Gestão da Poluição do Ar

O objetivo de um gerente de um sistema de controle de poluição do ar é garantir que concentrações excessivas de poluentes atmosféricos não atinjam um alvo suscetível. Os alvos podem incluir pessoas, plantas, animais e materiais. Em todos os casos, devemos nos preocupar com os mais sensíveis de cada um desses grupos. Os poluentes atmosféricos podem incluir gases, vapores, aerossóis e, em alguns casos, materiais com risco biológico. Um sistema bem projetado evitará que um alvo receba uma concentração nociva de um poluente.

A maioria dos sistemas de controle da poluição do ar envolve uma combinação de várias técnicas de controle, geralmente uma combinação de controles tecnológicos e controles administrativos, e em fontes maiores ou mais complexas pode haver mais de um tipo de controle tecnológico.

Idealmente, a seleção dos controles apropriados será feita no contexto do problema a ser resolvido.

• O que é emitido, em que concentração?
• Quais são os alvos? Qual é o alvo mais suscetível?
• Quais são os níveis aceitáveis ​​de exposição de curto prazo?
• Quais são os níveis aceitáveis ​​de exposição a longo prazo?
• Que combinação de controles deve ser selecionada para garantir que os níveis de exposição de curto e longo prazo não sejam excedidos?

A Tabela 1 descreve as etapas desse processo.

Tabela 1. Etapas na seleção de controles de poluição

* Ao definir os níveis de exposição na Etapa 3, deve-se lembrar que essas exposições são exposições totais, não apenas as da planta. Uma vez estabelecido o nível aceitável, os níveis de fundo e as contribuições de outras plantas são apenas subtraídos para determinar a quantidade máxima que a planta pode emitir sem exceder o nível de exposição aceitável. Se isso não for feito, e três plantas puderem emitir na quantidade máxima, os grupos-alvo serão expostos a três vezes o nível aceitável.

** Alguns materiais, como substâncias cancerígenas, não têm um limite abaixo do qual não ocorrerão efeitos nocivos. Portanto, enquanto parte do material escapar para o meio ambiente, haverá algum risco para as populações-alvo. Neste caso, um nível sem efeito não pode ser definido (diferente de zero). Em vez disso, um nível aceitável de risco deve ser estabelecido. Normalmente, isso é definido na faixa de 1 resultado adverso em 100,000 a 1,000,000 de pessoas expostas.

Algumas jurisdições fizeram parte do trabalho estabelecendo padrões com base na concentração máxima de um contaminante que um alvo suscetível pode receber. Com esse tipo de norma, o gestor não precisa realizar os Passos 2 e 3, pois o órgão regulador já fez isso. Nesse sistema, o gestor deve estabelecer apenas os padrões de emissão não controlada para cada poluente (Etapa 1) e, a seguir, determinar quais controles são necessários para atender ao padrão (Etapa 4).

Ao ter padrões de qualidade do ar, os reguladores podem medir as exposições individuais e, assim, determinar se alguém está exposto a níveis potencialmente perigosos. Presume-se que os padrões estabelecidos nessas condições sejam baixos o suficiente para proteger o grupo-alvo mais suscetível. Isso nem sempre é uma suposição segura. Conforme mostrado na tabela 2, pode haver uma grande variação nos padrões comuns de qualidade do ar. Os padrões de qualidade do ar para dióxido de enxofre variam de 30 a 140 μg/m³. Para materiais menos regulamentados, essa variação pode ser ainda maior (1.2 a 1,718 μg/m³), como mostrado na tabela 3 para o benzeno. Isso não é surpreendente, dado que a economia pode desempenhar um papel tão importante na definição de padrões quanto a toxicologia. Se um padrão não for baixo o suficiente para proteger as populações suscetíveis, ninguém estará bem servido. As populações expostas têm um sentimento de falsa confiança e podem ser colocadas em risco sem saber. A princípio, o emissor pode sentir que se beneficiou de um padrão leniente, mas se os efeitos na comunidade exigirem que a empresa redesenhe seus controles ou instale novos controles, os custos podem ser maiores do que fazê-lo corretamente da primeira vez.

