A água não é mais um bem altamente disponível e
gratuito. O processo de obtenção de outorgas para captação de água é
cada vez mais restritivo, o aumento da atividade econômica no Brasil
demanda mais recursos naturais para continuar em crescimento. Nesse
cenário, conseguir reutilizar recursos dentro de uma indústria é uma
atitude essencial para a saúde financeira das operações.A crescente implementação do projeto de cobrança pelo uso da água também é um fator a ser analisado por qualquer indústria, grandes consumidores terão que se adaptar a essa realidade, já presente em algumas regiões do Brasil. Além do fator custo, a atual disponibilidade de água já é um fator crítico para a viabilidade da expansão das atividades de algumas indústrias. A região metropolitana de São Paulo, por exemplo, não é mais autossuficiente em água desde a década de 1960, e desde então a região recebe água da Bacia dos Rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí.
Dentre os grandes consumidores de água em sua produção, as refinarias de petróleo possuem um grande potencial a explorar para eficiência do uso da água.
Atualmente são 12 refinarias em operação no Brasil, e elas já não suprem a demanda interna de combustíveis. Por isso, apesar dos investimentos de mais de R$ 300 bilhões que serão feitos para aumentar a capacidade de produção, a disponibilidade de água será cada vez mais um fator limitante para a expansão e construção de novas refinarias.
Contudo, com o desenvolvimento de tecnologias mais avançadas para o tratamento e reuso do efluente no processo, a razão entre o volume de água captado por barril de petróleo refinado tende a diminuir. Possibilitando que a água possa ser utilizada mais de uma vez dentro do processo. Com isso aumenta-se a eficiência hídrica e reduz-se os custos com captação de água bruta de cursos d’água.
Economia boa para o meio ambiente e para os resultados operacionais
Dentro de um contexto de operações de qualquer indústria, a receita tem que ser maior que a despesa. Com isso em mente, é fácil identificar oportunidades de redução de custos com reuso de água dentro de qualquer empresa. Contudo, deve-se elaborar um bom planejamento para verificar as oportunidades que trarão um retorno sobre o investimento em menor prazo de tempo. Uma excelente maneira de se iniciar um processo de reuso é realizar um Balanço Hídrico na empresa. Dessa forma consegue-se visualizar onde ocorrem as maiores demandas por água, a qualidade necessária para essa água e, consequentemente, as melhores oportunidades.
Com as oportunidades identificadas, deve-se levantar o custo para captação da água, tratamento, tratamento do efluente e disposição. Esse estudo deve contemplar fatores de risco, como por exemplo, a variação na qualidade da água captada, que eleva os custos com tratamento da água, leis mais restritivas, que exigirão melhor qualidade dos efluentes descartados, elevando custos com tratamento, elevação no preço da água captada, ou até mesmo a disponibilidade básica de água, fator que já é crítico em algumas regiões como a região metropolitana de São Paulo. Por outro lado, o reuso pode proporcionar redução no volume de água captada necessária, e menor volume de efluentes lançado.
Com todas essas informações reunidas, deve-se equacionar a fórmula para comparar todos esses fatores: custos sem reuso versus custos com reuso (aquisição de equipamentos para tratamento do efluente, redução no volume de água captada).
A combinação perfeita
O refino do petróleo exige grande demanda de água. Dentro de um fluxograma básico de refino, o petróleo é destilado e origina vários produtos, que por sua vez também são processados para se adequarem aos padrões exigidos para serem comercializados. Entre o petróleo bruto e a gasolina, óleo diesel ou coque, a água é utilizada para produção de vapor, resfriamento e lavagem de produtos para retida de impurezas. Para realizar esses processos, uma refinaria capta aproximadamente 36.000 m³ de água/dia.
Com tanta água, oportunidades para aplicar o reuso de água não faltam. Contudo é necessário identificar quais os pares Efluente/Água de Processo de forma inteligente, para isso vale contar com o auxílio de um consultor com experiência comprovada em Engenharia do Processo. A combinação deve ser idealizada visando aproveitar características de efluentes que precisem de tratamentos simples para serem reaproveitados em outro processo. Assim o custo do tratamento não inviabiliza economicamente o reuso.
Versatilidade
Realizar todos esses estudos não é uma tarefa simples, mas é ao menos na etapa laboratorial, prática. Coletam-se amostras em volumes adequados para os ensaios de bancada, análises são realizadas para verificar as características do efluente de cada processo e então o escopo de como os recursos hídricos poderão ser melhor aproveitados é desenvolvido.
Contudo, o grande desafio é verificar no campo as conclusões obtidas em laboratório. Realizar estudos pilotos envolve engenharia minuciosa, principalmente em refinarias, onde há áreas classificadas como de alto potencial de risco.
Dessa forma, em uma inciativa inovadora a EP – Engenharia do Processo elaborou para a Petrobrás uma solução para determinar as características e a variabilidade do efluente em escala piloto do melhor sistema de tratamento para adequar essa água para o reuso.
