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SALVADOR
2011
MESTRADO EM ENGENHARIA INDUSTRIAL
GEIZA LIMA DE OLIVEIRA
MAEI
A METODOLOGIA TECLIM PARA USO RACIONAL DA ÁGUA NA INDÚSTRIA: Uma proposta de sistematização
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA INDUSTRIAL
GEIZA LIMA DE OLIVEIRA
A METODOLOGIA TECLIM PARA USO RACIONAL DA ÁGUA NA INDÚSTRIA: Uma proposta de sistematização
Salvador 2011
GEIZA LIMA DE OLIVEIRA
A METODOLOGIA TECLIM PARA USO RACIONAL DA ÁGUA NA INDÚSTRIA: Uma proposta de sistematização
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Industrial, Escola Politécnica, Universidade Federal da Bahia, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Industrial.
Orientadores: Profa. Dra. Karla Patrícia S. Oliveira R. Esquerre Prof. Dr. Asher Kiperstok
Salvador
2011
O48 Oliveira, Geiza Lima de
A Metodologia TECLIM para uso racional da água na indústria: uma proposta de sistematização / Geiza Lima de Oliveira. – Salvador, 2011.
109f. : il. color.
Orientador: Profa. Dra. Karla Esquerre Prof. Asher Kiperstok Dissertação (mestrado) – Universidade Federal da Bahia.
Escola Politécnica, 2011.
1. Metodologia TECLIM. 2. Produção Mais Limpa. 3. Indústria. 4. Água. 5. Efluente. 6. Uso racional de água. I. Esquerre, Karla. II. Kiperstok, Asher. IIIl Universidade Federal da Bahia. IV. Título.
CDD: 628.1
A
Rubson, meu amor, por me incentivar a desafios cada vez maiores.
Rede de Tecnologias Limpas da Bahia (TECLIM/ UFBA).
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por ter me permitido alcançar essa experiência única. Por poder compartilhar mais este momento com meus pais Luiz Alberto e Gilda. Agradeço a eles e também aos meus sogros Robson e Mirian por respeitarem minha decisão pelo mestrado e me apoiarem da forma que lhes coube.
A Rubson, meu amado, por ter sido o maior incentivador desta jornada e por tolerar minhas oscilações nesse período de dúvidas e descobertas.
Agradeço a preocupação e peço desculpas as minhas amigas Lauana por não ter comparecido aos nossos encontros de quinta (feira) e à minha eterna amiga Joyce (in memoriam) por não ter lhe acompanhado nos seus últimos domingos de verão.
Pelo mestrado, agradeço ao professor da minha graduação Dr. Yuri Guerrieri pelo contato com os professores da UFBA.
A minha orientadora PhD. Karla P. Oliveira Esquerre pela participação ativa neste trabalho, pelos trabalhos que realizamos juntas e pela amizade.
Ao orientador PhD. Asher Kiperstok pelo trabalho entusiasmante que desenvolve a frente da Rede de Tecnologias Limpas da Bahia na UFBA, motivo pelo qual me interessei pelo mestrado nessa área, e por me confiar a sistematização de uma metodologia fruto de longos anos de pesquisa.
Ao Dr. Ricardo Kalid agradeço pela motivação na escolha do tema, pelas críticas e contribuições enriquecedoras para o trabalho final e para meu amadurecimento enquanto pesquisadora.
Agradeço aos meus colegas do PEI por compartilharem comigo as angústias, os conhecimentos e as celebrações deste período: Ellen Godinho, Carlos Mendes, Ingrid Barberinu, Maria Thaís, Tábita Gurgel e Rosana Galvão. À Tatiana do PEI, Suzette, Lígia e Adiaci do Teclim, por terem transmitido e auxiliado nas informações, cursos, palestras e reuniões.
Por fim, agradeço a CAPES pelo financiamento desta pesquisa.
OLIVEIRA, Geiza Lima de. A Metodologia Teclim para uso racional da água na indústria: uma proposta de sistematização. 109 f. il. 2011. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós- Graduação em Engenharia Industrial, Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2011.
RESUMO
A água é considerada dos fatores ambientais críticos para as próximas duas décadas. No setor industrial, a restrição de água pode implicar no aumento dos custos de produção e até na perda da licença de operação. A gestão e a contínua redução do uso deste recurso, o desenvolvimento de novas metodologias e ferramentas para otimização bem como, a formação de parceria com a comunidade científica são soluções apontadas para que as indústrias diminuam estes problemas. A Rede de Tecnologias Limpas (Teclim) da Universidade Federal da Bahia (UFBA) desenvolveu em projetos cooperativos com indústrias e instituições da região, uma Metodologia de Otimização Ambiental de Processos Industriais com foco na Produção Mais Limpa (P+L). Embora contemple uso de água e energia, neste trabalho será abordada apenas a questão da água. O objetivo é sistematizar a Metodologia Teclim que está atualmente definida em nove instrumentos: 1) formação de parceria universidade-indústria; 2) treinamentos em larga escala; 3) balanço hídrico com qualidade de informação e reconciliação de dados; 4) banco de ideias; 5) sistema de informações geográficas; 6) otimização das redes de transferência de massa; 7) análise da inserção da empresa no ciclo hídrico regional; 8) elaboração de projetos conceituais; e 9) auditoria de fontes de efluentes. É apresentada uma sequência de utilização, a relevância e principais dificuldades na aplicação de cada instrumento. Os principais resultados obtidos consistem na formação de cerca de 1700 profissionais da indústria em P+L; identificação de aproximadamente 500 ideias de racionalização do uso da água; apresentação e publicação de 90 artigos em revistas, congressos e demais eventos acadêmicos; identificação de ideias com potenciais estimados de economia de água em torno de 1400 t.h-1 e de redução de efluentes em pelo menos 500 t.h-1. Durante os projetos foram observados redução do consumo específico de água em 20% na empresa A, redução da geração específica de efluentes em mais de 40% na empresa B, redução do consumo específico de água potável em 42% na empresa C, e redução do custo de tratamento de efluentes em 20% na empresa F. Dentre as dificuldades encontradas estão a pouca disponibilidade de tempo dos operadores e engenheiros da indústria para o projeto; a falta de medição e calibração dos medidores de vazão existentes e a carência de material técnico detalhado. Exemplos da aplicação da Metodologia TECLIM a outros setores que façam uso de água como prédios públicos, prédios comerciais, residências e em um aeroporto são apresentados.
Palavras-chave: Metodologia Teclim. Produção Mais Limpa. Indústria. Água. Efluente. Uso racional de água.
OLIVEIRA, Geiza Lima de. Methodology TECLIM for rational water use in industry: a proposal for systematization. 109 pp.ill. 2011. Master Dissertation - Programa de Pós- Graduação em Engenharia Industrial, Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2011.
ABSTRACT
Water is considered a critical environmental factor for the next two decades. In the industrial sector, water restriction may result an increase of production costs and even loss of license to operate. Management and continuous reduction in resources use associated with development of new methodologies and tools for optimization, as well as formation of partnership with scientific community has been suggested as solutions for industries to mitigate these problems. The Clean Technology Network (TECLIM), Federal University of Bahia (UFBA) developed in partnership with industries and institutions in the region a Methodology for Environment Optimization of Industrial Process focused on Cleaner Production (CP). Although it contemplates the use of water and energy, this work will deal only with water. The purpose is to systematize Teclim Methodology which currently consists of nine instruments: 1) University-Industry partnership, 2) Large scale of training, 3) Water Balance with data quality information and Data Reconciliation, 4) Ideas Database, 5) Geographic Information System, 6) Optimization of Mass Exchange Networks, 7) Analysis of how the company is inserted in the regional hydrological cycle, 8) Preparation of conceptual design and 9) Audit of effluents sources. A sequence of use, relevance and major difficulties in applying each instrument are presented. The main results consist in the formation of some 1,700 industry professionals in CP; identification of about 500 ideas of rationalization of water use; presentation and publication of 90 articles in journals, conferences and other academic events; identification of ideas with potential estimated water savings of around 1400 t.h-1 of effluent reduction by at least 500 t.h-1. During the project were observed reduction of specific consumption of water by 20% in Company A; a specific reduction in the generation of effluents in more than 40% in Company B; a fall in fresh water consumption by 42% in Company C; and a decrease in the effluent treatment cost by 20% in Company F. Among other difficulties encountered are the limited time availability of the operators and industry engineers for the project, the lack of measurement and calibration of available flow meters and the lack of detailed technical material. Examples of application of the TECLIM methodology in other sectors that make use of water as public buildings, commercial buildings, homes and an airport are presented.
Keywords: Methodology TECLIM. Cleaner Production. Industry. Water. Effluent. Rationalization.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Diagrama esquemático da ordem de prioridade sugeridas pela Produção mais Limpa .................................................................................................................................................... 21 Figura 2 - Hierarquia das opções de gerenciamento ambiental ................................................. 22 Figura 3 - Etapas para o desenvolvimento de um plano de implementação de P2 ................ 24 Figura 4 - Áreas de abrangência da Ecologia Industrial .............................................................. 27 Figura 5 - Parceria Universidade-Indústria ..................................................................................... 38 Figura 6 - Quantidade de trabalhos acadêmicos referentes aos projetos com a indústria..... 43 Figura 7 - Quantidade de ideias cadastradas no Banco de Ideias ao longo do projeto .......... 47 Figura 8 - Balanço Global - Principais correntes de entrada e saída de água ......................... 48 Figura 9 - Atribuição de valores para a qualidade de informação (QI) das vazões consideradas no Balanço Hídrico .................................................................................................... 49 Figura 10 - Matriz de avaliação das ideias ..................................................................................... 55 Figura 11 - Rodadas de validação do Banco de Ideias. Oficinas de hierarquização das ideias, oportunidades e projetos conceituais concebidos. ........................................................... 56 Figura 12 - Resultado da avaliação de atratividade das ideias identificadas nos projetos .... 57 Figura 13 - Representação Espacial de um Sistema de Informações Geográficas (SIG) ...... 59 Figura 14 - Utilização dos nove instrumentos de acordo com as fases do projeto .................. 68 Figura 15 - Consumo específico de água na empresa A ............................................................. 72 Figura 16 - Queda verificada na produção de efluentes em m3 por tonelada de matéria prima utilizada, na empresa B, no início do projeto cooperativo com o TECLIM/UFBA. ................... 73 Figura 17 - Evolução da produção de efluentes na empresa B .................................................. 74 Figura 18 - Gráficos de controle (X barra, S) da (a) produção de petroquímicos (t/mês) e (b) efluentes orgânicos (m3.h-1). ............................................................................................................. 75 Figura 19 - Evolução do consumo de água e produção de efluentes na empresa C .............. 76 Figura 20 - Evolução do custo do tratamento de efluente orgânico da empresa F ................. 77
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Etapas para a P+L proposta pelo CNTL. ............................................................. 24 Tabela 2 - Etapas gerais das metodologias para implementação da P+L no Brasil ............. 25 Tabela 3 - Estratégias de otimização e instrumentos desenvolvidos .................................... 35 Tabela 4 - Relação de projetos do TECLIM na área de otimização ambiental com indústrias da Bahia .............................................................................................................................. 41 Tabela 5 - Lista de cursos oferecidos nos projetos além dos de P + L ................................. 46 Tabela 6 - Número de profissionais treinados em P+L até o momento ................................ 47 Tabela 7 - Valores utilizados na avaliação de Impacto Positivo e Investimento ................... 54 Tabela 8 - Ideias Geradas e Potencial de economia estimado ............................................. 56 Tabela 9 - Geração de projetos conceituais nas empresas .................................................. 66 Tabela 10 - Relevância e dificuldades na aplicação dos instrumentos desenvolvidos.......... 69 Tabela 11 - Diagnóstico da gestão da água na indústria, baseado na experiência do TECLIM ............................................................................................................................................ 78 Tabela 12 - Relação de projetos do TECLIM na área de otimização ambiental com setor comercial, público e residencial ........................................................................................... 79
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ANA Agência Nacional das Águas
ANP Agência Nacional de Petróleo e Gás
BH Balanço Hídrico
CAPES Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
CETIND Centro de Tecnologia Industrial Pedro Ribeiro
CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
CNTL Centro Nacional de Tecnologias Limpas - SENAI
CRA Centro de Recursos Ambientais (atual INEMA – Instituto de Recursos Hídricos
e Meio Ambiente)
DFA Diagrama de Fontes de Água
FAPESB Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia
FEL Carregamento Frontal (Front-End Loading)
FEMEA Modo de falha e efeito (Failure Mode and Effect Analysis)
FINEP Financiadora de Estudos e Projetos
HAZOP Análise de Perigo e Operacionabilidade (Hazard and Operability Analysis)
INFRAERO Empresa Brasileira de Infraestrutura Aeroportuária
MEN Rede de Transferência de Massa (Mass Exchange Network)
N número de correntes consideradas.
OECD Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico (Organization
for economic Co-operation and Development)
ONU Organização das Nações Unidas
P+L Produção Mais Limpa
PL Produção Limpa
P2 Prevenção da Poluição
PEI Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial
PMI Instituto de Gerenciamento de Projetos (Project Management Institute)
QI Qualidade da Informação atribuída ao valor da vazão (adimensional)
SAEB Secretaria da Administração do Estado da Bahia
SDCD Sistema Distribuído para Controle Digital
SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
SIG Sistema de Informações Geográficas
TECLIM Rede de Tecnologias Limpas e Minimização de Resíduos da Bahia
UFBA Universidade Federal da Bahia
UNEP Programa Ambiental das Nações Unidas (United Nations Environment
Programme)
USEPA Agência Americana de Proteção Ambiental (United State Environmental
Protection Agency)
Vi valor de vazão da corrente i (kg.h-1)
VM vazões mapeadas (ou presumidas) referentes à corrente i (kg.h-1)
VR vazões reconciliadas referentes à corrente i (kg.h-1)
WBCSD Conselho Mundial para o Desenvolvimento Sustentável (World Business
Council for Sustainable Development)
SUMÁRIO Capítulo 1............................................................................................................................................. 14
Introdução ............................................................................................................................................ 14
1.1. Contextualização do tema e justificativa da pesquisa ...................................................... 14
1.2. Objetivos .................................................................................................................................. 17
1.2.1. Objetivos específicos ..................................................................................................... 18
1.3. Estrutura da dissertação........................................................................................................ 18
Capítulo 2............................................................................................................................................. 20
Referencial Teórico ............................................................................................................................ 20
2.1. Produção Mais Limpa (P+L) ..................................................................................................... 20
2.2. Ecologia industrial, Simbiose Industrial e Eco Parque Industrial ........................................ 25
2.3. Usos da água na indústria ......................................................................................................... 29
2.4. Dificuldade para a definição de consumos adequados ........................................................ 31
2.4.1. De referência (Benchmarking)....................................................................................... 31
2.4.2. Vazões internas ............................................................................................................... 32
2.5 Comentários parciais ................................................................................................................... 33
Capítulo 3............................................................................................................................................. 34
Metodologia Teclim para uso racional da água na indústria ....................................................... 34
3.1. Uma visão sistêmica .............................................................................................................. 34
3.2. Descrição da Metodologia utilizada ..................................................................................... 36
3.2.2 Instrumento 1: parceria universidade-indústria ............................................................ 38
Resultados atribuídos ao instrumento 1: parceria universidade-indústria .................. 42
3.2.2. Instrumento 2: Treinamentos ......................................................................................... 44
Resultados atribuídos aos treinamentos ............................................................................... 47
3.2.3. Instrumento 3: Balanço Hídrico (BH) e Reconciliação de Dados ............................ 48
Resultados atribuídos ao Balanço Hídrico e Reconciliação de Dados ......................... 51
3.2.4. Instrumento 4: Banco de Ideias..................................................................................... 52
Resultados associados ao Banco de Ideias ......................................................................... 56
3.2.5. Instrumento 5: Sistema de Informação Geográfica (SIG) ......................................... 58
Resultados atribuídos ao SIG ................................................................................................... 60
3.2.6. Instrumento 6: Otimização das redes de transferência de massa ...................... 60
Resultados atribuídos às redes de transferência de massa ............................................ 62
3.2.7. Instrumento 7: Análise da inserção da empresa no ciclo hidrológico regional . 63
Resultados atribuídos à análise da empresa no ciclo hidrológico regional ................ 63
3.2.8. Instrumento 8: Elaboração de projetos conceituais de minimização do uso da água e geração de efluentes .................................................................................................... 65
Resultados atribuídos à elaboração de projetos conceituais .......................................... 65
3.2.9. Instrumento 9: Auditoria de fontes de alimentação de efluentes ........................ 66
Resultados atribuídos à auditoria de fontes ......................................................................... 67
3.3. Dificuldades, utilização e relevância da aplicação dos 09 (nove) instrumentos ........... 68
3.4. Comentários parciais ................................................................................................................. 71
Capítulo 4............................................................................................................................................. 72
Resultados ........................................................................................................................................... 72
4.1. Indústria ................................................................................................................................... 72
4.2. Exemplos de aplicação em outros projetos Teclim ........................................................... 79
4.3. Comentários Parciais ............................................................................................................. 81
Capítulo 5............................................................................................................................................. 82
Conclusões e Recomendações para trabalhos futuros ................................................................ 82
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 85
ANEXO I - Publicações associadas a dissertação ........................................................................ 99
ANEXO II - Demais publicações associadas aos projetos TECLIM ......................................... 100
14
Capítulo 1
Introdução
Este capítulo aborda a necessidade de racionalização do uso da água diante
de sua escassez. Apresenta a posição da indústria frente ao uso da água e traz
algumas iniciativas para a preservação deste recurso, bem como possíveis impactos
que a disponibilidade de água pode ocasionar no setor industrial.
Os objetivos a serem alcançados com esta dissertação e a estrutura em que a
mesma está organizada são apresentados.
1.1. Contextualização do tema e justificativa da pesquisa
O Programa Ambiental das Nações Unidas (Unep, 2010) aponta que
aproximadamente um terço da população mundial vive em países sob médio ou alto
estresse hídrico. Com o crescimento populacional, o desenvolvimento industrial e a
expansão da agricultura projetada para as próximas duas décadas, a demanda de
água tende a subir a níveis tão elevados que fornecê-la para a subsistência humana
será uma tarefa difícil.
O termo Estresse Hídrico é usado para denominar situações onde não há água
suficiente para todos os usos seja industrial, agrícola ou doméstico. Esta situação de
estresse na disponibilidade hídrica é provocada geralmente pela extração excessiva
das águas de superfície e dos aqüíferos subterrâneos, pela poluição dos recursos de
água doce bem como pelo uso ineficiente deste recurso (ANA e CEBDS, 2006).
A Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OECD,
2010) estima que até o ano de 2030 quarenta e sete por cento (47%) da população
mundial estará vivendo em áreas de estresse hídrico e a meta de desenvolvimento
para o milênio em relação à água e saneamento (meta sete) não será atingida. A
água aparece ainda na estimativa da OECD como um dos quatro fatores ambientais
mais críticos das próximas duas décadas.
Apesar de o Brasil viver em uma situação hídrica confortável como um todo, o
balanço entre disponibilidade e demanda em algumas bacias já é muito crítico1a
1 A situação muito crítica equivale a um quociente de retirada total anual e vazão média de longo período superior a 40% conforme o índice de retirada de água (water exploitation index).
15
exemplo da região Atlântico Nordeste Oriental, Atlântico Leste e boa parte dos rios
localizados na região semiárida da bacia do São Francisco. Esta discrepância entre
a situação do país e a de regiões hidrográficas isoladas deve-se, principalmente,
pela distribuição irregular dos recursos hídricos e da população, existindo regiões
com alta demanda e baixa disponibilidade (ANA, 2009). Levantamento recente da
Agência Nacional das Águas (ANA) aponta que os municípios responsáveis por mais
de 70% da demanda de água no Brasil precisam investir 22,2 bilhões de reais até o
ano de 2015, para garantirem o abastecimento de água até o ano de 2025. As
regiões nordeste e sudeste demandam 74% destes investimentos, justamente pela
ocorrência dos aglomerados urbanos e do semiárido (ANA, 2011b). Aliado à poluição dos corpos hídricos decorrentes da ação antrópica e do
crescimento desordenado principalmente por parte dos países em desenvolvimento,
fatores como o aquecimento global e mudanças climáticas têm interferido
notadamente no ciclo da água. O desenvolvimento sustentável com seu conceito de
atendimento às necessidades das gerações atuais sem comprometer a capacidade
das gerações futuras de atenderem às suas necessidades coloca o foco não apenas
na redução do consumo, mas também no uso racional dos recursos naturais
(FURTADO, 2005). Estes fatores deveriam estimular ainda mais a busca de
soluções e o entendimento do efeito que essas mudanças podem representar em
longo prazo.
