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USO DO GÁS NATURAL COMO MATRIZ ENERGÉTICA LIMPA
Mário Jorge Tavares Almeida¹, Willyams Gomes de Araújo Filho², Paola Souto
Campos³(Orientadora).
RESUMO
O crescimento populacional das grandes cidades brasileiras vem acarretando uma série de
impactos no meio ambiente e um desses problemas é a poluição atmosférica, onde um dos
vilões são os combustíveis fósseis. O desenvolvimento está intimamente ligado com a
geração de energia e com isso as Termelétricas são as fontes energéticas mais utilizadas
em Manaus e por consequência esta é uma das matrizes que mais poluem a atmosfera. A
mudança de matriz energética de combustível fóssil para gás natural, inicialmente onera as
concessionárias de energia que ao longo do tempo se torna viável economicamente.
Quando comparamos os poluentes oriundos de uma matriz energética de combustível fóssil
e gás natural poderemos verificar a discrepância entre os dados, apontando que o gás
natural é ecologicamente viável e economicamente sustentável.
PALAVRAS CHAVES: Geração de energia, poluição atmosférica, energia.
ABSTRACT
The population growth of large Brazilian cities has had a series of impacts on the
environment and one of these problems is air pollution, where one of the villains is fossil
fuels. Development is closely linked with the generation of energy and thermoelectric plants
are the most used thermal sources in Manaus and consequently this is one of the matrixes
that most pollute the atmosphere. The shift from fossil fuel energy matrix to natural gas
initially burdened utilities that over time becomes economically viable. When we compare the
pollutants from a fossil fuel energy matrix and natural gas we can verify the discrepancy
between the data, pointing out that natural gas is ecologically viable and economically
sustainable.
KEYWORDS: Power generation, air pollution, energy.
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¹ Graduando de Engenharia Mecânica na Universidade Uninorte-E-mail: [email protected] ² Graduando de Engenharia Mecânica na Universidade Uninorte - E-mail: [email protected] ³ Doutora em Diversidade Biológica na Universidade-UFAM – E-mail: [email protected]
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INTRODUÇÃO
O desenvolvimento da cidade de Manaus se deu através da implantação do
Distrito Industrial, dando início a um novo ciclo econômico, com novas frentes de
trabalho e a geração de milhares de empregos.
A partir deste momento a geração de novas fontes de energia se tornou
necessária e a termelétrica localizada no bairro do Mauazinho veio para suprir esta
necessidade.
O Brasil ainda, não é um país autossuficiente em produção de Gás Natural,
pois para atender a sua demanda interna é necessário que esse produto seja
importado para suprir a necessidade nacional (demanda), onde as reservas de Gás
Natural no país em operação abastecem somente 30% da demanda nacional,
quanto 70% é atendida pelo gás comprado nos países vizinhos como: Bolívia,
Argentina e Uruguai. Com isso verificamos que superávit da balança comercial
poderia melhorar ainda mais, se não dependesse tanto das importações desse
produto.
O surgimento de problemas ambientais, com reflexos sobre o próprio homem,
o tem levado a procurar compreender melhor os fenômenos naturais e a entender
que deve agir como parte integrante do sistema natural, haja vista que a natureza e
o homem estão interligados intimamente (MOTA, 1997).
No país, os problemas ambientais são resultantes, em grande parte, do
crescimento desordenado das cidades (SILVA & SILVA, 1993).
A poluição do ar apresenta-se como uma das mais complexas modificações
do ambiente decorrente da ação antrópica (homem), haja vista que o ser humano e
os demais seres vivos precisam respirar contínua e ininterruptamente (BRANCO &
MURGEL, 1995).
Algumas doenças respiratórias têm sido associadas à poluição atmosférica,
embora não seja fácil precisar a relação entre a emissão de determinados poluentes
e seus efeitos ao longo do tempo, bem como a que distância pode ocorrer (MOTA,
1997).
A Usina do Mauá que pertence a Eletrobrás Amazonas Energia está
localizada no bairro do Mauazinho nas proximidades do Distrito Industrial I, à
margem esquerda do Rio Negro, entre os igarapés Mauá e Mauazinho, sendo o piso
da Usina situado a 31 metros acima do nível do mar.
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O projeto de instalação da Usina Térmica foi realizado numa área distante do
centro de Manaus na época do seu estudo e de sua implantação, onde era aceitável
sua viabilidade e, estratégico do ponto de vista econômico, devido a pouca distância
que o separa da Refinaria de Manaus - REMAN (NASCIMENTO, 1994).
