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UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC
ENGENHARIA AMBIENTAL
MARIA GISELE RONCONI DE SOUZA
AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA DO CARVÃO ENERGÉTICO
CRICÚMA, NOVEMBRO DE 2007.
MARIA GISELE RONCONI DE SOUZA
AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA DO CARVÃO ENERGÉTICO
Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado para obtenção do grau de Engenheira Ambiental no curso de Engenharia Ambiental da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC.
Orientadora: Prof.ª MSc. Rosimeri Venâncio Redivo
CRICIÚMA, NOVEMBRO DE 2007.
MARIA GISELE RONCONI DE SOUZA
AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA DO CARVÃO ENERGÉTICO
Trabalho de Conclusão de Curso aprovado pela Banca Examinadora para obtenção do Grau de Engenheira Ambiental, no Curso de Engenharia Ambiental da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC, com Linha de Pesquisa em Gestão de Recursos Energéticos.
Criciúma, 26 de novembro de 2007.
BANCA EXAMINADORA
Prof.ª MSc. Rosimeri Venâncio Redivo (UNESC) - Orientador
Prof.ª MSc. Nadja Zim Alexandre - (UNESC)
Prof. Sergio Bruchchen - (SATC)
Dedico meu trabalho aos meus pais Renato e
Margarete pelo amor, dedicação e a educação que
me deram ao longo de minha vida, ao meu noivo
Wilson que eu tanto amo e ao meu filho amado
Victor Hugo que só me traz alegria.
AGRADECIMENTOS
A Deus, por tudo que tenho e por tudo que sou;
Aos meus pais Renato e Maria Margarete, por todos os esforços feitos para
garantir minha formação;
Aos meus irmãos Marcos, Márcia, Mateus, Marina e Monique por toda ajuda,
apoio e conselhos a mim dados;
Ao meu filho amado Victor Hugo, que com seu amor e carinho me faz esquecer
todas as dificuldades;
Ao meu noivo Wilson, pela compreensão e paciência pelos momentos ausentes
em função dos meus estudos e conclusão deste trabalho;
À professora Rosimeri Venâncio Redivo, pela dedicada orientação e atenção
dadas a mim e a este trabalho, minha enorme admiração pela pessoa e profissional que é;
Ao meu supervisor de campo o Eng. de Minas Cleber José Baldoni Gomes, por
ter acreditado neste trabalho e ter me confiado este estágio que foi fundamental para
realização deste estudo;
A todos os professores do curso de Engenharia Ambiental, pelos ensinamentos
ao longo destes cinco anos, fundamentais para minha formação acadêmica;
Ao SIECESC, pois foi através do sindicato que tive acesso às informações
necessárias e foi através do sindicato que tive acesso a todas as empresas mineradoras,
Ferrovia Teresa Cristina - FTC e ao Complexo Termelétrico Jorge Lacerda para visitação e
coletas dos dados, e pela infra-estrutura, material e contribuição técnica de todos;
À banca examinadora, à prof. M.Sc Nadja Alexandre Zim, e ao prof. Sergio
Bruchchen, por terem aceito o convite de participar e contribuir para o enriquecimento deste
trabalho;
Ao geólogo Antonio S. J. Krebs, por todo apoio, incentivo, amizade e os
ensinamentos profissionais, e pelas amizades conquistadas por seu intermédio em especial ao
prof. Marcos Imério Leão e o Eng. de Minas Mario Valente Possa;
Ao geólogo Eduardo do Amaral pelas conversas produtivas e dicas preciosas;
À Alzira Pereira Krebs, por ter feito meu abstract;
Aos meus colegas de trabalho: Jefferson, Morgane, Mariane, Mirlene, Marcio,
Michael, Tiago, Ronaldo, Jonathan, Lindomar, Roberto, Denise e Jussara pelo
acolhimento e amizade;
Aos meus colegas de sala de aula por todos os momentos maravilhosos e
inesquecíveis que passamos juntos nestes cinco anos, em especial a Cíntia, Alice, Bruna e
Simoni;
Aos meus colegas de aula Maiara e Valmir por tudo o que fizeram por mim;
Ao meu amigo Thiago Augusto Bratti de Souza pelos momentos divertidos que
passamos juntos;
Ao Eng. Civil Vanderlei Antonio Milioli, que foi quem me levou e mostrou
todos os processos da usina termelétrica;
Ao Eng. Ambiental André Mendonça Guaresi pelos dados fornecidos da FTC;
E todos que não foram citados mas que contribuíram direta e indiretamente na
construção deste TCC.
Obrigado por tudo, Senhor Jesus!
“Tomou, pois, o Senhor Deus ao homem e colocou
no jardim do Éden para cultivar e guardar,
utilizar e proteger, desenvolver e preservar.”
Gênesis, 2:15
RESUMO
Uma das formas mais integradas, completas e eficazes da gestão ambiental de atividades produtivas repousa no ciclo de vida do produto, sendo a Avaliação do Ciclo de Vida sua principal ferramenta. Neste estudo avalia-se o carvão energético CE 4500 porque ele pode ser ambientalmente melhorado durante seu ciclo de vida bem como por ser uma das mais importantes atividades industriais da economia da região sul de Santa Catarina (Brasil). Além disso, a produção de carvão energético pode aumentar ao longo dos próximos anos, aumentando assim sua participação na matriz energética mundial. O objetivo deste trabalho é a avaliar o ciclo de vida do carvão energético na região sul de Santa Catarina. A estrutura metodológica segue as normas da série NBR-ISO 14.040, ISO 14.041 e ISO 14.042. A partir da análise do ciclo de vida do carvão energético entre duas empresas mineradoras, pôde-se avaliar o desempenho ambiental de todo o processo, isto é, da extração até o destino final do produto. No caso das empresas mineradoras, os dados coletados de entradas e saídas foram todos transformados para cada tonelada de carvão energético produzida. No caso do transporte, os dados foram transformados para cada tonelada de carvão transportado. E na usina, os dados foram transformados para cada MW de energia produzida.
Palavras-chave: Avaliação do Ciclo de Vida. Carvão Energético. Avaliação de Impactos. Energia Elétrica.
ABSTRACT
One of the most efficient, complete and integrated forms of a productive activity environmental management lies on product life cycle and Life Cycle Evaluation is its most important tool. In this study we evaluate the CE 4500 energetic coal because it can be environmentally improved during its life cycle as well as for being one of the most important economic industries in southern Santa Catarina state (Brazil). Besides this, energetic coal production could be increased along the next years, thus increasing its participation in world energetic matrix. This work aims to evaluate energetic coal life cycle in southern Santa Catarina state. The methodological structure follows the NBR ISO 14.040, ISO 14.041 e ISO 14.042 rule series. From the analysis of energetic coal life cycle of two mining corporations we could evaluate the environmental performance of the entire process, that is, from the extraction to the product final destination. In the case of mining corporations, the input and output collected data have been all transformed for each energetic ton of coal extracted. For transportation the data have been transformed for each ton of coal transported. And in the power plant the data have been transformed for each MW of power production.
Key-words: Life Cycle Evaluation – LCE. Energetic Coal. Impact Evaluation. Electric Power.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 01: Diagrama representativo do Ciclo de Vida de um produto.......................................17
Figura 03: Representação da Análise de Ciclo de Vida de uma indústria química considerando
na horizontal o ciclo de vida do produto e na vertical, o ciclo de vida da planta industrial.......28
Figura 04: Ciclo de Vida da produção de metanol. ....................................................................29
Figura 05: Carvão no estado de Santa Catarina..........................................................................37
Figura 06: Esquema da unidade industrial de mineração de carvão...........................................38
Figura 07: Composição da capacidade de energia elétrica no mundo........................................54
Figura 08: Composição da capacidade de energia elétrica no Brasil. ........................................54
Figura 09: Perfil do consumo de energia no mundo...................................................................55
Figura 10: Perfil do consumo de energia no Brasil. ...................................................................56
Figura 11: Visão Macro dos processos envolvidos no Ciclo de Vida do carvão energético......63
Figura 12: Mapa de localização da Região Carbonífera.............................................................66
Figura 13: Furação de frente.......................................................................................................67
Figura 14: Processo de detonação para desmonte do carvão mineral no subsolo. .....................68
Figura 15: Processo de desmonte do carvão mineral no subsolo com minerador contínuo..... ..68
Figura 16: Carregamento do minério até as correias transportadoras pelo Micro Trator (MT). 69
Figura 17: Escoramento de teto feito por perfuratrizes hidráulicas............................................70
Figura 18: Transporte do minério através de correias transportadoras. .....................................70
Figura 19: Fluxograma da extração de carvão............................................................................72
Figura 20: Comparativo de consumos e emissões entre empresa mineradora “A” e “B”, para
extração de 1 t de ROM. .............................................................................................................74
Figura 21: Escolha manual...... ...................................................................................................75
Figura 22: Britador Primário...... ................................................................................................75
Figura 23: Etapa de peneiramento........ ......................................................................................76
Figura 24: Separação do ROM em meio denso, Jigue................................................................77
Figura 25: Carga poluente do efluente gerado na empresa “A”. ................................................78
Figura 26: Carga poluente do efluente gerado na empresa “B”. ................................................78
Figura 27: Comparativo de consumos e emissões entre empresa mineradora “A” e “B”, para
processamento de 1 t de ROM. ...................................................................................................79
Figura 28: Mapa de localização da malha ferroviária ................................................................80
Figura 29: Carregamento dos vagões do trem. ...........................................................................81
Figura 30: Carvão sendo transportado pelo trem através da malha ferroviária..........................82
Figura 31: Vista geral do Complexo Termelétrico Jorge Lacerda...................... .......................83
Figura 32: Esquema básico da queima do carvão numa usina térmica. .....................................84
LISTA DE TABELAS
Tabela 01: Exemplo de um inventário de ciclo de vida. ..........................................................21
Tabela 02: Consumos e emissões para a produção de 1kg de etileno, baseados na produção de
19 refinarias da Europa.............................................................................................................30
Tabela 03: Classificação do carvão. .........................................................................................34
Tabela 04: Principais parâmetros analisado do carvão CE4500...............................................35
Tabela 05: Classificação dos estágios de britagem. .................................................................44
Tabela 06: Tipos de britadores. ................................................................................................44
Tabela 07: Participação do carvão como fonte de energia e como combustível na geração de
energia elétrica..........................................................................................................................51
Tabela 08: Principais usinas termelétricas de serviço público a carvão (UTE) operando no
Brasil.........................................................................................................................................53
Tabela 09: Modelo de Inventário .............................................................................................60
Tabela 10: Inventário e compilação dos dados coletados.........................................................64
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
ACV – Avaliação do Ciclo de Vida
NBR – Norma Brasileira
ISO – International Organization for Standardization
CE 4500 – Carvão vapor (poder calorífico 4500 kcal/kg-¹)
FTC – Ferrovia Teresa Cristina
SIECESC – Sindicato da Indústria de Extração de Carvão do Estado de Santa Catarina
CTJL – Complexo Termelétrico Jorge Lacerda
LCA - Life Cycle Assessment
SETAC – Society of Environmental Toxicology and Chemistry
ROM – Run Of Mine
UTE – Usinas Termelétricas
CGTEE – Companhia de Geração Térmica de Energia Elétrica
WCI – Word Coal Institute
COPEL – Companhia Paranaense de Energia
CETEM – Centro de Tecnologia Mineral
DNPM – Departamento de Minas e Produção Mineral
SE/MME – Ministério de Minas e Energia
MT – Micro Trator
EPI – Equipamento de Proteção Individual
UNESC – Universidade do Extremo Sul Catarinense
CPRM – Serviço Geológico do Brasil
UTLA – Unidade Térmica Lacerda A
UTLB – Unidade Térmica Lacerda B
UTLC – Unidade Térmica Lacerda C
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................11
2 OBJETIVO ..........................................................................................................................13
2.1 Objetivo Geral ..................................................................................................................13
2.2 Objetivos Específicos........................................................................................................13
3 JUSTIFICATIVA ................................................................................................................14
4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA......................................................................................16
4.1 Avaliação do Ciclo de Vida – ACV .................................................................................16
4.2 Etapas de aplicação da metodologia ...............................................................................18
4.3 Fases de uma ACV............................................................................................................19
4.3.1 Definição de objetivo e escopo ......................................................................................20
4.3.2 Análise de inventário.....................................................................................................21
4.3.3 Avaliação de impacto ....................................................................................................22
4.3.4 Interpretação dos resultados ........................................................................................25
4.4 Vantagens da ACV ...........................................................................................................26
4.5 Desvantagens da ACV......................................................................................................27
4.6 Exemplos de ACV.............................................................................................................28
4.7 A Normatização da ACV .................................................................................................31
4.7.1 Normatização dos Rótulos Ambientais........................................................................31
5 Relatos Histórico do Carvão...............................................................................................32
5.1 O carvão: seu desenvolvimento e classificação ..............................................................34
5.2 O carvão em Santa Catarina ...........................................................................................36
5.3 Mineração de Carvão .......................................................................................................38
5.3.1 Plano de Lavra...............................................................................................................39
5.3.2 Extração em Subsolo .....................................................................................................40
5.3.3 Beneficiamento do Minério...........................................................................................41
5.3.4 Etapas de beneficiamento do Minério .........................................................................42
5.3.6 Uso do Carvão CE 4500 ................................................................................................48
5.3.7 Resíduos..........................................................................................................................49
5.3.8 Papel do Carvão.............................................................................................................50
5.3.9 Transporte......................................................................................................................52
5.3.10 Usinas Termelétricas ...................................................................................................52
5.3.11 Energia e Meio Ambiente............................................................................................55
6 METODOLOGIA................................................................................................................57
6.1 Etapas da metodologia .....................................................................................................57
6.1.1 Coleta de dados ..............................................................................................................57
6.1.2 A identificação das entradas e saídas (Visão Macro) .................................................58
6.1.3 Informações primárias e secundarias ..........................................................................58
6.1.4 Descrição do processo (Visão Ambiental) ...................................................................59
6.1.5 Inventário das entradas e saídas ..................................................................................59
6.1.6 Listagem dos aspectos ambientais envolvidos em cada processo ..............................61
6.1.7 Avaliação dos resultados...............................................................................................61
7 RESULTADOS ....................................................................................................................62
7.1 Visão Macro ......................................................................................................................62
7.2 Inventário ..........................................................................................................................64
7.3 Descrição dos Processos ...................................................................................................65
7.3.1 Localização.....................................................................................................................65
7.3.2 Lavra – Extração do ROM ............................................................................................66
7.3.3 Beneficiamento do Minério...........................................................................................74
7.3.4 Transporte......................................................................................................................80
7.3.5 Termelétrica...................................................................................................................82
8 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES .........................................................................86
REFERÊNCIAS .....................................................................................................................89
11
1 INTRODUÇÃO
De modo a satisfazer suas necessidades o ser humano desenvolve uma série de
instalações e estruturas produtivas (cidades, fábricas, cultivos, etc), ao qual conjunto se
denomina meio antrópico ressalta Silva, (2001) apud Ribeiro (2003). Para seu funcionamento,
o homem interage com o meio natural de três formas: consumindo recursos naturais, emitindo
rejeitos e transformando o espaço. A metodologia de ACV trata dos dois primeiros casos: os
fluxos de matéria e energia entre os meios natural e antrópico.
