engenharia verde

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ENGENHARIA VERDE Profª Liliane Marquardt [email protected] Engenharia Ambiental UNISC

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Material para disciplina de Avaliação Ambiental e Auditoria Ambiental.

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Page 1: Engenharia verde

ENGENHARIA VERDE

Profª Liliane Marquardt

[email protected]

Engenharia Ambiental UNISC

Page 2: Engenharia verde

ENGENHARIA VERDE

Engenharia Ambiental UNISC

É o projeto, a descoberta e a implementação de soluções deengenharia com consciência dos benefícios e problemaspotenciais do ambiente, da economia e da sociedade aolongo do tempo.

O enfoque da engenharia verde é adaptável e se aplica aprojetos de produtos e de sistemas e depende das tradiçõesde inovação e criatividade que podem ser utilizadas paraencontrar novas soluções para os desafios da engenharia.

O objetivo é minimizar os impactos adversos , ao mesmotempo em que maximizam os benefícios para a economia,sociedade e ambiente.

Page 3: Engenharia verde

ENGENHARIA VERDE

Engenharia Ambiental UNISC

Os impactos adversos dos projetos da

engenharia convencional, frequentemente

implementados sem perspectiva de

sustentabilidade, podem ser encontrados na

forma de ineficiência no uso da água, de

destruição de materiais finitos e de fontes de

energia, de congestão urbana e de

degradação de sistemas naturais como

resultado.

da atividade humana.

Page 4: Engenharia verde

ENGENHARIA VERDE

Engenharia Ambiental UNISC

Criação, manufatura e uso de produtos

e processos eficientes e efetivos, que

sejam mais ambientalmente benignos.

Organização para Cooperação Econômica e

Desenvolvimento–OECD (1998)

observa, mede, entende e prevê

Page 5: Engenharia verde

ENGENHARIA VERDE

Engenharia Ambiental UNISC

Desenvolvimento Sustentável

Supre as necessidades do presente sem

comprometer a habilidade das gerações

futuras de suprir suas próprias

necessidades.

Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento –

ONU (1987)

RELAÇÃo

Page 6: Engenharia verde

PRINCÍPIOS DA ENGENHARIA VERDE

Engenharia Ambiental UNISC

1. Os projetistas precisam lutar para garantir que todas as

entradas e saídas de materiais e de energia sejam inerentemente

tão inofensivas quanto possível.

2. É melhor prevenir o resíduo do que trata-lo ou limpá-lo depois

de formado.

3. As operações de separação e de purificação devem ser um

componente da estrutura do projeto.

4. Os componentes do sistema devem ser projetados para

maximizar a eficiência do uso de massa, energia e tempo.

5. A entropia e a complexidade embutidas devem ser vistas como

investimento quando se fazem as escolhas do projeto sobre

reciclagem, reuso ou descarte sem dano.

6. A busca da durabilidade e não da imortalidade deve ser objetivo

do projeto.

Page 7: Engenharia verde

PRINCÍPIOS DA ENGENHARIA VERDE

Engenharia Ambiental UNISC

7. O projeto para capacidade ou potencialidade desnecessárias

deve ser considerado um erro. Isso inclui soluções de engenharia

do tipo “um tamanho serve para todos”.

8. Produtos com multicomponentes devem buscar a unificação de

materiais para promover a desmontagem e a retenção de valor.

(Minimizar a diversidade de materiais.)

9. O projeto de processos e sistemas deve incluir a integração da

interconectividade com a energia disponível e fluxos de materiais.

10. A métrica do desempenho inclui o projeto para a performance

na “vida após a morte” comercial.

11. O projeto deve ser baseado em entradas renováveis e

prontamente disponíveis ao longo do ciclo de vida.

(Anastas e Zimmerman, 2003)

Page 8: Engenharia verde

Exemplo

Engenharia Ambiental UNISC

Especificação de material como decisão de projeto

A partir da especificação de uma material todo o ciclo de

vida desse material desde a aquisição, passando pelo

processamento, até o final da vida, fica incluído como

parte dos impactos ambientais do produto designado.