No Brasil, a cobrança pelo uso da água prevista na Lei 9433/97 (Lei das
Águas) está implantada em 19 bacias sendo 3 em domínio da União. O objetivo da
cobrança é estimular o uso racional da água mostrando que ela é um recurso finito e
dotado de valor econômico; incentivando práticas de reúso, minimização do
consumo e eficiência dos processos; reinvestindo os montantes arrecadados na
recuperação e preservação dos mananciais da própria bacia (ANA, 2011a).
Na Bahia, a Nova Lei das Águas (Lei 11 612/09) fornece como diretrizes da
política estadual de recursos hídricos, a utilização racional das águas superficiais e
subterrâneas e a promoção de tecnologias eco sustentáveis (BAHIA, 2009, Art.4°).
Em se tratando do uso da água pelas indústrias, estima-se que o setor
industrial seja responsável por 25% do consumo de água no mundo (METCALF e
EDDY, 2003). No Brasil, 18% são destinados a este uso (ANA, 2009).
No geral, os processos industriais consomem grandes quantidades de água e
acabam por descartar grande volume de efluentes contaminados, gerando resíduos
16
muitas vezes perigosos e de difícil tratamento, contribuindo para a contaminação e
degradação de ecossistemas (FONTANA e outros, 2005). As indústrias que,
principalmente demandem em seus processos quantidades significativas de água,
passarão a ter aumento dos custos com a captação da água e o tratamento de
efluentes, comprometendo sua competitividade ou mesmo sobrevivência.
O Conselho Empresarial Mundial para o Desenvolvimento Sustentável indica
implicações claras que a restrição da água pode ocasionar na indústria (WBCSD,
2010):
• Perda da licença para operar: se o uso de água pela empresa competir
com o atendimento às necessidades básicas da comunidade vizinha.
• Aumento do custo de produção: pela instabilidade no fornecimento,
diminuição da disponibilidade e declínio da qualidade da água, que
aumentará o custo de tratamento.
• Pressão regulamentar e das comunidades: disputa pelo uso da água
considerada por muitos como um direito fundamental do ser humano.
• Alteração na saúde dos trabalhadores e na estabilidade dos mercados
consumidores: as empresas preferem operar em locais onde seus clientes
e funcionários não estejam expostos a risco de fome, falta de água potável,
saneamento, dentre outros.
Desta forma, as indústrias devem mudar de comportamento frente ao uso da
água através da adoção de programas bem como o desenvolvimento de novas
metodologias e ferramentas para otimização do uso deste recurso (ULSON DE
SOUZA e outros, 2009; OLIVER e outros, 2008). No Brasil, a ANA aponta as
seguintes soluções para a indústria diminuir os problemas relativos à água (ANA e
CEBDS, 2006):
Melhorar seus próprios processos internos através de:
• Medição e monitoramento do uso da água para que a indústria
compreenda sua responsabilidade pelo uso da água dentro e fora de suas
instalações.
• Contínua redução do consumo de água para cada unidade de produção
através da reciclagem e do reúso de água, da redução de materiais tóxicos
e contaminantes nas operações que usem água.
17
• Estímulo aos fornecedores e clientes ao longo de toda a cadeia de
suprimentos a adotarem melhores práticas de gestão dos recursos hídricos
apoiando principalmente pequenas e médias empresas nesta gestão.
• Inovação por meio da pesquisa de novas tecnologias mais eficientes para o
tratamento da água.
Formar parcerias com:
• Municipalidades na região onde a indústria atua de forma a desenvolver
opções mais baratas de fornecimento de água e saneamento.
• Grupos não-governamentais para encorajar a melhoria e preservação dos
recursos hídricos.
• A comunidade científica para a conscientização quanto ao uso e gestão
dos recursos hídricos e desenvolvimento de tecnologias que melhor
aproveitem o ciclo da água.
Contudo, transformar essas orientações genéricas em ações e procedimentos
é uma tarefa complexa e que requer o desenvolvimento de metodologias adequadas
ao tipo de atividade e cultura dos envolvidos.
Neste contexto, a metodologia desenvolvida pela Rede de Tecnologias Limpas
(Teclim) da Universidade Federal da Bahia (UFBA) para uso racional de água em
plantas industriais será apresentada como um conjunto de ações e técnicas
aplicáveis aos processos consumidores de água ou geradores de efluentes aquosos,
que resultam na redução do consumo da água mesmo sem grandes investimentos
ou mudanças tecnológicas. A descrição da metodologia, dos conceitos e resultados obtidos que serão aqui
apresentados foram parcialmente publicados em Kiperstok e outros (2003, 2006,
2008b e 2011a) e em Oliveira e outros (2010b) ou estão em fase de publicação em
Kiperstok e outros (2011b) e Oliveira e outros (2011).
1.2. Objetivos
Sistematizar em um trabalho acadêmico os diversos instrumentos utilizados no
âmbito do uso racional da água em plantas industriais, apresentando os seus
fundamentos conceituais e os principais resultados obtidos com a aplicação da
Metodologia Teclim, desenvolvida ao longo do intercâmbio de teoria e prática entre a
18
Rede de Tecnologias Limpas (Teclim) da Universidade Federal da Bahia (UFBA) em
parceria com indústrias da região.
A criação da Metodologia Teclim para uso racional da água em plantas
industriais se valeu da pesquisa-ação aplicada em diversas plantas industriais e teve
financiamento de empresas (Braskem, Caraíba Metais, Deten, Lyondell, Petrobras
Fafen/BA, Petrobras RLAM/BA, Petrobras Distribuidora), agências reguladoras
(ANP, ANA) e instituições de fomento a pesquisa (FINEP, CAPES, CNPq, FAPESB).
O atendimento às metas dos projetos cooperativos de pesquisa levou ao
desenvolvimento da metodologia com pouco referencial conceitual e sem uma
formalização da mesma, lacuna que será dirimida com essa dissertação.
A sistematização da metodologia desenvolvida implica na explicação do
embasamento teórico que lhe deu origem, descrevendo os instrumentos
desenvolvidos e apresentando os principais resultados atingidos nos projetos com a
indústria, para que os mesmos possam ser mais amplamente discutidos, criticados e
utilizados dentro e fora do Teclim, por outros grupos, empresas e consultores.
1.2.1. Objetivos específicos
Compilar em um trabalho acadêmico uma metodologia desenvolvida para o
uso racional da água em plantas industriais.
Discutir os ganhos ambientais em termos da redução do consumo de água
e da geração de efluentes obtidos por meio da Metodologia Teclim.
Avaliar um modelo de Produção Mais Limpa no ambiente industrial.
1.3. Estrutura da dissertação
No Capítulo 1 é apresentada a contextualização do objeto da pesquisa, as
justificativas e os objetivos do trabalho.
No Capítulo 2 é desenvolvido o referencial teórico no que diz respeito aos
conceitos da Produção Mais Limpa e as metodologias desenvolvidas para sua
implementação. Em seguida, serão revisados os conceitos de Ecologia Industrial,
Simbiose Industrial e Eco parques Industriais os quais orientam a identificação de
oportunidades de otimização ambiental nos projetos Teclim.
19
Uma revisão sobre o uso da água na indústria; sobre a dificuldade de obtenção
de valores de referência para o consumo de água; bem como de dados de vazões
internas é elaborada no sentido de contextualizar o trabalho em sua relevância e
dificuldades encontradas.
O Capítulo 3 inicia-se com uma contextualização e descrição da Metodologia
Teclim e segue com a apresentação dos nove instrumentos utilizados bem como os
principais resultados obtidos com cada um deles. Para cada instrumento
desenvolvido, a importância da utilização e as maiores dificuldades encontradas na
sua implementação, identificada com base na experiência do Teclim, são
apresentadas. Procura-se elaborar um sentido de utilização dos instrumentos, não
apenas uma ordem única, mas principalmente a intensidade de utilização de cada
instrumento de acordo com a maturidade de cada projeto.
No Capítulo 4, resultados gerais obtidos nos projetos com a indústria são
acrescentados, assim como exemplos de aplicação da Metodologia Teclim em
outros setores que fazem uso de água. Os projetos desenvolvidos nestes setores
são brevemente apresentados.
Por fim, o Capítulo 5traz as conclusões a cerca da Metodologia Teclim e as
recomendações para trabalhos futuros. Em anexo, uma lista de publicações
apresenta os trabalhos desenvolvidos relacionados a dissertação.
20
Capítulo 2
Referencial Teórico
Este capítulo traz a revisão dos conceitos que orientaram os projetos do
Teclim, apresenta e discute metodologias propostas para programas com foco na
Produção Mais Limpa. Faz uma abordagem dos usos da água na indústria e da
dificuldade de obtenção de valores de referência e de vazões internas.
2.1. Produção Mais Limpa (P+L)
Prevenção da Poluição (PP ou P2), Produção Limpa (PL) e Produção Mais
Limpa (P+L) são alguns termos usados para falar da redução de perdas na fonte.
Diversos trabalhos tratam da discussão das semelhanças e diferenças entre esses
conceitos (Oldenburg e Geiser, 1997; Marinho, 2001; Tanimoto, 2004). Para o
Teclim, o conceito adotado é o de P+L, a qual é entendida como um meio de
prevenir a poluição e aumentar continuamente a eficiência ecológica.
O termo Prevenção da Poluição (PP), de acordo com a Agência Americana de
Proteção Ambiental (Usepa, 1990), significa a redução ou eliminação de perdas de
produtos na fonte geradora de desperdício através da modificação de processos,
promoção do uso de substâncias não tóxicas ou menos tóxicas, implementação de
técnicas de conservação e reúso de materiais antes de lançá-los como efluente.
A Produção Mais Limpa significa redução ou eliminação da geração de
poluentes através:
Do aumento da eficiência no uso de matérias-primas, energia, água dentre
outros recursos;
E da proteção dos recursos naturais através da sua conservação.
A redução na fonte pode ser entendida como qualquer prática que:
Reduza a quantidade de substâncias perigosas, poluentes ou contaminantes
a serem lançadas no meio ambiente como resíduo, efluente, ou de outra
forma, antes de adotar processos de reciclagem, tratamento ou descarte;
Reduza o risco à saúde pública e ao meio ambiente associados à emissão de
tais substâncias, poluentes ou contaminantes.
21
O ministério de meio ambiente Canadense define a P+L também como a
utilização de práticas que reduzam o risco global à saúde humana ou ao meio
ambiente. O objetivo, portanto da P+L é evitar que os poluentes sejam gerados ao
invés de tentar gerenciá-los uma vez que eles já tenham sido criados (WOLNIK,
2006).
Os fatores que contribuem para a adoção de programas de P+L são: legislação
mais exigente com relação à preservação dos recursos naturais; benefícios
financeiros; pressão dos consumidores; contribuição para a competitividade;
compromisso com a responsabilidade ambiental como valores da companhia;
redução dos riscos e custos; melhoria da imagem; benefícios ao ambiente e à saúde
pública (MARINHO, 2001).
Além dos conceitos da P+L, a metodologia que será apresentada baseia-se
nas estratégias de otimização descritas por LaGrega e outros (1994) baseadas no
programa de minimização de resíduos da Usepa (1988), conforme Figura 1:
CONTROLE NA FONTE
BOAS PRÁTICAS OPERACIONAIS
Retorno ao processo original;
Substituito de matéria-prima para outro processo
Processamento para recuperação de
material; Processamento
como sub-produto
DISPOSIÇÃO FINAL
INCINERAÇÃO
RECUPERAÇÃO DE ENERGIA OU MATERIAL
BOLSA DE RESÍDUOS
SEPARAÇÃO E CONCENTRAÇÃO DE
RESÍDUOS
Purificação de materiais; Substituição de materiais
Mudanças no processo; Mudanças no equipamento,
tubulação ou layout; Maior automação;
Mudanças nas condições operacionais
Procedimentos apropriados; Prevenção de perdas; Práticas Gerenciais;
Segregação de correntes de resíduos; Melhorias no manuseio dos materiais;
Programação da produção
MUDANÇAS NA TECNOLOGIAMUDANÇAS NOS INSUMOS
RECUPERAÇÃOREGENERAÇÃO E REÚSO
RECICLAGEM INTERNA TRATAMENTO DE RESÍDUOS
Substituição ;Conservação;
Alteração na composição
MUDANÇAS NO PRODUTO
REDUÇÃO NA FONTE
PRIMEIRO NO FIM
ALTAMENTE POUCO
TÉCNICAS PARA REDUÇÃO DA POLUIÇÃOORDEM DE APLICAÇÃO
DESEJÁVEL DO PONTO DE VISTA AMBIENTAL
Prevenção Fim de tubo Figura 1 - Diagrama esquemático da ordem de prioridade sugeridas pela Produção mais Limpa
Fonte: Baseado em LaGrega e outros, (1994) adaptado de Kiperstok e outros, (2002).
De acordo com a Figura 1, as técnicas de prevenção devem ser priorizadas e
são mais desejáveis do ponto de vista ambiental por tratarem de redução na fonte,
minimização da criação de poluentes e minimização de perdas. Técnicas de Fim de
Tubo representam as últimas alternativas a serem adotadas para redução da
22
poluição e são consideradas menos desejadas do ponto de vista ambiental, pois
tratam apenas da disposição e destino adequado dos resíduos, depois que estes já
foram gerados.
A Figura 2 apresenta uma hierarquia das opções de gerenciamento ambiental.
Da mesma forma que a Figura 1, as técnicas de prevenção devem ser priorizadas
em relação às de fim de tubo. À medida que as técnicas fim de tubo tentam apenas
dar um destino para os resíduos e materiais produzidos, as técnicas de prevenção
buscam evitar que perdas e poluição desnecessárias sejam geradas buscando
mudanças na operação, nos processos produtivos.
Disposição de resíduos
Tratamento
Reciclagem
Modificação do processo
Melhoria na Operação
Consumo Sustentável
Ecologia Industrial
Modificação no produto
Medidas Fim de Tubo
Prevenção da Poluição
Produção Limpa
Figura 2 - Hierarquia das opções de gerenciamento ambiental Fonte: Adaptado de Marinho e Kiperstok, 2001
Como opções mais completas e complexas na hierarquia das opções de
gerenciamento ambiental, Figura 2, a modificação no próprio produto é pensada de
forma a otimizar todo o processo produtivo. A Ecologia Industrial será revisada e
discutida na Seção 2.2. A opção de gerenciamento mais elevada é o consumo
sustentável, o qual requer uma mudança de cultura e até mesmo estilo de vida das
populações, o que implica em negociações com o mercado consumidor por produtos
que causem o menor impacto ao meio ambiente durante seu ciclo de vida
(MARINHO E KIPERSTOK, 2001).
23
A evolução dos programas de P+L nos Estados Unidos (EUA) atualmente é
diferente da vivenciada na década de 90. Muitos perderam seus financiamentos e
outros se fundiram a outros programas. Foram identificados três grandes desafios
que a P+L enfrenta nos EUA (MILLER e outros, 2008):
1. Declínio do apoio do setor público;
2. Prioridades competitivas no negócio;
3. Documentação do progresso da P+L.
Nos projetos do Teclim a serem apresentados, no que se refere ao apoio do
setor público, novas linhas de financiamento de projetos desta natureza tem surgido
a cada ano, a exemplo dos de Petróleo - CTPetro, Recursos Hídricos - CTHidro e
interação Universidade-Empresa – Fundo Verde Amarelo (Kiperstok e outros,
2008a), o que tem permitido a continuidade de projetos com a indústria. Ainda assim
existe dificuldade de tratar do uso da água dentro das empresas onde a questão da
água, com as devidas exceções, não é uma prioridade. Em relação à documentação
do progresso da P+L, o Teclim vem buscando divulgar resultados dos projetos bem
como a metodologia que será apresentada neste trabalho para despertar e
incentivar as indústrias a se engajarem na implementação de programas de P+L.
A combinação do programa de P+L com outra ferramenta como o Seis Sigma
já tem sido sugerida como uma forma de aumentar o desempenho dos programas
(Calia e outros, 2009).
Alguns trabalhos encontrados na literatura descrevem resultados obtidos com
programas de prevenção da poluição como em Portugal (Peneda e Frazão, 1995),
na Holanda (Brujin e outros, 1996), no Canadá (Wolnik, 2006), na Noruega
(Kjaerheim, 2005) e nos Estados Unidos (Miller e outros, 2008).
Entretanto, pelo levantamento bibliográfico efetuado ainda existe uma carência
muito grande no âmbito mundial referente às publicações contemplando a coleta e
validação de dados experimentais relativo ao uso, reúso ou reciclo de água em
plantas industriais. Conforme relatado em Cagno e outros, (2005), a escassez de
técnicas sistemáticas e ferramentas têm colocado a adoção da abordagem P+L
pelas empresas ainda em uma fase inicial como projetos-piloto e projetos empíricos,
não estando, portanto, integrado completamente ao processo de gestão dessas
empresas.
Ao passo que muitas técnicas e metodologias para implementação de
programas de P+L são descritas na literatura e diversos estudos de caso tratam da
24
Estabelecer metas de P2
Obter o compromisso da gestão
Estabelecer uma equipe de P2
Desenvolver uma linha de base
Realizar avaliações de oportunidades de P2
Desenvolver critérios e classificar atividades e oportunidades
Realizar uma análise da gestão
Etapa 1
Etapa 2
Etapa 3
Etapa 4
Etapa 5
Etapa 6
Etapa 7
questão do uso da água na indústria, existe uma lacuna no que diz respeito a uma
metodologia detalhada e testada para uso racional da água na indústria.
No periódico de maior destaque na área, o Journal of Cleaner Production,
desde 1995 até fevereiro de 2011 não há registro algum de artigo que apresente
uma metodologia de abrangência semelhante à aqui discutida. Diversos estudos de
casos, entretanto utilizam uma ou mais ferramentas semelhantes e instrumentos que
compõem a Metodologia Teclim. Para efeito de comparação e validação, segue-se
com a análise de metodologias usadas para implementação de um programa de
P+L.
De acordo com Furtado (2008), diferentes metodologias são adotadas no Brasil
para implementar programas de P+L como as do Centro Nacional de Tecnologias
Limpas do Rio Grande do Sul (CNTL - RS), consultorias remuneradas e a própria
metodologia do Teclim desenvolvida com base em recomendações da Unep e
experiência própria. A Figura 3 apresenta as etapas para implementação de um
programa de P+L de acordo com a Usepa e, a Tabela 1 apresenta etapas da
metodologia proposta pelo Centro Nacional de Tecnologias Limpas - SENAI (CNTL)
para implementação de P+L.
Figura 3 - Etapas para o desenvolvimento de um plano de
implementação de P2 Fonte: USEPA (1999)
Tabela 1 - Etapas para a P+L proposta pelo CNTL.
Tarefa DescriçãoEtapa 1 Planejamento e Organização
Passo 1 Obter compromisso e envolvimento da alta direçãoPasso 2 Estabelecer a equipe do projetoPasso 3 Estabelecer a abrangência da P+LPasso 4 Identificar barreiras e soluções
Etapa 2 Pré-avaliação e diagnósticoPasso 5 Desenvolver o fluxograma do processoPasso 6 Avaliar as entradas e saídasPasso 7 Selecionar o foco da avaliação da P+L
Etapa 3 Avaliação de P+LPasso 8 Organizar um balanço material e de energiaPasso 9 Conduzir uma avaliação de P+L
Passo 10 Gerar opções de P+LPasso 11 Selecionar opções de P+L
Etapa 4 Estudos de viabilidade técnica, econômica e ambientalPasso 12 Avaliação preliminarPasso 13 Avaliação técnicaPasso 14 Avaliação econômicaPasso 15 Avaliação AmbientalPasso 16 Selecionar as opções a serem implementadas
Etapa 5 Implementação de opções e plano de continuidadePasso 17 Prepara plano de implementação de P+LPasso 18 Implementar as opções de P+LPasso 19 Monitorar e avaliarPasso 20 Sustentar atividades de P+L
Fonte: Adaptado de CNTL (2011)
Observa-se nestas propostas (Figura 3 e Tabela 1) a necessidade de obtenção
do compromisso da gestão como fator determinante na implementação dos projetos.
25 Fatores como estabelecimento de equipes (ou ecotimes), identificação e
implementação de oportunidades e avaliação do programa também são etapas
comuns. Furtado (2008) apresenta os passos para uma metodologia de P+L, Tabela
2. Tabela 2 - Etapas gerais das metodologias para implementação da P+L no Brasil
Planejamento Diagnóstico Sensibilização e comprometimento da equipe envolvida Elaboração do fluxograma ou diagrama de bloco envolvendo:
o Matérias-prima e insumos o Consumo de energia e água o Produtos o Resíduos e emissões
Identificação de fontes geradoras e, em muitos casos de modo bastante detalhado, problemas específicos.
