integrado de reuso de água e efluentes ufrj · 4.2 avanços tecnológicos permitem a oferta de...
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NIRAE - Núcleo Integrado de reuso de água e efluentes Março 2008UFRJ
METODOLOGIA TECLIM PARA OTIMIZAÇÃO AMBIENTAL DE
PROCESSOS INDUSTRIAIS
UFBA TECLIM
Asher KiperstokRede de Tecnologias Limpas, Teclim
Departamento de Engenharia Ambiental Programa de pós graduação em Engenharia Industrial
Desenvolvimento sustentável de produtos e processosEscola Politécnica UFBA
27/03/2008 2© Asher Kiperstok
TECLIM’s water use optimization projects
Project Years Size Population equivalence(100 l/pc.d)
2002-2003 4200m3/h 1.000.000
água 2003-2004 90m3/h 22.000
Caraiba metais SA 2003-2005 400m3/h 100.000
água 2005- 2006 550m3/h 130.000
eco 2005- 2007 4200m3/h 1.000.000(cont)
1.1
2.1
2.2
2.3
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3.1
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4.1
4.2
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6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
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
Localização Geográfica
Culturais
Técnico/Operacionais
Tecnológicas
Custo
Gestão
Legislação
Características/Diagnóstico Marco Conceitual Instrumentos Desenvolvidos Resultados
PANORAMA GERAL
4.4
4.5
27/03/2008 5© Asher Kiperstok
O desafio:Fator 10
Impacto ambiental =
(População) x
(Renda per cápita) x
(Impacto ambiental / Produto)
X 10 1/10
27/03/2008 © Asher Kiperstok 6
Legenda: Caminhão pipa distrib
ui
sete mil litro
s de água em São Domingos do
Pombal, na Paraíba
11© Asher Kiperstok27/03/2008
Do ponto de vista ambiental o setor saneamento tem se caracterizado por:
• Despejo de efluentes in natura nos corpos receptores
Aspectos conhecidos27/03/2008 © Asher Kiperstok 13
• 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 14© Asher Kiperstok
341,8 l/lig.dia10,3 m3/lig.mes
505,5 l/lig.dia15,2 m3/lig.mes
Índice de perdas por
ligação
Índice de atendimento urbano de
esgoto
33,3%
42,5%
Índice de tratamento de
esgoto
97,3%
73,0%27/03/2008 15© Asher Kiperstok
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
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
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
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…
Uma rede de esgoto é um equívoco. Victor Hugo, Os Miseráveis, 186827/03/2008 22© Asher Kiperstok
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
ExemplinhoUNIB / BRASKEM
Consumo: 2.200m3/h
Numero de hidrômetros: ~ 30
14 Hidrômetros/1000 m3/h:
CIDADE:
150 l/hab/dia 25 l/h por hidrômetro
400 Hidrômetros/1000 m3/h 27/03/2008 24© Asher Kiperstok
DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA
Características/Diagnóstico
3. Técnico/Operacionais3.4 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
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
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
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
DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA
Características/Diagnóstico
5. Custo5.1 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
DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA
Características/Diagnóstico
6. Gestão6.1 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
DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA
Características/Diagnóstico
6. Gestão6.3 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
DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA
Características/Diagnóstico
6. Gestão6.5 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
DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA
Características/Diagnóstico
7. Legislação7.1 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
DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA
Características/Diagnóstico
7. Legislação7.3 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
DIAGNÓSTICO ATUAL DA FORMA COMO É GERIDA A ÁGUA NA INDÚSTRIA
Características/Diagnóstico
7. Legislação7.6 Prevalece a visão da gestão da oferta
(convêm dar uma olhada no que acontece no setor elétrico)
27/03/2008 © Asher Kiperstok 35
Desperdício(Gasto não necessário
ou desejado pelo usuário ,
conscientemente )
Consumo necessário /desejado
Necessidade Desejo consciente
Perdas nos Processos e instalações
(independem do usuário )
Qualidade ambiental de equipamentos /processos /área /
unidade / empresa
Nivel de medição e tarifa
Manutenção Aparelho / instalação
(caracteristicas e idade)
Quantidade (massa) Qualidade
Usuário Aparelho / instalação
Usuário
Normas técnicas / legislação