Nas últimas décadas, a repercussão e a preocupação ligada às questões ambientais
e socioeconômicas aumentaram consideravelmente, porque o ser humano percebeu que
associado a alguns bens e serviços está intrínseco um custo para a natureza. A sociedade está
tornando-se cada vez mais ciente que o consumo dos produtos manufaturados e os serviços
associados oferecidos causam ou pelo menos contribuem com efeitos adversos aos recursos
naturais e à qualidade do ambiente. Estes efeitos podem ocorrer em todos os estágios do ciclo
de vida de um produto ou de um serviço, da extração do material, a manufatura, a distribuição
e o consumo sem deixar de incluir o seu destino final.
A avaliação do ciclo de vida (ACV) foi desenvolvida há mais de 30 anos como
uma ferramenta para analisar os efeitos de um produto ou serviço no meio ambiente. Pode ser
usada como um instrumento para a obtenção de informações e o planejamento, identificando
“os pontos fracos” para a comparação de alternativas possíveis e ou melhorias do sistema. Os
resultados de uma ACV podem ainda ser usados para melhorar a compatibilidade ambiental
dos produtos e dos serviços.
A produção de energia elétrica possui necessidade óbvia e impactos ambientais.
Existem algumas variações significativas entre as diferentes formas de produção de energia
elétrica. Conseqüentemente é importante aplicar a metodologia de ACV para a comparação da
saúde e os impactos ambientais das várias formas de energia elétrica. O detalhamento e a
magnitude dos estudos de ACV diferem consideravelmente, dependendo do objetivo do
estudo particular.
12
Sendo assim, o presente trabalho possui o propósito de avaliar o ciclo de vida
baseado na NBR ISO 14040/2001 do carvão energético CE4500 utilizado para geração de
energia elétrica, na região Carbonífera de Santa Catarina, e quantificar os principais impactos
associados a este ciclo.
13
2 OBJETIVO
2.1 Objetivo Geral
Avaliar o Ciclo de Vida do carvão energético em duas mineradoras da Região Sul
de Santa Catarina.
2.2 Objetivos Específicos
Para atendimento do objetivo geral, foram definidos alguns objetivos específicos
para este estudo, listados a seguir:
• Realizar um estudo das principais etapas do ciclo de vida do carvão energético
CE 4500, descrevendo e identificando os principais materiais e processos envolvidos;
• Fazer um levantamento das informações necessárias para realização do estudo
através de coleta de dados em empresas mineradoras, ferrovia e termelétrica;
• Identificar e quantificar as principais variáveis envolvidas em todo o processo de
produção do carvão, como o uso de recursos naturais e energia, além das emissões e resíduos
gerados durante todo o ciclo de vida deste produto.
14
3 JUSTIFICATIVA
Para a maioria das pessoas a questão ambiental ultrapassa os limites do
quotidiano. É de responsabilidade de todos buscarem entender as inter-relações entre o estilo
de vida atual, ações e o meio ambiente. Cada produto e serviço usufruído possuem uma
história, ou seja, um ciclo, conhecer sua história e o seu significado permite ampliar a
compreensão e a responsabilidade de atuação mais efetiva para melhoria do meio.
A técnica de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é uma ferramenta de melhoria
dentro da linha de responsabilidade ambiental compartilhada, para o melhor acompanhamento
dos ciclos de produção e a identificação de alternativas de interação entre processos, sendo
uma técnica que está diretamente relacionada à gestão ambiental. O que ocorre atualmente em
alguns setores industriais são avaliações fragmentadas de impactos ambientais causados pela
produção industrial. Na realidade o que precisa acontecer, é verificar as entradas e saídas com
interação entre os processos.
Com relação à escolha do carvão energético CE4500 que é usado como
combustível para geração de energia elétrica em termelétricas, isto se dá pelo fato de que no
mundo inteiro o carvão esta numa posição de destaque na matriz energética e a tendência é de
aumentar nos próximos 30 anos. A região sul de Santa Catarina é umas das maiores
produtoras de carvão energético do Brasil. A avaliação das diversas etapas do ciclo de vida do
carvão energético poderá servir de base a respeito da magnitude dos aspectos ambientais desta
forma de geração de energia. Ou ainda, seus resultados poderão ser utilizados para inferir
quais são as atividades com maior potencial de impacto neste ciclo de vida, do ponto de vista
de consumos e emissões de material e energia, e futuramente compará-los com outras
alternativas de geração ou mesmo buscar sua minimização no contexto de um planejamento
energético orientado inclusive por fatores ambientais. As oportunidades de redução da
geração de rejeitos e do consumo de matérias-primas e energia devem ser analisadas de forma
sistêmica, visando interligar o destino de materiais e de sua transformação em produto por
meio de vários processos.
A exaustão dos recursos naturais e o aumento da poluição ambiental, devido
principalmente às atividades industriais e o crescimento demográfico, é motivo de reflecção
sobre o modelo de desenvolvimento econômico, social e ambiental.
15
A busca pelo desenvolvimento ambientalmente sustentável pode ser um dos
desafios que governos, empresas e a sociedade devam se organizar e atuarem como atores
principais para que ocorra esta mudança.
16
4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
4.1 Avaliação do Ciclo de Vida – ACV
Conforme (ABNT/NBR ISO 14040/2001), a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é
uma técnica para avaliar aspectos ambientais e impactos potenciais associados a um produto
mediante as seguintes etapas:
- a compilação de um inventário de entradas e saídas pertinentes de um sistema de produto;
- a avaliação dos impactos ambientais potenciais associados a essas entradas e saídas;
- a interpretação dos resultados das fases de análise de inventário e de avaliação de impactos
em relação aos objetivos dos estudos;
“A ACV estuda os aspectos ambientais e os impactos potenciais ao longo da vida
de um produto (isto é, do “berço ao túmulo”), desde a aquisição da matéria-prima, passando
por produção, uso e disposição [...]” (ABNT/NBR ISO 14040/2001, p.2).
Segundo Chehebe (2002), a análise de ciclo de vida é uma técnica que avalia os
aspectos ambientais e associa-os aos impactos potenciais causados pelo produto, compreende
etapas que vão desde a retirada da natureza das matérias-primas elementares que entram no
sistema produtivo (berço) à disposição do produto final (túmulo).
Para Mourad (2002), o conhecimento do ciclo de vida de um produto é o primeiro
passo na busca do desenvolvimento ambientalmente sustentável. Idealmente, o ciclo de vida
inicia-se quando os recursos para sua fabricação de um produto são removidos de sua origem,
a natureza – o berço, e finaliza-se quando o material retorna para a terra, o túmulo.
Chehebe (2002), ressalta que, a Análise do Ciclo de Vida é uma ferramenta
técnica, de caráter gerencial, que, entre outras aplicações propõem contribuir na busca de
produtos alternativos para a substituição de outros.
17
“Se a preocupação é com o meio ambiente, tem-se que resgatar a história das
coisas a partir da natureza, em termos do que é consumido e do que e como é devolvido a ela”
(Mourad, 2002 p. 8).
A Avaliação do Ciclo de Vida de um determinado produto ou serviço nada mais é
do que a história do produto contada por meio da avaliação de todas as entradas e saídas
através de balanços de massa e quantificado-as e associando-as aos possíveis aspectos e
impactos ao meio ambiente, à saúde humana e às conseqüências ecológicas conforme mostra
a Figura 01.
Qualquer produto para Chehebe (2002), originário não importa de que insumo,
madeira, vidro, plástico, metal ou qualquer outro elemento, sempre acabam afetando o meio
ambiente de alguma forma, seja no processo produtivo, das matérias-primas que consome, ou
seu uso e disposição final.
Figura 01: Diagrama representativo do Ciclo de Vida de um produto. Fonte: PEREZ, (2005) apud PRADO
(2007).
Para Prado (2007), a construção de uma planilha de balanços de massa e energia é
necessária para descrever o processo, calculando-se automaticamente a geração de resíduos
18
sólidos, efluentes líquidos e emissões gasosas. Por este motivo, alguns analistas referem-se a
esta ferramenta como uma análise dos recursos e perfis ambientais, onde pode-se avaliar e
tomar decisões gerenciais de forma a contribuir para a melhoria e conservação do meio
ambiente.
“Mas a ACV tem uma característica que a individualiza: além de ser a única que
avalia o ciclo de vida todo, é a única que pode ser usada para comparar produtos” (Coltro,
2003 apud Prado 2007 p.12).
4.2 Etapas de aplicação da metodologia
Conhecido internacionalmente pela sigla LCA - Life Cycle Assessment (
Avaliação do Ciclo de Vida), a metodologia é muito mais abrangente do que um estudo de
balanço de energia e massa (CEMPRE, 2005 apud Prado 2007 p.8).
A lista a seguir resume algumas das características-chave da metodologia da ACV
(ABNT/NBR ISO 14040/2001, p.4).
-“É conveniente que estudos da ACV abordem sistemática e adequadamente os aspectos ambientais de sistemas de produto, desde aquisição de matéria-prima até a disposição final”. -“O grau de detalhe e o período de tempo de um estudo da ACV podem variar em larga escala, dependendo da definição de objetivo do escopo”. -“Convém que o escopo, as suposições, a descrição da qualidade dos dados, as metodologias e a saída de estudos da ACV sejam transparentes. Convém que os estudos da ACV discutam e documentem as fontes de dados e que sejam clara e apropriadamente comunicados”. -“É recomendado que sejam tomadas providências, para respeitar questões de confidencialidade e propriedade, dependendo da aplicação pretendida do estudo da ACV”.-“Convém que a metodologia da ACV permita a inclusão de novas descobertas científicas e melhorias no estado-da-arte da tecnologia”. - “São aplicados requisitos específicos a estudos da ACV, que são usados para fazer uma afirmação comparativa que é disponibilizada ao público”. -“Não existe base científica para reduzir resultados da ACV a um único número ou pontuação globais, uma vez que existem trade offs e complexidades para os sistemas analisados em diferentes estágios do seu ciclo de vida”. -“Não existe um único método para conduzir estudos da ACV. Convém que as organizações tenham flexibilidade para implementar praticamente a ACV conforme estabelecido nesta Norma, com base na aplicação específica e nos requisitos do usuário”.
19
4.3 Fases de uma ACV
“A avaliação do ciclo de vida deve incluir a definição de objetivo e escopo,
análise de inventário, avaliação de impactos e interpretação de resultados”, conforme ilustrado
na Figura 02 (ABNT NBR ISO 14040/2001, p.4).
Resultados da ACV para a (ABNT NBR ISO 14040/2001), podem ser entradas
úteis para uma variedade de processos de tomada de decisão. As aplicações diretas da ACV,
como os exemplos listados na Figura 02, não fazem parte do escopo da Norma NBR ISO
140040/2001.
Estudos de inventário do ciclo de vida devem incluir a definição de objetivo e
escopo, análise de inventário e interpretação de resultados. Os requisitos e recomendações da
norma NBR ISO 14040/2001, com a exceção daquelas prescrições relativas à avaliação de
impacto, também se aplicam a estudos de inventário do ciclo de vida conforme relata ABNT
NBR ISO 14040/2001.
Figura 02: Estrutura das etapas da ACV. Fonte: ABNT/NBR ISO 14040, 2001.
20
“O correto desenvolvimento de cada uma destas fases, bem como a harmonização
entre as mesmas são essenciais para o êxito de uma ACV” (Garcia 2002 p.19).
4.3.1 Definição de objetivo e escopo
Esta etapa de definição de objetivo e escopo é o planejamento do trabalho.
Segundo SETAC, 1993 apud Prado (2007) as principais razões para a realização do estudo
deverão ser consideradas: o público alvo, sua abrangência e limites, a unidade funcional
adotada, a metodologia, os procedimentos considerados necessários para a garantia da
qualidade do estudo, a escolha dos parâmetros ambientais, a escolha do método de agregação
e evolução do estudo e a estratégia para coleta de dados.
“É importante ressaltar o caráter preliminar de tais definições, pois a ACV é uma
ferramenta interativa e faz parte de sua metodologia a revisão, quando necessária, do
planejamento inicial” (Chehebe 2002, p.22).
A definição do escopo de um estudo de ACV segundo norma (ABNT NBR ISO
14041/2004) estabelece o conjunto inicial dos processos elementares e categorias de dados
associadas. Como a coleta de dados pode cobrir vários locais de origem dos dados e
referências publicadas, várias etapas são úteis para assegurar a compreensão uniforme e
consistente dos sistemas de produtos a serem modelados. É recomendável que estas etapas
incluam:
“O desempenho de fluxogramas de processos específicos que delineiem todos
os processos elementares a serem modelados, incluindo inter-relações” (ABNT NBR ISO
14041/2004 p.10);
“A descrição de cada processo elementar em detalhes e a listagem das
categorias de dados associadas com cada processo elementar” (ABNT NBR ISO 14041/2004
p.10);
“O desenvolvimento de uma lista que especifique as unidades de medida”
(ABNT NBR ISO 14041/2004 p.10);
21
“A descrição das técnicas de coleta de dados e técnicas de cálculo para cada
categoria de dados, para auxiliar o pessoal nos locais de origem dos dados a compreender qual
informação é necessária para o estudo de ACV” (ABNT NBR ISO 14041/2004 p.11);
“O fornecimento de instruções para os locais de origem dos dados para
documentar claramente quaisquer casos especiais, irregularidades ou outros itens associados
com os dados fornecidos” (ABNT NBR ISO 14041/2004 p.11).
4.3.2 Análise de inventário
Com o objetivo e o escopo do estudo, definidos, a próxima etapa é a análise de
inventário dos dados coletados e posteriormente a quantificação das variáveis envolvidas
durante o ciclo de vida do produto, processo ou atividade.
Chehebe (2002), diz que a análise de inventário é a fase das coletas de dados e a
quantificação de todas as variáveis (matéria-prima, energia, transporte, emissões para o ar,
efluentes, resíduos sólidos e etc...) envolvidas durante o ciclo de vida de um produto, processo
ou atividade. A condução do inventário é um processo interativo. A seqüência de eventos
envolve invariavelmente a checagem de procedimentos de forma a assegurar que os requisitos
de qualidade estabelecidos na primeira fase estejam sendo obedecidos.
Segundo Garcia (2002), a análise de inventário é a fase que contempla o
levantamento, a compilação e a quantificação das entradas e saídas de um dado sistema em
termos de energia, recursos naturais e emissões para água, terra e ar, devendo ser
considerando as categorias de impacto e fronteiras definidas, com resultados ponderados pela
unidade funcional.
A Tabela 01, mostra um exemplo hipotético de um produto genérico, com as
principais entradas e saídas que envolvem todo o ciclo de vida do produto.
Tabela 01: Exemplo de um inventário de ciclo de vida.