O monitoramento do ar no entorno da Usina já vem sendo realizado, desde
1994, em atividade e sendo conduzida pela Amazonas Energia. Os resultados
inicialmente eram enviados apenas para SEDEMA (hoje SEMMA), logo após o
IPAAM começou também a dispor destes resultados.
A empresa instalou, em agosto de 1995, quatro estações de monitoramento
da qualidade do ar no entorno da usina no bairro do Mauazinho, contendo os
equipamentos Hi-Vol (que determina a concentração de material particulado em
suspensão) e Tri-Gás (que coleta e mede poluentes gasosos no ar atmosférico),
nos seguintes locais:
Estação Localização
1 Águas do Amazonas - Avenida Solimões n° 01;
2 Escola Ana Maria Souza Barros - Avenida Leste s/n°;
3 Residência dos padres - Rua Paraíso n° 05;
4 Quartel dos Fuzileiros Navais - BR 319, Km 4,5.
A figura 01 mostra a distribuição estratégica das estações em torno do bairro:
Figura 01 – Distribuição das estações de monitoramento. Fonte: 4ª DL, 2000.
A priori do monitoramento da qualidade do ar são: fornecer dados para ativar
ações preventiva e corretiva durante períodos em que se encontram o ar
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atmosférico, verificando os níveis de concentração de partículas que possam
representar risco à saúde; avaliações na quantidade e a qualidade do ar e os limites
pré-estabelecidos, protegendo a saúde e o bem-estar das pessoas e acompanhar as
mudanças em termos de concentração do ar devido às emissões dos poluentes
nocivos a nossa atmosfera.
Para atingir estes objetivos, são necessários à adequação de padrões de
qualidade do ar, que define o limite máximo dos gases e partículas solidas presente
no ar que respiramos produzidos pela atividade humana, em níveis de concentração
e que garanta proteger a saúde das pessoas. Segundo Nascimento (1994), os
padrões de qualidade do ar, tem como base os estudos dos efeitos produzidos por
poluentes e são fixados em níveis de adequados de segurança.
MATERIAL E MÉTODOS
Dados bibliográficos
Os dados da Usina Termelétrica Mauá foram coletados "in locu” com a
concessionária de energia da cidade de Manaus, e nos locais que foram instaladas
as estações de monitoramento que ficam no entorno da Usina, localizado no bairro
do Mauazinho.
Equipamentos Utilizados
Para a coleta foram utilizados equipamentos do tipo Hi-Vol para material
particulado e o Tri-Gás para gás dióxido de enxofre (SO2).
O Tri-Gás foi projetado e fabricado para a amostragem e coleta de poluentes
gasosos no ar atmosférico. São utilizados para medição de dióxido de nitrogênio
(NO2), gás sulfídrico (H2S), amônia (NH3) e dióxido de enxofre (SO2), sendo o
último objetivo dessa análise, através de absorção nas soluções absorventes. O
amostrador do aparelho é composto por um trem de amostragem que, mediante o
uso de uma bomba a vácuo, faz borbulhar o ar atmosférico em reagentes especiais
e com vazão conhecida. Os poluentes contidos no ar são então coletados para
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posterior análise em laboratório onde o reagente é analisado mediante técnicas
químicas por via úmida para quantificar a massa do gás poluente coletada.
Dividindo esta massa pelo volume total da amostra obtivemos a concentração
média do poluente no ar atmosférico.
O equipamento padrão é formado pelos seguintes componentes: casinhola
de alumínio anodizado com tampa e porta; funil de captação, mangueira de entrada
e suporte do funil ajustável até 3 m; pré-filtro para retenção de interferentes
(opcional); cesto com um manifold de vidro borossilicato, três borbulhadores de
ponta pipetada, três filtros de pano, três filtros de membrana com 0,8 µm de
porosidade, três orifícios críticos, um manifold de aço inox, mangueiras de PVC tipo
Tygon e engate rápido; bomba à vácuo, com ventilador e vacuômetro; timer digital
para programação semanal de operação; horâmetro; poço de refrigeração, com
retificador, dissipador , ventilador e termostato (opcional).
Figura 02: Aparelho Tri-Gás
O amostrador de grande volume, Hi-Vol, é utilizado para quantificação de
material particulado, oriundo dos resíduos da combustão quase completa de
combustíveis fósseis.
