ácido fosfórico

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O meio ambiente e os
fertilizantes fosfatados no
Brasil
Elvira Gabriela Dias
Roberto D. Lajolo
Aspectos e Impactos
na
Etapa de Industrialização
março 2010
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Abordagem
•Representação esquemática dos processos
matériasprimas
gás natural
concentrado fosfático
enxofre
concentrado potássico
produtos
intermediários
fertilizantes
simples
amônia
ácido sulfúrico
ácido nítrico
ácido fosfórico
Uréia
MAP, DAP
TSP, SSP
KCL
fertilizantes
compostos
NPK (pó e
granulados)
•Aspectos ambientais mais Relevantes
- Consumo de energia (GN)
-Emissões atmosféricas (GEE)
-Resíduos (fosfogesso)
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- 24 -
Energia e Gases de efeito Estufa
(SUKALAC, 2005; KONGSHAUGH, 1998)
•Participação global da indústria de fertilizantes
Cerca de 1,2 % do consumo antrópico de energia e GEE
• Participação por componente (%)
março 2010
N
P2O5
K20
Energia
92,5
3,0
4,5
CO2 eq.
92,0
3,5
4,5
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Energia e Gases de efeito Estufa (KONGSHAUGH, 1998)
• Consumo e emissão média global por produto
Energia
(GJ/t)
GEE (t CO2 eq./t)
MAP, DAP, AP
34,5 a 44,5
2,0 a 2,7
TSP
-6,1 a 7
0,42 a 0,47
• Composição (CO2 eq.) por tipo de emissão
Gases de chaminé
CO2 puro
N2O (6 % da emissão de N2O global)
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47,3 %
26,5 %
26,2 %
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Energia e Gases de efeito Estufa
•Amônia: consumo de energia e tecnologia (IFA 2008)
Processos conhecidos se s aproximam do limite termodinâmico
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Energia e Gases de efeito Estufa
• Amônia: Evolução do consumo médio global
Kongshaugh, 1998
Apesar dos limites tecnológicos há potenciais de economia
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Energia e Gases de efeito Estufa
• Potencial global de redução (Sukalac (2005), modificado)
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GJ/ano
% de hoje
CO2 eq./ano
(tx106)
% de hoje
Média global
há 30 anos
7925
183
676
183
BAT há 30
anos
4953
114
338
121
Média global
hoje
4342
100
279
100
BAT hoje
2714
63
118
42
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Energia e Gases de efeito Estufa
• Potencial de redução TSP, SSP (global)(Kongshaugh 1998)
Produto
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Consumo específico
(GJ/t P2O5)
Emissão específica
(t CO2 eq./t P2O5
Global
BAT
Global
BAT
TSP
7,0
- 6,1
0,466
- 0,422
SSP
3,2
- 3,8
0,214
- 0,257
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Energia e Gases de efeito Estufa
•Economia potenciais
Potenciais existentes decorrem de:
- inovações tecnológicas incrementais;
-diversidade de incorporação das inovações;
-variedade de idade e escalas de produção;
-padrões gerenciais e condicionantes institucionais, econômicos e
ambientais.
• Sukalac e Kongshaugh se referem a horizontes de 20 anos para realizar esse
potencial em escala global, aproveitando principalmente os momentos de
ampliação de escalas de produção.
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Resíduos Sólidos: fosfogesso (UNEP 1998; IFA 1998)
• Origem
- resulta da acidulação da rocha fosfática por ácido sulfúrico;
• Geração média
- 1,5 t/ t de rocha fosfática ou 5 t/t de P2O5
- cerca de 5. 106 t/ano
• Principais contaminantes
- Presentes na rocha de origem e/ou gerados no processo
- As, Ni, Cd, Pb, Al, U, Ra, Th, F, ácido fosfórico, ácido sulfúrico.
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Resíduos Sólidos: fosfogesso (UNEP 1998; IFA 1998)
• Atenção na disposição
- emissão de radônio;
- teor de cádmio;
- controle da percolação (acidez e concentração de contaminantes);
- gestão dos fluxos de água;
• Cádmio (0 a 300 mg/kg de P2O5 na rocha)
- parte é retida no fosfogesso e parte no ácido fosfórico;
- contaminação e dispersão;
- controle pelo teor de Cd no minério;
- pesquisas para redução de Cd no ácido fosfórico;
North Sea Declaration (1990, com metas para 2000: 500 mg/t )
U.S. Phopshogypsun Management Rules (1993)
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Resíduos Sólidos: fosfogesso (UNEP 1998; IFA 1998)
• Radônio
- Níveis de radioatividade no fosfogesso são da magnitude dos
observados nos fertilizantes ( MAZZILI, 2005 apud CANUT, 2006)
- É um gás resultante do decaimento do Ra;
- contaminação pela respiração (ambientes fechados; zonas de
acúmulo; aglomerações);
- riscos do Rn do fosfogesso (mais estudo e regulação consolidada);
Regulação em pilhas –USEPA (CANUT, 2006)
• Usos para o fosfogesso
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- argamassas;
- placas ou peças de gesso;
- cimento;
- material para estadas;
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- correção de solos;
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Resíduos Sólidos: fosfogesso
• Questões a serem enfrentadas:
- produzir/consolidar diretrizes, cientificamente
embasadas, para sua disposição, manipulação e utilização;
- incrementar o desenvolvimento de inovações para
agregar valor ao resíduo, e melhorar os processo que o originam;
- enfrentar a questão de logística e preços para o
fosfogesso diante do preço e disponibilidade do gesso minerado;
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Resíduos Sólidos: demais resíduos tóxicos
(UNEP 1998; IFA 1998)
• Outros resíduos tóxicos
- catalisadores (óxidos recicláveis de V, Cr, Zn, Fe, Ni, etc.);
- cinzas ( produção de H2SO4);
- lamas de tratamento de gases;
- poeiras de filtragem;
- filtros usados
• Situação
- Formas de tratamento e disposição conhecidos e
regulamentados;
- Boas práticas de gestão conhecidas;
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Emissões Atmosféricas (UNEP 1998; IFA 1998)
• Óxidos de enxofre e névoa ácida (H2S, SO2 e SO3)
- emitidos na produção do H2SO4 e fertilizantes fosfatados;
- tecnologias/procedimentos de controle conhecidos;
- eficácia varia com idades instalações, adequação dos
projetos e padrões de gestão das unidades.