Parâmetro UnidadeQuantidade/1000Kg produto
(*)Energia (entrada) Total MJ 6000
22
Hidrelétrica MJ 4800
Queima de combustíveis MJ 1200
Recursos Naturais (entrada) Água kg 3000
Carvão kg 1270
Madeira - reflorestamento kg 300
Madeira - virgem kg 80
Gás natural kg 140
Petróleo kg 2500
Constituintes minoritário kg 13
Uso de Terra (entrada) Uso contínuo m² ano 6,4
Uso único m² 8,3
Resíduos Sólidos (saída) Reciclagem externa ao sistema Kg 3,8
Resíduos tóxico Kg 0,07
Resíduo de processo industrial Kg 70
Volume usado para disposição final dm³ 88
Emissões para o Ar (saída) Particulados kg 2,7
Gás Carbônico (CO2) (renovável) kg 278
Gás Carbônico (CO2) (não-renovável) kg 3300
Monóxido de carbono (CO) kg 67
Metano (CH4) kg 2
Óxidos de enxofre (Sox) como SO2 kg 1,4
Compostos orgânicos voláteis (COVs) kg 0,5
Emissões para a Água (saída) DBO g 150
DQO g 1100
Sólidos suspensos g 250
Sólidos solúveis g 0,54
Metais pesados g 300
Óleos e gorduras g 0,04Fonte: Garcia (2002), p.21 adaptado por Souza (2007). (*) Valores hipotéticos. MJ- unidade de energia.
4.3.3 Avaliação de impacto
Para Garcia (2002), a avaliação de impacto ambiental é a etapa onde se procura
entender e avaliar a intensidade e o significado das alterações potenciais sobre o meio
ambiente associada ao consumo de recursos naturais e de energia e da emissão de substância,
relativas ao ciclo de vida do produto em estudo.
23
A avaliação de impactos é a compreensão do tamanho e significância dos
impactos baseada na análise de inventário.
Segundo a norma (ABNT NBR ISO 14040/2001) a fase de avaliação do impacto
da ACV é dirigida à avaliação da significância de impactos ambientais potenciais, usando os
resultados da análise de inventário do ciclo de vida. Em geral, este processo envolve a
associação de dados de inventário com impactos ambientais específicos e a tentativa de
compreender estes impactos. O nível de detalhe, a escolha dos impactos avaliados e as
metodologias usadas dependem do objetivo e do escopo do estudo.
A avaliação de impacto para Chehebe (2002) representa um processo
qualitativo/quantitavo de entendimento e avaliação da magnitude e significância dos impactos
ambientais baseado nos resultados obtidos na análise de inventário. O nível de detalhe,
escolha dos impactos a serem avaliados e a metodologia utilizada dependem do objetivo e do
escopo de estudo.
4.3.3.1 Principais categorias de aspectos e impactos
Consumo de recursos naturais - Esta categoria enfoca o uso de água e a
extração de recursos naturais para consumo como fonte energética e como matéria-prima de
processos industriais (Garcia 2002, p.22).
Exaustão dos recursos naturais não renováveis - A extração de combustíveis
fósseis ou minerais, minérios, etc... (Chehebe 2002 p.73)
Consumo de energia - É um dos indicadores mais observados na avaliação do
“custo ambiental”, pois está associado ao requerimento de recursos naturais e também a
muitas das emissões para o ar e para a água (Garcia, 2002 p.24).
Efeito estufa – A atmosfera da Terra é constituída de gases que permitem a
passagem de radiação solar e absorvem grande parte do calor emitido pela superfície aquecida
da Terra, sendo essa propriedade conhecida como efeito estufa. Em virtude disso, a
temperatura média da superfície do planeta mantém-se em cerca de 15 ºC. Sem esse efeito a
24
temperatura da Terra seria de -18 ºC. Entretanto, o fato que vem preocupando a sociedade
como um todo é a intensificação do efeito estufa decorrente da ação do homem e que pode
trazer conseqüências para o clima do planeta segundo Garcia (2002).
Aquecimento global – Quantidades crescentes de CO2, N2O, CH4, aerossóis e
outros gases na atmosfera terrestre estão conduzindo a uma absorção cada vez maior das
radiações emitidas pela Terra e, consequentemente, a um aquecimento global conforme
Chehebe (2002).
Acidificação – A deposição ácida, resultante da emissão de óxidos de
nitrogênio e enxofre para a atmosfera, para o solo ou para a água pode conduzir a mudanças
na acidez da água e do solo, com efeito, tanto sobre a fauna quanto sobre a flora segundo
Chehebe (2002).
Toxicidade humana – A exposição a substâncias tóxicas (através do ar, água
ou solo, especialmente através da cadeia alimentar) causam problemas à saúde humana
(Chehebe, 2002 p.73).
Ecotoxicidade – A flora e a fauna podem sofrer danos, algumas vezes até
irreversíveis, causados por substancias tóxicas. A ecotoxicidade é definida tanto para a água
quanto para o solo (Chehebe, 2002 p.73).
Nutrificação e Eutrofização – A adição de nutrientes à água ou ao solo
aumenta a produção de biomassa. Na água, isso conduz a uma redução na concentração de
oxigênio, o que afeta outros organismos como exemplo os peixes. Tanto no solo quanto na
água a nutrificação pode levar a alterações indesejáveis no número de espécies no ecossistema
e, portanto a problemas relativos à biodiversidade conforme Chehebe, (2002).
Fumaça fotoquímica oxidante – Sob a influência dos raios ultravioletas, os
óxidos de nitrogênio reagem com as substancias orgânicas voláteis, produzindo oxidantes
fotoquímicos que causam o nevoeiro (Chehebe, 2002 p.74).
Redução da camada de ozônio – A exaustão da camada de ozônio conduz a
um crescimento na quantidade de raios ultravioletas que atinge a superfície da Terra, o que
25
pode resultar no crescimento de doenças, danos a diversos tipos de materiais e interferências
com o ecossistema ressalta Chehebe, (2002).
4.3.4 Interpretação dos resultados
Conforme Chehebe (2002) a interpretação dos resultados obtidos consiste na sua
identificação e análise das fases de inventário e/ou avaliação de impacto de acordo com o
objetivo e o escopo previamente definidos para o estudo. Os resultados dessa fase podem
tomar a forma de conclusões e recomendações aos tomadores de decisão.
“Na etapa de interpretação são realizados estudos para o desenvolvimento de
prioridades e são feitas as avaliações possíveis, identificando oportunidades para a redução do
ônus ambiental” (Prado 2007, p.15).
“A ACV possui uma natureza interativa, podendo o escopo ser modificado à
medida que informações adicionais forem sendo coletadas no seu decorrer e/ou quando o
sistema estudado for melhor conhecido” (Garcia 2002, p.28).
Assim, as conclusões de uma ACV visam indicar melhorias ambientais por meio
da:
“Identificação, avaliação e seleção de opções para melhorias ambientais”
(Garcia 2002, p.28);
“Identificações de pontos críticos do ciclo de vida que precisam ser melhorados
pela avaliação da análise de inventário” (Garcia 2002, p.28);
“Estimativas dos ganhos ambientais que podem decorrer das ações de melhoria
sugeridas” (Garcia 2002, p.28).
26
4.4 Vantagens da ACV
A metodologia da ACV segundo Gatti (2002) é uma ferramenta importante, pois
trata com clareza e objetividade de questões ambientais complexas tais como: gerenciamento
de recursos naturais, identificação de pontos críticos de um determinado processo ou produto,
otimização de sistemas de produtos, desenvolvimento de novos serviços e produtos,
otimização de sistemas de reciclagem para os diversos materiais, definição de parâmetros para
atribuição de rótulo ambiental a um determinado produto.
“O gerenciamento dos recursos naturais tem por objetivo o uso adequado dos
recursos naturais e dos ecossistemas, respeitando sua capacidade de recuperação, bem como
sua utilização de forma sustentável” (Gatti, 2002 p.29).
“A ACV encoraja as indústrias a sistematicamente considerar as questões
ambientais associadas aos sistemas de produção (insumos, matérias-primas, manufatura,
distribuição, uso, disposição, reuso, reciclagem)” (Chehebe, 2002 p.13).
O estudo de ACV é uma poderosa ferramenta para a otimização de sistemas de
produtos, diz Gatti (2002) uma vez que permite que se tenha clareza de quais são e onde se
localizam os pontos críticos do sistema em questão. Deste modo, os esforços para
implementação de melhorias visando otimização, são focados exatamente nas etapas críticas
do sistema.
Tanto no desenvolvimento de um novo produto, processo ou serviço como
também na otimização a ACV pode ser útil, pois diz que é por meio da implementação de
melhorias na busca de um melhor desempenho, tanto ambiental quanto econômico, que ocorre
a redução de desperdícios e também resulta em lucros financeiros para a empresa (Gatti
2002).
A ferramenta da ACV ajuda a melhorar o entendimento dos aspectos ambientais
ligados aos processos produtivos de uma forma mais ampla, auxiliando na identificação de
prioridades e afastando-se do enfoque tradicional end-of-pipe ou seja um enfoque somente no
fim de tubo (fim da linha) para a proteção ambiental (Chehebe, 2002 p.13).
27
A ACV também pode ser aplicada em projetos de novos produtos visando a sua
otimização que auxiliará grandemente na eficiência do processo produtivo da logística de
distribuição e do abastecimento de matérias-primas, porém Gatti (2002) ressalta que o
conhecimento do desempenho global do sistema permite que se busque alternativas para
melhorarem o desempenho ambiental do produto.
A ACV pode também servir de base para os programas de rotulagem ambiental,
sendo que os critérios de escolha levam em conta os dados obtidos nos estudos de ACV e
outros fatores que definem o que deve ser considerado relevante pelo Órgão Certificador
(Gatti, 2002 p.40).
4.5 Desvantagens da ACV
A ferramenta ACV para produtos, serviços ou processos ainda encontra-se em
estágio de desenvolvimento inicial relacionado à sua praticidade e custos. A coleta de dados é
complexa e cara, em seguida existem muitas incertezas relativas à sua credibilidade, devido às
suposições sobre a coleta de dados e determinação de categorias de impacto feitas durante o
estudo.
Segundo Coltro, 2003 apud Prado, (2007) uma das dificuldades do estudo está em
decidir que atividades inerentes aquele produto ou serviço associado podem ser eliminados.
Existem, dentro da metodologia, critérios para eliminar etapas, chamados de sistemas de
produtos, ou seja, o sistema que foi definido por um determinado produto. O passo seguinte é
o de levantamento das informações, levando em consideração o que a série ISO 14000
designa em termos de aspectos ambientais, sobre o que entra do meio ambiente, em termos de
matéria ou de energia, ou o que esse sistema devolve para o meio ambiente.
Outro fator limitante para Prado (2007) é que os resultados alcançados para um
estudo em uma determinada região não podem ser transportados para outras regiões, o mesmo
acontecendo com a época em que se realiza o estudo, uma vez que diferenças sócio-
econômico-culturais podem afetar o resultado final. Sendo assim, a segurança dos resultados
depende da qualidade, viabilidade e tipo dos dados de entrada coletados.
28
Prado (2007) conta que o processo de avaliação do ciclo de vida é bastante
complexo, pois existem modelos que são usados em conjunto com outras ferramentas, como
as auditorias ambientais, os diagnósticos ambientais, assim como existem modelos que
quantificam o impacto ambiental.
4.6 Exemplos de ACV
Para Gianneti e Almeida (2002) a análise do produto deve ser sempre
acompanhada da análise do processo para que, sob uma visão sistêmica, haja interações da
planta com o meio ambiente e para assim serem compreendidas tanto em sua dimensão
espacial como temporal. Observa-se na Figura 03 que a Avaliação do Ciclo de Vida do
Produto considera a quantidade de reservas retiradas do meio ambiente para a fabricação do
produto, a quantidade de material descartado, a possível reciclagem do produto após o uso e
as emissões (sólidas, líquidas ou gasosas) que podem ser geradas em cada etapa da vida do
produto.
Figura 03: Representação da Análise de Ciclo de Vida de uma indústria química considerando na horizontal o ciclo de vida do produto e na vertical, o ciclo de vida da planta industrial. Fonte: Gianneti e Almeida (2002).
Segundo Gianneti e Almeida (2002) a Avaliação de Ciclo de Vida do processo
tem caráter temporal e leva em conta o impacto causado pela construção da planta, aquele
devido à sua operação e, finalmente, o impacto relacionado à sua desativação. Na avaliação da
etapa de operação pode-se visualizar pontos onde procedimentos relativamente simples
29
podem minimizar a emissão de poluentes. Por exemplo, identificar possibilidades para reduzir
ou eliminar o uso de solventes nas operações de limpeza e manutenção ou instalar detetores
para identificar vazamentos de substâncias gasosas. Pode-se mostrar o efeito da desativação
de uma planta e da recuperação das áreas de estações de tratamento e armazenamento de
substâncias tóxicas.
Segundo Gianneti e Almeida (2002) um exemplo do ciclo de vida de um produto
da indústria química pode ser visualizado no fluxograma da Figura 04 que mostra as etapas
de fabricação e utilização do metanol e sua interação com o meio ambiente. No ciclo de vida
do metanol pode-se observar a contribuição do meio ambiente, onde se pode considerar a
água utilizada para a irrigação ou a água da chuva necessária para o crescimento da biomassa
e a área de terreno necessária para este crescimento e seu reflorestamento. Nesta fase ocorre
principalmente a emissão de O2, mas podem ser, também incluídos, fertilizantes, herbicidas
ou pesticidas eventualmente utilizados no cultivo da biomassa. Na etapa de produção do
álcool, pode-se observar a utilização de matérias primas (biomassa e CaO) e água, a geração
de um subproduto (fertilizante que poderia ser reutilizado na primeira etapa), emissão de CO2
e enxofre. A Avaliação do Ciclo de Vida do metanol inclui seu uso, onde são consideradas a
emissão de CO2 e o uso de água.
Figura 04: Ciclo de Vida da produção de metanol. Fonte: Gianneti e Almeida (2002).
Para Gianneti e Almeida (2002) neste tipo de avaliação um balanço de massa (e,
também, de energia) permite conhecer profundamente todas as etapas de um processo e suas
interações com o meio ambiente. Além disto, todas as interações do produto com o ambiente,
desde a extração de matérias primas para sua fabricação até seu descarte podem ser avaliadas,
alteradas e melhoradas com o fechamento de ciclos, a utilização de matérias primas
30
renováveis, a diminuição do transporte de material entre as etapas de vida do produto, o uso
de processos ambientalmente benignos (Química Verde) e a consideração da etapa de uso no
planejamento do processo e do produto.
Segundo exemplo de Avaliação de Ciclo de Vida, é um inventário do Etileno
(Eteno) demonstrando o seu ecoperfil, como mostra a Tabela 02.
Tabela 02: Consumos e emissões para a produção de 1kg de etileno, baseados na produção de 19 refinarias da Europa.
Unidade Média
Energia carvão MJ 0,94óleo MJ 1,75gás MJ 6,06
hidroeletricidade MJ 0,12nuclear MJ 0,32outros MJ <0,01
total energia MJ 9,19Matérias-primas
contidacarvão MJ <0,01
óleo MJ 31,45gás MJ 28,82
Total matérias-primas MJ 60,28
Total energia MJ 69,47
Matérias-primas minério de ferro mg 200
calcário mg 100
água mg 1.900.000
bauxita mg 300
cloreto de sódio mg 5.400
argila mg 20
ferro-manganês mg <1
Emissões atmosféricas poeira mg 1000
monóxido de carbono mg 600
dióxido de carbono mg 530.000
óxido de enxofre mg 4.000
óxido de nitrogênio mg 6.000
ácido clorídrico mg 20
hidrocarbonetos mg 7.000
outros orgânicos mg 1
metais mg 1
Efluentes líquidos carbono orgânico mg 200
DBO mg 40
ácidos com H+ mg 60
31
metais mg 300
cloretos mg 50
orgânicos dissolvidos mg 20
sólidos suspensos mg 200
óleo mg 200
fenol mg 1
sólidos dissolvidos mg 500
nitrogênio mg 10
Resíduos sólidos res. Industriais mg 1.400
res. Minerais mg 8.000
escória e cinzas mg 3.000prod. Químico não
tóxico mg400
prod. Químicostóxicos mg 1
Fonte: Boustead, I. (1993).