Tabela 2. Faixa de padrões de qualidade do ar para um contaminante do ar comumente controlado (dióxido de enxofre)

Tabela 3. Faixa de padrões de qualidade do ar para um contaminante do ar menos comumente controlado (benzeno)

Os níveis foram padronizados para um tempo médio de 24 horas para auxiliar nas comparações.

(Adaptado de Calabrese e Kenyon 1991.)

Às vezes, essa abordagem gradual para selecionar os controles de poluição do ar sofre um curto-circuito e os reguladores e projetistas vão diretamente para uma “solução universal”. Um desses métodos é a melhor tecnologia de controle disponível (BACT). Supõe-se que, usando a melhor combinação de depuradores, filtros e boas práticas de trabalho em uma fonte de emissão, seria alcançado um nível de emissões baixo o suficiente para proteger o grupo-alvo mais suscetível. Freqüentemente, o nível de emissão resultante estará abaixo do mínimo necessário para proteger os alvos mais suscetíveis. Desta forma, todas as exposições desnecessárias devem ser eliminadas. Exemplos de BACT são mostrados na tabela 4.

Tabela 4. Exemplos selecionados da melhor tecnologia de controle disponível (BACT) mostrando o método de controle usado e a eficiência estimada

O BACT por si só não garante níveis de controle adequados. Embora este seja o melhor sistema de controle baseado em controles de limpeza de gás e boas práticas operacionais, o BACT pode não ser bom o suficiente se a fonte for uma planta grande ou se estiver localizada próxima a um alvo sensível. A melhor tecnologia de controle disponível deve ser testada para garantir que seja realmente boa o suficiente. Os padrões de emissão resultantes devem ser verificados para determinar se ainda podem ser prejudiciais, mesmo com os melhores controles de limpeza de gás. Se os padrões de emissão ainda forem prejudiciais, outros controles básicos, como selecionar processos ou materiais mais seguros ou realocar em uma área menos sensível, podem ter que ser considerados.

Outra “solução universal” que ignora algumas das etapas são os padrões de desempenho de origem. Muitas jurisdições estabelecem padrões de emissão que não podem ser excedidos. Os padrões de emissão são baseados nas emissões na fonte. Normalmente, isso funciona bem, mas, como o BACT, eles podem não ser confiáveis. Os níveis devem ser baixos o suficiente para manter as emissões máximas baixas o suficiente para proteger populações-alvo suscetíveis de emissões típicas. No entanto, como acontece com a melhor tecnologia de controle disponível, isso pode não ser bom o suficiente para proteger todos onde há grandes fontes de emissão ou populações suscetíveis próximas. Se for esse o caso, outros procedimentos devem ser usados ​​para garantir a segurança de todos os grupos-alvo.

Ambos os padrões BACT e de emissão têm uma falha básica. Eles assumem que, se determinados critérios forem atendidos na fábrica, os grupos-alvo serão automaticamente protegidos. Isso não é necessariamente assim, mas uma vez que tal sistema é aprovado em lei, os efeitos sobre o alvo tornam-se secundários em relação ao cumprimento da lei.

BACT e padrões de emissão de fonte ou critérios de projeto devem ser usados ​​como critérios mínimos para controles. Se o BACT ou os critérios de emissão protegerem os alvos suscetíveis, eles podem ser usados ​​conforme pretendido, caso contrário, outros controles administrativos devem ser usados.

Medidas de controle

Os controles podem ser divididos em dois tipos básicos de controles - tecnológicos e administrativos. Os controles tecnológicos são definidos aqui como o hardware colocado em uma fonte de emissão para reduzir os contaminantes no fluxo de gás a um nível aceitável para a comunidade e que protegerá o alvo mais sensível. Os controles administrativos são definidos aqui como outras medidas de controle.

controles tecnológicos

Os sistemas de limpeza de gás são colocados na fonte, antes da chaminé, para remover os contaminantes do fluxo de gás antes de liberá-lo para o meio ambiente. A Tabela 5 mostra um breve resumo das diferentes classes de sistema de limpeza de gás.