Portanto,

É na fase de projeto que o engenheiro tem a maior

capacidade de afetar os impactos ambientais associados

ao resultado final.

Page 9: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

É na fase de projeto que o engenheiro tem a

oportunidade de reduzir o desperdício de água, de

materiais e de energia ou aumentar a eficiência

energética de um produto ou processo.

O acréscimo de procedimentos novos e/ou

potencialidades frequentes melhora as características

ambientais, ao mesmo tempo em que oferece a

oportunidade para a melhora da competitividade e da

participação no mercado.

A engenharia verde objetiva que se refocalizem

esforços no projeto sustentável e eficiente, significando

evitar o resíduo logo de início, sempre que praticável, e

eliminar o conceito de desperdício, sempre que

possível.

Page 10: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Disposição

Tratamento

Reciclagem

Redução na fonte

HIERARQUIA DA PREVENÇÃO DA POLUIÇÃO

Redução na fonte: os resíduos

(substâncias perigosas, poluentes ou

contaminadores) devem ser prevenidos

na fonte.

Reciclagem: resíduos gerados devem

ser reutilizados quer no processo que

os criou ou em outro processo.

Tratamento: o resíduo que não pode

ser reciclado deve ser tratado para se

reduzir seu risco.

Disposição: o resíduo que não é

tratado deve ser descartado de forma

ambientalmente segura.

Ecoeficiência?Disposição

Tratamento

Reciclagem

Reduçãona

fonte

Page 11: Engenharia verde

Ecoeficiência

A gestão ecoeficiente aproveita ao máximo

o potencial dos recursos e aposta no seu

reaproveitamento, por meio, principalmente,

do reuso e da reciclagem.

Engenharia Ambiental UNISC

A gestão ecoeficiente aproveita ao máximo

o potencial dos recursos e aposta no seu

reaproveitamento, por meio,

principalmente, do reuso e da reciclagem.

Page 12: Engenharia verde

Ecoeficiência – quando o foco dá-se ao

aumento da eficiência de um processo para

reduzir a quantidade de poluição gerada.

O sistema (atual) é ajustado para tornar-se

melhor que o anterior, em termos de

poluição.

Engenharia Ambiental UNISC

Page 13: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Sistema Tipo 1

Page 14: Engenharia verde

Engenharia Ambiental

Ecologia Industrial

Mudança de processos industriais de sistemas (tipo 1)

lineares (ciclo aberto) nos quais os investimentos de

recursos e de capital atravessam o sistema e tornam-se

resíduos, para sistemas ecológicos de ciclo fechado

(sistema tipo 3).

UNISC

Recursos

ilimitadosOrganismos Resíduos

ilimitados

Sistema Tipo 1

Page 15: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Economia “real”: Um sistema aberto

Extração Processamento Produção Consumo

Resíduos

Transformação

Reciclagem

AMBIENTEImpactos ambientais

Externalidades

Page 16: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Energia e

recursos

ilimitados

Resíduos

ilimitados

Sistema Tipo 2

Energia

Sistema Tipo 3

Page 17: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Exemplo:

O tratamento convencional de esgoto é um ecossistema tipo 2 no sentido de

que alguns dos materiais residuários são reciclados (aplicação de biosólidos na

terra e o uso do metano gerado pela digestão anaeróbia para fornecer calor e

eletricidade.

Porém, esses sistemas ainda podem dispensar nutrientes de nitrogênio e de

fósforo.

Os nutrientes (nitrogênio e fósforo) não apenas danificam a qualidade da água,

mas apresentam dificuldade de controle, uma vez acumulados nos sedimentos.

Para uma estação convencional de esgotos passar para um ecossistema tipo

3, o engenheiro poderia considerar a modificação da estação para que

transforme nitrogênio amoniacal em nitrogênio gasoso via reações de

nitrificação e desnitrificação.

Também poderia haver o reuso de água tratada para consumo humano,

agricultura, necessidades paisagísticas...

Page 18: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Estratégias de projeto para eliminar as

cargas ambientais

Mudanças na seleção de materiais;

Mudanças em equipamentos; melhora nas

escolhas de compras;

Melhora nas práticas operacionais;

Melhora nas práticas de recuperação e

disposição;

Melhora na logística.