O Hi-Vol após instalado em um local de medição pré-determinado, succiona
através de uma bomba, determinada quantidade de ar que passa através de um
filtro, onde fica depositado o material particulado, instalado dentro de uma casinhola,
durante um período de amostragem de 24 horas. O filtro é pesado antes e depois da
amostragem e o volume de ar amostrado é determinado a partir da vazão medida e
do tempo de amostragem. Tem-se então a concentração das partículas totais em
suspensão (PTS), em µg/m³, obtida dividindo-se a massa de partículas coletada pelo
volume de ar amostrado.
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O equipamento padrão é formado pelos seguintes componentes: o
amostrador propriamente dito (motor-aspirador e porta filtro), casinhola de abrigo e
dispositivos auxiliares (indicador de vazão, programador de tempo, regulador de
tensão, horâmetro).
Os filtros utilizados são específicos para uma eficiência de quase 100% para a
coleta de partículas FDO (Ftalato de Dioctil) de 0,3µm. O filtro antes de ser pesado,
passou por um processo de retirada da umidade em um dessecador durante 24
horas. Após esse procedimento, pesou-se o filtro registrou-se seu peso (Pi). Com
este dado, colocou-se o filtro no aparelho Hi-Vol para realização da coleta da
amostra durante 24 horas. Após a coleta retirou-se o filtro do aparelho, transferindo-o
para o dessecador, por um período de 24 horas para nova secagem. Após esse
procedimento pesou-se o filtro contendo o material particulado (MP) e por diferença
entre o peso final (Pf) e o peso inicial (Pi), obteve-se a massa do material
particulado. O volume de ar amostrado, corrigido para condições padrão (25ºC, 760
mm Hg), é determinado a partir da vazão medida e do tempo de amostragem. A
concentração da poeira total em suspensão no ar ambiente é computada dividindo-
se a massa de partículas coletada pelo volume de ar amostrado e é expressa em
microgramas por metro cúbico (µg/m³ - real). A faixa de concentração do método é
de 2 a 750 µg/m³ aproximadamente. O limite superior é determinado pelo ponto no
qual o amostrador não pode mais manter a vazão especificada devido à perda de
carga acrescida pelo filtro carregado. O limite inferior, por sua vez, é determinado
pela sensibilidade da balança e pelas fontes inerentes de erro. A faixa de partículas
coletadas num Hi-Vol engloba uma faixa menor, de partículas com diâmetro
(aerodinâmico) de 0 a 10µm, chamadas de partículas inaláveis. Considera-se que as
partículas com mais de 10µm, quando aspiradas, ficam retidas nas narinas e na
garganta, não chegando a alcançar os pulmões (brônquios e alvéolos). As partículas
inaláveis são de especial interesse por sua ação danosa a saúde do homem. Elas
compreendem, e surgem naturalmente (poeira, pólen, etc.), em torno de 10µm, as
produzidas pelo homem (antropogênicas), em torno de 0,4 µm. Estas partículas
antropogênicas são usuais portadoras de danos à saúde (ex.: metais pesados,
aromáticos polinucleares, etc.).
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Figura 03: Aparelho Hi-Vol
Metodologia
A metodologia adotada nessa atividade faz parte de uma exigência do
fabricante dos equipamentos – Energética Indústria.
Gravimetria – HI-VOL
Este procedimento é utilizado para análise de material particulado no
aparelho. O ar é aspirado através de um filtro de fibra de vidro, previamente
dessecado e pesado, por um período de 24 horas. Após a coleta, o filtro é
novamente dessecado e pesado, realizando-se a subtração da massa do filtro tanto
antes quanto depois do ensaio. A concentração da poeira total em suspensão no ar
é computada pela divisão da massa de partículas coletadas pelo volume de ar,
expresso em µg/m³.
Fórmula para cálculo do MP (Pf – Pi):
C = M , onde: V C = concentração do material particulado expresso em µg/m³.
M = diferença do peso do filtro antes da amostragem durante 24 horas
(Pi) e após amostragem (Pf). O filtro deve ser dessecado por 24 horas antes e
após a amostragem.
V = volume do ar amostrado no horâmetro por 24 horas com o devido
ajuste na curva de calibração do aparelho Hi-Vol.
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Volumetria – TRI-GÁS
Este procedimento é utilizado para análise de dióxido de enxofre através do
aparelho Tri-Gás, colocando-se 70 ml de peróxido de hidrogênio (H2O2) em
borbulhadores que acompanham o aparelho. O dióxido de enxofre (SO2) é tanto
aspirado quanto absorvido pelo borbulhamento através da solução absorvente de
peróxido de hidrogênio (0,3%) formando por reação ácido sulfúrico (H2SO4). Após
24 horas, realiza-se a coleta e posterior análise em laboratório. Adicionam-se 3
gotas de indicador misto (Verde de Bromocresol – Vermelho de Metila + Metanol).