Construção
Manutenção
Projeto/tecnologia
GASTO DE ÁGUA / ENERGIA NA INDÚSTRIA
Aparelho / instalação
Água Energia
Geração UtilizaçãoCaptação Distribuição
Rateio
27/03/2008 © Asher Kiperstok 36
Consumo Sustentável
Disposição de resíduos
Tratamento
Melhoria na Operação
Modificação do processo
Modificação do produto
Ecologia Industrial
Reciclagem
Prevenção
Fim de Tubo
27/03/2008 © Asher Kiperstok 37
TÉCNICAS PARA REDUÇÃO DA POLUIÇÃO
ORDEM DE APLICAÇÃOPRIMEIRO NO FIM
DESEJÁVEL DO PONTO DE VISTA AMBIENTALALTAMENTE POUCO
REDUÇÃO NAFONTE
TRATAMENTO DERESÍDUOS
RECICLAGEM INTERNA EEXTERNA
CONTROLE NAFONTE
MUDANÇAS NOPRODUTO
Substituição do produtoConservação do produtoAlterações na composiçãodo produto
REGENERAÇÃO E REUSO
Retorno ao processo originalSubstituto da matéria primapara outro processo
RECUPERAÇÃO
Processamento pararecuperação de materialProcessamento como sub-produto
MUDANÇA NOSINSUMOS
Purificação de materiaisSubstituição de materiais
MUDANÇAS NATECNOLOGIA
Mudanças no processo Mudanças no equipamento,na tubulação ou layoutMaior automaçãoMudanças nas condiçõesoperacionais
BOAS PRÁTICASOPERACIONAIS
Procedimentos apropriados Prevenção de perdas Práticas gerenciais Segregação de correntes deresíduos Melhorias no manuseio dosmateriaisProgramação da produção
SEPARAÇÃO ECONCENTRAÇÃO DE
RESÍDUOS
BOLSA DE RESÍDUOS
RECUPERAÇÃO DEENERGIA OU MATERIAL
INCINERAÇÃO
DISPOSIÇÃO FINAL
Prevenção Fim de Tubo
27/03/2008 © Asher Kiperstok Fonte: adaptado de LaGrega, 1994
38
1.1
2.1
2.2
2.3
2.4
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4.1
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5.1
5.2
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
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
Localização Geográfica
Culturais
Técnico/Operacionais
Tecnológicas
Custo
Gestão
Legislação
Características/Diagnóstico Marco Conceitual Instrumentos Desenvolvidos Resultados
PANORAMA GERAL
4.4
4.5
27/03/2008 39© Asher Kiperstok
40
BALANÇO HÍDRICOMais de 450 correntes
identificadas
Qualidade de informação das
vazões
Balanço Hídrico das UA’s, UO’s,
UTE e UTA
Balanço Hídrico da
UTA on-line com
reconciliação
ECOBRASKEM II - Água
27/03/2008 40© Asher Kiperstok
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
Etapas do Processo• Planilha de Entrada de Dados: Recebe os
dados de vazão e de Qualidade de Informação.
Figura 1: Planilha de entrada de Dados – UA127/03/2008 © Asher Kiperstok 42
Etapas do Processo• Fluxograma do Volume de Controle:
Visualização do mapeamento das correntes circulantes na unidade.
4327/03/2008 © Asher Kiperstok
Figura 2: Fluxograma de Volume de controle – UA1
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
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
Etapas do Processo• Planilha de Relatório Final: Resumo de todas
as informações trazidas para o Balanço Hídrico.
Figura 4: Planilha de Relatório Final – UA127/03/2008 © Asher Kiperstok 49
Banco de IdéiasLevantamento de Oportunidades e Registro no BANCO DE IDÉIAS
• 93 idéias cadastradas• 25% em estudo de viabilidade ou implementadas
Demonstrativo de Idéias Prioritárias
0
1
2
3
4
5
6
0 1 2 3 4 5 6Investimento
Impa
cto
Posi
tivo
111
94
5
128 2
76
133
10
IDÉIAS
Website disponibilizado. 50
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 20060
1
2
3
4
5
6
7
Prod
ução
de
Petro
quím
ico
(MM
t/an
o)
Ano
Eflu
ente
ger
ado
(MM
m3 /a
no)
Ano SO SN
0
1
2
3
4
5
6
7
Petroquímico Específico
Histórico de EfluentesBraskemBraskem--ÁÁguagua Ecobrakem IIEcobrakem II
**
54* Produ* Produçãção Especo Especíífica de Efluente = SN+SO/Petroqufica de Efluente = SN+SO/Petroquíímicomico
27/03/2008 © Asher Kiperstok
PROCESS WATER: Accumulated Specific Consumption (12 months)
60,0
65,0
70,0
75,0
80,0
85,0
90,0
95,0
100,0D
ec-
02
Fe
b-0
3
Apr-
03
Jun-0
3
Au
g-0
3
Oct
-03
De
c-03
Fe
b-0
4
Apr-
04
Jun-0
4
Au
g-0
4
Oct
-04
De
c-04
Fe
b-0
5
Apr-
05
Jun-0
5
Au
g-0
5
Oct
-05
De
c-05
Fe
b-0
6
Apr-
06
Jun-0
6
Au
g-0
6
Oct
-06
De
c-06
Pro
cess
Wa
ter
(t)
/ T
iO2
(t) Lyondell-water
trainingsLyondell water program’s start up
Lyondell Inorganic ChemicalsProcess water specific consumptionIn Tones of water per ton of TiO2
© Asher Kiperstok 5527/03/2008
© Asher Kiperstok
Evolução do índice SN/nafta (m3/t)BRASKEM - UNIB
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
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 01/01/200327/03/2008 56
© Asher Kiperstok
Evolução do índice SO/nafta (m3/t)Braskem-UNIB
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
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 01/01/2003
27/03/2008 57