4.7 A Normatização da ACV
A padronização dos procedimentos da ACV pela ISO se deu dentro da estrutura da
ISO 14000 – Sistema de Gestão Ambiental. Os documentos relacionados à ACV são:
• ISO 14040: ACV – Princípios Gerais e Estrutura
• ISO 14041: ACV – Definição de Escopo e Análise de Inventário
• ISO 14042: ACV – Avaliação do Impacto do Ciclo de vida
• ISO 14043: ACV – Interpretação do Ciclo de Vida
4.7.1 Normatização dos Rótulos Ambientais
• ISO 14020: Rótulos e Declarações Ambientais – Princípios Básicos
32
• ISO 14021: Rótulos e Declarações Ambientais – Autodeclarações Ambientais – Tipo II4
• ISO 14024: Rótulos e Declarações Ambientais – Rótulo Ambiental Tipo I5 – Princípios e
procedimentos
• ISO 14025: Rótulos e Declarações Ambientais – Rótulo Tipo III6
5 Relatos Histórico do Carvão
Segundo Müller et al (1987) o carvão mineral é o recurso energético, não
renovável de maior abundância no Globo Terrestre, sendo descoberto e conhecido pelo
homem muitos séculos antes de Cristo. E descrito mais tarde por Marco Pólo nas Minas de
Chengi, em 1280 d.C, em suas viagens pela China.
No Brasil, para Müller et al (1987), a descoberta do carvão mineral data do ano de
1875. Neste período, pesquisadores estrangeiros desenvolveram trabalhos pioneiros sobre o
carvão brasileiro, através do envio de várias amostras para o exterior. Também houve o
desenvolvimento de inúmeros projetos por parte de empresas de mineração, em fase de
formação começando de maneira efetiva a pesquisa e a produção de carvão no Brasil, nos
estados da região Sul.
O carvão mineral de Santa Catarina foi descoberto em 1822 por tropeiros que
desciam a Serra do Doze hoje Serra Geral do Rio do Rastro. Segundo Belolli et al (2002) os
indígenas já conheciam essas pedras que queimavam, porém a diferença é que foram os
tropeiros que tomaram conhecimento do seu valor econômico ao levarem adiante a notícia
sobre essas pedras que queimavam assim que souberam do interesse da Corte, a qual enviou
várias missões de pesquisadores e cientistas à região sul de Santa Catarina a fim de estudar tal
“fenômeno”. Os estudos concluíram que tais pedras eram semelhantes ao carvão mineral,
33
substância muito utilizada na Inglaterra como fonte de energia principalmente para uso
industrial e doméstico.
A exploração do carvão catarinense segundo Belolli et al (2002) desenvolveu-se
na Região Sul do Estado, onde importantes centros de mineração se consolidaram nos
municípios de Lauro Muller, Urussanga, Siderópolis, Treviso, Criciúma, Forquilhinha, Içara,
Morro da Fumaça e Maracajá.
“O anuncio da descoberta efetiva do carvão de pedra em Santa Catarina corria
solto, gerando um clima positivo para torná-lo um produto vendável” (Belolli et al, 2002
p.27).
Em 1884 foi inaugurada a Estrada de Ferro Dona Tereza Cristina, porém Belolli et
al (2002), demonstra que este empreendimento enfrentou dificuldades burocráticas,
econômicas e de infra-estrutura, o que retardaram o desenvolvimento e a expansão da
atividade mineira da região. Esta situação permaneceu até o início da Primeira Guerra
Mundial que marcou o inicio de um novo período para a exploração do carvão catarinense.
Foi nesta época em que o industrial Henrique Lage adquiriu a empresa falida do Visconde de
Barbacena e fundou a empresa Lage e Irmão. A partir daí que a estruturação desta indústria se
consolidou com a construção do Porto de Imbituba e de lavadores de carvão abrindo assim
mercado para a produção e venda deste minério.
A modernização do setor carbonífero ocorreu no período datado entre 1917 e
1922, quando foram organizadas as primeiras empresas de mineração de carvão mineral de
Santa Catarina, após resultados obtidos das análises realizadas na Inglaterra, Estados Unidos,
Bélgica e Alemanha de amostras do carvão da Região Carbonífera para providenciarem a
elaboração dos serviços de lavra e beneficiamento do produto extraído, afim de obterem
melhores resultados e aproveitamento da produção (Belolli et al, 2002 ).
34
5.1 O carvão: seu desenvolvimento e classificação
O carvão é formado a partir de material vegetal que se acumulou no fundo de
pântanos há milhões de anos, Segundo Hinrichs; Kleinbach (2003).
Os carvões são rochas combustíveis de origem orgânica, caustobiolitos, que
ocorrem como camadas, em posições estratiformes lenticular, dentro de bacias sedimentares.
Eles resultam da acumulação de grandes quantidades de restos vegetais em formas negativas
do relevo, num ambiente saturado de água, ou seja, os pântanos e preferencialmente
localizados nas planícies costeiras e flúvio-lacustres. (DNPM, 1985) O carvão recebe quatro
classificações, de acordo com a quantidade de carbono nele contida demonstrado através da
Tabela 03.
Em cada estágio do seu desenvolvimento, a porcentagem de carbono do carvão
aumenta como mostra a tabela de classificação do carvão a seguir.
Tabela 03: Classificação do carvão.
Classificação Carbono (%) Conteúdo Energético
(Btu/Ib)
Lignito 30 5.000-7.000
Sub-betuminoso 40 8.000-10.000
Betuminoso 50-70 11.000-15.000
Antracito 90 14.000
Fonte: (P. Averitt, U.S. Geological Survey Bulletin 1.412, 1975 apud Hinrichs; Kleinbach, 2003) adaptado por Souza, 2007.
DNPM (1985) ressalta que a massa vegetal que se acumulou e foi soterrada sofreu
transformações através de processos bioquímicos, e geoquímicos. Esta maturação leva essa
massa ao estágio de turfa, linhito, carvão sub-betuminoso, carvão betuminoso, antracito e o
grafite. Este processo de carbonificação é o enriquecimento relativo de carbono fixo, a custo
de outros elementos como hidrogênio e oxigênio, expulsos sob forma de água, dióxido de
carbono e metano; isto ocorrendo sob as condições de temperatura e pressão.
Já para Müller et al (1987) o carvão pode ser definido, sucintamente como sendo
uma rocha sedimentar combustível, formada a partir de determinados vegetais, que sofreram
35
soterramento e compactação em bacias originalmente pouco profundas. Os fatores como a
pressão, a temperatura, a tectônica e o seu tempo de atuação, determinaram a carbonificação
gradativa da matéria vegetal original, que sofreu modificações significativas com a perda de
O2 e H2O e enriquecimento em carbono.
“A aparência lamelar do carvão deve-se aos seus constituintes individuais
microscópicos elementares, chamados genericamente de macerais, e que por analogia podem
ser comparados aos minerais das rochas [...]” (Müller et al, 1987 p.12).
“Além dos macerais, o carvão é constituído por matéria mineral, sendo as mais
comuns, os minerais de argila, carbonatos, sulfetos e quartzo” (Müller et al, 1987 p.12).
“A presença de matéria mineral é de grande significado tecnológico, pois pode ser
responsável por abaixamento na temperatura de fusão das cinzas, corrosão e abrasão nos
tubos das caldeiras” (Müller et al, 1987 p.12).
Tabela 04: Principais parâmetros analisado do carvão CE4500. % Umidade 7,7
% Cinzas 42,9
% Enxofre 1,9
% Mat. Volátil 20,5
P.C.S. 4.567,00
% > 25 mm 3,3
% < 0,60 mm 9,7
Fonte: SIECESC, 2007.
Além dos constituintes de origem orgânica, fazem parte da formação do carvão o
material mineral, sob forma de lâminas intercaladas ou disseminadas dentro dos litótipos,
constituindo as carbomineritas, e sua participação pesa no valor comercial do carvão (DNPM,
1985).
36
5.2 O carvão em Santa Catarina
“As principais jazidas e minas de carvão do estado de Santa Catarina encontram-
se na região sudeste do estado, nos municípios de Criciúma, Içara, Siderópolis, Treviso,
Urussanga e Lauro Muller” (Sampaio, 2001 p. 27)
“A zona carbonífera tradicional, no sul do estado, estende-se por 60 km norte-sul,
de Lauro Muller sobre Siderópolis e Criciúma até Maracajá” (DNPM, 1985; p.15)
As pesquisas dos últimos 15 anos, conforme DNPM (1985), resultaram num
prolongamento considerável dessa zona, de maneira que até hoje é conhecida por mais de 100
km norte-sul, de Brusque do Sul até o litoral sul-catarinense, e adentrando na plataforma
continental submersa, em direção ao Rincão. Dessa zona, de em média 20 km de largura,
existe hoje uma visão detalhada a respeito do seu potencial carbonífero.
A Figura 05 mostra a localização de carvão mineral no sul do estado de Santa
Catarina. A faixa da seqüencia sedimentar Gonduânica que corta todo o estado é aquela que
propiciou as condições ideais para a formação do carvão, mas nem por isso quer dizer que
exista carvão em toda esta faixa, o trecho com coloração preta é a representação dos
principais depósitos de carvão na região sul catarinense.
37
Figura 05: Carvão no estado de Santa Catarina. Fonte: DNPM (1985) p. 15
Segundo DNPM 1985, a posição atual dos sedimentos carboníferos da região sul,
que se apresenta com um desnível de mais de 700m de norte ao sul, é devido a dois eventos
tectônicos: os movimentos epirogenéricos, que levaram à formação da Sinclinal de Torres, e
falhamentos de direção NE, também N e NW, formando inúmeros blocos, impondo sua
declinação para efeito de lavra.
“Mais além, na parte sul, ocorre uma grande quantidade de diques e soleiras de
diabásio, afetando as camadas de carvão” (DNPM, 1985 p.15)
As três principais camadas de carvão em Santa Catarina para Scheibe, 2002 fazem
parte do Membro Siderópolis, da porção superior da Formação Rio Bonito, de idade
Permiana: as camadas Bonito, Irapuá e Barro Branco (Figura 05). Das camadas citadas a
última sempre foi considerada a mais importante, pois é a única que fornece carvão para o
coque das plantas siderúrgicas tradicionais. O carvão das camadas Bonito e Irapuá já foram
bastante mineradas. A camada Barro Branco e os carvões encontrados no Rio Grande do Sul e
Paraná também são utilizados com fins energéticos, como nas plantas termelétricas das usinas
ou para fins industriais como as fábricas cimenteiras.
38
5.3 Mineração de Carvão
O principal objetivo da atividade mineira diz Chaves (1996) é a descoberta do
minério, a lavra e a concentração de minérios, sendo assim as atividades executadas dentro da
mineração consistem em descobrir os recursos minerais escondidos no subsolo através da
pesquisa mineral ou plano de lavra, trazer este bem mineral do subsolo até a superfície através
da lavra, para finalmente, após beneficiamento colocar esse bem mineral em condições de
ser utilizado pelas indústrias metalúrgicas, cerâmicas ou químicas.
Nos empreendimentos de mineração de carvão, as principais operações
industriais, do ponto de vista dos processos produtivos pode-se identificar três operações
distintas denominadas: Extração, Beneficiamento e Transporte. Estas atividades estão
esquematicamente representadas na Figura 06.
Figura 06: Esquema da unidade industrial de mineração de carvão. Fonte: SIECESC, (2007).
39
5.3.1 Plano de Lavra
Para se escolher o local a ser minerado, são necessários estudos prévios da área
selecionada. Inicia-se com trabalhos de reconhecimento preliminar de campo, embasado em
material fotográfico aéreo, passando pelo estudo de eventuais afloramentos e formações
geológicas interessantes. O mapeamento geológico é de suma importância, pois a pesquisa de
subsuperfície será determinada pelo conhecimento dali advindo. Através do resultado de
sondagens geológicas, pode-se determinar o volume de minério existente na jazida e suas
inter-relações com as rochas encaixantes. A lavra será planejada com os subsídios colhidos
durante a fase de pesquisa, que podem ser elencados como: volume disponível de material
minerável, compartimentação geológico-estrutural dos blocos, ocorrência de aqüíferos
subterrâneos importantes, sistemas principais de falhas e fraturas geológicas, dentre outros
parâmetros.
O Plano de Lavra propriamente dito exige uma série de cuidados e planejamentos
a médio e longo prazos. Há que se fazer uma análise de mercado, fluxo de capital,
disponibilidade de meios para o beneficiamento do minério extraído, locais para disposição de
rejeitos da lavra e do beneficiamento, escolha adequada de locais para a construção de planos
inclinados e poços verticais, bem como as construções de superfície e subterrâneas. A lavra
demanda uma série de planejamentos próprios, tais como ventilação, bombeamento,
eletricidade, carregamento do minério, escoramento, etc, que deverão estar detalhados no
Plano de Lavra, a ser apresentado ao DNPM para análise e eventual aprovação. No Plano de
Lavra deverão estar inseridas de forma clara e inequívoca, as providências para a preservação
do meio ambiente, durante a lavra e após a exaustão das reservas. Antes do término da lavra o
minerador deverá apresentar ao DNPM, um Projeto Técnico de Fechamento de Mina, que
além de visar à proteção do meio ambiente, também discorrerá detalhadamente sobre o
fechamento físico da mina.
40
5.3.2 Extração em Subsolo
“A atividade de lavra consiste no conjunto de operações cujo objetivo é o
desmonte e extração das camadas de carvão para posterior processamento na usina de
beneficiamento” (Müller et al, 1987, p.58).
“Em função das condições de jazimento, a mineração pode ser desenvolvida em
subsolo ou a céu aberto” (Müller et al, 1987, p.58).
Em décadas passadas (80 e 90) das minas em operação 45% eram a céu aberto e
55% eram subterrâneas, hoje quase 100% das minas na região sul de Santa Catarina são
subterrâneas e que operam pelo método de câmaras e pilares sem desmonte dos pilares,
prática banida pelo DNPM em 1990 através de um decreto.
A popularidade do método de câmaras e pilares se dá pelo fato de que 90% das
atividades de lavra de carvão em subsolo nos Estados Unidos são desenvolvidas por essa
técnica, igualmente no Brasil esse método é a principal técnica empregada na lavra de carvão
em subsolo, relatam Koppe e Costa (2002).
O método de lavra de câmaras e pilares segundo Müller et al (1987), consiste
basicamente na abertura de um eixo principal de transporte, que pode ser constituído de duas
ou mais galerias paralelas e perpendiculares e a estes são traçados os painéis de produção,
onde são abertas galerias de produção (ou Câmaras), da fase de desenvolvimento e entre estas
são deixados pilares para sustentação do teto.