Identificação de oportunidade de P+L Identificação de técnicas ou de práticas apropriadas Proposta de opções para correção envolvendo:
o Aferição de balanço de materiais o Avaliação de viabilidade técnica de custos e benefícios o Identificação de barreiras o Definição de indicadores de desempenho o Monitoramento e avaliação
Fonte: Furtado 2008
De acordo com a Usepa (1999), a implementação de um programa de
eficiência de água na indústria pode diminuir custos operacionais. Economizar água
também significa reduzir os custos de energia elétrica, gases, produtos químicos e
descarte de águas residuais. É uma iniciativa que adiciona valor à indústria como a
responsabilidade social, podendo interferir na escolha de um consumidor por
determinado produto e ser um fator decisivo na competitividade entre indústrias do
mesmo segmento (FIESP, 2004).
2.2. Ecologia industrial, Simbiose Industrial e Eco Parque Industrial
De acordo com Graedel e Allenby (1995 apud Oldenburg e Geiser, 1997), a
Ecologia Industrial pode ser definida como:
... o meio pelo qual a humanidade pode deliberada e racionalmente abordar e manter uma capacidade de carga desejável, dada a continuidade econômica, cultural e evolução tecnológica. O conceito requer que um sistema industrial seja visto não isoladamente dos sistemas vizinhos, mas em conjunto com eles. É uma visão sistêmica em que procura-se otimizar o ciclo total de materiais a partir de material virgem, para: material acabado, componente, produto, produtos obsoletos, e eliminação final. Fatores a serem otimizados incluem recursos, energia e capital.
O objetivo da Ecologia Industrial é entender melhor como tornar a preocupação
ambiental um fator relevante nas atividades econômicas (White, 1994). A Ecologia
26 Industrial parte do entendimento de como funcionam os sistemas industriais, como
são regulados e como interagem com a biosfera para em seguida determinar como
os sistemas industriais podem ser reestruturados de forma a torná-los compatíveis
com a forma que os ecossistemas naturais funcionam (ERKMAN, 1997).
A Ecologia Industrial propõe uma visão integrada do setor produtivo, e deste
com o meio ambiente como caminho para otimização dos recursos naturais onde
todas as inter-relações da organização social e econômica, e da organização
econômica com a natureza, devem ser consideradas para identificar novos arranjos
que conduzam a essa otimização (MARINHO, 2001).
Para Lowe e Evans (1995), esta visão implica em uma série de princípios:
1. Todas as operações industriais (pública, privada, serviços e infraestrutura)
são consideradas sistemas naturais, portanto devem funcionar como tal
dentro das limitações dos seus ecossistemas e biosfera.
2. A dinâmica e princípios dos ecossistemas oferecem uma fonte de
orientação poderosa no projeto e gerenciamento de sistemas industriais.
3. Atingir alta eficiência energética e material na produção, uso, reciclagem e
serviços, irá garantir vantagem competitiva e benefícios econômicos.
4. A última fonte de valor econômico é a viabilidade do planeta e seus
ecossistemas locais a longo prazo sem os quais o sucesso do negócio
atual não tem sentido.
Oldenburg e Geiser (1997) demonstram as semelhanças e diferenças entre a
Produção Mais Limpa e a Ecologia Industrial. No Teclim, trabalhos como os de
Marinho (2001) e Tanimoto (2004) também discutem esses dois conceitos. Alguns
autores consideram a P+L e a Ecologia Industrial como abordagens antagônicas.
Para o Teclim, entretanto, estas opções de gerenciamento ambiental são vistas
como complementares (Marinho e Kiperstok, 2001). Enquanto que as duas ideias,
tentam resolver problemas semelhantes através da mudança da relação entre as
atividades econômicas e o meio ambiente, cada uma apresenta abordagens
diferentes para essas mudanças.
Principalmente no que diz respeito ao foco da redução na fonte e na
priorização de esforços dentro dos processos, ou seja, dentro do limite de bateria de
uma unidade industrial, como trata a P+L. Por outro lado, a Ecologia Industrial
considera as formas possíveis de otimização do consumo de energia e materiais
pela eficientização do uso através de sistemas integrados onde os resíduos ou
subprodutos de um processo possam servir de matéria-prima para outro, ou seja,
27 entre os limites de bateria de uma unidade industrial (MARINHO E KIPERSTOK,
2001). A Figura 4 sintetiza os diferentes níveis de ações da Ecologia Industrial
dentro das empresas, entre empresas ou em escala regional (TANIMOTO,2004).
Ecologia Industrial
Dentro da empresa Entre empresas Regional/ Global
- Prevenção da Poluição - Produção Limpa - Produção Mais Limpa - Projeto para o Meio
Ambiente - Contabilidade Verde - Química Verde
- Análise de Ciclo de Vida - Atuação Responsável - Simbiose Industrial - Eco-Parque Industrial - Logística Reversa
- Análise de fluxo de massa/ substância
- Análise de fluxo de energia - Planejamento estratégico/
Institucional - Plano de desenvolvimento
regional
Figura 4 - Áreas de abrangência da Ecologia Industrial Fonte: Tanimoto, 2004, adaptado de Chertow, 2000 e Lowe, 2001
Observa-se na Figura 4 a P+L como um instrumento de abordagem da
Ecologia Industrial dentro das empresas. As abordagens de Simbiose Industrial e
Eco Parque Industrial, utilizadas entre empresas serão descritas em seguida. Os
demais conceitos podem ser consultados na fonte da Figura 4.
A Ecologia Industrial serve de base para a avaliação do uso da água nos
projetos do Teclim, principalmente no que diz respeito ao reúso ou reciclagem entre
fábricas. Embora apresentado como um degrau mais elevado, com maiores
dificuldades para ser implementada devido a aspectos culturais (mudança do
conceito de efluente para subproduto), jurídicos (quando as fábricas pertencem a
diferentes proprietários), econômicos (distância e obstáculos para transportar a
corrente aquosa da origem ao destino), ou técnicos (a corrente residual deve ser
especificada para que possa ser utilizada por outra unidade fabril); nas opções de
gerenciamento ambiental da Figura 2, a Ecologia Industrial deve ser perseguida.
A Simbiose Industrial é um conceito chave da Ecologia Industrial que estuda os
fluxos físicos de materiais e energia em um sistema industrial local utilizando a
abordagem de sistemas (Lowe e Evans, 1995). Portanto, a Simbiose Industrial é
uma das ferramentas da Ecologia Industrial, aplicada entre empresas, e focada na
transformação de resíduos não evitáveis oriundos de uma empresa, em matéria-
prima para outra.
28
Esta transformação proporciona aumento da competitividade ao longo da
cadeia de suprimentos através da redução dos custos de produção (Yuan e Shi,
2009). Além disso, o fluxo de materiais passa de linear para um ciclo fechado, o que
significa aumento da produtividade dos recursos e ecoeficiência dos processos de
produção e consumo.
A Simbiose Industrial enquanto conceito da Ecologia Industrial também
defende que as indústrias estejam organizadas ao longo de um modelo de
ecossistema olhando ao mesmo tempo para o meio ambiente e para a economia. As
unidades fabris que entram em Simbiose Industrial se esforçam, através de uma
ação coletiva, para obter vantagens competitivas oriundas da troca física de
materiais, energia, água e subprodutos (CHERTOW, 2000).
A Simbiose Industrial algumas vezes é denominada de Eco Parque industrial
(Sokka e outros, 2009). Os Eco parques Industriais representam um caminho prático
para aplicar o conceito de Simbiose Industrial através do gerenciamento cooperativo
dos fluxos de recursos de indústrias geograficamente aglomeradas (ZHANG e
outros, 2010).
Kalundborg, na Dinamarca, está muito além de um Eco Parque Industrial , é
um exemplo clássico de que a indústria pode coexistir com a natureza de uma forma
mais benigna. Este Eco Parque não foi explicitamente projetado para demonstrar os
benefícios da Simbiose Industrial; foi uma resposta à escassez de águas
subterrâneas que motivou muitos dos parceiros (Adamides e Mouzakitis, 2009).
Gradualmente os gestores e moradores da cidade perceberam que estavam
gerando poderosos benefícios ambientais (Lowe e Evans, 1995). Parte dos
resultados obtidos atribui-se ao número reduzido de empresa e participantes (Coté e
Smolenaars, 1997).
Outros exemplos típicos são Burniside (Canadá), o ecossistema industrial no
porto de Roterdam (Netherlands) e o complexo petroquímico de Houston (EUA)
(Koppen e Mol, 2002).
Na Bahia destaca-se a proposta de aplicação da Simbiose Industrial para
minimizar os resíduos sólidos no Polo Petroquímico de Camaçari/BA, onde foram
analisados os tipos e quantidades de resíduos do referido Polo avaliando como
poderiam ser aproveitados interna ou externamente. Além disso, foram discutidos os
pontos legais que favoreciam ou dificultavam a implantação da Simbiose Industrial e
feitas as devidas recomendações (TANIMOTO, 2004).
29
Nos Eco Parques industriais se dá a aplicação mais imediata do conceito
ecológico de teias alimentares que consiste na criação ou reestruturação de zonas
industriais onde, resíduos e subprodutos de uma empresa são usados como recurso
por outra empresa (ERKMAN, 1997).
Esta visão holística das operações industriais conforme proposto pela Simbiose
Industrial é que permite analisar oportunidades de uso racional da água inter
empresas, eliminando o conceito de resíduo e prolongando o aproveitamento
durante o ciclo de vida dos materiais.
Embora a implantação de um Eco Parque exija integrações muito maiores,
seus conceitos possibilitam à indústria a identificação de oportunidades além de
seus limites de bateria; esta visão também norteia o levantamento de oportunidades
na Metodologia Teclim a ser apresentada.
2.3. Usos da água na indústria
“Seja por sua propriedade de solvente universal ou por sua
capacidade de trocas térmicas, a água apresenta papel fundamental
em praticamente todos os processos industriais [..]” (TELES e
COSTA, 2007).
O uso de água é um fator crítico em diversos setores industriais. Trabalhos de
otimização do uso deste recurso são relatados nos mais diversos segmentos como
indústria de bebidas, alimentos, têxtil, mineradoras, abatedouros, metalúrgica,
química, petroquímica e refinarias (TIAN; MATSUMARA E MIERZWA; TEWARI e
outros, SAHA e outros, 2008, 2008, 2009, 2005).
Em geral, a qualidade e a quantidade de água utilizada para fins industriais,
dependem do ramo industrial e da sua produção. Uma mesma indústria pode utilizar
água em diferentes padrões físicos, químicos ou biológicos. De acordo com Mierzwa
e Hespanhol (2005), a água pode ser requerida na indústria para os usos como
matéria-prima, fluido auxiliar, para geração de energia, como fluido de aquecimento
ou resfriamento e para o transporte e assimilação de contaminantes.
A depender do tipo de impureza na água disponível, decorrem modificações de
suas propriedades. A qualificação da água para ser utilizada em outro setor será
feita sob o prisma econômico onde deverão ser considerados os benefícios, a
manutenção necessária, a segurança da utilização desta água bem como o custo
para sua purificação (TELES e COSTA, 2007). Estes autores destacam os principais
30 consumos de água na indústria como: matéria-prima, solvente, reagente, lavagem
de gases e sólidos, transmissão de calor, agente de resfriamento.
Kiperstok e outros, (2011a) sintetizam os usos da água em dois grandes grupos:
• Transferência de energia: seja para resfriamento quanto para aquecimento
é a função que mais consome água em boa parte das indústrias. A exemplo
das torres de resfriamento, trocadores de calor, camisa de reatores, torres de
flash. Usada também para aquecer materiais e equipamentos, e acionar
turbinas.
• Transferência de massa: usada para arraste de materiais em lavagens e
descargas de resíduos, serve como solvente em processos de separação e
diluidor de compostos de forma a favorecer reações químicas.
Além desses usos, a água também é utilizada na indústria como matéria-prima,
para testes hidrostáticos, combate a incêndios, paisagismo, usos sanitários, limpeza
e na preparação de alimentos.
Os sistemas de resfriamento são responsáveis por grande parte da perda de
água na indústria devido à evaporação, falta de manutenção nas torres de
resfriamento, e a forma de operar em sistemas aberto. Estes sistemas tem recebido
especial atenção nos projetos Teclim.
Desperdícios são comumente observados devido à ocorrência de vazamento
de água pelo selo das bombas, lançamento inadequado de água para canaletas,
furos em tubulações e vazamento em equipamentos. Os procedimentos de parada e
partida das unidades industriais para manutenção são responsáveis também por
perda e desperdício de água e aumento da geração de efluentes devido à purga de
equipamentos, realização de testes hidrostáticos, hidrojateamento de linhas e
equipamentos e serviços de soldagem. O uso racional de água nas paradas e
partidas de unidades industriais não faz parte do escopo atual da Metodologia
Teclim, portanto é uma linha de pesquisa que precisa ser explorada.
Algumas práticas dentro da empresa consideradas anormais acabam
promovendo uso desnecessário ou em excesso de água, contribuindo também para
o aumento do volume e da contaminação dos efluentes como, por exemplo: a
diluição de efluentes para redução de contaminante em excesso; a lavagem do piso
da planta (ao invés de manutenção e eliminação dos vazamentos); drenagem direta
de equipamentos para canaletas (ao invés de reutilização dos produtos drenados);
31 purga direta de equipamentos para sistema de efluentes provocando obstrução de
linhas que irão necessitar posteriormente de vapor para desobstrução.
A atenção dos operadores para essas práticas e para as fontes de ineficiências
nos procedimentos operacionais é um ponto fundamental para a identificação de
oportunidades. Nos projetos de parceria do Teclim com a indústria, os operadores
são treinados em Produção Mais Limpa e estimulados a identificar oportunidades de
redução na fonte.
2.4. Dificuldade para a definição de consumos adequados
2.4.1. De referência (Benchmarking)
Um dos desafios para se estabelecer um padrão de consumo racional de água
consiste na obtenção de valores confiáveis para o consumo adequado de água por
atividade industrial.
Informações relacionadas a consumos praticados por setores industriais
encontrados na literatura, se por um lado auxiliam nos estudos de demanda de água
e na implementação de novos empreendimentos, por outro, não possibilitam apontar
um padrão racional de consumo ou fixar metas de redução em plantas já instaladas.
Devido aos diversos usos da água na indústria, estimativas das quantidades de
água usada e perdas obtidas, devem ser cuidadosamente estimadas (METCALF e
EDDY, 2003). A água que alimenta uma indústria pode ser comprada dos sistemas
de fornecimento ou suprida internamente por meio de captação superficial ou
subterrânea (poços). Este auto suprimento, quando não regularizado, termina por
mascarar o consumo relativo da indústria na região a qual está inserida, pois não é
contabilizado pelos sistemas de controle dos recursos hídricos.
Em Kiperstok e outros, (2011a) o cruzamento de dados de consumo
apresentados em Kollar (1980), Metcalf e Eddy (2003) e Heller (2006) viu-se
prejudicado pela dispersão dos dados e pela falta de informação relacionada às
condições em que os padrões de consumo foram estabelecidos. Variações
significativas de consumo são atribuídas a uma mesma atividade industrial e não se
tem noção se esta variação é ou não aceitável.
De fato, as condições de operação de uma mesma indústria em regiões
geográficas distintas, tende a variar sensivelmente. Os usos e as quantidades
requeridas de água na indústria variam em função do tipo da indústria, da rota
32 tecnológica, da tecnologia utilizada, do nível de controle e da manutenção, das
condições climáticas, do tipo e qualidade de matéria-prima utilizadas, da cultura
operacional, do custo e da disponibilidade dos recursos na região onde a indústria
está instalada.
Estudos de redução do uso da água são publicados, no entanto, não se
consegue afirmar se os novos valores obtidos estão próximos do consumo mais
racional ou se ainda há oportunidades a serem exploradas. Os resultados são
comparados com o histórico de vazões ou de consumo por unidade de produto da
própria empresa ou com a sua unidade industrial de melhor desempenho, ou mesmo
com o melhor resultado divulgado pelas suas concorrentes, o que não implica que o
mínimo possível é atingido e quanto afastado a unidade industrial em questão está
desse valor mínimo.
O critério de racionalidade é distinto para diferentes regiões e setores
industriais, mas deve sempre levar em conta a sustentabilidade no sentido de
permitir às próximas gerações dispor da água para consumo e desenvolvimento e o
uso ético, ou seja, a garantia de atendimento aos usos prioritários antes de atender
a interesses econômicos.
2.4.2. Vazões internas
A dificuldade de obtenção de valores de medição para o consumo de água nas
indústrias estudadas têm sido recorrente nos projetos do TECLIM. Seja por falta de
medidores, seja por falta de manutenção ou mesmo calibração destes aparelhos, de
fato, o registro das quantidades de água utilizadas não é fácil de quantificar. Isto
implica diretamente na dificuldade de composição dos balanços hídricos dentro e no
entorno da empresa.
Como a maioria das plantas estudadas foi instalada por volta da década de 70,
quando foi inaugurado o Polo Industrial de Camaçari/BA, e naquela época a água
era tida como inesgotável e barata, pouco se dava atenção ao uso deste recurso.
Ainda hoje, do ponto de vista econômico, devido aos subsídios indiretos na água
para fins industriais, o custo de investimento em medição não tem sido considerado
compensador para o controle do consumo da água; o que torna os dados referentes
aos fluxos aquosos escassos e de baixa qualidade.
Devido a esta dificuldade de medição ou informação pouco confiável para as
correntes aquosas dentro da empresa, procura-se empregar todo tipo de informação
de vazão seja ela oriunda de medição direta, indireta, ou pontual; dados de projeto
33 (antigos ou recentes); estimativas de operadores e engenheiros (experientes ou com
pouca experiência); simulação; histórico de medições pontuais em condições
normais de processo; relatórios operacionais, a partir da curva de bombas, pela
variação de níveis em tanques. O conjunto dessas informações denomina-se de
vazões mapeadas.
Como nem todas as informações apresentam a mesma confiança é utilizado o
conceito de Qualidade de Informação (QI) onde se atribui uma nota referente à
confiança relativa ao método pelo qual a informação foi obtida (ver seção 3.2.3)
(Martins e outros, 2010). Com esta associação, todas as fontes de informação
podem contribuir para a composição dos balanços hídricos permitindo reduzir o
problema da falta de medição. A aplicação de técnicas de reconciliação de dados
permite aumentar o nível de confiança dos valores obtidos.
2.5 Comentários parciais
Este capítulo apresentou os conceitos que orientam os projetos de otimização
ambiental na indústria, desenvolvidos pelo Teclim. O foco na Produção Mais Limpa é
usado para buscar a minimização de perdas na fonte. A avaliação das
oportunidades de fechamento de ciclo de materiais dentro de empresas, entre
empresas, e na região que a empresa está inserida, pode ser feita utilizando os
princípios da Ecologia Industrial e Simbiose Industrial.
Foram apresentados ainda os principais usos de água pela indústria e alguns
pontos de melhoria a serem explorados. O desafio de se estabelecer o consumo
racional da água perpassa na complexidade em definir os padrões de referência
para este consumo. Além disso, a medição das vazões tem sido uma dificuldade
recorrente nos projetos do Teclim o qual, acabou por desenvolver o critério de
qualidade da informação (QI) para poder aproveitar dados de vazão de todas as
fontes disponíveis como medição direta; dados de projeto; estimativas de
engenheiros dentre outras; para compor o balanço hídrico e aplicar técnicas de
reconciliação de dados.
34
Capítulo 3
Metodologia Teclim para uso racional da água na indústria
A metodologia desenvolvida pela Rede Teclim para uso racional da água em
plantas industriais é composta de nove instrumentos. Os principais resultados
atribuídos a cada instrumento serão apresentados após sua descrição. Em seguida
são identificadas para cada instrumento a relevância e as principais dificuldades na
sua aplicação.
3.1. Uma visão sistêmica
Desde 1998, a Rede de Tecnologias Limpas (Teclim) da Universidade Federal
da Bahia (UFBA), Brasil, vem desenvolvendo projetos cooperativos focando a
otimização do uso dos recursos naturais, em busca de práticas mais condizentes
com o cenário atual e com o compromisso para o Desenvolvimento Sustentável
(KIPERSTOK e outros, 2008a). Com forte atuação nas indústrias no Pólo Industrial
de Camaçari (Camaçari/BA, Brasil) a Rede TECLIM busca prevenir a problemática
de escassez de água no âmbito regional e desenvolver metodologias que
contribuam para o uso racional de recursos naturais nas atividades antrópicas.
