorrente da nova cultura de produção mais limpa, e contribuição da empresa para melhoria da qualidade de vida das populações carentes que habitam principalmente o entorno da planta industrial i e também para àquelas populações presentes às margens ribeirinhas dos recursos hídricos superficiais no município e região.

26 As ações desenvolvidas na Termogal foram divulgadas em congressos, mídia especializada e premiadas em nível nacional. O projeto de produção mais limpa implantado na Termogal foi: >apresentado no workshop Tratamento de Efluentes com Lucratividade e Redução de Impacto Ambiental do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear - CDTN-CNEN, maio de 2005 em Belo Horizonte - MG >apresentado no XII EBRATS Encontro Brasileiro de Tratamento de Superfícies, II Interfinish Latino Americano, em maio de 2006, São Paulo-SP >vencedor do 2 Prêmio FIESP de Conservação e Reuso de Água, em março de 2007, São Paulo-SP.

27 >apresentado no XXII Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa/ VII Meeting of the Southern Hemisphere on Mineral Technology, novembro de 2007, Universidade Federal de Ouro Preto, MG >apresentado na II Mostra Sistema Fiesp de Responsabilidade Sócio Ambiental, em agosto de 2008, Pavilhão da Bienal de São Paulo -SP. >vencedor da fase estadual do Prêmio CNI 2008 de Desenvolvimento Sustentável, modalidade pequena indústria, em setembro de 2008, III Congresso das Micro e Pequenas Indústrias, Fiesp-SP. >vencedor da fase nacional do Prêmio CNI 2008 de Desenvolvimento Sustentável, modalidade pequena indústria, 3º Encontro Nacional da Indústria (ENAI) da Confederação Nacional da Indústria (CNI), em outubro de 2008, Brasília DF.

28 >finalista da 5ª Edição do Prêmio Ação Pela Água do Consórcio de Bacias PCJ - Segmento II Iniciativa Privada Categoria Reuso de Água, em dezembro de 2008, Vinhedo-SP >semi-finalista do Prêmio ANA de Reuso de Água 2008 Ministério do Meio Ambiente, em dezembro de 2008, Brasília - DF >apresentado na Conferência Paulista de Produção Mais Limpa, Fiesp, 2009, em março de 2009, São Paulo-SP. >amplamente divulgado na mídia especializada em 2006, 2007, 2008 e (Revistas Química & Derivados, Latin Chemical, Petro & Química, Hydro, Tratamento de Superfícies, Indústria-Fiesp, Corrosão & Proteção, Indústria Brasileira CNI, jornais de diversos estados, sites especializados, programas regionais de televisão).

29 Prêmios recebidos pela Termogal decorrente do projeto implantado e que aqui estamos apresentando FIESP CNI 2007 estadual 2008 CNI federal 2008 PCJ finalista 2008 ANA participação i 2008

30 Prêmio Ambiental Ludwig Rudolph Spier concedido pela Associação Brasileira de Tratamento de Superfícies e SurTec International GmbH, recebido dia 08 de maio de 2009.

31 7- Resultados financeiros do projeto e novos investimentos 86% de economia dos custos do tratamento e disposição i dos resíduos sólidos e líquidos necessários a operação convencional legalizada de uma planta galvânica

32 Rumo ao seu desenvolvimento sustentável a empresa dá continuidade aos investimentos e implantações objetivando a melhoria contínua dos seus processos e conseqüentemente t redução dos seus custos operacionais. A nova causa raiz a ser equacionada foi buscar a redução do uso de reagentes químicos na ETEG. Disso resultou a implantação na empresa de um reator de eletrocoagulação-flotação de alta eficiência (ECF-AE), em operação a partir de fevereiro de 2009.

33 8- O Reator de eletrocoagulação-flotação de alta eficiência ECF-AE De acordo com a nova empreitada da alta direção, ofoco foi reduzir ouso de reagentes químicos na ETEG. Após estudos realizados pela EFIL Divisão Galvano, Termogal decidiu e iniciou a implantação de um reator de eletrocoagulação-flotação de alta eficiência a (ECF-AE) para substituição do método de reações físico-químicas tradicionalmente utilizado na sua estação de tratamento de efluentes galvânicos (ETEG).

