Análise e dispersão (CALPUFF) de elementos traço em usina a carvão

• Autor(a) principal: Tissot, Rita Clarice Machado
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/200005
• topic: Sensoriamento remoto; Qualidade do ar; Carvão; Controle ambiental; Coal; Air Quality; Trace elements

O carvão ainda é a fonte de energia primária mais utilizada no mundo, apesar dos desafios ambientais decorrentes de seu uso, sejam eles, relacionados a mineração, ao efeito estufa, a emissão de poluentes convencionais e de elementos traço para a atmosfera. É de grande importância os estudos a cerca desse combustível para que o conhecimento auxilie no enfrentamento dos desafios da sua utilização, principalmente no estado do Rio Grande do Sul que possui as maiores reservas e potencial de utilização desse minério no país. Este estudo tem como objetivo avaliar o impacto das emissões atmosféricas gerados por uma usina termelétrica a carvão, que operou durante 54 anos (1962-2016) na região metropolitana de Porto Alegre, no Rio Grande do Sul, e que passou por uma série de alterações tecnológicas, com vistas a redução das emissões atmosféricas decorrentes do processo de combustão do carvão. Com base nos dados de geração de energia e consumo de carvão da usina termelétrica, da qualidade do ar obtida em estações de monitoramento , levando-se em conta as melhorias ambientais realizadas durante o período de funcionamento e após o fechamento da unidade, estruturou-se esta pesquisa. O comportamento de elementos químicos durante os processos de combustão e controle de poluentes (filtro mangas e lavador de gases), bem como suas emissões e a dispersão na atmosfera (modelo CALPUFF) foram avaliadas. Utilizando-se a série histórica de dados de monitoramento da qualidade do ar (material particulado, dióxido de enxofre - SO2 e óxidos de nitrogênio NOx), de duas estações monitoramento próximas à usina avaliou-se a influência das emissões atmosféricas da termelétrica nas diferentes condições de controle de poluentes utilizados. Para tanto, foram analisados elementos químicos nas correntes do processo de combustão, nas entradas e saídas dos equipamentos de controle de emissões, nas emissões e em amostras de particulado coletados nas estações de monitoramento da qualidade do ar. Os dados obtidos indicaram que a implantação das tecnologias de redução de poluentes trouxeram reflexos positivos para a qualidade do ar. No entanto, após a o encerramento das atividades da usina não observou-se melhoria na qualidade do ar como um todo, os resultados do monitoramento, após a saída de operação da usina, mostraram redução da concentração do SO2 monitorado na estação de qualidade do ar mais próxima da usina e elevação na concentração do SO2 monitorado na estação mais distante. A caracterização morfológica das partículas totais em suspensão presentes no ar atmosférico, mostrou a presença de partículas heterogêneas com diferentes formas e tamanhos. Os elementos majoritários predominantes foram o silício e o alumínio, e os elementos traço Ferro e Manganês como os de maior concentração, nos dois locais avaliados. A avaliação do comportamento dos elementos químicos durante o processo de combustão mostrou, como reportado na bibliografia, o enriquecimento de alguns elementos. As análises dos elementos químicos realizadas nas diferentes correntes do processo de lavagem, indicou que o comportamento desses elementos após a passagem pelos filtros de mangas e lavador de gases tiveram redução na sua concentração, como por exemplo os elementos Ferro, Níquel, Cromo, Manganês e Vanádio e a remoção dos elementos Chumbo, Selênio, Cobalto, Cobre e Titânio, denotando a importância não só dos equipamentos que reduzem a emissão do material particulado para a atmosfera, como a lavagem dos gases que exerce papel fundamental na remoção de poluentes importantes do ponto de vista ambiental e de saúde humana. A dispersão atmosférica dos poluentes emitidos, foi realizada através do modelo CALPUFF para os poluentes SO2, NOx, material particulado- MP e para os elementos Cromo, Ferro, Magnésio, Manganês e Níquel. As concentrações máximas obtidas com a modelagem para os parâmetros de material particulado, SO2 e NOx representaram de 1 a 9% do padrão de qualidade do ar definido na resolução CONAMA 03/90, padrão vigente até novembro de 2018. A dispersão dos elementos traço emitidos na atmosfera apresentou a mesma distribuição do material particulado. Dentre os elementos traço emitidos utilizados na modelagem atmosférica, o Ni e Cd pertencem aos elementos de moderada preocupação ambiental. Os resultados desta pesquisa, permitem confirmar o enriquecimento dos elementos químicos na combustão do carvão, o efeito secundário de redução ou retenção de elementos químicos pela lavagem úmida dos gases, cuja função principal é o abatimento do SO2 e comprovam a importância dos controles ambientais para a melhoria da qualidade do ar confirmada pela análise histórica dos dados apresentados e a relevância da modelagem atmosférica para auxiliar na avaliação ambiental de regiões com diversas fontes de emissão.