Os projetos de otimização ambiental, desenvolvidos pelo TECLIM em parceria
com indústrias da região, têm-se aperfeiçoado desde seu surgimento. A Metodologia
para Otimização Ambiental de Processos Industriais foi construída com base nas
diversas aplicações nos projetos cooperativos com indústrias e está baseada nos
princípios de Produção Mais Limpa e na busca de contribuições em prol do
Desenvolvimento Sustentável.
Neste trabalho serão apresentados apenas os aspectos e estudos de caso
referentes ao uso racional da água em indústrias, embora a aplicação da
Metodologia para o uso eco eficiente da energia já tenha sido aplicada em alguns
projetos na indústria (Politeno-Energia, Caraíba-Energia, Eco Braskem I e II). Mais
detalhes dos projetos voltados para energia podem ser encontrados no sitio
www.teclim.ufba.br.
35
A metodologia desenvolvida pelo Teclim para uso racional da água em plantas
industriais será apresentada por meio dos nove instrumentos que atualmente a
compõem:
1. Aproximação dos saberes acadêmico e operacional/industrial.
2. Inserção dos conceitos de P+ L através da capacitação permanente e em
larga escala.
3. Medição e conhecimento das vazões das correntes através de Balanço
Hídrico com Reconciliação de Dados, que considera a Qualidade da
Informação de cada fonte de dados.
4. Implementação de um Banco de Ideias digital que considera aspectos
culturais, ambientais e econômicos na avaliação do potencial ou dificuldade
para execução de uma oportunidade.
5. Implantação de um Sistema de Informações Geográficas (SIG)
georreferenciando as fontes produtoras e consumidoras de água dentro da
empresa e no seu contexto regional.
6. Otimização a partir da aplicação de conceitos e instrumentos para a síntese
de redes de transferência de massa.
7. Análise da inserção da empresa no ciclo hidrológico regional.
8. Elaboração de projetos conceituais de minimização do uso da água e
geração de efluentes.
9. Auditoria de fontes de efluentes.
Estes instrumentos estão associados com os conceitos, objetivos e estratégias
da P+L de acordo com a Tabela 3.
Tabela 3 - Estratégias de otimização e instrumentos desenvolvidos Marco
Conceitual (M) Objetivos Estratégias de otimização
1 2 3 4 5 6 7 8 9• Eliminar uso • Boas Práticas Operacionais A A A A C C C A A
• Reduzir consumo • Mudanças na Tecnologia B B B B C B B A B
• Mudanças nos Insumos* B C B B C B A A C
• Usar sem tratamento • Técnicas de Reuso A B B A A A C A B
• Usar após tratamento • Técnicas de Reciclagem A B B A C A C A C
• Separação de correntes B B C B A A B A A
• Disposição final C C C C C B A A A
Reciclagem Interna (M2) e Externa (M3)
Tratamento (M4) / Descarte (M5)
• Controlar o descarte(fim de tubo)
Instrumentos Utilizados (I)
Redução na fonte (M1)
* Insumos e produtos se referem à água captada e produzida pelas empresas, respectivamente Fonte: Kiperstok e outros (2011a)
36
As letras A, B e C na Tabela 3 representam respectivamente relação forte,
moderada e fraca com os conceitos da P+L. Estes critérios foram estabelecidos de
acordo com a experiência adquirida nos diversos projetos pela equipe do Teclim.
Dentre os resultados, alguns deles estão mais fortemente associados a
determinado instrumento, sendo que os ganhos obtidos representam a utilização
simultânea de vários desses nove instrumentos. Os resultados aqui apresentados
estarão separados por instrumento apenas para facilitar a compreensão e a
importância na utilização de cada um deles.
Outros instrumentos estão sendo aplicados mais recentemente nos projetos
como a Análise de Desvios Ambientais adaptada da metodologia de árvore de falhas
adotada nos procedimentos de segurança; e o sistema de acompanhamento digital o
ÁGUA PURA ViaNET que será comentado na seção 4.1. Estes instrumentos
deverão ser descritos em trabalhos futuros para demonstrar a evolução e
aperfeiçoamento da metodologia.
A proposta do Teclim inova ao elaborar uma metodologia, aplicá-la e buscar
validá-la num tema pouco ou quase não abordado: a coleta e validação de dados de
campo antes de investimentos em medição.
3.2. Descrição da Metodologia utilizada
A etapa inicial da construção de cada projeto de pesquisa consiste no
diagnóstico de como a água é gerida em cada empresa. A partir deste diagnóstico,
objetivos e resultados esperados são então definidos considerando também os
instrumentos desenvolvidos (1 ao 9).
Desta forma é montado o ecotime que irá atuar no projeto. Essa etapa é crítica
e deve-se dar atenção devida para a escolha da equipe obedecendo aos seguintes
princípios:
a) habilidades e experiências complementares:
b) personalidades complementares;
c) pessoas comprometidas.
Do lado da universidade, a participação de estudantes sejam eles de iniciação
científica (graduação) e pós-graduação nos projetos de parceria tende a preencher a
lacuna existente entre a formação acadêmica e a inserção no mercado de trabalho.
37
Além da participação dos estudantes, a equipe executiva de cada projeto é
formada por pesquisadores graduados e pós-graduados, mestres e doutores, em
química, engenharia química, elétrica, mecânica e ambiental. Essa equipe executiva
é orientada e apoiada pela equipe de professores-pesquisadores da universidade e
por engenheiros ou técnicos representantes da indústria.
As atividades durante o projeto podem ser divididas em duas etapas.
Inicialmente, os pesquisadores concentram suas atividades na universidade,
buscando coletar informações sobre os processos e históricos disponíveis sobre o
uso de água e geração de efluentes. Em seguida, quando os pesquisadores já estão
com suficiente autonomia, passam a trabalhar dentro da empresa. O planejamento
do projeto é apoiado por ferramentas computacionais sendo mensalmente revisado
e anualmente atualizado para contemplar novas informações e diretrizes,
desenvolvidas ao longo da experiência de aproximação dos saberes acadêmico e
operacional/industrial.
Um conselho consultivo formado por gerentes da empresa e parceiros é
estabelecido para traçar a política que precede e orienta a elaboração e o
andamento dos estudos, exercendo um papel fundamental na alocação dos recursos
da empresa, principalmente, o tempo dos seus colaboradores. As reuniões com o
Conselho Consultivo permitem aproximar as proposições desenvolvidas pelos
pesquisadores do projeto às áreas operacionais estudadas, resolver obstáculos e
demonstrar a todos os setores da empresa o nível de prioridade que a busca da
ecoeficiência tem. Num projeto de dois anos de duração, procura-se com que
ocorram seis reuniões do conselho consultivo.
A divulgação e difusão do projeto são alcançadas por meio da nomeação de
interlocutores por área industrial. Estes interlocutores além de divulgarem o projeto e
atuarem como fontes de informações, apoiam as atividades dos pesquisadores. Para
obter uma maior interação da universidade com a empresa e atingir as metas do
projeto, são realizadas reuniões semanais com os pesquisadores e os interlocutores
industriais. Nas reuniões é atualizado o andamento dos estudos e proposições,
atualizado o planejamento do projeto, realizadas discussões técnicas e delineadas
novas ações.
Este intercâmbio de informações permite a identificação de ideias que serão
cadastradas no Banco de Ideias para detalhamento e análise quanto à atratividade
para a empresa. Os dados de vazão de água e geração de efluentes coletados pelos
pesquisadores serão usados para compor os Balanços Hídricos por área, global e
38 reconciliado. Estas informações irão subsidiar a tomada de decisão pelos gestores
da empresa. Todas as correntes aquosas são cadastradas em um sistema de
informações geográficas com a finalidade de proporcionar uma visão integrada da
área de atuação de cada projeto e, mais especificamente, vincular as fontes e
consumidores de água visando servir de base para a avaliação dos custos de
interligação das correntes de efluentes com as suas destinações.
São realizadas tentativas de estudos de otimização das redes de transferência
de massa. Uma etapa de análise da inserção da empresa no ciclo hídrico regional
tem como objetivo avaliar as ações efetivas de proteção, preservação e remediação
de recursos hídricos superficiais e subterrâneos na região, assim como identificar
fontes alternativas de abastecimento e descarte.
As ideias prioritárias para as empresas irão gerar os projetos conceituais que
por sua vez refletem os resultados da inserção dos conceitos de P + L na empresa,
Por fim, com a auditoria de fontes de efluentes procura-se definir ações e
procedimentos para a redução do volume de efluentes, buscando ainda a melhoria
da qualidade destes efluentes através da minimização da perda de produtos.
As etapas e instrumentos aqui comentados estão descritos em detalhe nas
próximas seções deste capítulo.
3.2.2 Instrumento 1: parceria universidade-indústria
A formação da parceria entre a universidade e indústria é apontada em como
uma necessidade para que os países melhorem suas economias aumentando sua
competitividade. O intercâmbio universidade-indústria é ilustrado na Figura 5.
Universidade Indústria
Novos Talentos (professores, estudantes, pesquisadores); novas ideias, modelos, soluções, ferramentas, financiamento público .
Direcionamento, habilidades, problemas para serem solucionados, acesso a tecnologia de produção, financiamento.
Figura 5 - Parceria Universidade-Indústria
Fonte: Adaptado de Balconi e Laboranti, 2006
Nestes projetos, a universidade aumenta os aportes para pesquisa através de
39 financiamento públicos; conhece a prática atual da indústria e os estudantes
adquirem experiência para diferenciá-los no mercado de trabalho (Massay, Udoka e
Ram, 1995; Davies, 1996).
Uma das funções destas parcerias consiste no suporte a pesquisa, na pesquisa
cooperativa, na transferência de tecnologia (Lee e Win, 2004; Kodama, 2008;
Boardman, 2009; Sugandhavanija, 2011) e na transferência de conhecimento (Siegel
e outros, 2004; Wright e outros, 2008).
As distinções entre as funções desse tipo de parceria são apresentadas por
Santoro e Chakrabarti (2002):
• Suporte a pesquisa: é feito exclusivamente pela contribuição financeira
(doação) da indústria para a universidade.
• Pesquisas cooperativas: a indústria elabora um contrato de pesquisa
com a universidade para trabalharem juntas em problemas específicos
da indústria.
• Transferência de conhecimento: através da educação cooperativa entre
a universidade e a indústria e do desenvolvimento curricular dos
funcionários da indústria na universidade por meio do intercâmbio de
pessoal.
• Transferência de tecnologia: consiste na alavancagem da pesquisa
universitária impulsionada com a indústria, transformando essas
contribuições em tecnologias e/ou produtos necessários e
comercializáveis para o mercado.
Nos projetos do Teclim as parcerias consistem em pesquisas cooperativas,
transferência de conhecimento e transferência de tecnologia conforme será
apresentado.
Para diminuir as barreiras entre a universidade e a indústria é sugerido
equilíbrio entre os objetivos acadêmicos e as prioridades industriais; envolvimento e
comprometimento dos parceiros; confiança mútua; comunicação efetiva e
gerenciamento de projeto de qualidade capaz de reagir a mudanças externas ou
estratégicas além, de grandes doses de paciência e trabalho pesado (Barnes,
Pashby e Gibbons, 2002; Brunel, D’Este e Salter, 2010).
A cultura do meio industrial e a do meio acadêmico obviamente apresentam
diferenças em função dos seus objetivos e condições de desenvolvimento. A
indústria enfrenta demandas de muito curto a médios prazos seguindo práticas e
40 procedimentos existentes e consolidados, pois lhe são exigidas respostas imediatas.
A universidade pode experimentar expectativas de mais longo prazo, pois também é
objetivo da academia desenvolver novas formulações teóricas. A aproximação
destes dois tipos de saberes pode render frutos valiosos para ambos os
seguimentos (Kiperstok e outros 2011a).
A aproximação da universidade com a indústria na Rede Teclim, aprofundou-se
com o advento do Curso de Especialização em Gerenciamento de Tecnologias
Ambientais na Indústria em 1998, na UFBA em parceria com o Centro de Tecnologia
Industrial Pedro Ribeiro, CETIND, do SENAI/BA. Com turmas compostas por
profissionais da indústria e instituições de meio ambiente e recursos hídricos da
Bahia foram iniciadas as discussões para otimização ambiental na ótica da P+L. A
transferência de conhecimentos iniciada com o curso de especialização, inspirou
projetos de pesquisa cooperativa do Teclim com a indústria.
O financiamento dos projetos de parceria foi possível após a consolidação dos
Fundos Setoriais de Pesquisa no Brasil no final da década de 90, que permitiram
uma nova relação do meio acadêmico com o meio industrial. Destes aportes
surgiram editais específicos para a gestão da demanda de água, como o CT Hidro,
que foram aproveitados para o desenvolvimento de propostas para a otimização do
uso dos recursos hídricos e a minimização da produção de efluentes; o CT Verde-e-
Amarelo para integração da universidade com a empresa e os editais da Agência
Nacional de Petróleo, Gás e Biocombustíveis (ANP) que permitem projetos de
otimização de processos.
O curso de especialização criou as bases para se iniciar em 2002, um
Mestrado Profissionalizante, que possibilitou o aprofundamento das pesquisas. Este
mestrado, por sua vez foi incorporado em 2008 ao Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Industrial (PEI) na UFBA o que tem possibilitado a evolução dos temas
de dissertação de mestrado a teses de doutoramento. A Tabela 4 mostra os projetos
cooperativos realizados entre o Teclim e indústrias da região bem como período,
financiadores e investimentos. A partir dos projetos na área industrial, o Teclim
expandiu e adaptou a metodologia para outros segmentos (prédios comerciais,
residências, prédios públicos), os quais serão comentados no capítulo 4.
41 Tabela 4 - Relação de projetos do TECLIM na área de otimização ambiental com indústrias da Bahia
Item Projeto Período Financiadores Investimento financeiro (R$)
1 ECO-BRASKEM 1 (original COPENE-ÁGUA)
2001 a 2004 ANP, Finep, CNPq, Braskem-UNIB (ex-
COPENE), CTPETRO R$ 759 145,84
2
Rede de transferência de energia e massa (Rede MHEN)
2002 a 2004 Fapesb, Finep, Griffin, Politeno, Monsanto R$ 362 142,01
3 ECO-BRASKEM 2 2004 a 2006 ANP, Finep, CNPq,
Braskem-UNIB, CTPETRO
R$ 1 088 297,16
4 ECO-BRASKEM 3 2007 a 2009 ANP, Finep, CNPq,
Braskem-UNIB, CTPETRO
R$ 910 000,00
5 DETEN-ÁGUA 2003 a 2005 ANA, Finep, CNPq, DETEN, CTHIDRO R$ 330 900,00
6 TRANSPETRO 2004 a 2005 Petrobras Distribuidora S/A R$ 49827,00
7 AGUAÍBA 2003 a 2005 ANA, Finep, CNPq,
Caraíba Metais, CTHIDRO
R$ 656 493,71
8 ENERGIBA 2007 a 2009 Finep, CNPq, Caraíba Metais R$ 499 558,12
9 LYONDELL-ÁGUA 2004 a 2006 Finep, CNPq, LYONDELL
(atual CRISTAL), CTHIDRO
R$ 660 000,00
10 RLAM-ÁGUA 1 2009 a 2010 ANP, RLAM (Petrobras) R$ 686 831,25
11 FAFEN-ÁGUA 1 2009 a 2010 ANP, Fafen-BA (Petrobras) R$ 686 831,25
12 RLAM-ÁGUA 2 2011 a 2012 ANP, RLAM (Petrobras) R$ 2 496 705,75
13 FAFEN-ÁGUA 2 2010 a 2012 ANP, Fafen-BA (Petrobras)
R$ 1 987 860,00
(Fonte: www.teclim.ufba.br)
Para preservar a identidade das empresas mencionadas na Tabela 4 foram
atribuídas aleatoriamente as letras A, B, C, etc. para os projetos, na divulgação de
resultados.
42
Resultados atribuídos ao instrumento 1: parceria universidade-indústria
Como resultado da presença constante dos pesquisadores no dia-a-dia das
empresas, principalmente na área industrial, têm-se um impacto positivo difuso do
qual o sintoma mais evidente é a queda da geração de efluente, mesmo sem
investimento de capital em novas soluções. A visualização desta mudança é clara
nos gráficos de consumo específico (no caso da água por unidade de produto) e
persevera por um tempo, mesmo após a conclusão do projeto, como pode ser visto
na figura 15 (seção 4.1).
A participação de alunos das diversas instituições no curso de pós-graduação
no Teclim facilitou a divulgação dos projetos e aquisição de novos parceiros. O
antigo Centro de Recursos Ambientais (CRA) na época (atual INEMA – Instituto do
Meio Ambiente e Recursos Hídricos) formou junto ao Teclim duas turmas de
mestrado. Com a presença de alunos atuantes nas indústrias, a troca de
conhecimentos foi iniciada.
O projeto com a empresa Lyondell, por exemplo, surgiu durante o processo de
renovação da sua licença ambiental junto ao CRA o qual sugeriu a realização de um
projeto para uso racional da água. A empresa por sua vez, escolheu a cooperação
do TECLIM para o desenvolvimento desse projeto, em função do reconhecimento
deste grupo neste tipo de projeto.
Foram desenvolvidas 79 monografias no curso de especialização (Kiperstok e
outros, 2008a); defendidas 77 dissertações no mestrado profissional. No mestrado
acadêmico nove dissertações de mestrado e cinco teses de doutorado foram
defendidas e outras 53 dissertações e 55 teses estão em andamento (base julho
2011).
As experiências adquiridas são difundidas para a comunidade e meio
acadêmico e industrial por meio de artigos em periódicos nacionais e internacionais,
assim como através da apresentação de trabalhos em eventos científicos e seus
anais. São também realizados seminários internos e externos às empresas durante
o desenvolvimento dos projetos. A Figura 6 representa a quantidade de trabalhos
acadêmicos desenvolvidos ao longo dos projetos.
43
Figura 6 - Quantidade de trabalhos acadêmicos referentes aos projetos com a indústria
Até o mês de agosto/2011 aproximadamente 90 artigos relacionados aos
projetos foram apresentados e/ou publicados em eventos e produções
internacionais, nacionais e locais. Dos quais, 13% em revistas, 40 % em congressos,
27% em seminários e os 20% restantes na forma de capítulo de livros, conferência,
workshop e simpósios. O Anexo II apresenta a relação desses trabalhos, além dos
citados nas referências.
Os pesquisadores do Teclim continuam divulgando os conhecimentos e
resultados obtidos nos projetos a cada ano, conforme pode ser visto na produção
acadêmica, orientações de mestrado e doutorado dos professores-pesquisadores da
rede Teclim:
• Asher Kiperstok: coordenador e professor pesquisador;
• Ricardo Kalid: vice-coordenador e professor pesquisador;
• Karla Patrícia Oliveira Esquerre: professora pesquisadora;
• Emerson Andrade Sales: professor pesquisador;
• Luciano Queiroz: professor pesquisador.
Um produto que pode ser considerado como resultado da parceria da
universidade com as indústrias consiste na própria metodologia desenvolvida. Para
a universidade os investimentos em infraestrutura; equipamentos de informática e de
medição de vazão, softwares, mobiliário, eletrônicos, investimento em pesquisa, e
principalmente a formação de pessoal qualificado a ser demonstrado no instrumento
2, são os ganhos atribuídos a essa parceria.
44
A experiência adquirida pelo Teclim e a metodologia desenvolvida tem
permitido o início de novos projetos a cada ano, a exemplo dos projetos com Fábrica
de Fertilizantes Nitrogenados (Fafen-BA) e a Refinaria Landulfo Alves (RLAM) da
Petrobras que são financiados pela ANP permitindo a continuidade do
desenvolvimento da Metodologia Teclim para Otimização Ambiental de Processos
Industriais.
Uma das dificuldades da parceria consiste em identificar novas empresas cujos
gestores estejam comprometidos com a questão do uso da água. Neste ponto, o
financiamento público obtido pela universidade torna-a menos dependente da
empresa e caso o comprometimento da alta direção, que é considerado fundamental
nas metodologias tradicionais apresentadas na Figura 3 e na Tabela 1, não seja
plenamente ou satisfatoriamente obtido, isto não compromete o andamento do
projeto pelo Teclim devido aos recursos oriundos dos editais, o que constitui um
diferencial na metodologia desenvolvida.
Outra dificuldade é a inserção das atividades de apoio ao projeto no plano de
trabalho dos colaboradores da empresa o que pode ser facilitado pela motivação
que se obtêm nos treinamentos, instrumento 2 da metodologia a ser apresentado na
próxima seção.