34 O efluente da galvanoplastia era tratado em regime de bateladas diárias de 1,25m 3, para oxidação total de cianetos utilizando os reagentes: cal hidratada e hidróxido de sódio para elevação de ph até 9,5, peróxido de hidrogênio 200V catalisado com cobre, ácido clorídrico ou sulfúrico para redução de ph até 6,0, sulfato de alumínio, cloreto férrico e policloreto l de alumínio como reagentes de coagulação, sulfeto de sódio, sulfeto de dietilditiocarbamato de sódio como agentes de precipitação final, e polímero aniônico para floculação. O elevado consumo de reagentes resultava em aumento excessivo dos sais solúveis totais t (TSS), além do alto custo por metro cúbico de efluente tratado.

35

36 Vista parcial ETEG da Termogal

37 Efluente bruto para ser tratado no reator físico-químico na ETEG da Termogal

38 Efluente bruto sendo tratado no reator físico-químico na ETEG da Termogal

39 Resíduo sólido após filtro prensa decorrente de tratamento do efluente bruto no reator físico-químico na ETEG da Termogal

40 Outro agravante presente nas reações físico-químicas na ETEG era o uso de compostos dietilditiocarbamato de sódio contendo sulfeto de (DDTC) como agente precipitador orgânico de complexos de alta estabilidade, cuja proibição de uso ocorre em diversas partes do mundo, inclusive no Brasil, devido à sua toxidez para ambientes aquáticos. Os metais Ni, Cu, Fe, Al, Zn, Sn, Ag, eram totalmente eliminados legislação em federal níveis de lançamento conforme vigente, mas resultavam em um efluente contendo ainda alta condutividade devido às várias adições de substâncias químicas com produto de solubilidade elevado. a

41 Com aentrada em operação do reator ECF-AE, reduziu- se significativamente estas adições, pois a geração do agente coagulante e precipitador ocorre in situ melhorando a qualidade do tratamento tata tofísico scoquímico em relação ao que era realizado anteriormente em termos de composição química do filtrado após as reações na ETEG. Os custos decorrentes do uso do reator ECF-AE são do ferro dos anodos corroídos e da energia elétrica.

42 O efluente que sai do reator ECF-AE após filtração de partículas sólidas é percolado em colunas de trocas iônicas para garantir os níveis de remoção de contaminantes de metais pesados residuais. O reator de resinas de trocas iônicas para polimento do efluente do reator ECF-AE opera em condições de 1,5 a 2,5m 3 /h fornecendo água para reuso em circuito fechado nos processos galvânicos. Após a implantação do reator ECF-AE, houve redução de até 91% no uso dos reagentes químicos na ETEG, e melhoria da qualidade do efluente após sua saída do mesmo reator comparando-se ao efluente tratado pelo método físico-químico convencional.

43 O custo total t operacional do tratamento t t de efluentes utilizando oreator ECF-AE foi reduzido em até 70%. O consumo de energia elétrica situa-sese na faixa 0,7 a 2,4KWh/m 3 de efluente tratado. Vantagens com uso do reator ECF-AE são visíveis, principalmente no tratamento de efluentes brutos da galvanoplastia l contendo metais pesados, óleos residuais e eventuais bactérias. A técnica combinada do reator ECF-AE com oreator IER poderá revolucionar oatual estado da arte no tratamento de efluentes galvânicos, ( ede outras origens) devido as suas diversificadas vantagens operacionais e permitir novos parâmetros de sustentabilidade para o setor industrial brasileiro.

44 Efluente tratado no reator ECF-AE, com material flotado em sua superfície liquida

45 Reator ECF-AE, desenhado pela EFIL Divisão Galvano para a Termogal

46 Reator de colunas de resinas de troca iônica instalado na ETEG da Termogal

47 Reservatório inferior de água de reuso na ETEG da Termogal

48 9- Resultados do uso do reator ECF-AE Considerando-se como referência o tratamento físico-químico ímico convencional utilizado anteriormente na ETEG, temos os seguintes resultados financeiros, máximos,,para o uso da eletrocoagulação-flotação ç de alta eficiência na ETEG da Termogal na tabela II: Tabela II Comparação dos custos operacionais entre as duas técnicas de tratamento do efluente na ETEG Tratamento do efluente galvânico tipo Custo por m 3 considerandose somente matéria prima R$ Economia no custo da matéria prima % Custo total por m 3 R$ Economia no custo total % Pay back estimado Físico-químico í i 87, ,1313 convencional Reator de eletrocoagulação flotação de alta eficiência eletrocoagulação , , dias trabalhados 20 meses

49 Em relação à eliminação dos contaminantes, usando o reator de eletrocoagulação-flotação de alta eficiência, a tabela III abaixo ilustra as possibilidades de remoções máximas possíveis para os efluentes galvânicos encontrados na ETEG da Termogal, demandando variação do tempo de retenção em decorrência dos contaminantes e suas concentrações presentes no efluente. A tabela sintetiza os resultados de vários experimentos realizados e é utilizada como referência de monitoramento operacional do reator ECF-AE.