Tabela 5. Métodos de limpeza de gás para remoção de gases, vapores e partículas nocivos de emissões de processos industriais

O limpador de gás faz parte de um sistema complexo que consiste em exaustores, dutos, ventiladores, limpadores e chaminés. O design, o desempenho e a manutenção de cada parte afetam o desempenho de todas as outras partes e do sistema como um todo.

Deve-se notar que a eficiência do sistema varia muito para cada tipo de limpador, dependendo de seu projeto, entrada de energia e características do fluxo de gás e do contaminante. Como resultado, as eficiências de amostra na tabela 5 são apenas aproximações. A variação nas eficiências é demonstrada com lavadores úmidos na tabela 5. A eficiência de coleta do lavador úmido vai de 98.5% para partículas de 5 μm a 45% para partículas de 1 μm com a mesma queda de pressão no lavador (medidor de água de 6.8 pol. (wg )). Para o mesmo tamanho de partícula, 1 μm, a eficiência vai de 45% a 6.8 wg para 99.95 a 50 wg. Como resultado, os limpadores de gás devem ser adequados ao fluxo de gás específico em questão. O uso de dispositivos genéricos não é recomendado.

Depósito de lixo

Ao selecionar e projetar sistemas de limpeza de gás, deve-se considerar cuidadosamente o descarte seguro do material coletado. Conforme mostrado na tabela 6, alguns processos produzem grandes quantidades de contaminantes. Se a maioria dos contaminantes for coletada pelo equipamento de limpeza de gás, pode haver um problema de descarte de resíduos perigosos.

Tabela 6. Taxas de emissão não controlada de amostra para processos industriais selecionados

Em alguns casos, os resíduos podem conter produtos valiosos que podem ser reciclados, como metais pesados ​​de uma fundição ou solvente de uma linha de pintura. Os resíduos podem ser utilizados como matéria-prima para outro processo industrial - por exemplo, o dióxido de enxofre coletado na forma de ácido sulfúrico pode ser utilizado na fabricação de fertilizantes.

Onde os resíduos não podem ser reciclados ou reutilizados, o descarte pode não ser simples. Não apenas o volume pode ser um problema, mas eles próprios podem ser perigosos. Por exemplo, se o ácido sulfúrico capturado de uma caldeira ou fundição não puder ser reutilizado, ele terá que ser tratado para neutralizá-lo antes do descarte.

Dispersão

A dispersão pode reduzir a concentração de um poluente em um alvo. No entanto, deve-se lembrar que a dispersão não reduz a quantidade total de material que sai de uma fábrica. Uma pilha alta permite apenas que a pluma se espalhe e seja diluída antes de atingir o nível do solo, onde é provável que existam alvos suscetíveis. Se o poluente for principalmente um incômodo, como um odor, a dispersão pode ser aceitável. No entanto, se o material for persistente ou cumulativo, como metais pesados, a diluição pode não ser uma resposta para um problema de poluição do ar.

A dispersão deve ser usada com cuidado. As condições meteorológicas locais e da superfície do solo devem ser levadas em consideração. Por exemplo, em climas mais frios, particularmente com cobertura de neve, pode haver inversões de temperatura frequentes que podem prender os poluentes perto do solo, resultando em exposições inesperadamente altas. Da mesma forma, se uma planta estiver localizada em um vale, as plumas podem se mover para cima e para baixo no vale, ou ser bloqueadas pelas colinas circundantes, de modo que não se espalhem e se dispersem conforme o esperado.

Controles administrativos

Além dos sistemas tecnológicos, existe outro grupo de controles que deve ser considerado no projeto geral de um sistema de controle da poluição do ar. Em grande parte, eles vêm das ferramentas básicas de higiene industrial.

Substituição

Um dos métodos preferidos de higiene ocupacional para controlar os riscos ambientais no local de trabalho é substituir um material ou processo mais seguro. Se um processo ou material mais seguro puder ser usado e as emissões nocivas evitadas, o tipo ou a eficácia dos controles torna-se acadêmico. É melhor evitar o problema do que tentar corrigir uma primeira decisão ruim. Exemplos de substituição incluem o uso de combustíveis mais limpos, tampas para armazenamento de granéis e temperaturas reduzidas em secadores.