Page 19: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Mudança de Paradigma e Práticas Correntes

Nova Visão

Novos Conceitos

Novas condutas

Novos objetivos

Decisão

Medição

Práticas

Objectivos

Redução do nível de ansiedade

Estágio de

Mudança de Paradigma

Estágio de

Práticas Correntes

Consciência

Frustração ?

Ansiedade ?

Metáforas

São importantes

Ferramentas

Métrica

É importante

Page 20: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

A Ecologia Industrial no contexto da evolução das estratégias ambientais

Evolução das estratégias ambientais

Modelo usual

Cumprimento da legislação

Prevenção da poluição

EIA, Auditorias energéticas

Orientada para o

processo

Orientada para o

produto

Extensão da responsabilidade

do produtor

Eco-eficiência

Eco-Design

Conceito de Ciclo de Vida

Page 21: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Extensão da responsabilidade

do produtor

Eco-eficiência

Eco-Design

Conceito de Ciclo de Vida

Ciclos de Vida do Produto

Recursos Resíduos

Ambiente

Fabrico de

componentesMontagem

de veículos Uso

Ex: Automóvel

Page 22: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Orientada para o

produto

Extensão da responsabilidade

do produtor

Eco-eficiência

Eco-Design

Conceito de Ciclo de Vida

Ciclos de Vida do Produto

Ecologia Industrial

Fabrico de

componentesMontagem

de veículos

Ex: Automóvel

Uso

Page 23: Engenharia verde

Ecologia Industrial

Sustentabilidade global

Ecossistemas industriais fechados

Promoção de trocas de resíduos

Visão sistémica

+, MFA,...

Engenharia Ambiental UNISC

Orintada para o

produtoEco-eficiência

Eco-Design

Conceito de Ciclo de Vida

A Ecologia Industrial no contexto da evolução das estratégias ambientais

Orientada para o

produto

Extensão da responsabilidade

do produtor

Modelo usual

Cumprimento da legislação

Prevenção da poluição

EIA, Auditorias energéticas

Orientada para o

processo

ACV

Evolução das estratégias ambientais

Page 24: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

ACV

Ecologia Industrial: principais

conceitos

• A capacidade natural para o “fecho de ciclos”deve ser replicada nos sistemas industriais.

• Fechar os ciclos dos materiais

• Promover a utilização da energia em cascata

• Aproximar os sistemas do “equilibrio termodinâmico”

• Equílibrar o desenvolvimento humano comnatureza.

• Balizar o crescimento (com respeito pela capacidade natural de regeneração)

Page 25: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

ACV

Economias Industrial e Natural

Economia Industrial Economia Natural

Impulsionada por questões financeiras

Impulsionada por energias renováveis

Produção centralizada, em larga escala

Produção descentralizada,com dispersão de riscos

Sistema linear, baseado no mercado de matérias primas

Sistema circular, capacidade de renovar

Ênfase na produçãoÊnfase na reprodução

Resíduos sem valorização (lixo):deficiência na utilização de recursos Reciclagem de resíduos

Page 26: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

ACV

Ecossistema Industrial

Um ecosistema industrial é constituido poruma rede de empresas e outras organizaçõesestabelecidas numa determinada região, asquais decidiram interagir trocando sub-produtos de uma forma que promova um oumais dos seguintes benefícios relativamenteoperações não interactuantes:

• Redução no total de consumo de materiais

• Redução das emissões poluentes e da produção de resíduos

• Aumento da eficiência energética

• Maior valor acrescentado

Page 27: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

ACV

Simbioses Industriais

Tem como objetivo assegurar a eficiência dos

recursos materiais e economicos, através da

promoção de sinergias entre fluxos de materiais

ou fluxos energéticos em indústrias de diferentes

setores.