Desde que firme uma solução rosa-claro, titula-se contra Tetraborato de Sódio
(Na2B4O7) 0,0004 N até a coloração cinza-claro.
Calcula-se a concentração de dióxido de enxofre SO2 pela seguinte fórmula:
CSO2
= 128. Vsol Titulante, em que:
Var (amostrado)
CSO
2 – Concentração de SO2 em µg/m³.
128 = é uma constante da fórmula relacionada à volumetria do ácido
sulfúrico (H2SO4).
Vsolução Titulante = volume de Tetraborato de Sódio 0,004 N
Var = 103 x Q x T, em que:
103 = é uma constante da fórmula relacionada a volumetria do
tetraborato de sódio (Na2B4O7).
Q = vazão (litro / min).
T = tempo (min).
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Índice Máximo permitido dos agentes poluidores
Trata-se dos padrões primários fornecidos pela Resolução do CONAMA
(Conselho Nacional de Meio Ambiente) nº03 de 28 de junho de 1990, publicada no
D. O. U (Diário Oficial da União) de 22/08/90, seção I, Págs. 15 937 a 15.939.
Material Particulado (MP)
O máximo permitido por esse agente é de 240 µg/m3 (24 horas) e de 80
µg/m3 (média geométrica anual), conforme Resolução do CONAMA nº03 de 28 de
junho de 1990.
Dióxido de Enxofre (SO2)
Para esse agente o máximo permitido é de 365 µg/m3 (24 horas) e de 80
µg/m3 (média geométrica anual), conforme Resolução do CONAMA nº 03 de 28 de
junho de 1990.
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RESULTADOS E DISCUSSÃO
Usina Mauá
O inventário das fontes de emissão foi realizado no período de fevereiro a
julho de 2012, que corresponde a seis meses de acompanhamento das análises
juntamente com a equipe do laboratório da empresa. Com isso chegamos aos
seguintes resultados em cada uma das estações para os padrões primários:
Estação 01 – Águas do Amazonas:
Figura 4: Estação Aguas do Amazonas.
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Esta estação por estar dentro de uma área privada e sem obstruções se
mantém bem conservada e em pleno funcionamento, atendendo assim as normas
adotadas.
Estação 02 – Escola Ana Maria Souza Barros:
Figura 05: Estação Esc. Ana Mª Souza Barros.
Suas instalações sofrem influência de fontes móveis (automotivas) e sua
manutenção é bastante prejudicada devido à ação de vândalos. Por esse motivo os
valores obtidos no monitoramento foram bastante elevados.
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Estação 03 – Residência dos padres: Figura 06: Estação Residência dos Padres.
No projeto de instalação a estação 03 atendia as normas em vigor, mas
devido à chegada da população para morar no bairro, o monitoramento desta
estação está prejudicado devido a obstruções como: o muro de alvenaria e árvores
no seu entorno, a estação também sofre influência de veículos automotivos por
encontrar-se em uma via pública. A ação de vândalos também é constante, na foto
acima os aparelhos foram retirados para manutenção e aferição, hoje ela já funciona
normalmente.
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Estação 04 – Quartel dos Fuzileiros Navais:
Figura 07: Estação Quartel Fuzileiros Navais.
Localização desfavorável por está situada ao lado de uma estrada com alto
tráfego de caminhões. Sendo assim, a estação estaria medindo o nível de poluição
dos caminhões o que não foi o objetivo deste estudo. O Acesso é difícil por estar
localizada dentro da base aérea militar necessitando constantemente enviar fax para
notificar nossa presença nesta área e descrever o serviço a ser executado.
Pode-se notar que apesar de alguns índices estarem elevados, os resultados
mantiveram-se abaixo dos Padrões Nacionais de Qualidade do Ar.
É importante frisar que, mesmo mantidas as emissões, a qualidade do ar
pode mudar em função das condições meteorológicas que determinam uma maior
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ou menor dispersão dos poluentes. A interação entre as fontes de poluição e a
atmosfera vai definir o nível de qualidade do ar, que determina por sua vez o
surgimento de efeitos adversos da poluição do ar sobre os receptores.