Isso se aplica a pequenas compras, bem como aos principais critérios de projeto da planta. Se forem adquiridos apenas produtos ou processos ambientalmente seguros, não haverá risco para o meio ambiente, interno ou externo. Se a compra for errada, o restante do programa consiste em tentar compensar essa primeira decisão. Se um produto ou processo de baixo custo, mas perigoso, for adquirido, pode ser necessário procedimentos e equipamentos especiais de manuseio e métodos especiais de descarte. Como resultado, o item de baixo custo pode ter apenas um preço de compra baixo, mas um preço alto para usá-lo e descartá-lo. Talvez um material ou processo mais seguro, mas mais caro, fosse menos dispendioso a longo prazo.

ventilação local

Os controles são necessários para todos os problemas identificados que não podem ser evitados pela substituição de materiais ou métodos mais seguros. As emissões começam no local de trabalho individual, não na pilha. Um sistema de ventilação que capture e controle as emissões na fonte ajudará a proteger a comunidade se for projetado adequadamente. As coifas e dutos do sistema de ventilação fazem parte do sistema de controle total da poluição do ar.

Um sistema de ventilação local é o preferido. Não dilui os contaminantes e fornece um fluxo de gás concentrado que é mais fácil de limpar antes de liberar para o meio ambiente. O equipamento de limpeza de gás é mais eficiente ao limpar o ar com maiores concentrações de contaminantes. Por exemplo, uma coifa de captura sobre o bico de vazamento de um forno de metal evitará que contaminantes entrem no ambiente e enviará a fumaça para o sistema de limpeza de gás. Na tabela 5 pode ser visto que as eficiências de limpeza para limpadores de absorção e adsorção aumentam com a concentração do contaminante, e limpadores de condensação não são recomendados para níveis baixos (<2,000 ppm) de contaminantes.

Se os poluentes não forem capturados na fonte e puderem escapar pelas janelas e aberturas de ventilação, eles se tornarão emissões fugitivas descontroladas. Em alguns casos, essas emissões fugitivas descontroladas podem ter um impacto significativo na vizinhança imediata.

Isolamento

Isolamento - localizar a planta longe de alvos suscetíveis - pode ser um importante método de controle quando os controles de engenharia são inadequados por si mesmos. Este pode ser o único meio de alcançar um nível aceitável de controle quando a melhor tecnologia de controle disponível (BACT) deve ser confiada. Se, após a aplicação dos melhores controles disponíveis, um grupo-alvo ainda estiver em risco, deve-se considerar a possibilidade de encontrar um local alternativo onde não estejam presentes populações sensíveis.

O isolamento, conforme apresentado acima, é um meio de separar uma planta individual de alvos suscetíveis. Outro sistema de isolamento é onde as autoridades locais usam o zoneamento para separar classes de indústrias de alvos suscetíveis. Uma vez que as indústrias tenham sido separadas das populações-alvo, a população não deve se mudar para perto da instalação. Embora isso pareça senso comum, não é empregado com a frequência que deveria.

procedimentos de trabalho

Os procedimentos de trabalho devem ser desenvolvidos para garantir que os equipamentos sejam utilizados de forma adequada e segura, sem riscos aos trabalhadores e ao meio ambiente. Os sistemas complexos de poluição do ar devem ser mantidos e operados adequadamente se quiserem fazer seu trabalho como pretendido. Um fator importante para isso é o treinamento da equipe. A equipe deve ser treinada em como usar e manter o equipamento para reduzir ou eliminar a quantidade de materiais perigosos emitidos no local de trabalho ou na comunidade. Em alguns casos, o BACT depende de boas práticas para garantir resultados aceitáveis.

Monitoramento em tempo real

Um sistema baseado em monitoramento em tempo real não é popular e não é comumente usado. Nesse caso, emissão contínua e monitoramento meteorológico podem ser combinados com modelagem de dispersão para prever exposições a favor do vento. Quando as exposições previstas se aproximam dos níveis aceitáveis, as informações são usadas para reduzir as taxas de produção e as emissões. Este é um método ineficiente, mas pode ser um método de controle provisório aceitável para uma instalação existente.