O método de câmaras e pilares para Koppe e Costa (2002) é empregado
principalmente em depósitos com camadas horizontais ou levemente inclinadas onde o teto é
sustentado primeiramente por pilares naturais. O carvão é extraído a partir de câmaras
retangulares, deixando partes do carvão entre as câmaras como pilares para sustentação do
teto. Geralmente os pilares são organizados em forma regular para simplificar o planejamento
e operações de lavra. As dimensões das câmaras e pilares dependem da espessura e a
profundidade do depósito, a estabilidade do teto e a resistência do pilar. A extração máxima
de carvão deve ser compatível com a segurança dos trabalhos.
41
5.3.3 Beneficiamento do Minério
Para Luz e Lins (2004) o tratamento ou beneficiamento de minérios consiste em
operações aplicadas aos bens minerais, modificando a sua granulometria, a concentração
relativa das espécies minerais presentes ou a forma, sem modificar a identidade química ou
física dos minerias [...].
O beneficiamento do carvão segundo Müller et al (1987) tem por objetivo
principal a redução do teor de cinza, aumentando o teor da matéria carbonosa e
consequentemente o poder calorífico, a redução do teor de enxofre e obtenção de
granulometria adequadas às especificações industriais, visando a sua utilização em função das
necessidades do mercado consumidor.
Freqüentemente, um bem mineral não pode ser utilizado tal como é lavrado,
dizem Luz e Lins (2004), quando o aproveitamento de um mineral vai desde a concentração
até a extração do mineral, as primeiras operações trazem vantagens econômicas à indústria
como por exemplo concentrações gravítica (jigue, mesa) ou por flotação até a obtenção do
concentrado no percentual desejado.
As operações de concentração, ou separação seletiva de minerais, segundo Luz e
Lins (2004), baseiam- se nas diferenças de propriedades entre o mineral-minério (o mineral de
interesse) e os minerais de ganga. Entre estas propriedades se destacam: peso específico (ou
densidade), suscetibilidade magnética, condutividade elétrica, propriedades de química de
superfície, cor, radioatividade, forma etc. Em muitos casos se requer a separação seletiva
entre dois ou mais minerais de interresse.
Geralmente o termo concentração significa remover a maior parte da ganga,
presente em grande proporção no minério. Segundo Luz e Lins (2004), a purificação consiste
basicamente em remover do minério (ou pré-concentrado) os minerais contaminantes que
ocorrem em pequena proporção.
A purificação ou separação dessas impurezas é chamado de beneficiamento, e visa
à remoção de materiais não desejáveis ou não aproveitáveis que podem estar misturados ao
42
carvão. Sampaio (2002), relata as principais impurezas encontradas, são elas as argilas,
principais responsáveis pelas cinzas geradas após a combustão de carvões e a pirita pelo alto
teor de enxofre, muitas vezes prejudicial ao processo empregado e danoso ao meio ambiente.
Todo o carvão extraído da região carbonífera de Santa Catarina passa pelo
processo de beneficiamento para retirada do material estéril e do rejeito para posterior
concentração do produto final nos padrões de comercialização.
5.3.4 Etapas de beneficiamento do Minério
Segundo Chaves (1996), todo o circuito de beneficiamento é constituído por uma
seqüência de operações que se denominam operações unitárias, pois estas são sempre as
mesmas, porém o que varia é a combinação e a seqüência delas, para atender a um
determinado objetivo, ou para atender as características específicas de um determinado
minério.
O mesmo autor agrupa as operações unitárias em:
- operações de cominuição que visam colocar as partículas minerais no tamanho
adequado às diferentes operações a que devem ser submetidas. Os principais estágios são
basicamente a britagem e a moagem;
- operações de concentração que visam à separação das partículas das diferentes
espécies minerais;
- operações auxiliares que transportam os diferentes produtos intermediários entre
uma operação e outra e separam a água presente nas operações. São elas: transporte de sólidos
particulados, transporte de sólidos em suspensão em água (polpa), estocagem e
homogeneização em pilhas, espessamento, filtragem e secagem.
Para um minério ser concentrado, Luz e Lins (2004) dizem ser necessário que os
minerais sejam fisicamente liberados. Isto implica que a partícula deve apresentar uma única
espécie mineralógica. Para se obter a liberação do mineral, o mesmo é submetido a uma
43
operação de redução de tamanho, ou cominuição, isto é, britagem e/ou moagem que podem
variar de centímetros a micrometros, outras operações se fazem necessárias para não haver
uma cominuição excessiva, como a separação por tamanho ou classificação através de
peneiramento, ciclonagem etc [...].
Para Chaves e Peres (1999), a maneira de controlar o tamanho máximo dos
produtos e de evitar a geração de quantidades excessivas de finos é a cominuição, onde um
conjunto de operações reduzem os tamanhos de partículas minerais, executado de maneira
controlada e de modo a cumprir um objetivo pré-determinado.
As operações de cominuição são a britagem e a moagem. Segundo Chaves e Peres
(1999), elas se diferem não só em termos de faixa de tamanho, como principalmente, dos
mecanismos de redução de tamanhos envolvidos. Nos processos de britagem, as partículas
grosseiras sofrem a ação de forças de compressão ou de impacto. Os processos de moagem se
restringem às frações mais finas e utilizam mecanismos de abrasão e arredondamento (as
quebras de arestas).
5.3.4.1 Britagem
Genericamente para os autores Figueira; Almeida e Luz (2004) a britagem pode
ser definida como conjunto de operações que objetiva a fragmentação de blocos de minérios
vindos da mina, levando-os a granulometria compatíveis para utilização direta ou para futuro
uso.
Figueira; Almeida e Luz (2004) ressaltam que, normalmente, para ocorrer uma
liberação satisfatória do mineral valioso, é necessário que o minério seja reduzido a uma
granulometria fina. Nestas condições, a fragmentação desenvolve-se por meio de três
estágios, isto é, grossa, intermediária e fina ou moagem. Nos dois primeiros estágios a
fragmentação é realizada em britadores e no último estágio, em moinhos. Não há rigidez
quanto aos estágios de britagem, porém, normalmente se usa a classificação mostrada na
Tabela 05.
44
Tabela 05: Classificação dos estágios de britagem. Estágio de Britagem Tamanho máximo de
Alimentação (mm)
Tamanho máximo de
Produção (mm)
Britagem Primária
Britagem Secundária
Britagem Terciária
Britagem Quaternária
1000
100
10
5
100,0
10,0
1,0
0,8
Fonte: Figueira; Almeida e Luz (2004) p.131 adaptado por Souza (2007).
Existem inúmeros tipos de britadores. Nem todos entretanto tem aplicação
industrial generalizada que mereçam destaque. Os principais são demonstrados na Tabela 06
a seguir.
Tabela 06: Tipos de britadores. Família Tipo Função
Mandíbulas 1 eixo ou Dodge
2 eixos ou Blake
Primários a terciários Primários
Giratório Giratórios Cônicos standart
Cônicos “short head”
Inter-partículas
Primários Secundários Terciários
Quaternários/ moagem grossa Impacto Britadores de eixo horizontal
Britadores de eixo vertical Moinhos de martelo
Primários a terciários Terciários
Terciários a quaternário Especiais Bradford
outros Primários
Carvão e minerais moles
Fonte: Chaves e Peres, 1999 p.431 adaptado por Souza, 2007.
5.3.4.2 Peneiramento
Segundo Chaves e Peres (1999) a operação de separação de uma porção de
partículas em frações de tamanhos diferentes é chamado de peneiramento, esta operação
ocorre mediante a apresentação a um gabarito de abertura fixa e já pré-determinada. Cada
partícula tem apenas a possibilidade de passar ou de ficar retida. Os dois produtos chamam-se
oversize ou retido e undersize ou passante.
O peneiramento a úmido adiciona-se água ao material a ser peneirado com o
propósito de facilitar a passagem dos finos através de tela de peneiramento. Já os
peneiramentos industriais a seco são realizados, normalmente, em frações granulométricas de
45
até 6 mm. Entretanto, é possível peneirar a seco com eficiência razoável em frações de até 1,7
mm conforme Carrisso e Corrêa (2004).
Os gabaritos podem ser grelhas de barras paralelas, telas de malhas quadradas,
telas de malhas retangulares, telas de malhas alongadas, telas de fios paralelos, chapas
perfuradas e placa fundida relatam Chaves e Peres, 1999.
A faixa de tamanhos submetidos ao peneiramento vai desde matacões de 18”
(0,46m) a talco (130µm). Os equipamentos capazes de fazer este serviço são muito variados,
podendo ser divididos genericamente em peneiras fixas, peneiras vibratórias inclinadas,
peneiras vibratórias horizontais, grelhas e trômeis (peneiras rotativas) informam Chaves e
Peres (1999).
5.3.4.3 Moagem
A moagem é o ultimo estágio do processo de fragmentação Figueira; Almeida e
Luz (2004) relatam que neste estágio as partículas são reduzidas, pela combinação de
impacto, compressão, abrasão e atrito, a um tamanho adequado à liberação do mineral,
geralmente, a ser concentrado nos processos subseqüentes. Cada minério tem uma malha
própria para ser moído, dependendo de muitos fatores incluindo a distribuição do mineral útil
na ganga e o processo de separação que vai ser usado em seguida.
“A moagem compreende as operações de cominuição na faixa de tamanhos abaixo
de ¾” e é efetuada mediante os mecanismos de arredondamento das partículas, quebra de
pontas e abrasão” (Chaves e Peres, 1999 p.563).
“A moagem é a área da fragmentação que requer maiores investimentos, maior
gasto de energia e é considerada uma operação importante para o bom desempenho de uma
instalação de tratamento[...]” (Figueira; Almeida e Luz, 2004 p.152).
Figueira; Almeida e Luz (2004), concluem que o processo de moagem deve ser
muito bem estudado na etapa de dimensionamento e escolha de equipamento e também muito
46
bem controlada na etapa de operação da usina, pois o bom desempenho de uma instalação
industrial depende em muito da operação de moagem.
“Os equipamentos mais empregados na moagem são: moinho cilíndrico (barras,
bolas ou seixos), moinho de martelos entre outros” (Figueira; Almeida e Luz, 2004 p.152).
5.3.4.4 Classificação
“A classificação e o peneiramento tem como objetivo comum, a separação de um
material em duas ou mais frações, com partículas de tamanhos distintos” (Carrisso e Correia,
2004 p.197).
Carrisso e Correia (2004), relatam que no peneiramento, a separação é
determinada segundo o tamanho geométrico das partículas, enquanto que na classificação, a
separação é realizada tomando-se como base a velocidade que os grãos atravessam um meio
fluido. No processamento mineral, este meio fluido mais utilizado é a água. A classificação a
úmido é aplicada, habitualmente, para populações de partículas com granulometria muito fina,
onde o peneiramento não funciona de forma eficiente.
Segundo Chaves (1996) o classificador é um aparelho que recebe uma
alimentação, composta de partículas de diferentes tamanhos, e a separa em duas frações de
produtos: o underflow, que contém maior proporção das partículas grosseiras e o overflow,
onde se concentram as partículas de menores dimensões.
Tipos de classificadores: Classificadores horizontais (cone de sedimentação,
classificadores mecânicos e classificador espiral) Classificadores verticias, hidrociclones,
ciclones.
47
5.3.4.5 Concentração
A concentração gravítica é um processo no qual partículas de diferentes
densidades, tamanhos e formas são separadas por ação da força da gravidade ou por forças
centrífugas. Lins (2004) ressalta que este processo é uma das mais antigas formas de
processamento mineral.
Para Lins (2004) os principais mecanismos atuantes no processo de concentração
gravítica são os seguintes: aceleração diferencial, sedimentação retardada, velocidade
diferencial em escoamento laminar, consolidação intersticial, ação de forças cisalhantes.
Lins (2004) lista os equipamentos gravíticos que são utilizados: Calhas Simples,
Calha Estrangulada, Concentrador Reichert, Mesa Plana, Jigue, Mesa Oscilatória, Espiral,
Hidrociclone, Concentrador Centrífugo.
Após estas etapas para purificação e aproveitamento do minério, obtem-se dois
produtos que são o concentrado e o rejeito.
5.3.4.5 Espessamento
A sedimentação para França e Massarani (2004) é um dos processos de separação
sólido-líquido baseados na diferença das densidades dos constituintes de uma suspensão; a
remoção das partículas sólidas presentes em uma corrente líquida é devido à ação do campo
gravitacional, o que oferece ao processo as características de baixo custo e grande
simplicidade operacional. A larga utilização industrial dos sedimentos promove um crescente
interesse no conhecimento do dimensionamento e operações desses equipamentos, com a
finalidade de melhorar a sua utilização e eficiência no atendimento aos objetivos operacionais.
França e Massarani (2004) relatam que na mineração, os espessadores são muito
utilizados com as seguintes finalidades:
obtenção de polpas com concentrações adequadas a um determinado
processo;
48
espessamento de rejeitos, visando transporte e destino final;
recirculação da água no processo industrial;
recuperação de sólidos ou soluções lixiviados, para processos
hidrometalúrgicos.
Os tipos de espessadores variam em função da geometria ou a alimentação do
equipamento. França e Massarani (2004) descrevem estes equipamentos como sendo tanques
de concretos equipados com um mecanismo de raspagem, para carrear o material sedimentado
até o ponto de retirada, o que corresponde ao maior custo do equipamento. Os braços
raspadores são acoplados à estrutura de sustentação do tubo central de alimentação da
suspensão e devem ser projetados baseados no torque aplicado ao motor. Para suportar
diferentes tipos e volumes de cargas impostas, devem ter flexibilidade.
França e Massarani (2004) relatam os tipos mais usados: Espessador contínuo
convencional, Espessador de alta capacidade, Espessador de lamelas, Espessador com
alimentação submersa.
5.3.6 Uso do Carvão CE 4500
Praticamente todo carvão beneficiado da região carbonífera de Santa Catarina,
dois milhões e meio de toneladas anuais destina-se à geração de energia elétrica.
O carvão mineral é produzido por dez empresas de capital privado nacional que
são representadas pelo SIECESC – Sindicato da Indústria de Extração de Carvão do Estado de
Santa Catarina. Este carvão é lavrado na grande maioria em minas subterrâneas e conduzido
às usinas de beneficiamento que geralmente se localizam no pátio operacional da mina.
Por cada tonelada de ROM processado, são gerados seiscentos quilogramas de
rejeitos, isto nas empresas estudadas. Há casos de alguns empreendimentos processarem
49
rejeitos antigos, nestes casos chega-se a recuperar cerca de cem quilogramas por toneladas de
material tratado.
Após tratamento do carvão, este material é transportado até o ponto de consumo
principal que é o Complexo Termelétrico Jorge Lacerda – CTJL, localizado no município de
Capivari de Baixo – SC, através da via de escoamento Ferrovia Teresa Cristina.
5.3.7 Resíduos
Cheriaf et al (2002), relata que a extração do carvão mineral gera importantes
quantidades de resíduos. Muitos destes resíduos que estão hoje dispostos de maneira incorreta
são provenientes da extração de carvão, ou devido ainda a presença de impurezas presentes
nas rochas.
Segundo Cheriaf et al (2002), as frações mais grosseiras dos resíduos de lavagem,
até os últimos anos, eram usados como material de aterro, e os materiais mais finos
depositados em lagoas. Estes materiais grosseiros quando espalhados e livres sofrem
combustão espontânea, emitindo gases e particulados. Tais materiais quando em contato com
o lençol freático provocam águas acidas devido à oxidação da pirita presente nestes rejeitos.