3.2.2. Instrumento 2: Treinamentos
Para implementar a Produção Mais Limpa (P+L) na indústria é necessário que
todos os funcionários estejam envolvidos (Venselaar, 1995). O sucesso na
implementação dessa prática requer que os profissionais, sejam da indústria ou da
universidade, recebam educação e treinamento adequado neste tema (Herat, 2000).
A mudança de cultura característica da visão da P+L precisa ser motivada
nesses treinamentos onde, os conceitos e a orientação na busca de soluções devem
estar claramente definidos.
Nos projetos da universidade com a indústria, no Teclim, os fundamentos e as
metodologias de P+L revisados no capítulo 2, servem como diretriz para o
direcionamento dos trabalhos em cada projeto. O objetivo é sensibilizar para a
questão do uso da água e fornecer ferramentas para seu controle por meio da
obtenção do comprometimento e motivação dos funcionários para a cooperação
com o projeto. A motivação e o entendimento do foco da P+L irão contribuir para o
45 surgimento de ideias nos diferentes níveis hierárquicos; área de trabalho; formação
e visão ambiental da equipe envolvida no projeto.
Desta forma, são ministrados cursos visando capacitar não apenas as equipes
envolvidas por parte da universidade e da instituição mas, principalmente, os
operadores e gestores da empresa.
Os treinamentos em P+L compreendem duas abordagens: treinamentos
informativos e formativos. Os treinamentos informativos tem a finalidade de transmitir
técnicas e detalhes da Metodologia Teclim aos integrantes do projeto, são
ministrados por professores ou pesquisadores e são de curta duração, com
palestras de 2 a 4 horas para cada tema (ver Tabela 5).
Nos treinamentos formativos os participantes são sensibilizados quanto ao
consumo dos recursos naturais na tentativa de transferir seus olhares das
denominadas tecnologias fim-de-tubo para a fonte das ineficiências nos próprios
processos. Tem duração de 12 a 16 horas, a depender da disponibilidade da
empresa. A seguir são apresentados detalhes logísticos desses treinamentos:
• Os participantes são divididos em equipes heterogêneas (com relação à área
de atuação de cada profissional na empresa), formadas por quatro a cinco
pessoas. As equipes são incentivadas a aplicarem os conceitos recebidos
identificando oportunidades que contribuam para a melhoria do desempenho
ambiental da empresa, sejam em áreas operacionais ou administrativas.
• Decorrido um mês as equipes apresentam os resultados obtidos na segunda
etapa do curso. Após a apresentação das ideias identificadas, os
pesquisadores do projeto estruturam as ideias junto aos autores em relação
aos aspectos ambientais, operacionais e econômicos necessário para a
implementação de cada idéia (ver instrumento 4: Banco de Ideias).
A motivação promovida por meio dos treinamentos bem como a inserção da
equipe UFBA em todos os níveis hierárquicos da indústria, desperta uma atenção
maior ao uso da água à medida que este assunto passa a ser tratado diariamente no
chão de fábrica e as diretrizes e evolução do projeto discutidas semanalmente ou
quinzenalmente com os engenheiros e gerentes das unidades, principalmente do
processo e dos setores de meio ambiente, utilidades e efluentes.
Essas reuniões pré-definidas de acordo com cronograma do projeto ou
solicitadas por necessidade são indispensáveis para o alinhamento de informações
46 e diretrizes para cumprimento de metas e prazos do projeto além de promoverem
discussões técnicas diversas e permitir a equipe do projeto expor suas sugestões e
sanar dúvidas. A programação de treinamentos e atividades de divulgação do
projeto passa por essas discussões sendo um ponto inicial e constante no projeto.
Além do curso de P+L, as equipes passam por um intenso processo de
capacitação. Dentre os cursos ministrados, destacam-se os da Tabela 5, dentre
outros conhecimentos que se fizerem necessários para a execução das atividades.
Tais cursos são abertos para o público da universidade e empresas e são realizados
conforme cronograma do projeto ou à medida que conhecimentos técnicos tornam-
se relevantes.
Tabela 5 - Lista de cursos oferecidos nos projetos além dos de P + L
Relação dos principais treinamentos oferecidos ao longo dos projetos Carga Horária (h) Curso: Medição de Vazão, Metrologia e Incerteza 40 Curso:Simulação Utilizando EMSO ® 18 Estatísitca Ambiental 18 Curso: Projetos de Redes de Reaproveitamento de Águas Industriais 17 Curso: MS Project 16 Treinamento de Produção Limpa 6 a 60 Visão Geral do Processo Produtivo da Indústria em estudo 4 Torres de resfriamento 4 Tópicos Especiais em Torres de Resfriamento 4 Rede de transferência de massa (rede para o reuso de água) e software RecoVR 4 Procedimento para incorporação da incerteza no balanço hídrico 4 Treinamento sobre Balanço Hídrico 3,5 Qualidade de Águas e Equipamentos para Tratamento de Água e de Efluentes 3,5 Introdução ao MS Project 3,5 Estudos de Caso do TECLIM na Área de Uso Racional de Água na Industria 3,5 RecoVR - Aplicativo para gerenciamento de recursos hídricos e projetos de redes de reuso 3 Palestra Reconciliação de dados sem redundância de medição 3 Metodologia TECLIM para Otimização Ambiental de Processos Industriais 3 Leitura e interpretação de Relatório de Calibração 3 Recursos Hídricos da Região Metropolitana de Salvador (RMS) 2 Apresentação da Metodologia do Banco de Ideias 2 Treinamento sobre Auditoria de efluentes 2 Expressão Correta de Medidas e Estimativas 2
47 Resultados atribuídos aos treinamentos
A capacitação e treinamentos em larga escala obtidos pretendem a
identificação e implementação de melhorias em processos, na formação de pessoal
qualificado aptos a continuar envolvido em projetos desta natureza. A Tabela 6
apresenta a quantidade de profissionais treinados em P+L nas empresas.
Tabela 6 - Número de profissionais treinados em P+L até o momento PROJETO N° de profissionais
treinados A 508 B 80 C 338 D 194 E 400 F 150
TOTAL 1670 Fonte: Oliveira e outros 2010b
Um resultado claro atribuído aos treinamentos de P + L, é o aumento do
cadastro de ideias, conforme observado no mês em que ocorreu esse treinamento
(jan/2010), no gráfico do projeto “E” representado na Figura 7. Do total de ideias do
projeto, mais de 30% foram cadastradas nestas oficinas.
6 8 5 51
41
0 21
14
16
31
3
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
jun/09 jul/09 ago/09 set/09 out/09 nov/09 dez/09 jan/10 fev/10 mar/10
Empresa Equipe do projeto
Período de cadastramento
N°d
e id
eias
cad
astra
das n
o B
anco
de
Idei
as
Período de realização do treinamento
em P+L
Figura 7 - Quantidade de ideias cadastradas no Banco de Ideias ao longo do projeto
Fonte: Oliveira e outros 2010a
Observa-se que os operadores e funcionários de forma geral se interessam
pelo projeto contribuindo com o cadastro de ideias e sua divulgação dentro da
48 fábrica. Esta motivação constitui-se um fator essencial para a manutenção das
melhorias.
Os treinamentos têm despertado o interesse em cursos de graduação e pós-
graduação; desenvolvimento de linha de pesquisa de otimização ambiental de
processos; realização de palestras e seminários na indústria local e nacional; além
da publicação de artigos.
3.2.3. Instrumento 3: Balanço Hídrico (BH) e Reconciliação de Dados
A realização do balanço hídrico da empresa é um dos objetivos do projeto de
uso racional da água. O instrumento balanço hídrico consiste na representação dos
fluxos hídricos de um empreendimento que entram e saem dos volumes de controle
definidos (regional, planta industrial, áreas e unidades de produção). A Figura 8
representa os componentes de entrada e saída do balanço hídrico global de uma
empresa.
Figura 8 - Balanço Global - Principais correntes de entrada e saída de água
Fonte: Kiperstok, 2008a cap.1
A obtenção dos valores de consumo de água e geração de efluentes não é
tarefa fácil devido à dificuldade das indústrias em medir a água (conforme discutido
na seção 2.4.2). Para contornar esta dificuldade, o TECLIM desenvolveu o critério de
Qualidade da Informação (QI). A partir da origem dos dados de vazão disponíveis, a
cada fonte de informação é atribuída uma nota, QI, proporcional à confiança
atribuída à mesma.
A incerteza da informação, que é inversamente proporcional à QI, é
relacionada com o método pelo qual esta informação foi obtida. Inicialmente, atribui-
se valores de QI variando de 0,4 a 10 para cada corrente aquosa considerada
FORNECIMENTO DE
ÁGUA
PRECIPITAÇÃO
UMIDADE*
EFLUENTES
EVAPORAÇÃO
UMIDADE **
REDE PLUVIAL
INFILTRAÇÃO NO SOLO
* Insumos ** Produto(s), Subproduto(s), Co-produto(s), Resíduo(s)
ENTRADAS SAÍDA
49 (Martins e outros, 2009). A nota mínima (0,4) se refere a uma estimativa grosseira e
a nota máxima (10) é atribuída nos casos em que existe sistema de medição
calibrado. As escalas de QI são representadas na Figura 9.
0
2
4
6
8
10
IPC IP ICB ICM ICA IAC
Fonte de informação
Qua
lidad
ede
Info
rmaç
ão(Q
I)
Figura 9 - Atribuição de valores para a qualidade de informação (QI) das vazões consideradas no
Balanço Hídrico Fonte: Kiperstok e outros, 2011a
Legenda:
- IPC: informação pouco confiável – com base em estimativas grosseiras; - IP: informação precária – simulação ou projeto antigos, medições grosseiras; - ICB: informação com confiança baixa – baseada em relatórios operacionais e descritivos de
processos desatualizados, estimativas de engenheiros e operadores que trabalharam na unidade ou instrumento descalibrado;
- ICM: informação com confiança média – informações de engenheiros e operadores pouco experientes e medição pontual nas condições normais de operação;
- ICA: informação com confiança alta – sistema de informação de processo validado pela operação ou engenharia, simulação ou projeto atuais, histórico de medições pontuais nas condições normais de operação;
- IAC: informação altamente confiável – medição com instrumento calibrado, simulação de processos validada pela engenharia, informações de engenheiros e operadores com muita experiência que estejam na ativa.
Os valores de QI e suas atribuições com as fontes de informações são
ajustadas aos critérios da empresa. A Figura 9 apresenta uma escala inicial que
pode ser modificada a depender da planta estudada.
Para garantir que as informações atendam as restrições determinadas no
processo (desvio = 0) e melhorar a distribuição das incertezas existentes é utilizada
a reconciliação de dados das vazões mapeadas (ROMAGNOLI,e SÁNCHEZ, 1998).
A reconciliação de dados é uma técnica que vem sendo desenvolvida para
aumentar a exatidão de medições através da redução do efeito de erros aleatórios
nos dados. A reconciliação de dados faz uso de restrições do modelo do processo e
obtém as estimativas das variáveis de processo ajustando as medições, para que as
estimativas satisfaçam às restrições. As estimativas reconciliadas devem ser mais
50 precisas que as medições e mais consistentes com relações conhecidas entre
variáveis de processo (NARASIMHAN, 1999).
O principal objetivo da reconciliação de dados é usar um modelo para melhorar
dados (Maquin, Adrot e Ragot, 2000). Para tal, a redundância de informações é
requerida, ou seja, o número de equações menos o número de variáveis não
mensuráveis deve ser maior que zero. Essa redundância é dada pela medição de
variáveis de processo em locais diferentes em qualquer instante de tempo
conhecidas como redundâncias temporais, ou é dada pela série temporal das
medições, conhecida como redundância temporal (DEMPF e LIST, 1998).
Como nas indústrias estudadas mal existiam informação para uso da água
sequer redundância de informações, as técnicas clássicas de reconciliação de dados
não podem ser utilizadas no balanço hídrico e as incertezas ou não podem ser
quantificadas ou o custo de estimá-las é elevado (Martins e outros, 2009). A
carência de medições é umas das dificuldades na composição do balanço hídrico
onde estima-se que mais da metade do tempo do projeto é destinado à coleta e
validação dos dados (SOUZA, 2004).
Utilizando o conceito da Qualidade da Informação descrito anteriormente, todos
os dados de vazão disponíveis ou estimados são utilizados na composição do
balanço. Com os dados de vazão e seus respectivos QIs, a reconciliação de dados
busca novos valores de vazão que possam satisfazer as equações de balanço de
massa por meio de técnicas de otimização matemática que minimizam a diferença
entre os valores de vazão originais e reconciliados.
A metodologia Teclim propõe ainda o uso da Equação 1 que considera a QI
com comportamento inverso à incerteza como forma de superar uma dificuldade
típica da reconciliação que consiste em conhecer a variância dos dados
experimentais (Crowe, 1986; citado por Fontana e outros, 2004). A etapa de
reconciliação de dados é essencial para aumentar a confiança nos balanços de
massa.
( )22
21
mini i
R
Ni
M RV i i
QIV VVM=
− ⋅
∑ Equação (1)
onde: VR e VM são as vazões reconciliadas e mapeadas (ou presumidas), respectivamente,
referentes à corrente i e N é o número de correntes envolvidas.
51
Além das equações dos balanços de massa (global e por unidades de
produção) são incluídas, como restrições do problema, as equações de distribuição
e consumo dos diversos tipos de água, vapores e condensados entre as unidades.
A metodologia desenvolvida para executar a reconciliação de dados sem
redundância de informações carece de uma fundamentação teórica. Talvez essa
venha da compreensão de que a metodologia de reconciliação de dados proposta
parte de uma abordagem bayesiana semi-quantitativa das informações disponíveis
(Lira e Wöger, 2006; Lira, 2007; citados por Martins e outros, 2009), enquanto que a
reconciliação de dados tradicional utiliza uma abordagem frequencialista.
Resultados atribuídos ao Balanço Hídrico e Reconciliação de Dados
Mesmo com a falta de medição observada na indústria de forma geral, para o
consumo de água, o instrumento Balanço Hídrico com Reconciliação de Dados têm
contribuído na estimativa das vazões de água e geração de efluentes bem como na
recomendação ou instalação de novos pontos de medição não considerados
anteriormente pela empresa.
Em relação à reconciliação de dados do balanço hídrico, a grande diferença da
metodologia adotada pelo TECLIM em relação à metodologia tradicional é que as
informações discrepantes não são eliminadas da função objetivo; muda-se o valor
do QI para aquela informação. Esta abordagem tem permitido a reconciliação de
dados sem redundância de medição, o que é típico da composição do balanço
hídrico das indústrias estudadas. Isto direciona a análises mais fundamentadas em
relação ao consumo global e de cada unidade e estudos visando o reúso, reciclo ou
tratamento dos efluentes da empresa.
A atribuição da qualidade de informação (QI) é uma forma de melhorar a
obtenção de dados. A definição da escala de valores e critérios de QI é um exercício
constante nos projetos para melhorar a distribuição de incertezas e aplicar a
reconciliação de dados.
O balanço hídrico tem ajudado na identificação de correntes (e atribuição de
suas respectivas qualidades de informação) que sejam relevantes para a
composição do balanço e reconciliação dos balanços global e por área.
A reconciliação de dados do balanço hídrico tem apontado erros de medição
não identificados pelos sistemas da empresa. Cada unidade analisa seu balanço de
forma isolada, isto dificulta a percepção e o fechamento de fluxos globais à medida
que cada engenheiro só se preocupa com os fluxos de sua área. Desta forma, o
52 entendimento do balanço global torna-se conflituoso nas discussões entre a equipe
do projeto e os profissionais da empresa.
O mapeamento de correntes aquosas identificou na Braskem (Unidade de
Insumos Básicos), por exemplo, que 20% das correntes não eram levadas em conta
pelo seu sistema de informações (OLIVEIRA-ESQUERRE e outros, 2009).
Alguns resultados associados à reconciliação de dados consistem na
identificação de erros de medição não identificados pelos sistemas da empresa a
exemplo de medição de vazão em instrumento calibrado com erro de 10% a mais na
medição de vazão de efluentes enviada para a estação de tratamento na empresa B.
Também na empresa B identificou-se fluxo reverso em variável não medida. A
hipótese era de que a água infiltrava no solo, após a reconciliação o sinal desta
vazão estava negativo, na verdade a água aflorava quando chovia naquele ponto, e
não infiltrava como se pensava. Isto foi constatado no balanço hídrico e esta
hipótese depois foi corroborada com um estudo hidrológico.
Na empresa A, a reconciliação permitiu a identificação de medida trocada no
SDCD (Sistema Distribuído para Controle Digital) onde, após inspeção do sistema
verificou-se que a informação chegava correta até a sala de controle, mas seu
cadastro no SDCD estava trocado. Era um erro que já vinha se perpetuando há duas
décadas e foi apontado pela reconciliação.
3.2.4. Instrumento 4: Banco de Ideias
O instrumento Banco de Ideias apoia o levantamento e avaliação de
oportunidades de P+L conforme etapas propostas pela Usepa (1999), na Figura 3.
O instrumento é definido dentro da visão da metodologia Front- End Loading
(FEL) para gestão de projetos (Oliveira e outros, 2010a em elaboração). A
metodologia FEL foi desenvolvida pelo IPA (Independent Project Analysis) e é
basicamente aplicada em projetos de investimento de forma a reduzir os riscos
envolvidos do processo de decisão bem como custos referentes a retrabalho e
replanejamento (Rutkowski, 2010). Esta metodologia é aplicada como
potencializadora das fases iniciais de um projeto (Iniciação e Planejamento) que
impactam diretamente no sucesso do projeto (SANTIAGO e outros, 2008).
De acordo com Rutkowski (2010), o processo FEL proporciona benefícios no
desenvolvimento de projetos, pois permite à equipe uma visão mais clara e objetiva
53 do planejamento do projeto, resultando em ganhos de orçamento e prazo de
execução, diminuição dos riscos, integração de profissionais das variadas funções,
redução dos custos e, consequentemente, otimização do retorno sob o investimento.
A ferramenta Banco de Ideias da Metodologia Teclim foi desenvolvida com os
mesmos objetivos do FEL, o que aumenta a probabilidade de que apenas as ideias
que serão desenvolvidas sejam os projetos conceituais (instrumento 8) mais
sustentáveis.
O objetivo é levantar e avaliar oportunidades de otimização ambiental dentro da
empresa durante o período de desenvolvimento do projeto com a UFBA, ou mesmo
após o término dessa parceria, pois a empresa poderá continuar usando a
ferramenta. Desta forma, o Banco de Ideias é aplicado no registro, processamento e
priorização de ideias. O objetivo é cadastrar de forma livre as mais variadas ideias
dos diversos funcionários e pesquisadores e em seguida aprofundar os estudos de
viabilidade e priorizar as oportunidades mais relevantes para a empresa.
O acesso ao banco digital é feito através do sitio: www.teclim.ufba.br/ideia,
mediante login e senha específica para cada projeto. O passo a passo para o
registro de ideias é apresentado em Oliveira e outros (2009). A interface da
ferramenta é continuamente modificada para facilitar o entendimento do formulário
de cadastro e melhorar a qualidade das informações registradas.
As ideias cadastradas são avaliadas pela equipe de coordenadores na
universidade e pelos engenheiros da empresa. Neste momento, as ideias são lidas e
detalhadas. Caso faça-se necessário, são feitas consultas ao autor da ideia para que
as informações estejam as mais claras e completas possíveis. As ideias são
agrupadas de acordo com a área da empresa à qual se referem.
Enquanto isso, a equipe gestora seleciona funcionários da empresa e formam-
se grupos que avaliarão as ideias correspondentes às suas respectivas áreas de
atuação. Quando a ideia refere-se a mais de uma área da planta industrial, ou é
aplicada à empresa como um todo. Estes grupos são compostos também por
funcionários da empresa que tenham conhecimento integral dos processos
produtivos. Nesta etapa os Investimentos e Impactos Positivos definidos quando do
cadastro livre das ideias são validados.
O Impacto Positivo é avaliado a partir de três dimensões referentes a cada
ideia:
54
1. Dimensão Ambiental: referente à contribuição da implementação da ideia,
por exemplo, na redução do consumo de água ou na geração de efluente.
2. Dimensão Cultural e Psicossocial: está relacionada a mudanças de
atitude e comportamento que podem ser proporcionadas dentro e fora da
empresa.
3. Dimensão Econômica/ Financeira: se referem aos valores estimados de
retorno financeiro proporcionado pela implementação da oportunidade.