O inverso disso é anunciar avisos ao público quando as condições forem tais que possam existir concentrações excessivas de contaminantes, para que o público possa tomar as medidas apropriadas. Por exemplo, se for enviado um aviso de que as condições atmosféricas são tais que os níveis de dióxido de enxofre na direção do vento de uma fundição são excessivos, as populações suscetíveis, como os asmáticos, saberiam que não deveriam sair de casa. Novamente, este pode ser um controle provisório aceitável até que os controles permanentes sejam instalados.

Às vezes, o monitoramento atmosférico e meteorológico em tempo real é usado para evitar ou reduzir grandes eventos de poluição do ar onde podem existir múltiplas fontes. Quando se torna evidente que níveis excessivos de poluição do ar são prováveis, o uso pessoal de carros pode ser restrito e as principais indústrias emissoras fechadas.

Manutenção/arrumação

Em todos os casos, a eficácia dos controles depende de uma manutenção adequada; o equipamento tem de funcionar como pretendido. Não apenas os controles de poluição do ar devem ser mantidos e usados ​​conforme pretendido, mas os processos que geram emissões potenciais devem ser mantidos e operados adequadamente. Um exemplo de processo industrial é um secador de cavacos de madeira com falha no controlador de temperatura; se o secador for operado em uma temperatura muito alta, ele emitirá mais materiais, e talvez um tipo diferente de material, da madeira que está secando. Um exemplo de manutenção do limpador de gás que afeta as emissões seria uma manga mal conservada com mangas quebradas, o que permitiria a passagem de partículas pelo filtro.

A limpeza também desempenha um papel importante no controle das emissões totais. As poeiras que não são limpas rapidamente dentro da fábrica podem ser reintroduzidas e representar um perigo para o pessoal. Se as poeiras forem transportadas para fora da fábrica, elas são um perigo para a comunidade. A má manutenção do pátio da fábrica pode representar um risco significativo para a comunidade. Materiais a granel descobertos, resíduos de plantas ou poeira levantada por veículos podem resultar em poluentes sendo carregados pelos ventos para a comunidade. Manter o pátio limpo, usando recipientes ou locais de armazenamento adequados, é importante para reduzir as emissões totais. Um sistema deve ser não apenas projetado corretamente, mas também usado corretamente se a comunidade deve ser protegida.

O pior exemplo de má manutenção e limpeza seria a planta de recuperação de chumbo com um transportador de pó de chumbo quebrado. A poeira foi deixada escapar do transportador até que a pilha estivesse tão alta que a poeira pudesse deslizar pela pilha e sair por uma janela quebrada. Os ventos locais então carregaram a poeira ao redor do bairro.

Equipamento para Amostragem de Emissões

A amostragem da fonte pode ser realizada por vários motivos:

• Caracterizar as emissões. Para projetar um sistema de controle da poluição do ar, é preciso saber o que está sendo emitido. Não só o volume de gás, mas a quantidade, identidade e, no caso de particulados, distribuição de tamanho do material que está sendo emitido deve ser conhecido. A mesma informação é necessária para catalogar as emissões totais de um bairro.

• Para testar a eficiência do equipamento. Após a compra de um sistema de controle de poluição do ar, ele deve ser testado para garantir que está fazendo o trabalho pretendido.

• Como parte de um sistema de controle. Quando as emissões são continuamente monitoradas, os dados podem ser usados ​​para ajustar o sistema de controle da poluição do ar ou a própria operação da planta.

• Para determinar a conformidade. Quando os padrões regulatórios incluem limites de emissão, a amostragem de emissões pode ser usada para determinar a conformidade ou não conformidade com os padrões.

O tipo de sistema de amostragem usado dependerá do motivo da coleta de amostras, custos, disponibilidade de tecnologia e treinamento de pessoal.

Emissões visíveis

Onde houver o desejo de reduzir o poder de poluição do ar, melhorar a visibilidade ou impedir a introdução de aerossóis na atmosfera, os padrões podem ser baseados em emissões visíveis.

