CEFET-MG Departamento de Engenharia Ambiental Gestão da Qualidade do Ar Controle da Poluição Atmosférica Parte 1 Prof. Marcos Vinicius Ribeiro Departamento de Engenharia Ambiental CEFET-MG Belo Horizonte, 17 de setembro de 2010
Motivação 140 m 2 de área pulmonar 5,5 L de ar nos pulmões 500 ml em cada inspiração 20 m 3 por dia 6-7 L de sangue Todo o sangue circula em 1 min (repouso)
Relato mais Antigo Comparar o ar das cidades com o ar dos desertos é como comparar águas salobras com águas cristalinas. Nas cidades, devido às construções, ruas estreitas, dejetos, aquecedores, o ar está se tornando estagnado, turvo, enevoado,... Se não tivermos opções, em viver em lugares mais arejados, teremos que pensar no que acontecerá com nossa saúde e nossa psique... Moses Maimonides (1135-1204) Filósofo, Cientista e Jurista
Processos Múltiplos
Estrutura da Atmosfera
Poluição do Ar É resultado da alteração das características físicas, químicas e biológicas normais da atmosfera, de forma a causar danos ao ser humano, à fauna, à flora, aos materiais, ou restringir o pleno uso e gozo da propriedade, ou afetar negativamente o bem-estar da população. Padrão de Qualidade do Ar Padrões Primários: destinados à proteção da saúde pública. Padrões Secundários: destinados á proteção do meio ambiente em geral e do bem-estar da população
Efeitos da Poluição Visibilidade Neblina Redução no fluxo solar Alteração de temperaturas, ventos, marés, etc. Exemplo: céu avermelhado absorção do azul a λ<430 nm pelo NO 2 redução da visibilidade: MP 0,1 a 1 mm redução da visibilidade pela alta UR
Efeitos da Poluição - MATERIAIS Abrasão Deposição e Remoção Ataque Químico Direto Ataque Químico Indireto Corrosão Eletroquímica ANTES DEPOIS 1840 1984
Efeitos da Poluição - VEGETAÇÃO Poluentes altamente fitotóxicos: O 3, SO 2, PAN, etileno Outros: Cl 2, HCl, NH 3, Hg Via de entrada: respiração vegetal ou raiz Destruição da cloroplastos e impedimento de realização da fotossíntese
Efeitos da Poluição SERES HUMANOS Difícil de quantificar Efeitos crônico e agudos Efeitos acumulativos Efeitos variáveis a cada poluente e em geral sinérgicos Qualidade de vida
Poluição Atmosférica FONTES EMISSORAS veicular industrial doméstica natural MEDIDAS DE CONTROLE EMISSÕES PRIMÁRIAS SO 2, NO x, COV, CO, particulado,... REAÇÕES QUÍMICAS METEOROLOGIA dispersão, transporte, camada de mistura, radiação solar,... POLUENTES SECUNDÁRIOS ozônio, PAN, formaldeído, ácido nítrico,... LEGISLAÇÃO Atmosfera Urbana MONITORAMENTO RECEPTORES humanos, vegetais, animais, materiais,...
Porque gerenciar a qualidade do ar? Definir um grau de concentração de poluentes considerado aceitável e controlar o nível de emissão para garantir a qualidade do ar desejada COMANDO E CONTROLE
Gerenciamento da Qualidade do Ar Padrões de Qualidade do Ar Inventário de Fontes de Emiss. Monitoramento Qualidade do Ar Monitoramento Meteorológico Modelo de Qualidade do Ar Não OK? Resultado OK Estratégias/Instrumentos de Prevenção/Controle Implementação/ Fiscalização
Legislação de Qualidade do Ar Federal: Resolução CONAMA nº 03 de 28/06/1990 Qualidade do Ar = Monitoramento contínuo e Sistemático da atmosfera Estações de monitoramento fixas na cidade
Principais Poluentes Os poluentes atmosféricos podem ser classificados de acordo com: Estado Físico: MP; gases e vapores Origem: Poluentes Primários ou Secundários Classe Química: Poluentes Orgânicos e Inorgânicos
Poluentes Regulamentados pela Resolução CONAMA 03/90 O 3 NO x SO 2 CO HCT PI PTS Ozônio Óxidos de Nitrogênio Dióxido de Enxofre Monóxido de Carbono Hidrocarbonetos Totais Partículas Inaláveis Partículas Totais em Suspensão Monitoramento Contínuo
Poluentes Não-regulamentados pela Resolução CONAMA 03/90 Aldeídos Álcoois HC individuais HC aromáticos policíclicos Metais Amostragem local, tratamento e análise química
Monitoramento da Qualidade do Ar
Material Particulado Efeito Visual Poluentes associados Poeira do solo Queimadas Processos industriais Partículas inaláveis < 10 µm
Equipamentos de Controle Ambiental Controle da emissão de MP: Filtros de Manga Coletores Inerciais ou Gravitacionais Lavadores de Gases Ciclones Pós-queimadores Precipitadores Eletrostáticos
Filtro de Manga Princípio de Funcionamento: O fluxo gasoso é forçado através de um meio poroso (filtro) onde o MP é retido.