50 Tabela III Remoção de contaminantes no reator ECF-AE Contaminante Remoção (%) Contaminante Remoção (%) Contaminante Remoção (%) Alumínio 99 Mercúrio 98 Fluoreto 62 Amônia 60 Molibdênio 91 Ferro 99 Bário 93 Níquel 99 Ouro 75 DBO 98 Nitrato 77 Chumbo 99 Boro 71 Nitrito 42 Magnésio 99 Cádmio 97 Nitrogênio TKN 94 Manganês 98 Cálcio 98 NTU 99 Selênio 44 Cromo 99 Fósforo 99. Silício 99 Cobalto 83 Prata 92 Sulfato 34 Cobre 99 Platina 84 Estanho 90 Cianeto (Livre) 99 Potássio 45 TSS 99 Vanádio 99

51 10- Discussões A eletrocoagulação-flotação é uma tecnologia centenária e após os anos 1990 um grande número de patentes t foram registradas no mundo. Vislumbramos oportunidades para aplicação da ECF-AE que nós desenvolvemos, para uma variedade de efluentes cuja origem também pode ser diversificada na mesma razão. Nós entendemos que em relação ao efluente galvânico, não há muito a fazer senão combinar tecnologias para atingir objetivos de reuso. Não há uma tecnologia única que solucione por si só todos os problemas que existem para tratar e dispor resíduos líquidos dos processos galvânicos. Reutilizá-los está em outro patamar, para fazer imagem, outra dimensão, que para a Termogal é acessível.

52 Os investimentos realizados pela Termogal demonstram mais uma vez que é possível a pequena empresa implantar tecnologias de produção mais limpa e buscar a melhoria contínua dos seus processos visando seu desenvolvimento sustentável. Somos gratos pelo reconhecimento recebido pelo trabalho implantado na Termogal, e com certeza, estamos multiplicando essas ações para outras empresas galvânicas e de outros segmentos. A equipe de P&D que trabalhou neste projeto, está convencida de que os objetivos propostos foram atingidos e que a nova causa raiz apresentada pela alta direção da empresa foi resolvida.

53 11- Conclusões Atingimos as metas desenhadas no início do projeto e estamos em fase inicial do uso da nova tecnologia de tratamento físico-químico do efluente galvânico, ECF-AE, e houve redução significativa do anterior uso de insumos químicos e a sua geração de resíduos sólidos na ETE-G. Finalizando esta apresentação, afirmamos que nosso processo iniciou-se com a mudança dos antigos paradigmas. E com a crença de que tudo é possível neste reino de todas as possibilidades. Basta que façamos uma proposição, deliberemos sobre ela, decidamos sobre sua execução e passemos a ação, que materializa os nossos pensamentos.

54 Aproveito aqui para propor a todos os presentes que façamos um pacto de amizade, num objetivo comum, que participemos juntos da Construção de um MUNDO BEM MELHOR, UM MUNDO MAIS LIMPO!

55 Basta apenas que cada um de nós acredite que é possível mudar tudo, que um Mundo Melhor é feito de Homens com H maiúsculo, aqueles que um dia tiverem a Coragem de dar o seu primeiro passo rumo a sua transformação interior, reconhecendo-se na sua condição humana e, nas infinitas possibilidades deste reino, entre elas, encontrar-se para um Objetivo Único, e depois mudar fora. É possível realizar qualquer sonho, pois simplesmente é permitido sonhar e realizar tudo. Depende da escolha de cada um. Sempre Avante!

56 -o que realmente importa no nosso trabalho é a oportunidade de mutar o paradigma humano na gestão dos processos produtivos atuais, para uma nova direção da economia, mais integrada rumo à construção de um mundo limpo, um planeta mais limpo, renomeando o significado da sigla P+L (produção mais limpa), acessível a qualquer ser humano, não só às empresas. fizemos a diferença para um, isso já traduz a satisfação do dever cumprido, de imprimir um nódulo energético de crescimento exponencial e universal, mas nossa proposição de trabalho é seguir com nossas ações, Sempre Avante!

57 Vamos trabalhar já nossas ações por um PLANETA MAIS LIMPO! Ações de P+L

58 Contatos: