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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
ESCOLA POLITCNICA
ENGENHARIA AMBIENTAL
DANIELE MESQUITA BORDALO DA COSTA
AVALIAO DAS EMISSES FUGITIVAS DE METANO EM SISTEMAS DE
TRANSPORTE DE GS NATURAL.
O CASO DO GASODUTO BOLVIA-BRASIL.
RIO DE JANEIRO
2010
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AVALIAO DAS EMISSES FUGITIVAS DE METANO EM SISTEMAS DE
TRANSPORTE DE GS NATURAL. O CASO DO GASODUTO BOLVIA-BRASIL.
Daniele Mesquita Bordalo da Costa
Projeto de Graduao apresentado ao Cursode Engenharia Ambiental da Escola
Politcnica da Universidade Federal do Rio
de Janeiro como parte dos requisitos
necessrios obteno do ttulo de
Engenheiro Ambiental.
Orientadores:
Emilio Lbre La Rovere
Ruy Alberto Campos Sarno
Rio de Janeiro
Junho de 2010
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Costa, Daniele Mesquita Bordalo da.
Avaliao das Emisses Fugitivas de Metano no
Sistema de Transporte de Gs Natural/ Daniele MesquitaBordalo da Costa.
XVI, 114p.: il.; 29,7 cm.
Orientador: Emilio Lbre La Rovere.
Projeto de Graduao UFRJ/ Escola Politcnica/
Curso de Engenharia Ambiental, 2010.
Referncias Bibliogrficas: p. 121-122.
1. Emisses Fugitivas. 2. Metano. 3. Gasodutos. I. La
Rovere, LLbre La. II. Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Escola Politcnica, Curso de Engenharia
Ambiental. III. Ttulo.
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Blue skies are comingNoah and the Whale
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Para as minhas amigas Amanda Saroldi, Camila Estephanio e Fabiana Carneiro.
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AGRADECIMENTOS
minha me Iris e a e minha tia Ana pelo amor e amizade sempre presentes. Por
terem acreditado em mim a todo instante.
Ao meu pai, Marco Antonio e ao meu irmo Daniel.
Ao Igor, por ser meu irmo incansvel na trajetria da vida.
Amanda, Camila, Fabiana, ao Manoel, ao Pacha e ao Rafael por toda a ajuda.
Aos meus orientadores Emilio e Ruy.
Aos professores Jorge Prodanoff e Helosa Firmo pelas recomendaes, receptividade,
conselhos e pacincia.
Ao meu av, meu maior torcedor.
Marilu, pela ajuda!
memria eterna de minhas avs, Iria e Antonia.
Agradeo a todos os meus amigos pelas constantes manifestaes de carinho e apoio.
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Resumo do Projeto de Graduao apresentado Escola Politcnica/UFRJ como parte
dos requisitos necessrios para a obteno do grau de Engenheiro Ambiental.
AVALIAO DAS EMISSES FUGITIVAS DE METANO NO SISTEMA DE
TRANSPORTE DE GS NATURAL. O CASO DO GASODUTO BOLVIA-BRASIL.
Daniele Mesquita Bordalo da Costa
Junho/2010
Orientador: Emilio Lbre La Rovere
Curso: Engenharia Ambiental
Emisses fugitivas so vazamentos em equipamentos oriundos de falhas
mecnicas de operao, do desgaste de estruturas de vedao e de caractersticas
inerentes aos materiais. Em sistemas de transporte de gs natural, estas emisses,
compostas principalmente de metano, promovem reduo da eficincia energtica dos
processos e contribuem para a intensificao das mudanas climticas.
Para detectar estas emisses, podem ser utilizados mtodos de estimativa que
consideram fatores de emisso caractersticos s instalaes e equipamentos analisados.
Pela adoo de diferentes metodologias, este trabalho objetiva verificar o total anual das
emisses fugitivas de metano do gasoduto Bolvia-Brasil, atualmente o maior gasoduto
em operao no Brasil, alm de estimar a perda financeira associada a estas emisses.
Palavras-chave: emisses fugitivas, fatores de emisso, gasodutos, gs natural.
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Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of
the requirements for the degree of Environmental Engineer.
EVALUATION OF METHANE FUGITIVE EMISSIONS IN NATURAL GAS
TRANSPORTATION SYSTEM. THE CASE OF BRAZIL-BOLIVIA GAS PIPELINE.