A solução encontrada para viabilizar vários estudos piloto ao mesmo tempo e em um compartimento que permita o fácil transporte dos equipamentos dentro da refinaria, e para outras refinarias também, foi elaborar uma unidade móvel experimental em reuso de água, versátil o bastante para permitir mais de 80 rotas possíveis de tratamento.
Uma solução para cada problema
Tamanha variabilidade no tratamento é devida às diferentes etapas no refino do petróleo e as características da água utilizada em cada processo. Por exemplo, as torres de resfriamento são onde o maior volume de água é consumido. Devido a susceptibilidade desses equipamentos à incrustações, é necessário o controle rigoroso da qualidade da água. As incrustações são causadas pelos sais presentes na água, que podem ser removidos através da filtração/Osmose reversa e Eletrodiálise reversa.
Outro grande desafio é a conservação e manutenção das tubulações, por fatores econômicos e de segurança, o processo exige grande controle sobre essas estruturas. Todavia, a amônia é um catalisador de possíveis danos, provocando o aumento da corrosão em ligas de cobre e dificuldades no controle do crescimento microbiológico. Para isso a água pode passar por um tratamento com dióxido de cloro e remoção da carga orgânica.
Muitas são as particularidades do sistema de tratamento de efluentes. Para avaliar corretamente cada possibilidade em escala piloto a Unidade Móvel Experimental em Reuso de Água desenvolvida pela EP Engenharia adaptou uma série de tecnologias para tratamento da água:
• Tratamento Físico-químico
• Filtração em Areia, POLARTACK®, carvão ativado
• Ultrafiltração
• Osmose Reversa
• Processos Oxidativos (Ozônio, Dióxido de Cloro, Ultravioleta, Fentom)
• Abrandamento por troca iônica
• Desmineralização por troca iônica
• Polimento por leito misto de troca iônica
• Desmineralização por Eletrodiálise Reversa
• Polimento por Eletrodiálise
• Remoção de CO2 por Membrana de Transferência de gases e Torre descarbonatadora
Com a utilização de várias tecnologias já estabelecidas no mercado e também com equipamentos desenvolvidos pela própria EP Engenharia, a unidade móvel irá viajar pelo Brasil, realizando testes nas refinarias para avaliar a viabilidade do reuso da água nas unidades da Petrobrás.
A solução inovadora
Em determinados processos, o efluente possui muitas partículas sólidas em suspensão e para ser reutilizado, precisa passar por uma desmineralização, processo que pode utilizar eletrodiálise reversa, ou osmose reversa. No último caso, o efluente precisa de um pré-tratamento para não provocar o fouling, ou entupimento, da membrana. A solução mais viável para realizar esse pré-tratamento é a filtração. Contudo, a capacidade de retenção da filtração comum é de aproximadamente 20µm, o que não é suficiente para processos exigentes como o da osmose reversa. Assim, faz-se necessário realizar um pré-tratamento que não onere a alternativa das membranas, mas que funcione em consonância com essa alternativa. Assim, para tornar o simples processo de filtração mais eficiente, a EP Engenharia desenvolveu a tecnologia Polartack®.
Basicamente, as partículas presentes no efluente, em sua grande maioria, possuem potencial elétrico negativo. A partir desse conhecimento, procurou-se criar uma diferença de potencial entre os compostos do efluente e os grãos de areia presentes no filtro. Para isso, grãos de areia foram revestidos por uma resina termofixa de caráter altamente positivo. Através da diferença de potencial, as partículas negativas presentes no efluente são atraídas pela resina e ficam aderidas aos grãos de areia, resultando em uma eficiência de clarificação incomparável entre qualquer outro processo de filtração simples. A lavagem do meio filtrante é realizada da mesma maneira dos filtros de areia convencional, restaurando plenamente a capacidade operacional do equipamento.
Mais com menos
O reuso de água é tendência para a indústria, em um momento de expansão econômica do país, esse recurso pode se tornar fator crítico para viabilizar futuros investimentos ou expansões. Portanto deve ser cada vez mais valorado. O reuso pode ser realizado visando aumentar a eficiência dos processos, enquanto se reduz os custos. É um ganho duplo.
A elaboração do projeto em uma unidade móvel possibilitou que os equipamentos para ensaio piloto pudessem ser transportados facilmente entre as diversas refinarias, sem custos onerosos com o deslocamento ou transtorno provocado pela correta alocação dos diversos equipamentos em lugares diferentes.
A decisão certa
Não há uma única solução para o reuso da água, seja dentro de uma refinaria de petróleo, uma indústria de papel e celulose, ou em qualquer empresa que a água for um determinante considerável nos custos operacionais, cada efluente possui suas particularidades e com o tratamento adequado, pode servir como água para alimentação de outro processo. Dessa forma é necessário realizar testes para aferir qual é a solução mais viável para cada indústria. A única decisão certeira é a opção por realizar o estudo da viabilidade para reutilizar a água e com o rol de tecnologias e conhecimento técnico da EP Engenharia, o estudo piloto de qual solução ambiental será viável para cada processo se tornou mais rápido e confiável.
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