Redução de custos

Redução de impactos

Fortalecimento das economias locais

Vantagens competitivas sustentáveis

Page 28: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

ACV

Simbioses Industriais

Produtos

Sub

produtos

Recursos

Resíduos/Emissões

Gestão

de resíduos

Materiais

Energia

Água

Page 29: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

ACV

Simbioses Industriais

Produtos

Sub

produtos

Recursos

Resíduos/Emissões

Materiais

Energia

Água

Ultrapassar

barreiras/desafios

Page 30: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

ACV

PRODUÇÃO MAIS LIMPA

Page 31: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

ACV

“Os impactos ambientais se

estendem ao longo de todo o ciclo

de vida dos produtos e serviços.”

Page 32: Engenharia verde

EVOLUÇÃO DAS QUESTÕES AMBIENTAIS

Engenharia Ambiental UNISC

Décadas de 50/60 Décadas de 70/80 Décadas de 90/atual

Disposição- Início do desenvolvimento

de padrões de qualidade

e de emissão;

- Diluição de resíduos e

emissões nas águas e no ar;

- Inexistência quase total de

responsabilidade empresarial

com seu impacto ambiental.

Tratamento- Sistema de licenciamento

e impacto ambiental;

- Atitude reativa:

cumprimento das normas

ambientais;

- Controle no final de tubo;

- Responsabilidade

empresarial isolada.

Prevenção

-Instrumentos econômicos

voluntário de conduto;

- Atitude pró-ativa: além do

cumprimento das normas;

-Tecnologias

limpas/Análise do ciclo de

vida;

- Integração total da

responsabilidade na

estrutura empresarial.

Page 33: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

ABORDAGEM CONVENCIONAL

Resíduo é gerado!!!

O que deve ser feito com ele???

Onde deve ser disposto?

ABORDAGEM DA PRODUÇÃO MAIS LIMPA

Resíduo é gerado!!!

De onde vem?

Como é gerado?

Quando é gerado?

Page 34: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Page 35: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

TECNICA “FIM DE TUBO”

São ações que apenas ajudam a diminuir o

impacto ambiental de determinados resíduos, ao

dar-lhes tratamento.

Só é válida para tratar aqueles resíduos que

não puderam ser evitados no processo, sendo

considerado uma alternativa de remediação.

Page 36: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Exemplo

Instalação de filtros para retenção de poluentes em chaminés nas

fábricas: as várias etapas do processo industrial continuam

gerando poluentes e eles serão “tratados” apenas no final do

“tubo” (ou seja, final do processo). As abordagens atuais

preconizam o projeto de plantas industrias e processos de forma

que os poluentes nem venham a ser gerados ou que venham a

ser minimizados a cada etapa. Desta forma, a abordagem “fim de

tubo” tem sido paulatinamente substituída por tecnologias limpas

que proporcionam menores custos de produção e minimizam os

riscos ambientais.

Page 37: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

PRODUÇÃO MAIS LIMPA X FIM-DE-TUBO

Produção Mais Limpa é uma ação preventiva que busca

evitar, por exemplo, a geração de resíduos por meio do

aproveitamento máximo das matérias-primas utilizadas

durante o processo produtivo.

Técnicas de Fim de Tubo são ações que apenas ajudam

a diminuir o impacto ambiental de determinados resíduos,

ao dar-lhes tratamento.

Portanto, o Fim de Tubo só é válido para tratar aqueles

resíduos que não puderam ser evitados no processo,

sendo considerado uma alternativa de remediação,

enquanto a Produção Mais Limpa é uma proposta de

solução.

Page 38: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

PRODUÇÃO MAIS LIMPA X FIM-DE-TUBO

TÉCNICAS DE FIM-DE-TUBO PRODUÇÃO MAIS LIMPA

Pretende reação. Pretende ação.

Os resíduos, os efluentes e as emissões são

controlados através de equipamentos de

tratamento.

Prevenção da geração de resíduos, efluentes e

emissões na fonte. Procurar evitar matérias-

primas potencialmente tóxicas.

Proteção ambiental é um assunto para

especialistas competentes.

Proteção ambiental é tarefa para todos.

A proteção ambiental atua depois do

desenvolvimento dos processos e produtos.

A proteção ambiental atua como uma parte

integrante do design do produto e da

engenharia de processo.

Os problemas ambientais são resolvidos a

partir de um ponto de vista tecnológico.

Os problemas ambientais são resolvidos em

todos os níveis e em todos os campos.