• Compostos de flúor
(SiF4 e HF)
- gerados na produção do ácido fosfórico;
- parte do flúor é recuperado como ácido fluorsilícico;
- o restante se divide entre o ácido fosfórico, o fosfogesso e
efluentes líquidos.
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Emissões Atmosféricas (UNEP 1998; IFA 1998)
• Óxidos
de nitrogênio (N2O, NOX)
- N2O é GEE (6% das emissões antrópicas do gás);
- Na produção do ácido nítrico: 1,2 a 10 kg/ t HNO3 (100%);
- técnica de abatimento mais conhecida (RCNS);
- custos elevados, mais adequadas a instalações mais recentes;
- Fosfértil: 2 plantas; 85%
- NOX é precursor de ozônio e causador de chuva ácida;
- na produção da amônia: 1 a 2 kg NOX/ t N;
- na produção de ácido nítrico: 6 a 9 kg NOX/t N;
- técnicas de abatimento conhecidas (RCS );
- opção de abatimento: função das circunstâncias da planta;
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Emissões Atmosféricas((UNEP 1998; IFA 1998)
• Radioatividade
- Emissões radioativas dependem da origem do fosfato;
- com a quebra do equilibrio quimico 86% do 238U e 70% do
232 Th
são
carreados para acido fosfórico e 80% do 226Ra para fosfogesso (CANUT, 2006);
- “Fosfatos e seus fertilizantes, fosfogesso e plantas de ácido fosfórico
apresentam níveis de radioatividade normalmente abaixo dos valores limites
internacionais prescritos pela EURATOM e não estão sujeitos a regulamentos
específicos sobre radiação “;
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Emissões Atmosféricas
• Radioatividade
(cont.)
- O fosfogesso gerado no Brasil e sua rocha mãe apresentam
níveis de radioatividade natural, abaixo do limite máximo fixado pela
USEPA (JACOMINO, 2003; SILVA, 2001; FREITAS, 1992; MAZZILI et al, apud 2000 CANUT, 2006)
- Rochas com elevado teor: monitorar pois pode haver
concentração em partes da planta, ex. concentradores;
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Emissões Atmosféricas
• Radioatividade
(cont.)
- o gás radônio Rn é preocupação quando o fosfogesso se
localiza próximo a concentrações humanas;
- redução de U no ácido fosfórico: pesquisas.
• Poeiras
- manipulação e transporte de matérias-primas e produtos;
- processo de granulação;
- na manipulação no campo;
- práticas adequadas de gestão e controle.
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Emissões Atmosféricas
• Quanto a emissões atmosféricas:
- De modo geral, o órgão ambiental tem padrões de
emissão e controles para os diferentes processos;
- as tecnologias de prevenção ou controle são conhecidas;
- as substâncias radiativas ainda carecem, em âmbito
industrial, de discussão mais transparente e embasada sobre
regulamentação e normas.
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Considerações finais
• Quanto à etapa industrial, em geral:
- O fosfogesso é o principal desafio ambiental, envolvendo as
dimensões de regulamentação, inovação e mercado.
- É razoável considerar que o setor venha a ser pressionado
no tocante a redução de gases de efeito estufa ( 1,2% do global e 6 %
N2O);
- Há um potencial significativo de redução setorial de emissão
e energia - em virtude da incorporação diferenciada de inovações e
praticas gerenciais modernas - mas viabilizável a longo prazo;
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Considerações finais (cont.)
• Quanto a resíduos, energia e emissões (cont.):
- Há potenciais significativos de redução na produção de
fosfatados, mas de pequeno impacto setorial e global ( 92% N; 3,%
P2O5; 4,5% K2O);
- Há necessidade de consolidar regulamentações;
-A pró-atividade no campo ambiental é cada vez mais
importante como responsabilidade setorial com a sustentabilidade, e
pelo fato da componente ambiental se apresentar com ênfase
crescente nas negociações comerciais internacionais.
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