Os resíduos da exploração do carvão mineral são empregados como material de
preenchimento de cavas antigas de minas. Nestas condições o carvão é suficientemente
diluído e lixiviado para eliminar os riscos de combustão espontânea diz Cheriaf et al (2002).
Estes resíduos segundo Cheriaf et al (2002) há alguns anos estão sendo reciclados
em todo o mundo, sendo as principais vias de valorização são no segmento de construção e
agricultura.
Existe na região carbonífera de Santa Catarina, um projeto para a construção de
uma usina termelétrica projetada por duas das maiores empresas mineradoras da região,
porém com diferentes características tecnológicas das já existentes, envolverá a combustão de
ROM, ou seja, carvão bruto e resíduos contendo pirita, com potência nominal de 440 MW.
50
5.3.8 Papel do Carvão
Conforme relata Soares (2006) a respeito do crescente uso e incentivo em
pesquisas, desenvolvimento e implantação de unidades de geração com base em recursos
naturais renováveis como a biomassa, a energia eólica ou a solar, a produção de energia
elétrica em escala mundial no século XXI, é ainda fortemente dependente de combustíveis
fósseis, entre os quais o carvão mineral. O Brasil contribui com somente 2% de todo o carvão
usado para a eletricidade no mundo.
“Hoje em dia, aproximadamente 90% das fontes comerciais de energia utilizadas
no mundo são oriundas de combustíveis fósseis: carvão, petróleo, e gás natural [...]” (Hinrichs
e Kleinbach 2003, p.161).
Segundo Hinrichs e Kleinbach (2003) o carvão é o combustível mais abundante
da América. Os Estados Unidos já foram chamados de Arábia Saudita do carvão, detentores
de um quarto das reservas mundiais “estima-se que as reservas americanas sejam de mais de 3
trilhões de toneladas, sendo 300 bilhões de toneladas são recuperáveis por meio da tecnologia
existente atualmente” diz o U.S. Geological Survey. Das reservas americanas recuperáveis de
combustíveis fósseis, 80% são de carvão, comparadas aos menos de 3% de petróleo e 4% de
gás natural. Ainda assim, o carvão corresponde hoje a apenas 23% do suprimento de energia
americano, comparado aos 70% de 1925.
Para Hinrichs e Kleinbach (2003) o dobro do consumo americano de energia
provém do petróleo, em relação ao carvão. A substituição do petróleo por carvão não é uma
tarefa simples, pois grande parte do petróleo é utilizada em transporte. Líquidos obtidos a
partir do carvão parecem promissores, porém a pesquisa e o desenvolvimento ainda são
lentos, e atualmente não são favoráveis comercialmente. Cerca de 90% do carvão utilizado
atualmente é queimado por usinas e produtores independentes de energia. Em caldeiras
industriais, as restrições ambientais tem dificultado a utilização do carvão.
“O carvão mineral é também largamente empregado como fonte de energia na
indústria química, petroquímica e de cimento entre outras, em todo o mundo” (Soares, 2006 p.
21).
51
Em um mundo cada vez mais preocupado com a segurança no fornecimento de
energia, o carvão se torna importante pela sua abundância, seus custos mais viáveis e com
uma diversidade política e geográfica. Os impactos ao meio ambiente associados ao consumo
de energia também também atenção maior, pois a sociedade está cada vez mais exigente com
as energias limpas e que causam menos poluição. Por outro lado a indústria do carvão está
vislumbrando o futuro e atendendo à reivindicação de um melhor desempenho no meio
ambiente através da utilização e o desenvolvimento contínuo de tecnologias para uma
produção de carvão mais limpo (WCI, 2006).
Para WCI, 2006 o carvão irá continuar tendo um papel significativo para
atendimento da demanda energética mundial. Hoje, o mundo depende do carvão para ter 40%
de sua eletricidade e 66% da produção do aço depende do carvão. Muitos países como a
África do Sul, China e Índia dependem do carvão em maiores proporções para sua
eletricidade (Tabela 07). No futuro, as tecnologias de conservação do carvão irão fazer do gás
sintético e dos combustíveis de transporte líquido derivados do carvão uma alternativa
atraente.
Tabela 07: Participação do carvão como fonte de energia e como combustível na geração de energia elétrica.
País Energia (%) Eletricidade (%)
África do Sul China
PolôniaÍndia
Casaquistão Rep. Checa Austrália
Coréia do Sul Ucrânia
EslováquiaDinamarca Alemanha
Estados Unidos
78736857545149312828272525
93759773727379352924745553
Fonte: He; Chen, (2002) apud Soares, (2006) adaptado por Souza, (2007).
52
5.3.9 Transporte
5.3.9.1. Breve Histórico da Ferrovia Teresa Cristina
Segundo Teixeira (2004), a estrada de Ferro Dona Teresa Cristina foi inaugurada
em 1° de setembro de 1884 para transportar o carvão das minas da região de Lauro Müller aos
Portos de Laguna, Imbituba e a partir daí para o mercado internacional.
Sob a administração privada desde 1° de fevereiro de 1997, a Ferrovia Tereza
Cristina (FTC) é um importante fator na contribuição do desenvolvimento econômico e social
da região, relata Teixeira (2004).
Para melhor complementar a sua operação, a FTC criou em 1999 a Transferro
Operadora Multimodal, com a responsabilidade de efetuar a descarga, movimentação e
abastecimento dos silos de carvão no Complexo Termelétrico, Teixeira (2004).
A empresa também passou a ser solicitada para a execução de novos serviços,
como a recuperação e modernização de locomotivas e vagões para outras regiões do Brasil e
alguns países da América Latina.
5.3.10 Usinas Termelétricas
A instalação das primeiras usinas termelétrica a carvão no país deu-se na década
de 1960 quando foram construídas as usinas de Charquedas, São Jerônimo e Candiota I no
estado do Rio Grande do Sul, Capivari em Santa Catarina e Figueira no Paraná. Soares (2006)
diz que estas usinas foram concebidas para operar com carvão nacional e serem instaladas
próximas às minas de forma a integrar um complexo constituído pela mineração e usina de
geração de energia elétrica.
53
As UTEs de grande porte existentes no País são operadas no Rio Grande do Sul
pela CGTEE – Companhia de Geração Térmica de Energia Elétrica, empresa pertencente ao
grupo Eletrobrás, em Santa Catarina pela Tractebel Energia do grupo francês Suez e no Paraná
pela COPEL – Companhia Paranaense de Energia, as duas últimas de capital privado diz
Soares (2007) conforme Tabela 08.
Tabela 08: Principais usinas termelétricas de serviço público a carvão (UTE) operando no Brasil.
UTE Estado Potência Nominal (MW)
Presidente Médici RS 446
Jorge Lacerda SC 857
Figueira PR 20
Charqueadas RS 72
S. Jerônimo RS 20
Total ______ 1415
Fonte: SE/MME apud Soares (2007) adaptado por Souza (2007).
Projetos recentes para ampliação da capacidade de geração de energia elétrica no
país, que se seguiram à crise energética brasileira em 2001, são as termelétricas de Itaguaí no
estado do Rio de Janeiro com capacidade de 600 MW e que irá operar com carvão importado
e a USITESC em Treviso – SC com capacidade de geração de 400 MW , que utilizará carvão
nacional bruto misturado com rejeito de beneficiamento de carvão produzido no estado de
Santa Catarina.
As principais fontes de energia elétrica que compõe o quadro da matriz energética
atual no Brasil e no mundo estão demonstradas na Figura 07 e 08.
54
Fontes de Energia Elétrica no Mundo
20%
40%
10%
3%
2%
10%
15%
Nuclear
Carvão
Outras
Vento
Solar
Biomassa
Hidraulica
Figura 07: Composição da capacidade de energia elétrica no mundo. Fonte: SE/MME (2003) apud Soares,
(2007) adaptado por Souza, (2007).
Fontes de Energia Elétrica no Brasil
94%
1%
2%
3%
Hidraulica
Nuclear
Carvão
Der. Petróleo
Figura 08: Composição da capacidade de energia elétrica no Brasil. Fonte: SE/MME (2003) apud Soares, (2007)
adaptado por Souza (2007).
55
5.3.11 Energia e Meio Ambiente
A energia é um dos principais constituintes da sociedade moderna. Ela é
necessária para se criar bens a partir dos recursos naturais e para fornecer muito dos serviços
aos quais tem beneficiado a humanidade. O desenvolvimento econômico e os altos padrões de
vida são processos complexos que compartilham um denominador comum: a disponibilidade
de um abastecimento adequado e confiável de energia [...] Hinrichs e Kleinbach (2003).
A demanda global por energia triplicou nos últimos 50 anos e pode triplicar
novamente nos próximos 30 anos. A maioria desta demanda aumentada no passado ocorreu
nos paises industrializados e 90% dela foi satisfeita por combustíveis fósseis. Contudo nos
anos vindouros, a maior parte da demanda aumentada por energia virá dos paises em
desenvolvimento, já que eles buscam atingir objetivos e metas de desenvolvimento e tem
experimentado aumentos populacionais muito maiores que observados nos paises
industrializados Hinrichs e Kleinbach (2003).
Os Figuras 09 e 10 mostram o perfil de consumo de energia no mundo, e no
Brasil. O petróleo com 40% do consumo continua numa posição de destaque em relação às
outras fontes de energia.
Consumo de Energia - Mundo
40%
20%
28%
6% 6% Petróleo
Gás Natural
Carvão
Hidroeletricidade
Nuclear
Figura 09: Perfil do consumo de energia no mundo. Fonte: Tractebel, (2007).
56
Consumo de Energia - Brasil
27%
14%6%6%
46%
1%
Biomassa
Hidroeletricidade
Gás Natural
Carvão
Nuclear
Petróleo
Figura 10: Perfil do consumo de energia no Brasil. Fonte: Tractebel, 2007
Entender a energia significa entender os recursos energéticos e suas limitações,
bem como as conseqüências ambientais de sua utilização. Energia, meio ambiente e
desenvolvimento econômico estão forte e intimamente conectados. Durante as últimas duas
décadas o consumo global de energia aumentou 25%, enquanto o consumo apenas nos
Estados Unidos aumentou 15%. Muito deste crescimento global aconteceu nos paises menos
desenvolvidos. Nas próximas duas décadas, estima-se que o consumo de energia irá aumentar
em torno de 100% nos paises em desenvolvimento. Juntamente com este crescimento,
observou-se o declínio da qualidade do ar urbano e a séria e intensa degradação do solo e das
águas[...]Hinrichs e Kleinbach (2003).
A complexidade do uso de energia, para atender a certas necessidades (da luz,
calor etc.), é preciso a utilização dos recursos energéticos. É necessário conectar o recurso a
uma necessidade ou demanda: um pedaço de carvão não fornece luz por si mesmo.
Carreadores ou conversores (como, por exemplo, linhas de transmissão de alta voltagem,
fornalhas a gás etc.) são necessários para se ir do recurso até a demanda. Contudo existem as
barreiras neste processo: econômicas, ambientais, políticas e outras. Elas também devem ser
consideradas e deve-se aprender a lidar com elas, Hinrichs e Kleinbach (2003).
57
6 METODOLOGIA
6.1 Etapas da metodologia
A metodologia utilizada para realização da avaliação do ciclo de vida do carvão
energético, embora possua como referência a perspectiva da (ISO TR 14048), que prevê o
formato da apresentação de dados, não aplica integralmente todas as etapas e documentações
desta norma. Compreende um processo de etapas para obtenção de informações necessárias
para chegar-se ao objetivo determinado.
Estas etapas são:
Coleta de dados;
A identificação das entradas e saídas, desde a extração até uso final;
Informações primárias e secundarias;
Descrição do processo (visão ambiental);
Inventário;
A listagem dos aspectos ambientais envolvidos em cada processo;
Avaliação dos resultados.
6.1.1 Coleta de dados
Foi preciso ir “in loco” para a coleta dos dados, e a busca de informações
necessárias para o inicio da realização do trabalho. Todas as visitas foram devidamente
acompanhadas por um profissional da área, de cada etapa dos empreendimentos mineiros
identificados como empreendimento mineiro “A” e empreendimento mineiro “B” (desde a
extração até o uso final). Foram necessários às visitas em duas das maiores empresas de
58
mineração da região, seguido da visita e coleta dos dados na ferrovia e finalizando as visitas
na usina termelétrica, além de todo o aporte e apoio técnico do SIECESC, Sindicato da
Indústria de Extração do Carvão de Santa Catarina.
Para entendimento e busca de melhorias foram necessárias as pesquisas
bibliográficas referentes à atividade do setor carbonífero e da ferramenta a ser empregada na
atividade (ACV).
O trabalho de coleta de dados foi à etapa fundamental para identificação do que
seria considerado no estudo e o que deveria ser tratado como fonte de informações e o que
seria desconsiderado, ou seja, nem todos os processos e áreas de apoio (borracharia,
marcenaria, escritórios, manutenção, etc...) da atividade foram consideradas e trabalhadas
neste estudo.
6.1.2 A identificação das entradas e saídas (Visão Macro)
Inicialmente para preparação da coleta dos dados a serem pesquisados, foi de
suma importância para avanço do trabalho a elaboração de um fluxograma com todas as
atividades que envolvam todo o ciclo de vida do carvão energético CE4500 desde a sua
aquisição até a disposição final, abordando sistemática e adequadamente os aspectos
ambientais envolvidos no sistema.
Todas as entradas e saídas identificadas no fluxograma da visão macro foram
quantificadas e transformadas em valores para cada tonelada de carvão energético produzido.
6.1.3 Informações primárias e secundarias
Primárias:
Dados e análises de monitoração das empresas mineradoras da região.
59
Fluxogramas internos dos empreendimentos mineiros “A” e “B”.
Entrevistas informais com engenheiros da área (mineração, ferrovia, usina
termelétrica).
Secundárias:
Informações existentes sobre o assunto no SIECESC.
6.1.4 Descrição do processo (Visão Ambiental)
Todas as etapas dos processos analisados foram descritas e transformadas em
fluxogramas para melhor visualização e entendimento para posterior identificação dos
aspectos e impactos ambientais envolvidos em cada etapa.
6.1.5 Inventário das entradas e saídas
Após coletados os dados, a próxima etapa é a análise de inventário dos dados
coletados e posteriormente a quantificação das variáveis envolvidas durante o ciclo de vida do
produto, processo ou atividade.
Segundo Chehebe, 2002 a análise de inventário é a fase das coletas de dados e a
quantificação de todas as variáveis (matéria-prima, energia, transporte, emissões para o ar,
efluentes, resíduos sólidos e etc...) envolvidas durante o ciclo de vida de um produto, processo
ou atividade.
Para o inventário os dados serão compilados segundo modelo da Tabela 09.
