Integrado de reuso de água e efluentes UFRJ · 4.2 Avanços tecnológicos permitem a oferta de...

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

2.4

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

4.1

4.2

4.3

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


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

2005

1227/03/2008 © Asher Kiperstok

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


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

55,6%

60,6%

Índice de consumo de água


Gestão da oferta de água

Gestão da demanda de água

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




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




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


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



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


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



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




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




4. Tecnológicas

4.3 Custo ainda é um fator limitante

4.4 Envolvimento da indústria com a transferência de tecnologia ainda é baixa




4. Tecnológicas

4.5 Tratamento centralizado

X

tratamento descentralizado




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




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.




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




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




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




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




7. Legislação7.6 Prevalece a visão da gestão da oferta

(convêm dar uma olhada no que acontece no setor elétrico)


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


Consumo Sustentável

Disposição de resíduos

Tratamento

Melhoria na Operação

Modificação do processo

Modificação do produto

Ecologia Industrial

Reciclagem

Prevenção

Fim de Tubo


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

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

4.1

4.2

4.3

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


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


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


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.


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.


Qualidade de Informação


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.


Programa Principal


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

GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM - OVERVIEW


Estudo da disponibilidade hídricaÁrea de contribuição considerada

GEOGRAPHIC LOCATION + WATER BALANCE DATA BASIS


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


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

Fotos

Antes Depois

Vazão total de efluente: 2560 litros por hora58

Integrado de reuso de água e efluentes UFRJ · 4.2 Avanços tecnológicos permitem a oferta de...

Documents

Transcript of Integrado de reuso de água e efluentes UFRJ · 4.2 Avanços tecnológicos permitem a oferta de...