O Investimento necessário é estimado por meio de faixas de valores, sendo
que a cada faixa é atribuída uma nota (LACERDA et al., 2007). A Tabela 7 apresenta
um exemplo de faixas percentuais e valor aproximado (em reais) utilizadas para
efetuar a avaliação das dimensões listadas anteriormente.
A faixa de valores é adaptada para a realidade de cada empresa. Utilizando-se
a mesma escala de 1 a 5, recebem notas mais altas aquelas ideias com maior
facilidade de implementação e que promovem maior impacto positivo no ambiente
industrial. Tabela 7 - Valores utilizados na avaliação de Impacto Positivo e Investimento
Nota Conceito
Investimento inicial +
operacional / (R$.ano
-1)
Impacto positivo
Ambiental (em % da unidade
padrão) Cultural
Financeiro (R$.ano
-1)
Peso 5 Peso 2 Peso 3
1 Muito baixo até 5 000,00 até 0,1 Posto até 5 000,00
2 Baixo 5 000,01 - 50 000,00 0,1 a 0,4 Área 5 000,01 a
50 000,00
3 Médio 50 000,01 - 500 000,00 0,5 a 2,0 Planta 50 000,01 a
500 000,00
4 Alto 500 000,01 - 1 000 000,00 2,1 a 4,0 Planta + Casa 500 000,01 a
1 000 000,00
5 Muito alto
mais que 1 000 000,01 Acima de 4,0 Planta + Casa +
Comunidade mais que
1 000 000,01 *Os valores são adaptados a depender da indústria
Fonte: Lacerda e outros 2007
Após a atribuição das notas, médias ponderadas das notas atribuídas por cada
grupo de avaliadores são computadas e é elaborado o gráfico de priorização de
oportunidades, conforme Figura 10.
55
Figura 10 - Matriz de avaliação das ideias
Fonte: Oliveira e outros 2010a
As ideias que estiverem localizadas no quadrante superior esquerdo seriam,
em princípio, aquelas cuja implementação geraria os maiores impactos positivos
com os menores investimentos. No quadrante esquerdo inferior, encontram-se as
ideias com baixo impacto positivo, porém, por exigirem baixos investimentos são
consideradas atrativas. No quadrante direito superior, estão as ideias com alto
impacto positivo, mas que necessitam de alto investimento logo são preliminarmente
consideradas pouco atraentes e por fim o quadrante direito inferior apresenta as
ideias aparentemente menos atraentes, já que apresentam baixo impacto positivo e
alto investimento.
A etapa, portanto de avaliação quanto a dimensões e investimentos conclui o
objetivo final da gestão do Banco de Ideias: identificar as ideias com maior potencial
de tornarem-se oportunidades. Nesse momento, as ideias prioritárias são
denominadas de OPORTUNIDADES, que irão passar por uma nova rodada de
detalhamento e priorização, ao final da qual serão elaborados os estudos ou projetos
conceituais (instrumento 8). Esses ciclos de oficina de ideias, oficina de
oportunidades e desenvolvimento de projetos conceituais, repetem-se
continuamente até o final do projeto, sendo que alguns deles ficam inconclusos, à
espera da prorrogação ou renovação do projeto cooperativo conforme mostrado na
Figura 11.
56
Ideia Oportunidade Projeto Conceitual
Fim do projeto Teclim
Ideia Oportunidade Projeto Conceitual
Ideia Oportunidade
Ideia
Oficina
Figura 11 - Rodadas de validação do Banco de Ideias. Oficinas de hierarquização das ideias,
oportunidades e projetos conceituais concebidos.
Resultados associados ao Banco de Ideias
A Tabela 8 sintetiza a quantidade de ideias geradas e o potencial de economia
estimado em cada empresa a partir da implementação das ideias identificadas. Os
potenciais somados representam cerca de 1400 t.h-1 para economia de água e pelo
menos 500 t.h-1 para redução de efluentes.
Tabela 8 - Ideias Geradas e Potencial de economia estimado
PROJETO N° DE IDEIAS GERADAS
CONSUMO TOTAL DA EMPRESA
(t.h-1)
POTENCIAL DE ECONOMIA
DE ÁGUA ESTIMADO
(t.h-1)
% DE ECONOMIA ESTIMADO
EM RELAÇÃO
AO CONSUMO DE ÁGUA
POTENCIAL DE REDUÇÃO DE EFLUENTES ESTIMADO
(t.h-1)
A 103 600 158 26 33
B 53 4300 390 9 350
C 113 407 160 39 Não estimado
D 50 90 32 36 4
E 106 1250 320 26 Não estimado
F 67 700 300 43 120
A Figura 12 representa a classificação das ideias quanto à atratividade para a
empresa.
57
Figura 12 - Resultado da avaliação de atratividade das ideias identificadas nos projetos
Fonte: Oliveira e outros 2010a
O resultado da avaliação de atratividade das ideias identificadas para a
empresa, Figura 12, aponta que a soma dos percentuais de ideias muito atrativas ou
atrativas é superior a 70% em todos os projetos realizados. Na empresa D, esta
proporção chega a 98% do total de ideias cadastradas. Isto significa que grande
parte das oportunidades identificadas pode ser implantada com baixo investimento e
trará um alto impacto positivo para a empresa. Porém, uma nova rodada de
priorização pode mudar a distribuição de proporções inicialmente encontrada. Uma
oportunidade considerada prioritária em um primeiro momento pode ser descartada
na segunda avaliação ou vice-versa.
O TECLIM possui um banco de dados raro relacionado ao consumo de água
pelas indústrias que pode ser explorada por pesquisadores para identificação de
padrões de consumo e podem até servir de consultoria entre as empresas. Além das
oportunidades identificadas, o Banco de Ideias pode continuar a ser utilizado para
avaliação e detalhamento de oportunidades.
Outra grande vantagem do Banco de Ideias é a expansão de sua aplicação em
outros setores industriais e não industriais a exemplo de outros projetos
desenvolvidos pelo TECLIM em prédios públicos, aeroportos e residências. O uso da
ferramenta por empresas, instituições ou pessoas é possível bastando o interessado
cadastrar-se através do sítio: www.teclim.ufba.br.
58 3.2.5. Instrumento 5: Sistema de Informação Geográfica (SIG)
Um sistema de informações geográficas (SIG) é projetado para mostrar,
armazenar, comunicar, transformar, analisar e arquivar informações geográficas. O
SIG melhora e de certa forma substitui o papel dos mapas e ainda é capaz de
manipular informações na forma de imagens de satélites bem como informações de
pesquisas e registros administrativos que foram georreferenciados (GOODCHILD,
2005).
A facilidade de integrar e analisar informações representadas no SIG pode ser
usada para planejamento do desenvolvimento dos recursos, proteção ambiental,
pesquisas científicas e investigações para os quais a localização geográfica e o
contexto são importantes e úteis (KAUR, AGGARWAL e SONI, 2011).
Na aplicação da ferramenta para a gestão da água foram encontrados estudos
de água subterrânea (Chowdary, Rao e Sarma 2005; VanderPost, 2007), tratamento
de esgoto doméstico (Gemitzi, 2007), sistemas de distribuição de água
(Vairavamoorthy, 2007; Wienand e Kistemann, 2009) e para a tomada de decisão
quanto ao uso de bacias hidrográficas (Choir, Engel e Farnsworth, 2005).
Nobel e Allen (2000) apresentam um modelo para identificação de cenário-
ótimos de reúso de água industrial usando SIG. Informações importantes para
modelagem de reúso de água apontadas por estes autores incluem: localização da
instalação (para determinar a distância entre pontos); elevação relativa (para
determinar a necessidade de bombeamento) e características da água como
qualidade de entrada e saída de determinado processo ou equipamento. Com base
nestas informações o SIG cria caminhos possíveis de troca, os quais serão
avaliados pela capacidade de minimização de custos com água e efluentes e
redução de impactos ambientais.
Nos projetos com o Teclim, o SIG é implantado com a finalidade de representar
espacialmente a área em estudo, o qual é fundamental tanto para a tomada de
decisão em relação ao aproveitamento de correntes aquosas quanto para melhorar
o uso dos recursos hídricos disponíveis no entorno de cada empresa e região.
O SIG permite vincular as entradas e saídas de água representados por
coordenadas geográficas, servindo de base para a avaliação dos custos de
interligação das correntes de efluentes com as suas destinações. A Figura 13 mostra
um exemplo de uma área representada espacialmente no SIG.
59
Figura 13 - Representação Espacial de um Sistema de Informações Geográficas (SIG)
Fonte: Santos, 2008.
Este instrumento possibilita ainda a identificação dos locais mais adequados
para a implantação de equipamentos destinados à recuperação da qualidade das
correntes aquosas a serem reutilizadas.
A construção da plataforma de informação para gestão industrial de água e
efluentes na empresa em estudo é organizada em três etapas:
1. Reprodução do universo de análise: as empresas são caracterizadas
quanto às fontes geradoras de água e efluentes, processos consumidores
de água e características hidrícas e hidrogeológicas específicas do local e
da região;
2. Criação e implementação do banco de dados: informações são obtidas em
fontes de dados variadas ou coletadas, incluindo também as informações
referentes ao consumo hídrico regional.
3. Identificação e análise das oportunidades: relacionadas ao uso racional da
água e minimização na geração de efluentes incluindo os dados de
projetos conceituais (I8) os quais são então cadastrados no SIG.
Após esta última etapa, o sistema passa a funcionar continuamente. Entretanto
os dados são estáticos, e apenas representam o comportamento do uso da água em
tempos específicos. Portanto, o modelo do SIG deve ser flexível e acomodar
variações de cenários e incorporar mais conjunto de dados que estiverem
disponíveis para atualização dos estudos (Carvalho e outros, 2009; Nobel e Allen,
60 2000). Por esta característica recomenda-se o uso do SIG como uma ferramenta
auxiliar do sistema de gestão de água da empresa.
Resultados atribuídos ao SIG
A ferramenta de informação geográfica (SIG) tem auxiliado no mapeamento e
integração de correntes aquosas permitindo transpor cotas reais em uma planta
digital tridimensional. Com a representação no SIG é possível avaliar a logística
necessária (distância, cotas, obstáculos a serem transpostos, existência de
passagem) para a transferência de massa de um ponto ao outro da planta tornando
possível a avaliação da viabilidade das ideias de reúso e reciclagem. Dessa forma,
projetos inviáveis são celeremente descartados.
Nos projetos, a ferramenta tem contribuído no cadastro de todos os
reservatórios de água, poços e principais consumidores de água na indústria. O SIG
viabiliza ainda localização das fontes de água atuais e alternativas da empresa,
localização de poços, a definição das áreas de contribuição de chuvas e a
representação das empresas no ciclo hídrico da região na qual estão inseridas.
A carência de material técnico detalhado e a pouca disponibilidade de tempo
dos operadores e engenheiros para o projeto têm dificultado
a atividade de representação da indústria no SIG, conforme relato das equipes do
Teclim.
3.2.6. Instrumento 6: Otimização das redes de transferência de massa
Com base na metodologia Pinch (ou ponto de estrangulamento) para
integração energética desenvovida por Linnhoff e Hindmarsh (1983), El-Hawagi e
Manousiouthakis (1989) desenvolveram uma metodologia Pinch para a síntese de
redes de transferência de massa, baseada na transferência de poluentes pela
diferença de concentração em um conjunto de correntes (Ruiz, 2000). As redes de
transferência de massa (ou Mass Exchange Network - MEN) envolvem a remoção
de poluentes de uma corrente de alta concentração para uma corrente de menor
concentração utilizando o conceito de força motriz (PAPALEXANDRI e outros;
SHARRATT e KIPERSTOK; ULSON DE SOUZA e outros, 1994, 1996, 2009).
Considerando o ponto de estrangulamento mássico, Wang e Smith (1994)
aplicaram o método para a síntese de processos que utilizam água. As técnicas
Pinch são usadas neste caso para estabelecer metas para o mínimo uso de água
61 doce (permitindo o reuso da água em processos que toleram alta concentração de
contaminantes) e projetar redes consistentes com essas metas (RUIZ, 2000).
Ferramentas de otimização de sistemas, síntese de processos, engenharia
econômica, termodinâmica e transferência de massa são utilizadas para projetar
redes que minimizem o uso dos recursos naturais. É necessário conhecer os fluidos
de processo, a concentração de contaminantes nas correntes que serão reutilizadas,
o nível de contaminação permitido para os sistemas que irão reutilizar o fluido e a
logística entre a fonte de desperdício e os potenciais consumidores destas
(FONTANA e outros, 2005).
Alguns procedimentos utilizados para otimizar redes de transferência de massa
consistem na segregação de correntes para evitar a contaminação e aumento da
necessidade de diluição e tratamento dos efluentes; o reúso de efluentes
diretamente em outra unidade onde o nível de poluentes é aceitável para os
processos e equipamentos; a regeneração-reúso onde os efluentes são tratados
totalmente ou em parte para serem reutilizados em outra unidade; e por fim a
regeneração-reciclo que difere da regeneração-reúso por ser aplicado na mesma
unidade que gerou o efluente (El-Hawagi, 1997).
Estes procedimentos aumentam o número de interações entre os processos à
medida que uma unidade estará recebendo correntes de diversos equipamentos. A
integração mássica embora possa proporcionar vantagens econômicas e
ambientais, pode causar problemas de controlabilidade no sistema, provocando
perda na qualidade dos produtos, danos aos equipamentos ou insegurança no
processo, (VALLE, 2005).
Em se tratando decorrentes com múltiplos contaminantes, como é o caso do
uso da água pela indústria, o problema de integração mássica torna-se mais
complexo, pois as relações de equilíbrio dos contaminantes devem ser consideradas
simultaneamente. As restrições de vazão e concentração devem ser satisfeitas. Em
Wang e Smith (1994) são apresentadas algumas regras para satisfazer essas
condições.
Existem duas abordagens tradicionalmente usadas para a integração mássica:
a primeira conceitual ou heurística-teórica baseada em teorias termodinâmicas e
heurísticas para síntese de redes de trocadores de massa onde o exemplo mais
comum é a metodologia Pinch; e a segunda baseada em técnicas de programação
matemática que busca otimizar o modelo matemático dos processos a exemplo dos
62 problemas de programação linear e não-linear desenvolvidos em El-Hawagi e
Manousiouthakis (1990a, 1990b) citados por Bagajewicz (2000) e VALLE (2005).
De acordo com Bagajewicz (2000), apesar da abordagem conceitual
apresentar limitações para abordar a complexidade do problema, fornece descrição
simplificada do problema o que facilita a programação matemática. As abordagens
então são consideradas complementares e a combinação delas tende a produzir
uma alternativa mais eficaz.
O Diagrama de Fontes de Água (DFA) é uma metodologia proposta para
redução do consumo de água baseada no Pich mássico (Ulson de souza e outros;
Pessoa; Moreira, 2009, 2008, 2009). Segundo Moreira (2009) o DFA é um
procedimento algorítmico baseado em equações de balanço de material e em regras
heurísticas que busca a melhoria da combinação de correntes de efluentes e dos
custos a elas relacionados.
Por se tratar de uma técnica mais simples de ser compreendida e transmitida
aos engenheiros da planta industrial, os estudos nos projetos do Teclim com a
indústria iniciaram-se com os esforços de otimização baseados no método do DFA.
Nos projetos do Teclim, à medida que os balanços hídricos são montados, as
informações de cada corrente identificada nos balanços são coletadas e agrupadas
em uma tabela denominada Tabela Desafio. Com os dados da Tabela Desafio e
utilizando técnicas de integração de processos é possível identificar as capacidades
necessárias para as operações de tratamento de efluentes; efetuar a estimativa do
investimento necessário; e a estimativa da redução do consumo de água.
Por tratar de medidas de reciclagem e reuso, a otimização de redes de
transferência de massa deve ser adotada após esgotadas as possibilidades de
redução na fonte.
Resultados atribuídos às redes de transferência de massa Apesar de não ter sido realizada no âmbito dos projetos do Teclim, o trabalho
de Moreira (2009) aproveitou dos estudos do DFA na empresa e propôs redes de
transferência de massa que possibilitassem o máximo reúso dos efluentes do
processo de desmineralização da água, na Unidade de Tratamento de Água da
empresa em estudo (MOREIRA, 2009).
Entretanto, o desenvolvimento completo da síntese MEN não foi alcançado em
nenhum dos projetos de parceria do Teclim. Dentre as razões para isso, as
principais são: informação inadequada dos fluxos aquosos do processo, dificuldades
63 de atribuir valores para as concentrações máximas de um determinado poluente a
ser considerado na água que entra nos processos e, conforme comentado
inicialmente, a complexidade dos problemas envolvendo processos com múltiplos
contaminantes.
Até o momento portanto não existem resultados da aplicação do instrumento 6
nos projetos.
3.2.7. Instrumento 7: Análise da inserção da empresa no ciclo hidrológico regional
O principal objetivo da avaliação da inserção da empresa no ciclo hidrológico
regional consiste em avaliar ações efetivas de proteção, preservação e remediação
de recursos hídricos superficiais e subterrâneos na região. Para esta avaliação
características hidrológicas e hidro geológicas da região são consideradas o que
permite equacionar os impactos que qualquer redução do consumo da água e
geração de efluentes possa causar além dos limites da empresa.
Além disso, o levantamento do potencial hídrico da região possibilita identificar
estratégias de melhor uso da água, considerando sua qualidade e aspectos de
logística de utilização, bem como identificar fontes alternativas de abastecimento e
descarte, no âmbito do pensamento de ciclo de vida.
Resultados atribuídos à análise da empresa no ciclo hidrológico regional
Este instrumento vem permitindo a redução na captação de água dos
mananciais que abastecem o Polo Industrial de Camaçari, onde maior parte das
indústrias estudadas está inserida, reduzindo-se a necessidade da concessionária
estadual abastecer esta região de alta pluviosidade a partir de recursos hídricos
oriundos do semiárido baiano (Bacia do Paraguaçu).
Nos projetos já realizados, esta análise contemplou estudos de fontes
alternativas de abastecimento de água da região do Polo Industrial de Camaçari,
com destaque para os estudos de aproveitamento das águas captadas em três
bacias de contenção de efluentes pluviais e inorgânicos (Oliveira-Esquerre e outros,
2007a, 2007b, 2008a, 2009, 2010) e o de aproveitamento de água subterrânea
contaminada explotada pelo sistema de Barreira Hidráulica (Oliveira-Esquerre,
2008b).
64
Os estudos de reaproveitamento da água da bacia de contenção do Polo e o
aproveitamento da água da barreira hidráulica indicaram meios de gerenciar a vazão
regularizada da maior empresa deste Polo, ampliando suas alternativas de
suprimento e desvinculando-a do manancial, aumentando a oferta de água para a
região em períodos de flutuação sazonal de disponibilidade.
O potencial estimado de aproveitamento de água para as bacias do Complexo
Básico e Bacia do Cobre foi de aproximadamente 1500 m3.h-1 o que correspondia na
época a 24% de toda água demandada pelo Polo petroquímico em questão
(Oliveira-Esquerre e outros, 2008a). Além da redução da extração de água os
estudos apontaram para a redução dos gastos energéticos provenientes desta
captação, do volume de efluentes enviados para o sistema de captação de efluentes
orgânicos do Polo, e de custos relacionados ao tratamento destes efluentes
(OLIVEIRA-ESQUERRE e outros, 2008b).
Uma barreira hidráulica foi instalada como sistema de remediação do Pólo
Industrial de Camaçari composta de uma sequência de 14 poços de extração e de
19 de monitoramento, dispostos de forma a interceptar e monitorar as plumas de
contaminantes orgânicos dissolvidos e evitar que as mesmas atinjam corpos
receptores localizados à jusante da área impactada. O estudo do reuso da água
explotada pelo sistema barreira hidráulica identificou a possibilidade de redução de
48 a 125 m³.h-1 do volume de água extraído dos mananciais utilizados nas unidades
industriais do Polo e dos efluentes enviados para o sistema de captação de
efluentes orgânicos do Polo; além da redução dos gastos energéticos com a
captação de água da região metropolitana de Salvador (RMS); e dos custos
relacionados ao tratamento dos efluentes (OLIVEIRA-ESQUERRE e outros 2008a).