Nota-se que os resultados se apresentaram de forma decrescente, isso é
devido aos meses de verão (agosto, setembro, outubro, novembro) com um maior
consumo de energia e consequentemente um aumento na capacidade de produção
de energia e consumo de combustível na usina. Observa-se que nosso
monitoramento se iniciou na época do verão seguindo-se para o inverno.
As estações foram instaladas em pontos estratégicos provenientes de um
estudo de modelagem matemática de dispersão atmosférica realizada na região de
estudo onde se avalia também a topografia do terreno.
CONCLUSÃO
A realização do monitoramento das emissões de poluentes atmosféricos
significou buscar informações sobre determinados eventos e efeitos ambientais no
meio ambiente como também na qualidade de vida da população no ar atmosférico,
por sua vez ela está diretamente relacionada ao meio físico e socioeconômico,
podendo sofrer ações de efeitos diretos e indiretos no que se refere à operação das
distintas usinas geradores de energia.
Apesar dos índices obtidos nas análises realizadas durante o monitoramento
e na modelagem estarem abaixo dos padrões estabelecido pela Resolução do
CONAMA nº 03 de 28 de junho de 1990, podemos observar a discrepância de
emissões de poluentes entre uma usina geradora de energia movida a combustível
fóssil e gás natural.
Apesar de onerar inicialmente as usinas geradoras de energia nessa
mudança de matriz energética, podemos observar principalmente o ganho
ambiental pela emissão muito baixa e/ou insignificante de poluentes na atmosfera.
O gás natural é menos poluente não produz fumaça preta nem enxofre (que
provoca chuva ácida), e o porcentual de gás carbônico expelido é bem menor que
por qualquer outro combustível fóssil. Seu grau de periculosidade é menor também,
por não ter de ser armazenado – chega diretamente dos canos – e, devido a seu
peso ínfimo, caso escape é facilmente dissipado no ar.
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No que diz respeito à demanda, espera-se uma elevação significativa do
consumo de gás natural via aumento da utilização deste energético como
combustível veicular (GNV). O país já tem experimentado uma ampliação no
consumo de GNV, que aparece como uma alternativa barata frente a outros
combustíveis.
Outro fator que deve ser responsável pela ampliação da participação do gás
natural na matriz energética nacional é o aumento na utilização do gás no setor
industrial, deslocando, mais facilmente o consumo de energia elétrica para fins
residenciais.
Em certos setores industriais, o gás natural proporciona tantas vantagens,
seja na qualidade do produto final ou na conservação e uso racional de energia,
que quando ele se difunde entre as empresas do setor torna-se difícil para aqueles
que não o adotam se mantiver no mercado de maneira competitiva (SANTOS,
2002).
No setor industrial, o gás natural será utilizado, principalmente, na geração de
vapor, em fornos que permitam o aquecimento em altas temperaturas para
posterior processamento dos produtos, bem como por meio de sistemas de
cogeração ou na geração de energia elétrica (SANTOS, 2002).
Dentro de um cenário de restrições na oferta de eletricidade e considerando
os grandes avanços e os ganhos energéticos e econômicos que podem ser
conquistados, o Brasil deveria promover o uso direto do gás natural nas indústrias,
priorizando o desenvolvimento tecnológico nacional (SANTOS, 2002).
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BRANCO, S. M; MURGEL, E. Poluição do ar. São Paulo: Ed. Moderna, 1995. 87 p.
Energética Indústria, Disponível em <http://www.energetica.ind.br/categoria-
produto/amostradores-da-qualidade-do-ar/>. Acesso em 20 de Fevereiro de 2018.
MOTA, S. M. Introdução à Engenharia Ambiental. Rio de Janeiro: ABES, 1997.
416 p.
NASCIMENTO, R. S. Estudos de Impactos Ambientais, Usina II Manaus Energia
– Mauazinho. Manaus: Manaus Energia, 1994 25 p.
Resolução do CONAMA nº 03 de 28 de junho de 1990, Disponível em <http:
//www.mma.gov.br/port/conama/res/res90/res0390.html>. Acesso em 18 fevereiro
de 2018.
SANTOS. E. M. (2002). Gás natural – estratégias para uma energia nova no
Brasil. Editora Annablume. 1a ed. Rio de Janeiro/RJ.
SILVA, E. N. dos S.; SILVA, C. P. A Expansão de Manaus como Exemplo do
Processo de Extinção dos Igarapés, FERREIRA, E.J.G (edits.). Bases Cientificas
para Estratégias de Preservação e Desenvolvimento da Amazônia. Manaus:
INPA. V. 2, 1993 25-42 p.