As emissões visíveis são compostas por pequenas partículas ou gases coloridos. Quanto mais opaca for uma pluma, mais material está sendo emitido. Essa característica é evidente à vista, e observadores treinados podem ser usados ​​para avaliar os níveis de emissão. Existem várias vantagens em usar este método de avaliação de padrões de emissão:

• Nenhum equipamento caro é necessário.

• Uma pessoa pode fazer muitas observações em um dia.

• Os operadores da planta podem avaliar rapidamente os efeitos das mudanças no processo a baixo custo.

• Os infratores podem ser citados sem testes de origem demorados.

• As emissões questionáveis ​​podem ser localizadas e as emissões reais determinadas pelo teste da fonte, conforme descrito nas seções a seguir.

Amostragem extrativa

Um método de amostragem muito mais rigoroso exige que uma amostra do fluxo de gás seja removida da chaminé e analisada. Embora isso pareça simples, não se traduz em um método de amostragem simples.

A amostra deve ser coletada isocineticamente, especialmente quando partículas estão sendo coletadas. Amostragem isocinética é definida como amostragem por extração da amostra na sonda de amostragem na mesma velocidade que o material está se movendo na pilha ou duto. Isso é feito medindo a velocidade do fluxo de gás com um tubo de pitot e, em seguida, ajustando a taxa de amostragem para que a amostra entre na sonda na mesma velocidade. Isso é essencial na amostragem de partículas, uma vez que partículas maiores e mais pesadas não seguirão uma mudança de direção ou velocidade. Como resultado, a concentração de partículas maiores na amostra não será representativa do fluxo de gás e a amostra será imprecisa.

Um trem de amostras para dióxido de enxofre é mostrado na figura 1. Não é simples e um operador treinado é necessário para garantir que uma amostra seja coletada adequadamente. Se algo diferente do dióxido de enxofre for amostrado, os impingers e o banho de gelo podem ser removidos e o dispositivo de coleta apropriado inserido.

Figura 1. Um diagrama de um trem de amostragem isocinética para dióxido de enxofre

A amostragem extrativa, particularmente a amostragem isocinética, pode ser muito precisa e versátil e tem vários usos:

• É um método de amostragem reconhecido com controles de qualidade adequados e, portanto, pode ser usado para determinar a conformidade com os padrões.

• A precisão potencial do método o torna adequado para testes de desempenho de novos equipamentos de controle.

• Como as amostras podem ser coletadas e analisadas sob condições controladas de laboratório para muitos componentes, é útil para caracterizar o fluxo de gás.

Um sistema de amostragem simplificado e automatizado pode ser conectado a um gás contínuo (sensores eletroquímicos, ultravioleta-fotométricos ou de ionização de chama) ou a um analisador de partículas (nefelômetro) para monitorar continuamente as emissões. Isso pode fornecer documentação das emissões e status operacional instantâneo do sistema de controle de poluição do ar.

Amostragem in situ

As emissões também podem ser amostradas na pilha. A Figura 2 é uma representação de um transmissômetro simples usado para medir materiais no fluxo de gás. Neste exemplo, um feixe de luz é projetado através da pilha para uma fotocélula. As partículas ou gás colorido irão absorver ou bloquear parte da luz. Quanto mais material, menos luz chegará à fotocélula. (Veja a figura 2.)

Figura 2. Um transmissômetro simples para medir partículas em uma pilha

Usando diferentes fontes de luz e detectores, como luz ultravioleta (UV), gases transparentes à luz visível podem ser detectados. Esses dispositivos podem ser ajustados para gases específicos e, portanto, podem medir a concentração de gás no fluxo de resíduos.

An no local O sistema de monitoramento tem uma vantagem sobre um sistema extrativo, pois pode medir a concentração em toda a chaminé ou duto, enquanto o método extrativo mede as concentrações apenas no ponto de onde a amostra foi extraída. Isso pode resultar em erro significativo se o fluxo de gás de amostra não estiver bem misturado. No entanto, o método extrativo oferece mais métodos de análise e, portanto, talvez possa ser usado em mais aplicações.

Uma vez que o no local O sistema fornece uma leitura contínua, pode ser usado para documentar as emissões ou para ajustar o sistema operacional.

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