Não tem a preocupação com o uso eficiente

de matérias-primas, água e energia.

Uso eficiente de matérias-primas, água e

energia.

Leva a custos adicionais. Ajuda a reduzir custos.

Page 39: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Page 40: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Page 41: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DA PRODUÇÃO MAIS

LIMPA

Produção sem poluição

Processos produtivos ideais, de acordo com o conceito de

Produção mais Limpa, ocorrem em um circuito fechado,

sem contaminar o meio ambiente e utilizando os recursos

naturais com a máxima eficiência possível.

Page 42: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DA PRODUÇÃO MAIS

LIMPA

Eficiência energética

A Produção mais Limpa requer os mais altos níveis de

eficiência energética na produção de bens e serviços.

A eficiência energética é determinada pela maior razão

possível entre energia consumida e produto final gerado.

Page 43: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DA PRODUÇÃO MAIS

LIMPA

Saúde e segurança no trabalho

A Produção mais Limpa procura sempre minimizar os riscos

para os trabalhadores através de um ambiente de trabalho

mais limpo, mais seguro e mais saudável.

Page 44: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DA PRODUÇÃO MAIS

LIMPA

Produtos ambientalmente adequados

O produto final, bem como todos os subprodutos

comercialmente viáveis, devem ser tão ambientalmente

adequados quanto possível.

Fatores relacionados à saúde e meio ambiente devem ser

priorizados nos estágios iniciais de planejamento do produto

e devem ser considerados ao longo de todo o ciclo de vida

do mesmo, da produção à disposição, passando pelo uso.

Page 45: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

BENEFÍCIOS AMBIENTAIS DA PRODUÇÃO MAIS

LIMPA

Embalagens ambientalmente adequadas

A embalagem do produto deve ser eliminada ou minimizada

sempre que possível.

Quando a embalagem é necessária para proteger, vender,

ou para facilitar o consumo do produto, esta deve ter o

menor impacto ambiental possível.

Page 46: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Exercícios1. Discuta se o sapato A (couro) ou o sapato B (sintético) é melhor para o

Ambiente, com base nos dados da Tabela abaixo.

É possível ponderar um aspecto (ar, água, poluição da terra ou resíduos

sólidos) como sendo mais importante do que outro?

Exemplo hipotético de impactos ambientais de ciclo de vida de sapatos por 100 pares

produzidos

Produto Uso de

energia

(Btu)

Consumo

de matérias-

primas

Uso de água

(gal.)

Poluição do

ar (ppm)

Poluição da

água

(mg/L)

Resíduos

sólidos

perigosos

Sapato A 1 Suprimento

limitado,

alguns

renováveis

2 4 2 mg/L de

químicos

orgânicos

2 Kg de lodo

perigoso

Sapato B 2 Suprimento

grande, não

renovável

4 1 8 mg/L de

químicos

inorgânicos

inertes

1 Kg de lodo

perigoso

3 kg de

resíduos

sólidos

perigosos

Page 47: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Exercícios

2. Escolha três princípios da engenharia verde.

Para cada um explique o princípio com um exemplo

(comercialmente disponível ou em desenvolvimento) e

explique como ele demonstra o princípio.

Descreva os benefícios associados, ambientais,

econômicos e sociais, e identifique quais são tangíveis e

quais são intangíveis.

Page 48: Engenharia verde

Engenharia Ambiental UNISC

Exercícios

3. Para comparar sacos de plástico a sacos de papel em termos de

aquisição de matéria-prima, manufatura e processamento, uso e

descarte, observe os dados da tabela abaixo e responda:

a) Qual sacola você escolheria se sua maior preocupação fosse com

a poluição do ar?

b) Se supormos que duas sacolas plásticas são iguais a uma de

papel, a escolha muda?

Estágios do

Ciclo de Vida

Emissões atmosféricas

(poluentes) ozônio/saco

Energia requerida

Btu/saco

Papel Plástico Papel Plástico

Manufatura de

materiais,

manufatura do

produto, uso do

produtos

0,0516 00146 905 464

Aquisição de

matérias-primas,

descarte do

produto

0,0510 0,0045 724 185