60
Tabela 09: Modelo de Inventário
Empresa MineradoraConsumo e emissões para a produção de 1 tonelada de carvão energético CE 4500
Parâmetros UnidadeQuantidade/1000kg de
produtoEnergia kW Água m³Matérias primas Consumo de ROM tConsumo de óleo kgConsumo de explosivos kgConsumo de cal kgConsumo de óleo de pinho kgResíduos sólidos gerados Rejeitos finos tRejeito primário-R1 tRejeito secundário-R2 tResíduos Sólidos gerados tTotal de resíduos gerados tResíduos comercializados tEfluentes líquidos se não houvesse tratamento Efluente gerado m³Efluente tratado reaproveitado m³Acidez* mgResíduos totais* mgSulfatos* mgFerro total* mgManganês* mgCobre* mgZinco* mgAlumínio* mgTotal gerado se não houvesse tratamento mgEfluentes líquidos com tratamento Acidez* mgResíduos totais* mgSulfatos* mgFerro total* mgManganês* mgCobre* mgZinco* mgAlumínio* mgTotal gerado com tratamento mg
61
6.1.6 Listagem dos aspectos ambientais envolvidos em cada processo
Os aspectos ambientais dos estágios de cada processo que constituem o sistema do
produto são as interações que estes estabelecem sob a troca de ordens com o meio ambiente
através do consumo de energia, água, matéria-prima, emissões de efluentes gasosos, aquosos
ou resíduos sólidos.
6.1.7 Avaliação dos resultados
Foi através da identificação e quantificação dos impactos de forma criteriosa e
comparativa entre as duas mineradoras, o meio de transporte e a usina termelétrica.
62
7 RESULTADOS
7.1 Visão Macro
Com o objetivo de fazer a Avaliação de Ciclo de Vida do Carvão Energético foi
desenvolvido através de levantamentos de dados e visitas nas empresas a Visão Macro, onde
foram identificadas as principais entradas e saídas dos processos, e é também a partir daí que
foram identificados os aspectos e impactos envolvidos. Os principais aspectos identificados
foram o consumo de energia, consumo de insumos, geração de efluentes, geração de rejeitos,
geração de resíduos sólidos, geração de poeiras e gases e na fase de uso geração de gases,
material particulado, geração de efluentes e cinzas, conforme mostra Figura 11.
63
Explosivos/Insumos Efluentes Líquidos
Energia ROM – Carvão Bruto Água Resíduos Sólidos
Emissões Atmosféricas
Lavra – Extração de
ROM
ROM Emissões Atmosféricas
Energia Rejeito
Água Produto CE 4500
Insumos Efluente Líquido
Beneficiamento - Transformação
do minério
Combustível Emissões Atmosféricas Transporte – RodoviárioFerroviário
CE 4500 Emissões Atmosféricas
Energia Efluentes Líquidos
Água Energia Elétrica
Cinzas
UsinaTermelétrica– Geração de
energiaelétrica
Figura 11: Visão Macro dos processos envolvidos no Ciclo de Vida do carvão energético.
64
7.2 Inventário
Tabela 10: Inventário e compilação dos dados coletados.
Consumo e emissões para a produção de 1 tonelada de carvão energético - CE 4500
Parâmetro UnidadeMédia empresa
"A"Média empresa
"B"Energia kW 31,45 45,50Matérias primas Consumo de ROM t 2,49 2,58Consumo de óleo kg 0,026 1,42Consumo de explosivos kg 0,011 0,77Consumo de cal kg 0,143 1,79Consumo de óleo de pinho kg 0,0014 0,11Resíduos sólidos gerados Rejeitos finos t 0,33 0,07Rejeito primário-R1 t 0,54 0,69Rejeito secundário-R2 t 0,45 0,60Resíduos Sólidos gerados t 0,35 0,16Total de resíduos gerados t 1,67 1,52Resíduos comercializados kg 0,25 0,12Efluentes líquidos se não houvesse tratamentoEfluente gerado m³ 3,41 4,24Efluente tratado reaproveitado m³ 0,29 0,0058Acidez mg 0,27 0,8449Resíduos totais mg 6,47 9,00Sulfatos mg 4,40 4,96Ferro total mg 0,023 0,134 Manganês mg 0,019 0,014Cobre mg 0,00010 *Zinco mg 0,0037 *Alumínio mg 0,016 0,0606Total gerado se não houvesse tratamento mg 11,20 15,02 Efluentes líquidos com tratamento Acidez mg 0,00 0,027Resíduos totais mg 6,06 11,22 Sulfatos mg 3,96 6,48Ferro total mg 0,00082 0,000933 Manganês mg 0,00608 0,000297Cobre mg 6,83E-05 8,48E-05Zinco mg 1,71E-04 1,27E-04Alumínio mg 7,85E-04 2,07E-03Total gerado com tratamento mg 10,02 17,73
65
Consumo e emissões para a transporte de 1 tonelada de carvão energético - CE 4500 Parâmetro Unidade Ferrovia Matérias primas Consumo de óleo l 0,05Consumo de madeira m³ 0,000042Consumo de brita m³ 0,0001
Consumo, emissões e geração de energia com 1 ton carvão energético - CE 4500 Energia MW 1,51Matérias primas Consumo de carvão t 1,00Consumo de óleo diesel l 1,16Consumo de óleo tipo A kg 0,00116Consumo de água ** m³ 5.016,26EmissõesCinzas leves t 0,34Cinzas pesadas t 0,06Vapor m³ 0,10
* Parâmetro não monitorado ** Na UTLA e UTLB o circuito é aberto, porém o efluente gerado por essas duas unidades são reaproveitadas na UTLC que trabalha em circuito fechado.
7.3 Descrição dos Processos
7.3.1 Localização
As empresas de mineração estudadas para o presente estudo pertencem a Região Carbonífera
de Santa Catarina, conforme mostra a Figura 12, que foi definida por Lei Estadual
complementar nº. 221, de 09 de janeiro de 2002, a qual apresenta características gerais e
quantificação das áreas degradadas superficialmente pela mineração de carvão.
66
Figura 12: Mapa de localização da Região Carbonífera. Fonte: Campos, J.J. 2007.
7.3.2 Lavra – Extração do ROM
O minério das empresas “A” e “B” da região carbonífera são extraídos do subsolo
pelo método de câmaras e pilares, com preservação dos pilares a partir de 1990. Os
“Conjuntos Mecanizados” representam um ciclo de operações que reúne equipamentos
específicos para realização das operações de lavra. Estes equipamentos são constituídos de
sistemas hidráulicos acionados por motores elétricos, e que destinam-se às seguintes
operações e funções:
Perfuração de Frente (Perfuratriz JOY ou Amanda), adaptada com lança
dupla para martelos roto-percussivo e rotação pura, a furação é feita a úmido com furos que
podem chegar até 2 m de comprimento e 65 mm de diâmetro conforme Figura 13;
67
Figura 13: Furação de frente. Fonte: Souza, (2007).
Desmonte do minério é feito pelo método “drill and blasting”, no qual é
empregado explosivos de emulsão nitroglicerinada ativados com brinel (Figura 14), este
método de desmonte é uma prática aplicado na empresa “B”. Já a empresa “A” utiliza
somente 5% do método “drill and blasting”, no qual é empregado explosivos de emulsão
nitroglicerinada ativados com brinel, pois a mineradora utiliza a tecnologia do minerador
contínuo (Figura 15).
68
Figura 14: Processo de detonação para desmonte do carvão mineral no subsolo. Fonte: Souza, 2007.
Figura 15: Processo de desmonte do carvão mineral no subsolo com minerador contínuo. Fonte: SIECESC, 2007
69
Carregamento do minério desmontado através de pás carregadeiras - modelo
MT 700 (micro trator) com capacidade para 850 kg/viagem, num ciclo de 130 rafas por turno,
ou carrega cerca de 30 a 40 toneladas por turno e leva cerca de 30 minutos para limpar a
frente detonada, Figura 16. O minério detonado é carregado até a correia transportadora que
irá conduzir o minério até a superfície;
Figura 16: Carregamento do minério até as correias transportadoras pelo Micro Trator (MT). Fonte: Souza, (2007).
Escoramento de teto é realizado com perfuratrizes hidráulicas SECOMA
equipadas com martelo Copco 1023, furação a úmido conforme mostra a Figura 17. Sua
capacidade para instalação é de 130 parafusos por turno ou 8 parafusos de teto/galerias mais 8
resinas – estes parafusos são de aço (GG 50 – 1200 x 25mm), e a resina pega rápida (25 x 300
mm) que leva cerca de 1 minuto e meio de tempo de cura, placas de aço (15 x 15 mm) ou
prancha de madeira (12 x 20 x 40 mm) para suporte do teto;
___________________________________________________________________________Rafa: Carvão bruto desmontado no chão pronto para o carregamento.
70
Figura 17: Escoramento de teto feito por perfuratrizes hidráulicas. Fonte: Souza, (2007).
Transporte do minério por meio de correias transportadoras de 42” (600 t/h),
o transporte é supervisionado através de circuito interno de TV. Desta forma o minério chega
até a superfície, onde assume a denominação ROM (do jargão mineiro "Run Of Mine"),
entrando automaticamente no circuito de britagem e beneficiamento (Figura 18).
Figura 18: Transporte do minério através de correias transportadoras.
71
Ventilação por exaustão forçada a partir de poços criando desta forma uma
zona de baixa pressão capaz de forçar o ingresso do ar através de outro poço e assim para o
plano inclinado. Ainda no subsolo existem exaustores auxiliares que, em conjunto com os
tapumes e dutos de ventilação, forçam a circulação do ar em circuito paralelo, proporcionando
desta forma a contínua renovação e circulação do mesmo nas diferentes frentes de serviço. A
qualidade do ar também é controlada pela utilização de água nas operações de perfuração de
rocha (frente de serviço e escoramento de teto) e detonações, auxiliando na depressão dos
gases e partículas geradas pelas diferentes operações;
Drenagem é realizada nas frentes de serviço por meio de bombas de forma tal
que parte desta água é distribuída para os equipamentos e sistemas depressores de partículas e
gases anteriormente referidos, enquanto a parcela maior é bombeada para um sistema
principal de barragem, onde um conjunto de bombas se encarrega de descartá-la na superfície,
O setor da atividade de mineração da região contam com operação plena de um
efetivo número de funcionários em média de 3.300 funcionários. As empresas trabalham com
turnos alternados.
Todas as empresas adotaram métodos para a segurança contra doenças
ocupacionais e acidentes pessoais, através da utilização de Equipamentos de Proteção
Individual (EPI), que consistem basicamente de máscaras contendo filtros contra poeira,
óculos de proteção, luvas, botas, capacete e abafadores de ruído; além de sistemas contra a
exposição física ao pó, através da implantação de sistemas para depressão de poeira “spray”
nos equipamentos de furação e corte, e implantação do circuito interno de TV para
monitoramento remoto de correias.
A atividade de extração do carvão está representada no fluxograma da Figura 19
a seguir.
72
Extração em Subsolo
1 Furação de Teto
Escoramento do Teto
Desmonte do Minério
Por Explosão Minerador Contínuo
Marcação dos Furos Corte
Furação de Frente Carregamento
Transporte do Minério Carregamento dos furos
Detonação
Carregamento
1
Beneficiamento
Beneficiamento Transporte do Minério
1
Figura 19: Fluxograma da extração de carvão.
73
Os principais aspectos associados à mineração de carvão em subsolo são as
alterações do regime das águas superficiais e subterrâneas, durante as operações de extração
do minério, onde as detonações podem causar fratura nas rochas localizadas no teto e piso das
galerias da mina, que permitirá o ingresso de águas no interior da mina.
A emissão do gás metano também é um aspecto característico da mineração de
carvão. O gás metano é devido ao processo de formação geológica do carvão alojado nas
fraturas e poros. Sua liberação para atmosfera ocorre tanto na lavra quanto na estocagem do
material. Porém este gás além de ser um aspecto ambiental significativo pode ser um
potencial de uso como combustível.
As emissões atmosféricas causadas pelo uso de combustíveis fósseis líquidos
como o óleo diesel e a gasolina, no subsolo é principalmente devido ao abastecimento de
veículos de transporte de materiais e pessoas. Somados a estes aspectos estão o ruído e as
emissões de poeira causados pelo tráfego de veículos e equipamentos.
No processo de extração do ROM (carvão bruto), apenas 40% são aproveitáveis e
60% são rejeitos carbonosos com alto teor de enxofre que é um dos causadores do maior
problema da mineração: a geração de drenagem ácida. A disposição destes rejeitos de forma
correta evita estes e outros impactos ao solo, ao ar e a água.
Durante a extração, é gerada a drenagem ácida cujas características são: pH baixo,
alta concentração de ferro, sulfatos, manganês, zinco, cobre e alumínio, causadores de
corrosão em materiais, toxicidade a organismos vivos e contaminação dos recursos hídricos.
Essa água é bombeada até a superfície e utilizada no processo de beneficiamento do carvão,
posteriormente é encaminhada para as bacias de decantação dos resíduos sedimentáveis,
retornando em alguns casos para a reutilização no processo. Posteriormente é tratada e
encaminhada ao corpo receptor.
Estima-se que para cada tonelada de ROM extraído conforme Tabela 10 são
gerados 1,5 m³ de drenagem ácida, e é necessário o consumo de 0,15 kg de explosivos, 0,08
kg de óleo diesel (densidade = 0,9) e 4,54 kW de energia. Além de madeiras e parafusos para
escoramento de teto, áreas de apoio (borracharia, manutenção, escritórios etc...) e mão de
obra, que não foram considerados neste estudo.
74
A empresa “B” conforme Figura 20 está demonstrando maior consumo de
insumos e maior geração de drenagem com relação à empresa “A”, o consumo de explosivos
é da ordem de 95% a mais que na empresa “A”, isto porque a empresa “B” não utiliza o
minerador contínuo para o processo de extração mineral.
0
1
2
3
4
5
6
Drenagemácida m³
Explosivoskg
Óleo l Energia kW
Consumo e emissões para 1 t de ROM extraído
Empresa A
Empresa B
Figura 20: Comparativo de consumos e emissões entre empresa mineradora “A” e “B”, para extração de 1 t de ROM.
7.3.3 Beneficiamento do Minério
Com a finalidade de obter-se o carvão energético a partir do ROM extraído, o
minério transportado pelas correias transportadoras entra direto no circuito de beneficiamento
onde em alguns casos é feito uma pré-escolha manual do material, sendo retirado os estéreis
(siltitos, arenitos etc..), Figura 21. Esta escolha manual é feita por homens.
75
Figura 21: Escolha manual. Fonte: Souza, 2007.
Após a pré-escolha o ROM entra no britador primário onde reduzirá o material a
um tamanho no qual a jigagem seja eficiente e libere o material dos rejeitos. O britador
primário (Figura 22) mais utilizado é o de mandíbula. Em média a capacidade do britador é
de 700 t/h, sendo que esta taxa depende da produção e do material transportado pelas correias.
Figura 22: Britador Primário. Fonte: Souza, 2007.
76
A próxima etapa antes do britador terciário e secundário é o peneiramento
(Figura 23), onde o material retido é conduzido para os britadores secundários e terciários até
atingirem granulometria ideal. As peneiras utilizadas no processo são as peneiras vibratórias.
Figura 23: Etapa de peneiramento. Fonte: Souza, 2007.
Os minerais liberados pela britagem serão concentrados pelo Jigue, onde o carvão
bruto junto com água é lançado em um leito tipo calha recebendo impulsões de ar
comprimido, desta forma ocorre a separação densimétrica das partículas. O carvão fica
concentrado na parte superior, ou seja, flutua e os rejeitos na parte inferior afunda ocorrendo
assim a separação entre o rejeito e o carvão por diferença de densidade (Figura 24). O jigue é
do tipo BATAC. No processo de jigagem são gerados os finos que por sua vez são levados
para o circuito de finos, através das bombas de recalque. Todo o circuito é composto por:
espirais, hidrociclones e as mesas concentradoras, onde são separados os finos, e todo o
efluente e os finos rejeitos são lançados em bacias de decantação, para recirculação da água e
assim evitando a contaminação dos cursos d’agua no entorno (circuito de finos).