65 3.2.8. Instrumento 8: Elaboração de projetos conceituais de minimização do uso da água e geração de efluentes
A partir das oportunidades priorizadas no Banco de Ideias são elaborados os
projetos conceituais para redução e reúso da água e efluentes. Os projetos
conceituais correspondem a fase conceitual da metodologia FEL introduzida no
instrumento 4, seção 3.2.4. Nesta fase é realizado o desenvolvimento de projetos
conceituais das oportunidades priorizadas junto à empresa dentre as ideias
cadastradas no Banco de Ideias do projeto. Na fase conceitual do FEL também são
desenvolvidos outros documentos, tais como análise de risco e estratégia de
segurança, que não são contemplados nos projetos Teclim. As demais fases da
metodologia FEL de engenharia básica e implementação (Lucci, 2009) são
executadas pelas empresas através de recursos próprios ou da contratação de
empresas de engenharia, caso necessário são feitas consultas ao Teclim.
Para elaboração dos projetos conceituais são consultados dados de projeto,
manuais de operação, vazões extraídas do Balanço Hídrico, a representação
espacial no SIG da área em estudo, qualidade da água e dos efluentes relacionadas
na Tabela Desafio, além de informações geradas em diversas discussões com
engenheiros e operadores. É necessária a formação de uma equipe multidisciplinar,
e sua capacitação é essencial nesta etapa frente às diferentes exigências técnicas
de cada empresa na elaboração de um projeto conceitual.
Os projetos conceituais irão compor o portfólio de projetos da empresa. Dentre
as exigências para a elaboração destes projetos estão: a elaboração de estratégias
de implantação da ideia, estudo de viabilidade de investimento, estudo de perigo
(HAZOP e FMEA, do inglês Hazard and Operability Analysis e Failure Mode and
Effect Analysis, respectivamente) e a revisão de dados de consumo de utilidades e
matéria-prima, efluentes gerados e sistemas de despejo.
Resultados atribuídos à elaboração de projetos conceituais
Os projetos conceituais refletem os resultados dos treinamentos de P + L na
empresa e representam a continuidade de ações por parte da empresa após o
encerramento do projeto com o Teclim.
O percentual de ideias que deu origem aos projetos conceituais e puderam
compor o portfólio de projetos de cada empresa é apresentado na Tabela 9.
66 Tabela 9 - Geração de projetos conceituais nas empresas
PROJETO GERAÇÃO DE PROJETOS CONCEITUAIS*
A 20%
B 15%
C 15%
D 10%
E 24%
F 6% * Porcentagem em relação ao total de ideias cadastradas
Fonte: Oliveira e outros 2010a
Ressalta-se que estes projetos são provenientes das oportunidades
identificadas e priorizadas durante o projeto.
Um exemplo de oportunidade identificada no projeto B que virou projeto
conceitual foi a Bacia do Complexo Básico (Oliveira-Esquerre e outros, 2008a; 2010)
mencionada no instrumento 5. Este projeto já evoluiu para projeto de engenharia e
está em fase de implantação. Outros projetos conceituais que evoluíram são o
reaproveitamento da purga das caldeiras como água de reposição das torres de
resfriamento: em operação; e a segregação de água potável: em fase de projeto
básico, ambas oportunidades provenientes do projeto B. Uma avaliação da efetiva
implementação dos demais projetos conceituais pode ser considerada no
aperfeiçoamento da metodologia.
3.2.9. Instrumento 9: Auditoria de fontes de alimentação de efluentes
O efluente reflete a estabilidade do processo devendo-se, portanto estabelecer
rotinas para seu controle. A observação visual, assim como as medições, é
essencial para caracterizar problemas com efluentes.
Por meio deste instrumento, pretende-se definir ações e procedimentos para a
redução do volume de efluentes pontuais, tanto de efluentes orgânicos como
inorgânicos, dentro de cada unidade da empresa. Outro objetivo é a melhoria da
qualidade destes efluentes através da minimização da perda de produtos através de
lançamentos inadequados para as linhas de efluentes. A auditoria de fontes de
alimentação de efluentes segue as seguintes etapas:
67
1) Caracterização das regiões próximas às fontes geradoras;
2) Avaliação das condições de amostragem quanto a distúrbios que possam
mascarar resultados;
3) Levantamento das vazões medidas e estimadas de efluentes;
4) Amostragem nas canaletas e bacias do sistema de efluentes orgânicos;
5) Análises das amostras coletadas nas canaletas e bacias de efluentes;
6) Realização de balanço de massa das correntes;
7) Cálculo do acúmulo de orgânicos e sólidos na bacia de efluentes;
8) Análise de dados;
9) Elaboração de programas de ação.
A metodologia desenvolvida utiliza técnicas citadas em Ávila (1995, 2004).
Outros resultados projetados com a implantação desta metodologia consistem no
aumento da carga produtiva e continuidade dos processos devido à sua
estabilidade. Espera-se também a melhoria nos índices de consumo, com a redução
das perdas e consequente melhoria da imagem da empresa interna e externamente
com o aumento da satisfação dos clientes.
Resultados atribuídos à auditoria de fontes
Este instrumento permite a empresa o mapeamento da geração de efluentes
na fonte e o diagnóstico das contribuições de contaminantes. Com a redução de
geração por controle na fonte a empresa diminui seus custos com tratamento de
efluentes, minimiza as perdas de matérias-primas e insumos por descartes
inadequados e vazamentos e, deixa de pagar as onerosas multas por lançamentos
de contaminantes fora das faixas permitidas pela legislação.
No projeto D, foram desenvolvidas atividades para minimizar contaminações
na fonte em sistema de efluente orgânico e torres de resfriamento. Identificou-se
também a eficiência das diversas etapas de produção e os tipos de efluentes
gerados em cada etapa (qualitativamente e quantitativamente), que contribuiam para
a composição do efluente final na empresa. Ao menos três dos projetos conceituais
gerados estão relacionados com este estudo.
No projeto F, esforços foram concentrados para a redução da contaminação do
efluente por determinado produto, o qual estava sendo motivo de multas pelo órgão
ambiental e limitante na redução do consumo de água na planta.
68
Um levantamento feito do perfil desses efluentes apontou possíveis distúrbios
da operação e suas fontes de contaminação a exemplo de paradas não
programadas por falta de matéria-prima.
É importante destacar que a responsabilidade pela implementação das ações
de melhoria é de responsabilidade da empresa cabendo à equipe UFBA apenas o
estudo e diagnóstico detalhado com identificações, análises e sugestões rompendo
a inércia por parte da empresa no que diz respeito à atenção voltada para o uso da
água pela indústria.
3.3. Dificuldades, utilização e relevância da aplicação dos 09 (nove) instrumentos
A Figura 14 ilustra a ordem de utilização dos instrumentos de acordo com as
fases de um projeto segundo o Project Management Institute (PMI, 2004). Não
existe uma sequencia clara para atingir os objetivos do projeto. À medida que o
projeto avança, um ou outro instrumento é requerido em maior ou menor grau de
intensidade. A inter-relação desses instrumentos pode gerar espaço para novas
soluções que ainda não foram usadas nos projetos do Teclim.
Iniciação
Planeja-mento
Execução
Controle
Encerra-mento
Fase
s do
proj
eto
Instrumentos requeridos e grau de intensidade
I1 I2
I1 I3I2
I2 I3 I4 I6I5 I7 I9
I3I1 I4
I5I4I3I1
I5 I7
I8
LegendaPouco utilizado
Utilizado
Muito utilizado
Figura 14 - Utilização dos nove instrumentos de acordo com as fases do projeto
Fonte: Oliveira e outros (2011)
Na Tabela 10 são encontradas as maiores dificuldades observadas na
aplicação de cada um dos nove instrumentos apresentados anteriormente.
69 Tabela 10 - Relevância e dificuldades na aplicação dos instrumentos desenvolvidos
Instrumento Relevância Dificuldades encontradas
I1
Parceria
universidade-indústria
- Maior possibilidade de mudança de paradigmas devido à integração da universidade-empresa no chão de fábrica.
- Aumento da preocupação e cuidado, tanto da operação quanto da gerência, com o uso de água e geração de efluentes na unidade industrial.
- Algumas empresas tem um histórico de começar projetos e não dar continuidade.
- Inserir as atividades de apoio ao projeto no plano de trabalho dos colaboradores da empresa.
I2 Treinamentos
- Inserção do conceito de Produção Limpa na empresa, contribuindo para a realização de balanços hídricos e a identificação de oportunidades de minimização do uso da água e geração de efluentes.
- Formação de pessoal apto a continuar envolvidos em projetos desta natureza.
- Agendamento das oficinas e treinamentos no turno de trabalho, ou fora do turno.
I3 Balanço Hídrico
reconciliado
- Desenvolvimento de instrumento para caracterização de correntes a partir de vazões presumidas.
- Aprimoramento do sistema de gestão do balanço hídrico da empresa em estudo.
- Conhecimento das principais correntes aquosas do sistema, permitindo atuar de forma mais eficiente na redução do consumo de água e geração de efluentes assim como levantar oportunidades de uso mais racional da água no processo.
- Redução do consumo de água.
- Falta de medição e calibração dos medidores existentes.
- Necessidade de desenvolvimento de métodos inovadoradores que comporte as particularidades da empresa, como vazamentos.
- Falta de manutenção nas linhas e válvulas permitindo que novos vazamentos surjam ou outros se tornem constantes.
- Carência de documentação técnica de válvulas e equipamentos e às fichas de calibração dos instrumentos.
- Acompanhamento da medição diária de vazões aquosas tanto no volume de controle global quanto por área. Existência de desvios operacionais.
- Inexistência de estimativa confiável da contribuição da chuva.
- Existência de fluxos aquosos desconhecidos por operadores.
- Informações técnicas divergentes.
- Pouca disponibilidade de tempo dos operadores e engenheiros para o projeto.
- Acesso à empresa devido à demora de confecção de crachás e falta de procedimento diferenciado durante paradas operacionais.
- Morosidade na gestão financeira do projeto.
I4 Banco de Ideias
- Desenvolvimento de instrumento para cadastro e gerenciamento de ideias e oportunidades relacionadas ao uso racional da agua e minimização de efluentes.
- Identificação de novas tecnologias para tratamento e reúso de correntes aquosas visando à redução do consumo de água e geração de efluentes.
- Identificação de fontes alternativas de água, por exemplo, subterrâneas e água de chuva.
- Desenvolvimento de alternativas que visam à redução da captação de água de mananciais externos para atender as demandas de produção.
- Desenvolvimento de alternativas que visem a redução na geração de efluentes aquosos.
- Falta de envolvimento e indisponibilidade de tempo do corpo técnico para auxiliar na coleta, avaliação das ideias e oportunidades.
- Dificuldade ou impossibilidade de realização do treinamento em P+L para operadores.
- Informações técnicas divergentes.
- Acesso à empresa devido à demora de confecção de crachás e falta de procedimento diferenciado durante a parada e manifestações públicas.
- Morosidade na gestão financeira do projeto.
- Informações incertas para cálculo do custo do tratamento de água e efluente.
continua
70 Tabela 10 - Relevância e dificuldades na aplicação dos instrumentos desenvolvidos - Continuação
I5 Sistema de Informações Geográficas (SIG)
- Identificação de facilidades para integração de correntes.
- Realização de consultas para obter respostas imediatas em relação a qualquer informação comparativa, na buscar por melhores possibilidades de reúso/reciclo de água em relação às correntes.
- Representação espacial da empresa, caracterizando os locais de consumo de água e de geração de efluentes e apresentando as informações de cada ponto em um banco de ideias georreferenciado.
- Carência de material técnico detalhado.
- Falta de profissionais com experiência.
- Pouca disponibilidade de tempo dos operadores e engenheiros para o projeto.
- Acesso à empresa devido à demora de confecção de crachás e falta de procedimento diferenciado durante a parada.
- Morosidade na gestão financeira do projeto.
I6 Otimização das redes de transferência de massa
- Identificação de possibilidades de reúso de correntes intermediárias e de utilização de fontes externas de forma integrada.
- Visão integrada dos processos.
- Trabalhar com casos reais, multicomponentes e com medição precária e série de dados históricos não consolidada.
- Trabalhar em plantas que já se encontram em funcionamento.
- Falta de informação adequada relacionada aos fluxos aquosos ao nível de processo.
- Dificuldades em atribuir valores para as concentrações máximas de um determinado poluente a ser considerado na água que entra nos processos.
- Desenvolvimento ainda incipiente de metodologias considerando processos multicomponentes.
I7 Análise da inserção da
empresa no ciclo hidrológico regional
- Delinear estratégias de melhor uso da água, considerando sua qualidade e aspectos de logística.
- Identificar fontes alternativas de abastecimento e descarte.
- Redução na captação de água dos mananciais que abastecem a região e conseqüente distribuição mais justa dos recursos hídricos estaduais.
- Redução dos gastos energéticos provenientes da captação de água, do volume de efluentes enviados para o sistema de captação de efluentes e de custos relacionados ao tratamento destes efluentes.
- Poucos estudos sobre o histórico do uso de águas superficiais e subterrâneas.
- Avaliação da demanda futura - Inserção de aspectos de
mudanças climáticas no plano diretor de água de cada empresa.
I8 Projetos conceituais - Permite a implantação das ideias pela empresa e a continuidade de ações mesmo após a conclusão do projeto.
- Carência de material técnico detalhado.
- Dificuldade na obtenção de dados históricos e de projeto.
- Falta de medição.
I9 Auditoria de fontes de alimentação de efluentes
- Definir ações e procedimentos para a redução do volume de efluentes.
- Busca da melhoria da qualidade de efluentes através da minimização da perda de produtos.
- Documentação incompleta do sistema de canaletas
- Análises químicas
A Tabela 10 mostra a relevância e, portanto a justificativa de utilização desses
instrumentos nos projetos de parceria. As características atribuídas a cada
instrumento e as dificuldades apontadas na sua utilização são fruto da experiência
do Teclim.
71 3.4. Comentários parciais
Os instrumentos desenvolvidos permitem atingir as metas de redução definidas
nos projetos de parceria. A relação entre os instrumentos desenvolvidos e os marcos
da P+L é apresentada para demonstrar a necessidade e a importância da utilização
de cada um dos instrumentos.
À medida que a empresa passa a investir no treinamento de seus funcionários
em produção mais limpa e permite à equipe da UFBA o estudo detalhado de suas
fontes consumidoras de água e geradoras de efluentes por meio do balanço hídrico,
aumenta-se a percepção de como a água é gerida por ela e como podem ser
implementadas ações de melhoria do uso deste recurso, através da eliminação ou
redução de perdas, assim como do reúso e da reciclagem.
Os treinamentos em larga escala têm contribuído tanto na motivação para a
proposição de ideias de uso racional da água quanto para a formação de pessoal
qualificado apto a continuar envolvido em projetos desta natureza. O Teclim possui
um banco de dados relacionado ao consumo de água pelas indústrias que pode ser
explorada por pesquisadores para identificação de padrões de consumo e podem
até servir de consultoria entre as empresas. Para a empresa em estudo, além das
oportunidades identificadas, o Banco de Ideias pode continuar a ser utilizado para
avaliação e detalhamento de oportunidades.
A reconciliação de dados baseado no conceito de Qualidade da Informação é
uma metodologia consistente que permite fechar o balanço hídrico mesmo sem
medição significativa de vazões, permitindo ainda a identificação de erros grosseiros
em correntes medidas ou estimadas.
O desenvolvimento de projetos conceituais a partir de oportunidades prioritárias
para a empresa propiciam as informações iniciais necessárias para a implementação
das oportunidades identificadas nos projetos cooperativos.
A inter-relação dos instrumentos demonstra que não existe uma sequência
única na sua utilização e que suas interações podem gerar espaço para novas
soluções ainda não identificadas. A experiência adquirida pelo Teclim permite
apontar a relevância na aplicação dos instrumentos e as principais dificuldades
nessa implantação, conforme demonstrado na Tabela 10.
No próximo capítulo serão demonstrados os resultados gerais obtidos nos
projetos Teclim.
72
Capítulo 4
Resultados
No capítulo 3 foram apresentados os principais resultados atribuídos
fortemente a determinado instrumento. Neste capítulo serão apresentados os
ganhos gerais na redução do consumo de água e geração de efluentes relacionados
à aplicação da metodologia na indústria e exemplos de outros projetos do Teclim
que têm adaptado essa metodologia para outros setores.
4.1. Indústria
Na empresa A, Figura 15, antes de se iniciar o projeto com o Teclim, algumas
ações implementadas haviam proporcionado redução significativa do consumo de
água. A empresa deu início ao projeto com o TECLIM/UFBA após um período que
seu consumo estabilizou. Durante o projeto (seta indicativa na Figura 15), houve
uma redução de 13% no consumo específico de água sem que qualquer alteração
tecnológica fosse efetuada. Neste projeto houve intensa dedicação e colaboração
dos operadores dos processos até a alta gerência. Ao final do projeto com o
Teclim/UFBA (2007), o consumo específico de água já se encontrava 20% abaixo do
consumo dos dois anos anteriores (KIPERSTOK e outros, 2008).
70,0
82,0
94,0
106,0
118,0
130,0
142,0
154,0
166,0
178,0
190,0
Con
sum
o á
gua
por p
rodu
to (m
3 /t)
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009Período (ano)
Figura 15 - Consumo específico de água na empresa A Fonte: Kiperstok e outros (2011a)
73
O esforço da empresa A não cessou com o final do convênio com o Teclim.
Conforme a Figura 15, o consumo específico continuou a cair após um período de
estagnação da queda, e continuou caindo em parte como reflexo da implantação dos
projetos conceituais desenvolvidos. Em meados de 2009 a empresa demonstrou ao
Teclim que já atingia um consumo específico inferior em torno de 42% do consumo
praticado sete anos antes. Este projeto foi muito comentado no âmbito da matriz da
corporação internacional a qual pertence atualmente à empresa A.
A Figura 16 representa a queda verificada na empresa B no início do projeto de
parceria com a UFBA.
Efluentes orgânicos
Efluentes inorgânicos
Figura 16 - Queda verificada na produção de efluentes em m3 por tonelada de matéria prima utilizada,
na empresa B, no início do projeto cooperativo com o TECLIM/UFBA. Fonte: Kiperstok e outros (2011a)
Este resultado em parte foi associado a uma maior atenção com práticas
corriqueiras na empresa àquele período como a de lançamentos desnecessários de
água nas canaletas de efluentes das áreas produtivas. Observou-se também uma
74 maior estabilidade, tanto para os efluentes orgânicos como inorgânicos o que pode
ser considerado como um indicador de maior cuidado com o uso da água industrial.
Na Figura 17 pode ser avaliada a evolução da produção de efluentes da empresa
B para um período de 20 anos. Neste gráfico observa-se uma clara redução da
produção de efluentes inorgânicos, porém sem o mesmo sucesso para os efluentes
orgânicos. Na empresa B o processo de capacitação em larga escala para a
produção limpa não pode ser desenvolvido a contento, devido em parte ao intenso
esforço de organização interna pelo qual a empresa passou em função de diversos
movimentos de reestruturação acionária.
Figura 17 - Evolução da produção de efluentes na empresa B Fonte: Kiperstok e outros (2011a)
A redução na geração de efluentes observada durante os dois primeiros anos
do projeto (seta indicativa na Figura 17) foi de 250 m3.h-1, representando uma
redução na geração específica de efluentes em mais de 40% (OLIVEIRA-
ESQUERRE e outros, 2009).
A Figura 18 mostra ainda uma relação inversa entre a estabilidade do processo
e a vazão de efluentes orgânicos na empresa B. A relação causa-efeito entre essas
medições é clara na comparação da média semestral (X barra) e do desvio padrão
(S). Quanto maior o desvio padrão do resultado do processo, menor sua
estabilidade. O valor de efluentes cresce à medida que o valor “S” sobe conforme
visto na Figura 18.
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 20080
200
400
600
800
1000
1200
321Ef
luen
te /
Prod
ução
de
petro
quím
icos
Eflu
ente
(t/h
)
Tempo
Efluente orgânico Efluente inorgânico
0,0
1,5
3,0
4,5
6,0
7,5
75
255
260
265
270
275
Prod
ução
de
Petro
quím
icos
méd
ia x
103
(t/m
ês)
1 2 3 412
16
20
24
28
32
36
Data
Prod
ução
de
Petro
quim
icos
desv
io p
adrã
o x
103 (m
3 /h)
225
250
275
300
325
350
375
Eflu
ente
org
ânico
méd
ia x
103 (m
3 /h)
Dados
1 2 3 430
45
60
75
90
105
Eflu
ente
org
ânico
desv
io p
adrã
o x
103 (m
3 /h)
DataDados Figura 18 - Gráficos de controle (X barra, S) da (a) produção de petroquímicos (t/mês) e (b) efluentes
orgânicos (m3.h-1). Fonte: Kiperstok e outros (2011b)
Esta forte correlação entre a produção de efluentes e a estabilidade
operacional da fábrica demonstra a manutenção de condições estáveis de operação
que é um dos principais fatores que afetam o consumo de água na indústria de
processos.