Filtros de Manga Industriais
Filtro de Manga Vantagens: Alta eficiência (até 99,9%) Perda de carga não excessiva; Resistência a corrosão. Desvantagens: Grande espaço requerido para tratar grande vazões, Alto custo,
Desvantagens: Baixa resistência a altas temperaturas, Empastamento devido a poluentes condensáveis e pegajosos, Possibilidade de entupimento.
Coletores Gravitacionais Princípio de funcionamento: Deposição gravitacional das partículas carregadas pelo fluxo gasoso.
Coletores Gravitacionais
Coletores Gravitacionais Vantagens: Baixo custo; Baixa perda de carga; Resistência a corrosão e temperatura; Desvantagens: Baixa eficiência para partículas pequenas (restritos a partículas maiores que 50 µm), Grande espaço requerido.
Lavadores de Gases Princípio de Funcionamento: O gás é forçado através de uma aspersão de gotas, que colidem com o MP, aglomerando as partículas e tornando a coleta facilitada (gravitacional ou inercial).
Lavadores de Gases Spray auto-induzido
Lavador de Gases (Venturi)
Lavadores de Gases Industriais
Lavadores de Gases Vantagens: Baixo custo de implantação, Equipamento de pequeno porte, Coleta simultânea de partículas e gases. Desvantagens: Grande consumo de água, Geração de resíduos, Baixa eficiência para partículas menores que 1µm.
Ciclone Princípio de funcionamento: O ciclone baseia-se na ação da força centrífuga que age sobre as partículas carregadas pelo fluxo de gás, empurrando-as nas direção das paredes e retirando-as do fluxo gasoso.
Ciclones Industriais
Ciclones Vantagens: Baixo custo e perda de carga, Resistência a corrosão, Simplicidade de processo. Desvantagens Baixa eficiência para partículas menores que 5µm, Excessivo desgaste por abrasão, Possibilidade de entupimento (partículas menores ou higroscópicas).
Pós-queimadores Princípio de funcionamento: Consiste na queima posterior de resíduos de um processo elimina as partículas orgânicas ou de um residual de combustível.
Pós-queimadores Vantagens: Recuperação de energia no processo industrial, Alta eficiência no controle de gases, vapores e partículas orgânicas. Desvantagens: Alto custo operacional.
Precipitador Eletrostático
Precipitador Eletrostático
Precipitador Eletrostático
Precipitadores Eletrostáticos Industriais
Precipitadores Eletrostático Vantagens: Trata grande vazão de efluentes, Alta eficiencia da coleta para partículas pequenas, Baixo custo de manutenção e operação. Desvantagens: Custo inicial elevado Requer grande espaço físico.
Comparação entre os equipamentos de controle ambiental O custo inclui água, eletricidade, manutenção, custo operacional, capital e seguro.
Amostrador de Grandes Volumes Hivol Princípio de Funcionamento: Coleta de partículas através de um filtro e análise gravimétrica através de pesagem das PTS.
Resultados do Hivol
Detalhes do Hivol Vantagens: Equipamento de pequeno porte Facilidade de operação e manuseio Monitoramento contínuo
Amostrador Isocinético de Partículas CIPA Outra opção: MP e efluentes gasosos...