77
Figura 24: Separação do ROM em meio denso, Jigue. Fonte: Souza,2007.
Cada empresa possui uma planta de beneficiamento com suas particularidades,
porém as principais etapas foram descritas nos resultados, conforme visto “in loco” e graças à
coleta de informações, e conversas com técnicos da área. As operações típicas de
beneficiamento mineral do carvão, envolvem a aplicação de jigues, espirais e flotação. Em
qualquer destes processos são utilizados suspensões do carvão em água, sendo esta
proveniente da lavra, ou seja os mesmos 1,5 m³ de drenagens ácidas produzidas para extrair 1
tonelada de ROM. Porém, circuitos de beneficiamento fechados são praticados nestas
empresas estudadas onde a água é reutilizada após a captação das bacias de decantação.
O ruído, a vibração e a poeira também são aspectos apontados como
característicos nesta etapa de beneficiamento.
Conforme Figura 25 e 26 e Tabela 10 de inventário, comparando-se o efluente
bruto e tratado. Observa-se uma redução significativa principalmente para o ferro em média
99 % para as duas empresas, enquanto que o manganês para a empresa “A” é 93% de redução
e a empresa “B” 99%. Ambas as empresas atendem o padrão de emissão de efluente para o
parâmetro manganês que conforme Decreto Estadual 14250/81 é de 1,00 mg/l máximo de
manganês dissolvido. Analisando-se o reaproveitamento de efluente tratado a empresa “A”
utiliza em torno de 8,25%, enquanto que a empresa “B” 0,14%. Esta diferença justifica-se
78
devido ao fato de que a empresa “A” utiliza minerador contínuo no subsolo e para operação
destes equipamentos é necessário água industrial. Quanto aos sulfatos, observa-se pela Tabela
10 de inventário uma redução de somente 10% na empresa “A”, enquanto que na empresa
“B”, inclusive aumenta em torno de 30%. Recomenda-se que a empresa “B” avalie o
processo de tratamento para observar se este aumento não está correlacionado com o produto
químico utilizado para tratamento.
0123456789
pHA
cide
z(m
g)
Resí
duos
tota
is(m
g)Su
lfato
s (m
g)Fe
rroto
tal (
mg)
Man
ganê
s (m
g)Co
bre
(mg)
Zinc
o(m
g)A
lum
ínio
(mg)
Efluente da empresa "A"
Efluente Bruto Efluente Tratado
Figura 25: Carga poluente do efluente gerado na empresa “A”.
0123456789
pHA
cide
z(m
g)
Resíd
uos to
tais
(mg)
Sulfa
tos (m
g)Fe
rroto
tal (
mg)
Man
ganê
s (mg)
Cobre
(mg)
Zinco
(mg)
Alu
mín
io(m
g)
Efluente da empresa "B"
Efluente Bruto Efluente Tratado
Figura 26: Carga poluente do efluente gerado na empresa “B”.
79
São geradas para cada tonelada de carvão produzidos, 1,42 tonelada de rejeitos
(R1, R2 em algumas empresas o R3 e resíduos sólidos) do total de resíduos 0,185 kg são
comercializadas conforme Figura 27. A geração de rejeitos é um dos aspectos ambientais
significativos da mineração. Estes rejeitos são depositados geralmente em áreas mineradas a
céu aberto pela mineração no passado, sendo que estas cavas devem ser devidamente
impermeabilizadas e após totalmente preenchida, faz-se a recuperação.
O uso da energia elétrica é usado para o acionamento das bombas e equipamentos,
cujos dados Figura 27 apontam um consumo de 9 kW por tonelada de ROM processados, e o
consumo de 0,00125 kg de óleo de pinho, usado na flotação.
0
2
4
6
8
10
12
DAM m³ Óleo depinho kg
Resíduos t Energia kW
Consumo e emissões para 1 t de carvão beneficiado
Empresa A
Empresa B
Figura 27: Comparativo de consumos e emissões entre empresa mineradora “A” e “B”, para processamento de 1 t de ROM.
A questão das emissões atmosféricas das empresas mineradoras não foram
quantificados neste trabalho devido à ausência de informações, no caso do CO2 não existe
legislação exigindo o valor permitido para emissão de CO2. Outros parâmetros como CO e
metano são monitorados para segurança dos trabalhadores, e estão dentro dos limites
permitidos por lei, porém não existe um controle de todas as máquinas que emitem poluentes
atmosféricos, sendo este um fator limitante do trabalho.
80
7.3.4 Transporte
O carvão é transportado até o local de consumo por trens, o principal meio de
transporte. A linha férrea possui uma extensão de 164 km, que interligam o pólo carbonífero,
ao Complexo Termelétrico Jorge Lacerda (Tractebel) e o Porto de Imbituba passando por 12
municípios do sul catarinense, de Imbituba a Siderópolis, interligando uma região cerâmica,
fabricante de equipamentos metais-mecânicos e de reservas carboníferas conforme mostra a
Figura 28.
Figura 28: Mapa de localização da malha ferroviária. Fonte: site FTC, (2007).
Após a lavra e o beneficiamento, o carvão é levado até as caixas de embarque
através de caminhões ilustrado na Figura 29, para carregarem os trens. Cada locomotiva
possui 18 vagões e carrega 59 toneladas cada vagão.
81
Figura 29: Carregamento dos vagões do trem. Fonte: FTC (2007)
Depois de carregados todos os vagões, o carvão vai para o Complexo
Termelétrico Jorge Lacerda conforme mostra a Figura 30, para ser queimado e transformado
em energia elétrica. A empresa realiza o transporte anual de 2,5 milhões de toneladas de
carvão mineral produzido na bacia carbonífera.
De acordo com a Tabela 10, para cada tonelada de carvão que é transportado pela
ferrovia são consumidos 0,05 l de óleo diesel, e o consumo de matérias-primas como madeira
(eucalipto) 0,000042 m³ e brita 0,0001 m³ para manutenção dos trilhos.
82
Figura 30: Carvão sendo transportado pelo trem através da malha ferroviária. Fonte: FTC, 2007.
Os aspectos ambientais associados a esta etapa compreendem, principalmente: a
geração de tráfego adicional em estradas em áreas urbanas, a geração de ruído, poeiras, o
consumo de combustíveis fósseis líquidos, graxas, lubrificantes, consumo de matérias-primas
como: madeira, brita para a manutenção dos trilhos da via férrea.
7.3.5 Termelétrica
Originalmente estatal ligada à Eletrosul, o Complexo Termelétrico Jorge Lacerda
foi privatizada em 1999 passando a pertencer à empresa Tractebel Energia, parte do grupo
Suez Lyonesse des Eaux com sede em Bruxelas na Bélgica.
O Complexo Termelétrico Jorge Lacerda está localizado em Capivari de Baixo, a
70 km de Criciúma e 135 km de Florianópolis. O município possui uma extensão de 46 km²
que recebe a BR – 101, entre a divisa do município de Tubarão e Laguna. O município possui
ainda um rio navegável que desemboca no Porto de Imbituba.
O CTJL possui uma área de 3 km², e a Figura 31 demonstra a vista parcial do
CTJL, o complexo é composto por 3 unidades, a UTLA com capacidade de geração de 232
83
MW, a UTLB com 262 MW e a UTLC com 363 MW. O CTJL atende 35% do consumo do
estado de SC.
Figura 31: Vista geral do Complexo Termelétrico Jorge Lacerda. Fonte: Tractebel, 2007.
O carvão que chega até a usina termelétrica através dos vagões é pesado numa
balança e descarregado pelos vagões do trem na moega que recebe o carvão e que é
conduzido por correias transportadoras até o pátio de armazenamento do carvão. Após
armazenamento o carvão é empilhado e misturado no pátio e levado por correias
transportadoras novamente até os moinhos, onde o carvão é moído até virar pó, desta forma o
aproveitamento térmico na fornalha é melhor.
Para a ignição da fornalha é utilizado óleo diesel e óleo tipo A, o pó de carvão é
injetado com ar através de dutos nas caldeiras para iniciar o processo de queima, gerando
assim a energia térmica que atinge 1200 ºC esta energia aquece a água dos tambores
transformando a água em vapor. Este vapor é encaminhado através de dutos em forma de
serpentina até as turbinas, o vapor então movimenta as turbina com temperatura de 540 ºC
produzindo assim a energia cinética. A energia cinética chega até um gerador que está
diretamente acoplado nos eixos das turbinas que induz uma tensão (voltagem) e uma corrente
elétrica que é conduzida até um transformador que passa para as torres de distribuição e assim
84
pronto para o consumo. Após todos esses processos e transformações está gerada a energia
elétrica através do calor da queima do carvão energético.
A água que se transformou em vapor vai para um condensador e assim
encaminhad
Os gases e a fumaça antes de serem expelidos pela chaminé, passa por filtros para
retenção d
Gases de combustão
Turbina
Vapor
Carvão + Ar
Figura 32: Esquema básico da queima usina térmica.
De acordo com a Tabela 10 para a queima de 1 tonelada de carvão são gerados
0,34 tonela
Na etapa de combustão os principais aspectos ambientais referem-se às emissões
atmosférica
diferentes de metano (NMVOC), metano (CH4) e elementos-traços.
o para as torres de resfriamento para diminuir a temperatura da água retornando
novamente depois de resfriada para o processo de geração de energia elétrica, porém há uma
perda de 600m³/h de vapor.
as cinzas, evitando assim danos ao meio ambiente. Todo o processo está
esquematizado na Figura 32.
Atmosfera Sistema de Tratamento de Gases
Cinza de fundo
do carvão numa
das de cinzas leves retidas nos precipitadores eletrostáticos que são vendidas para
indústria cimenteira e 0,060 toneladas de cinzas pesadas que são conduzidas por dutos até as
bacias de decantação para posterior uso em recuperação de áreas degradadas.
s de dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), gases de enxofre
(SOx), gases de nitrogênio (NOx), óxido nitroso (N2O), compostos orgânicos voláteis
Resfriamento
eradorGCaldeira
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Conforme literatura pesquisada, alguns autores relatam que o volume e a natureza
destas emissões dependem de três fatores: as características do carvão (composição química,
poder calorífico e percentual de cinzas), o processo a ser empregado na combustão, e as
técnicas de
consumo de energia e água,
mão de obra.
remoção destes poluentes dos gases de combustão.
Outros aspectos referentes à etapa usina são: ruídos, resíduos, cinzas leves e
pesadas, altas temperaturas (vapor d’agua), efluentes líquidos,
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8 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
O aumento do número de empresas e organizações brasileiras certificadas ou
eclaradas com sistemas de gestão ambiental deverá conduzir trabalhos por instrumentos de
gestão am
(empresa “A” e “B”) é possível identificar os pontos críticos de todo o processo desde a
extração at
nvolvidas em implantações ou
manutenções de sistemas de gestão ambiental em seus processos produtivos para atendimento
à legislação
e
processo que foram possíveis de entendimento in loco, e através deste entendimento fez-se a
descrição d
fluxos de entradas e saídas a fim de
compreender os principais aspectos e impactos associados a este produto. Foram identificadas
e quantific
ransformados para cada
tonelada produzida de carvão energético no caso das empresas de mineração, no transporte os
d
biental sistêmicos. Estes instrumentos cumprem um papel fundamental em
avaliações de desempenho ambiental através da ferramenta Avaliação do Ciclo de Vida de um
produto, processos produtivos para interesses da empresa, do Estado e da sociedade.
Analisando o ciclo de vida do carvão energético entre duas empresas mineradoras
é o destino final e o produto. Um ponto fraco identificado é a quantidade de
rejeitos que uma tonelada de carvão produz, sendo que, para cada tonelada de carvão
produzidos 60% são rejeitos. O outro ponto franco desta ACV está relacionado ao consumo
de água em todos os processos. Tanto de extração, beneficiamento e uso do carvão. E também
a geração de efluentes líquidos que estas atividades geram.
As empresas mineradoras da região estão e
e por melhorias ambientais para garantir o mercado cada vez mais competitivo.
O primeiro passo para realização deste estudo foi à compreensão das etapas d
e todas as etapas envolvidas no ciclo de vida, desde a extração do carvão até o uso
final do carvão energético CE 4500. Foram descritas as etapas de extração, beneficiamento,
transporte e usina termelétrica.
Através da visão macro observa-se todos os
adas as principais variáveis envolvidas em todos os processos de produção do
carvão, demonstradas através de análise e compilação de inventário.
Os dados coletados de entradas e saídas foram todos t
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dados foram
eneficiamento pois cada empresa
possui suas particularidades e trabalha com fluxogramas diferentes para o beneficiamento do
carvão.
Estima-se que para cada tonelada de ROM extraído são gerados em média 1,5 m³
de drenagem ácida, e é necessário o consumo de 0,15 kg de explosivos, 0,08 kg de óleo diesel
(densidade
dos efluentes das duas mineradoras são típicos de DAM (
drenagem ácida de mina), baixo pH, metais dissolvidos, acidez alta, sulfatos e sólidos totais.
E para aten
A escolha de somente duas empresas foi devido ao fato de que para inclusão de
todas as dez empresas carboníferas da região que fornecem carvão para geração de energia
elétrica, ser
eria necessário um prazo maior de tempo para
coleta de todas as informações possíveis, inclusive o uso final das cinzas leves na indústria
cimenteira,
A ferramenta ACV para produtos, serviços ou processos ainda encontra-se em
estágio de desenvolvimento inicial relacionado à sua praticidade e custos. A coleta de dados é
complexa e
transformados por cada tonelada de carvão transportado e na usina os dados
forma transformados para cada MW de energia produzida.
Não foi apresentado fluxograma da etapa de b
= 0,9) e 4,54 kW de energia. Além de madeiras e parafusos para escoramento de
teto, áreas de apoio (borracharia, manutenção, escritórios etc...) e mão de obra, que não foram
contabilizados neste estudo.
As características
dimento da legislação as duas empresas tratam seus efluentes gerados na produção
do carvão.
ia necessário um prazo maior de tempo. E para um detalhamento melhor de todas
as atividades envolvidas e porque cada empresa possui suas particularidades em seus
processos e os dados não estão sistematizados.
Para intensificação desta pesquisa s
fornecendo dados necessários para utilização subseqüente de uma rotulagem
ambiental.
cara. A coleta de dados durante o estudo baseou-se nos dados fornecidos pelos
técnicos das mineradoras.
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A inclusão do transporte de caminhão até as caixas de embarque, não foram
consideradas neste trabalho.
Recomenda-se outros trabalhos incluindo as emissões atmosféricas envolvidas em
todas as etapas do processo da mineração, transporte e usina.
Recomenda-se um detalhamento maior da usina termelétrica de todas as entradas
e saídas, para comparar com outras fontes geradoras de energia elétrica com, hidroelétricas,
nuclear, a gás natural, petróleo, e outras fontes alternativas e a inclusão de mais empresas
mineradoras para um detalhamento maior da atividade de extração e beneficiamento.
Para um melhor entendimento das emissões e consumo recomenda-se fazer um
inventário detalhado para a termoelétrica e comparar com outros fontes de energia
(hidroelétrica, nuclear, gás natural e outras fontes alternativas de geração de energia).
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