No caso do projeto cooperativo com a empresa C, Figura 19, também são
observadas tendências de queda tanto no consumo de água como na produção de
efluentes. O projeto ocorreu entre junho de 2003 e agosto de 2004 (seta indicativa).
A curva representativa do consumo de água clarificada, referenciada no eixo
esquerdo do gráfico, indica uma redução do consumo de 17% em apenas um ano.
No período do projeto houve uma redução da produção específica de efluentes
em 43% e do consumo de água potável em 42%.
A redução no consumo de água potável indica que os esforços desenvolvidos
atingiram também o consumo pessoal de água, já que não houve variação
significativa no número de funcionários da empresa durante o período monitorado.
76
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
Efluente/produto em m3/t ( eixo da direita) Agua clarificada/produto em m3/t (eixo da esquerda)Vapor/produto em m3/t ( eixo da direita) Agua potavel/produto em m3/t (eixo da direita)
Con
sum
o / p
rodu
cão
espe
cífic
os d
e v
apor
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a po
táve
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te(m
3 /to
nela
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Con
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spec
ífico
s d
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icad
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3/ t
onel
ada
de p
rodu
to)
Figura 19 - Evolução do consumo de água e produção de efluentes na empresa C
Fonte: Adaptado de Kiperstok e outros (2011a)
No projeto com a empresa F foi detectado que o problema de contaminação
dos efluentes comprometeria a redução do consumo de água. Existia uma
contaminação significativa de produto no efluente orgânico cuja concentração estava
quase sempre próxima, chegando por vezes a ultrapassar o limite estipulado de
remessa do efluente. Se o projeto focasse apenas na redução de água, provocaria
aumento na concentração dos efluentes aumentando o problema. Portanto, neste
projeto foi dada maior atenção às ideias que contribuiriam com, além da redução do
uso da água, também redução da contaminação na fonte.
O gráfico da Figura 20 representa a evolução do custo relacionado ao
tratamento de efluentes na empresa F. A seta indica o período do projeto com o
Teclim. Houve um aumento expressivo da produção e consequentemente do custo
de tratamento de efluente no mês de agosto de 2009 devido à ocorrência de uma
parada geral para manutenção da unidade industrial.
No período de março a julho de 2010 foram observadas as melhores
tendências. Este período corresponde justamente à vigência do monitoramento de
uma oportunidade explorada pelo Teclim.
77
0
50
100
150
200
250
300
350
Período
Cus
tode
trat
amen
to d
e ef
luen
te (R
$) x
100
0
Figura 20 - Evolução do custo do tratamento de efluente orgânico da empresa F
Fonte: Relatório do Projeto F (não publicado)
As oportunidades identificadas no projeto e discutidas com a empresa bem
como a manutenção de condições de operação contribuíram para uma redução
superior a 20% no custo do tratamento durante o período do projeto. Entretanto,
após o término das atividades (mês de novembro de 2010) ocorreu a perda do
padrão de lançamento de efluentes adquirido no projeto com o Teclim.
Como exemplificado para as empresas A, B e C e F, os projetos de parceria
possibilitam o desenvolvimento de uma cultura técnico-operacional voltada para a
otimização ambiental de processos industriais e aumento da ecoeficiência.
Reduções relevantes de consumo de água, da produção de efluentes e do custo de
tratamento desses efluentes têm sido obtidas mesmo sem grandes investimentos ou
mudanças tecnológicas.
A identificação de fontes alternativas de abastecimento para atender as
demandas de produção são outros resultados obtidos.
Com base na experiência adquirida com o desenvolvimento dos projetos
cooperativos foi elaborado um diagnóstico atual de como a água é gerida na
indústria (Tabela 11).
78 Tabela 11 - Diagnóstico da gestão da água na indústria, baseado na experiência do TECLIM
Item Aspectos Diagnóstico Impacto(1)
1 Localização Geográfica
1.1 Visão de abundância de água está relacionada às características da região. -
2 Culturais
2.1Prevalece 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. 2.3 Operadores e projetistas delegam a terceiros questões relacionadas com o consumo de água e geração de efluentes. 2.4 Os valores ambientais começam a entrar na empresa. É percebida “simpatia” dos operadores pelo uso racional da água. 2.5 Péssimo exemplo oferecido pela forma como as instituições públicas (empresas de saneamento e outras) desperdiçam água.
- - -
+ -
3 Técnico/ Operacionais
3.1 Água é muito pouco medida. Geralmente, mas nem sempre, na entrada e na saída da fábrica. 3.2 Não existe conhecimento do consumo específico por unidade de processo. 3.3 As águas na indústria são especificadas para, no máximo, quatro níveis de qualidade: bruta, clarificada, desmineralizada e potável. Efluente não é considerado como água de processo. 3.4 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 e, muito menos, previsões futuras. 4.2 Avanços tecnológicos permitem a oferta de sistemas avançados de tratamento de água e efluentes. 4.3 Custo das mudanças é um fator limitante. 4.4Atualização tecnológica limitada. 4.5 Cultura do tratamento descentralizado e reúso ainda incipiente.
-
+ - - -
5 Custo 5.1 Água é barata na medida em que não incorpora devidamente os custos ambientais atuais e futuros da carência deste recurso natural. 5.2 Custo da água é pouco significativo em relação a outros insumos.
- -
6 Gestão
6.1 Não existem benchmarks de consumo a serem atingidos, no máximo se combatem perdas e desperdícios visíveis. 6.2 Estabelecem-se metas de redução de efluentes com base em históricos de produção de efluentes estatisticamente pouco confiáveis. 6.3 Dificuldade interna de aprovação de projetos de redução de consumo de água em função de retornos financeiros comparativamente pouco competitivos. 6.4 Algumas empresas já utilizam critérios baseados na responsabilidade ambiental corporativa para a aprovação de projetos internos de racionalização do uso da água. 6.5 Critério utilizados pelos órgãos gestores dos recursos hídricos para outorga de água ainda são pouco consistentes no referente às qualidades das disponíveis na região e a necessidade real para o seu uso. 6.6 Os conteúdos energéticos(2) e exergéticos(3) da água, não são levados em consideração.
- - -
+ - -
7 Legislação
7.1 Os setores ambientais nas empresas tendem a focalizar o efluente final da empresa por ser ele o controlado e monitorado pelos órgãos ambientais; 7.2 Não há controle do consumo de água por parte dos órgãos responsáveis pelo controle e política dos recursos hídricos. 7.3 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. Tarifas cobradas muito baixas (quando o são) 7.5 Não são avaliadas com as devidas considerações técnicas as implicações atuais e futuras das transposições de bacias existentes ou em implantação.
- -
+ - -
1) Impacto: (-) Aspecto negativo; (+) Aspecto positivo, no fomento ao uso racional da água. 2) Conteúdo energético – Considera o conteúdo de energia total alocado a água no ponto de
utilização, 3) Conteúdo exergético – Considera a qualidade da energia utilizada. Análise fundamentada na
segunda lei da termodinâmica. Fonte: Kiperstok e outros (2011a)
O diagnóstico da Tabela 11 pode servir como base para os gestores
ambientais na tomada de decisão de ações prioritárias na gestão deste recurso na
indústria.
79
4.2. Exemplos de aplicação em outros projetos Teclim
A metodologia desenvolvida nos projetos com a indústria foi adaptada e
expandida para outros setores como pode ser visto na Tabela 12.
Tabela 12 - Relação de projetos do TECLIM na área de otimização ambiental com setor comercial, público e residencial
Item Projeto Período Financiadores Investimento financeiro (R$)
1.0 Programa de Uso Racional de Água na UFBA –AGUAPURA
2004 a atual UFBA/TECLIM Não se aplica
2.0 Uso racional da água no Aeroporto de Salvador – projeto AGUAERO/BA
05/2007 a 01/2010
FINEP, CNPq, INFRAERO R$ 286.049,43
3.0
Diretrizes para o uso eficiente da água e aproveitamento dos nutrientes em ambientes comerciais: Estudos de caso em aeroporto e shopping Center em Salvador
12/2009 a 11/2011 CNPq R$ 155.014,38
4.0
Desenvolvimento de sistema computacional de apoio a gestão descentralizada da água predial em instituições públicas
12/2009 a 11/2011 CNPq R$ 68.314,34
5.0 Gestão da Demanda por Água em Residências e Prédios Públicos
12/2009 a 12/2011 CNPq R$ 60.000,00
6.0 Gestão pela demanda de água em residências de baixa e média renda – GESÁGUA
12/2009 a 12/2011 CNPq R$ 108.650,26
(Fonte: www.TECLIM.ufba.br)
Além dos projetos com foco na água, existem os de Produção Limpa com
capacitação na área de saúde e na produção de biodiesel a partir de microalgas.
Nestes projetos os objetivos consistem na redução do consumo de água por
meio da proposição da utilização de tecnologias existentes ou proposição de novas
tecnologias. Procura-se avaliar como se tem dado a utilização da água nos prédios
públicos, residências, hospitais ou aeroporto, por exemplo, para o conhecimento dos
volumes utilizados e das principais causas de desperdício.
Com base nesta avaliação, instrumentos específicos e aplicação de
questionários aos usuários de forma a identificar a percepção do uso atual e da
reação a possíveis mudanças e alternativas são propostas e construídas.
80
No projeto de uso racional de água no Aeroporto Internacional de Salvador
(Aguaero), por exemplo, a metodologia aplicada na indústria foi adaptada para este
estudo. Treinamentos em P +L, Balanço Hídrico Reconciliado, Banco de Ideias e
Projetos Conceituais foram instrumentos utilizados. Dentre outros resultados obtidos,
neste projeto 152 pessoas foram treinadas e 166 ideias foram cadastradas
(KIPERSTOK e outros, 2010a).
As principais instruções e sugestões geradas no Aguaero foram incorporadas
no processo licitatório, em andamento pela Infraero, onde esta solicita em memorial
descritivo a utilização dos projetos Aguaero como diretriz inicial do projeto de
reforma e ampliação do Aeroporto (FREIRE, 2011).
O projeto de Gestão da Demanda por Água em Residências e Prédios Públicos
tem monitorado o consumo e avaliado as causas de variações para propor medidas
de minimização do consumo de água e fornecer meios de torná-lo mais racional
(NAKAGAWA, 2009). Em relação aos prédios públicos um passo importante para as
ações foi a instituição através do Decreto número 12.544 de 10 de janeiro de 2011
do Programa de Racionalização do Consumo de Água e Energia nos Prédios
Públicos Estaduais, sendo resultado de contrato celebrado entre a Secretaria de
Administração do Estado da Bahia (SAEB) e a UFBA, através da Rede Teclim.
O projeto de gestão pela demanda de água em residências de média e baixa
renda (GESÁGUA) tem por objetivo identificar e caracterizar padrões de distribuição
e consumo de água em residências de baixa renda localizadas em Salvador/BA,
associando-as com as características socioeconômicas da família e do domicílio. Ao
final do projeto espera-se fornecer informações para que estratégias de gestão da
demanda e uso racional da água em habitações de baixa renda possam ser
implementadas (GARCIA E KIPERSTOK, 2010).
O programa Aguapura integra alguns dos projetos relacionados na Tabela 13
em um sistema online está disponível no sitio www.teclim.ufba.br/aguapura onde os
interessados podem monitorar seu consumo de água. O sistema conta com o
cadastro de hospitais, residências, prédios públicos, aeroporto, dentre outros.
Este sistema desenvolvido para atender demandas urbanas está sendo
adaptado para implementação em projetos com a indústria, sendo portanto um
exemplo de transferência de tecnologia entre universidade e indústria resultante dos
projetos cooperativos de pesquisa; um novo instrumento a ser incorporado na
metodologia Teclim para otimização ambiental de processos industriais.
81
4.3. Comentários Parciais
O capítulo 4 mostrou os principais resultados obtidos nas indústrias durante o
período dos projetos com o Teclim. Dentre eles reduções do consumo de água
potável; do consumo específico de água e da geração específica de efluentes;
redução do custo com tratamento de efluente; manutenção de estabilidade na
geração de efluentes e identificação de relação inversa entre a estabilidade do
processo e a vazão de efluentes.
O diagnóstico de como a água é gerida pela indústria elaborada pela
experiência do Teclim demonstra que embora valores ambientais comecem a surgir
nas empresas e operadores simpatizem com os projetos de uso racional, existe
pouca medição e conhecimento do consumo de água nas empresas estudadas. Os
processos projetados e construídos no passado não incorporam as demandas
ambientais atuais, o custo da água é barato e não existe benchmarking de consumo
a ser atingido. As metas de redução de efluentes, por exemplo, são definidas com
base no histórico da geração de efluentes.
Foram apresentados exemplos de outros projetos do Teclim que adaptaram a
metodologia desenvolvida para a indústria em setores urbano como aeroporto
prédios públicos e residências de média e baixa renda, além do sistema Aguapura
onde os interessados podem se cadastrar e fazer o acompanhamento do consumo
de água.
82 Capítulo 5
Conclusões e Recomendações para trabalhos futuros
Os dados de disponibilidade e estresse hídrico apontam para a necessidade de
se promover mudanças nos setores produtivos no que tange ao uso da água,
através da adoção de mecanismos que promovam a Produção Mais Limpa (P+L) e
melhorem a gestão da água pelas empresas. Deve-se priorizar a redução na fonte
para sair do modelo “fim de tubo” em busca de níveis maiores de ecoeficiência. Isto
só é possível por meio do entendimento dos instrumentos e práticas da produção
mais limpa e da ecologia industrial.
Os esforços de racionalização devem ser direcionados para o interior dos
processos produtivos. É necessário compreender melhor as relações que
influenciam no consumo dos recursos naturais para então geri-las e aperfeiçoá-las.
A questão do uso da água pelas indústrias tende a ser prioritária para as
empresas que queiram manter seu compromisso ambiental e estarem preparadas
para elevação dos custos da água diante dos cenários de possível escassez e
implementação prevista de cobrança nas bacias hidrográficas.
O argumento do baixo custo da água enquanto matéria-prima ou insumo não
deve prevalecer na tomada de decisão pelos profissionais envolvidos na sua gestão.
Concorda-se que uma política ambiental mais contundente é necessária para que os
esforços na conservação deste recurso sejam prioritariamente implantados e
mantidos.
A metodologia desenvolvida pelo Teclim se por um lado está distante de
representar isoladamente a solução para os problemas vivenciados nas indústrias,
por outro se constitui como um passo importante para o conhecimento de como a
água está sendo gerida pela empresa e, possibilita a identificação de oportunidades
de racionalização e permite reduções significativas no consumo de água e produção
de efluentes.
As iniciativas que tem surgido independentemente de modificações pequenas
ou estruturais de processo têm considerado a sensibilização dos próprios
funcionários para implementação de medidas de curto e médio prazo através da
análise de ideias apresentadas por eles mesmos e discutidas com toda a equipe do
projeto. A aplicação simultânea dos instrumentos citados instiga uma mudança
83 cultural no modus operandi e no modus pensanti da fábrica de forma duradoura que
persiste após o final dos projetos.
A obtenção do comprometimento da alta direção, que é considerado
fundamental nas metodologias tradicionais para a P+L é encarada de forma
diferente nos projetos do Teclim. De fato a atenção da direção da empresa para o
projeto deve ser conquistada, dentre várias outras demandas estruturais e
conjunturais. A experiência do Teclim tem demonstrado que o apoio pode vim dos
níveis hierárquicos mais baixos.
A motivação dos operadores e engenheiros promovida nos treinamentos e o
financiamento público obtido pela universidade viabilizam a aquisição de
informações e o andamento do projeto, o que constitui um diferencial na metodologia
desenvolvida. Os funcionários motivados promovem uma demanda para o projeto no
sentido hierárquico ascendente que pode facilitar a contribuição nos níveis
hierárquicos superiores. A conclusão, portanto é a de que não existe uma receita
única para o envolvimento da alta direção da empresa. Entende-se que ambos os
apoios devem ser adquiridos. A capacitação da média gerência em P+L pode ser
pensada como forma de motivação de cima para baixo e de baixo para cima na
hierarquia da empresa.
Os instrumentos metodológicos desenvolvidos permitem a sua expansão para
o reúso de água domiciliar e urbano, temas também em estudo pela Rede TECLIM.
Esta dissertação cumpre o objetivo de preencher a lacuna existente no âmbito
de publicações referentes a uma metodologia detalhada e testada para uso racional
de água pela indústria e, encontra-se aqui sistematizada para que possa ser
divulgada, utilizada e até mesmo revista e aperfeiçoada por demais interessados.
Para a continuidade da pesquisa algumas ações são recomendadas:
• Ampliar os estudos de redes de transferência de massa como forma de
aumentar as oportunidades de otimização ambiental;
• Melhorar a compreensão e aumentar a utilização da metodologia de
auditoria de fontes de efluentes nos projetos;
• Estudar padrões que possam existir nas bases de dados do TECLIM;
• Propor ou construir um indicador de desempenho para avaliar o impacto
dos projetos cooperativos nas empresas que foram parceiras do
TECLIM;
84
• Levantar novos instrumentos que estão sendo desenvolvidos para
incorporá-los a metodologia como a Análise de Desvios Ambientais e o
sistema Água Pura ViaNet;
• Avaliar como os impactos negativos no diagnóstico de como a água é
gerida na indústria (Tabela 11) podem ser revertidos;
• Estudar quais os aspectos positivos que levaram a constituição e ao
sucesso da Rede TECLIM;
• Sistematizar e divulgar a metodologia TECLIM referente à energia.
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ZHANG, L.; YUAN, Z.; BI, J.; ZHANG. B.; LIU, B. Eco-industrial parks: national pilot practices in China.J. Cleaner Prod., v18, p.504-509, 2010.
99
ANEXO I - Publicações associadas a dissertação
KIPERSTOK, A. OLIVEIRA-ESQUERRE, K.P.; SALES, E.A.; OLIVEIRA, G.L.;
KALID, R. Industrial Water and Wastewater Management based on Cleaner Production Concepts.2011b. Submetido ao congresso da IWA, 2012.
KIPERSTOK, A.; OLIVEIRA, G. L., OLIVEIRA-ESQUERRE, K. P.; KALID, R.
Conservação dos recursos hídricos no semiárido brasileiro frente ao
desenvolvimento industrial. In:______.Recursos Hídricos em regiões áridas e semiáridas. Campina Grande, PB: Instituto Nacional do Semiárido , 2011a. cap.7, p.
207-247.
OLIVEIRA, G. L.; KALID, R. A.; KIPERSTOK, A.; OLIVEIRA-ESQUERRE, K. P.;
GUERRA, SALES, E. Resultados obtidos com a Metodologia Teclim para racionalização do uso de água na indústria. Revista Magistra, v.22, p.19-27,
2010b.
OLIVEIRA, G. L.; KALID, R. A.; KIPERSTOK, A.; OLIVEIRA-ESQUERRE, K. P.;
GUERRA, I. R.; GONZAGA, A. R.E; ALVES, G. A ferramenta Banco de Ideias no contexto da metodologia FEL – estudo de caso Teclim – em elaboração a ser
submetido à revista Produção, 2010a.
OLIVEIRA, G.L.; KALID, R. A.; QUADROS, A.; KIPERSTOK, A.; OLIVEIRA-
ESQUERRE, K.; SALES, E. Manual do Banco de Ideias do Projeto FAFEN-ÁGUA. 2009. Disponível em: <www.teclim.ufba.br/ideia.> Acesso em: 22 mar. 2010.
OLIVEIRA, G.L.; OLIVEIRA-ESQUERRE, K.P.; KIPERSTOK, A.; KALID, R. SALES.
E.A. Instrumentos desenvolvidos e resultados obtidos na racionalização do uso da água na indústria. A ser apresentado no 26° Congresso de Engenharia
Sanitária e Ambiental, Porto Alegre, 25-29 setembro de 2011.
100
ANEXO II - Demais publicações associadas aos projetos TECLIM
ASSIS, B. L.; MATTOS, M.C.O.; SALES, E.A.; KALID, R. A. ; ESQUERRE, K. O. ;
KIPERSTOK, A. Avaliação do modelo operacional do sistema de efluentes inorgânicos do Pólo Industrial de Camaçari para fins de reuso. In: VIII Seminário
de Pesquisa e Pós-Graduação e XXVI Seminário Estudantil de Pesquisa, 2007,
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ÁVILA FILHO, S.; ALCÂNTARA, C.M.; KALID, R.A.; KIPERSTOK, A. ; JAFÉ, J. Minimização na Geração de Efluentes através da Integração de Processos: estudo de caso. In: 3º Congresso Nacional de Meio Ambiente, 2004, Salvador.
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