Daniele Mesquita Bordalo da Costa
June/2010
Advisor: Emilio Lbre La Rovere
Course: Environmental Engineering
Fugitive emissions are leaks in equipments from mechanical failure of operation,
the wear of sealing structures and characteristics of materials. In natural gas
transportation systems, these emissions account for a reduction of energy efficiency in
processes and contribute to the intensification of climate change, once they are mainly
composed by methane.
To detect these emissions, estimation methods that consider typical emission
factors for the analyzed facilities and equipments can be used. By adopting different
methods, this study aims to verify the total of the annual fugitive emissions of methane
from Bolivia-Brazil pipeline, currently the largest gas pipeline in operation in Brazil,
beyond to estimate the financial loss associated with these emissions.
Keywords: fugitive emissions, emission factors, gas pipelines, natural gas.
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NDICE
1. INTRODUO .......................................................................................................... 17
1.1. Motivao ............................................................................................................ 19
1.2 Objetivos gerais .................................................................................................... 19
1.3. Objetivos especficos ........................................................................................... 20
2. GS NATURAL ........................................................................................................ 21
3. A INDSTRIA DO GS NATURAL NO BRASIL ................................................. 27
3.1. Participao do gs natural na matriz energtica brasileira ................................. 27
3.2. Cadeia produtiva do gs natural .......................................................................... 31
4. EMISSES E RESDUOS EM PROCESSOS ANTRPICOS ................................ 35
4.1. Emisses atmosfricas e mudanas climticas .................................................... 39
4.2. Emisses da indstria petroqumica .................................................................... 43
5. EMISSES FUGITIVAS ........................................................................................... 47
5.1. Conceituao e definio ..................................................................................... 47
5.2 Quantificao, deteco e controle ....................................................................... 54
6. GASODUTOS BRASILEIROS ................................................................................. 59
7. METODOLOGIAS DE AVALIAO DE EMISSES FUGITIVAS .................... 67
7.1 Metodologia do IPCC ........................................................................................... 71
7.2 Metodologia americana ........................................................................................ 77
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7.3 Metodologia australiana ....................................................................................... 94
7.3.1 Mtodo 1 ......................................................................................................... 96
7.3.2 Mtodo 2 ......................................................................................................... 98
7.4 Metodologia da Agncia Europia do Ambiente (EEA) .................................... 100
8. CLCULO DE EMISSES NO GASBOL ............................................................. 104
8.1 Condies preliminares ...................................................................................... 104
8.2 Clculo de emisses pela metodologia do IPCC ................................................ 107
8.3 Clculo de emisses pela metodologia americana ............................................. 1098.3.1 Clculo de Emisses por Instalao ............................................................. 109
8.3.2 Clculo de emisses por equipamento ......................................................... 111
8.4 Avaliao das emisses fugitivas de metano no Gasbol .................................... 113
9. CONCLUSO .......................................................................................................... 115
10. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................... 118
ANEXOS:
Anexo I: Fatores de Emisso IPCC.
Anexo II: Fatores de Emisso USEPA.
Anexo III: Converso de Unidades.
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LISTA DE FIGURAS E GRFICOS
Figura 2.1: Reservatrio de gs associado. Fonte: SANTOS, 2002. .............................. 22
Figura 2.2: Reservatrio de gs no-associado. Fonte: SANTOS, 2002. ....................... 22
Figura 2.3: Estrutura do consumo de GN no Brasil em 2007 e 2006 (de cima para
baixo). Fontes: MME, 2007 e 2008. ............................................................................... 26
Figura 3.1: Matriz energtica brasileira. Fonte: MME, 2008. ........................................ 27
Figura 3.2: Evoluo da participao das fontes na oferta interna de energia. Fonte:
MME, 2008. .................................................................................................................... 27
Figura 3.3: Oferta mundial de energia por fonte no mundo. Fonte: MME, 2007. ......... 28
Figura 3.4: Representao esquemtica da cadeia produtiva do setor de GN. Fonte:
MARTINS, 2006. ........................................................................................................... 31
Figura 4.1: Concentraes de GEE do ano 0 a 2005. Fonte: IPCC, 2007b. ................... 40
Figura 5.1: Vlvulas de alvio de presso. Fontes (da esquerda para a direita): Toshiba
(2009) e NEI (2009). ...................................................................................................... 52
Figura 5.2: Vlvula tipo globo manual (esquerda) e vlvula de alvio de presso
(direita). Fonte: USEPA, 1996c. ..................................................................................... 52
Figura 5.3: Flanges. Fontes (da esquerda para a direita): Flange and Pipe Fittings (2010)
e Rustrol Systems (2010). ............................................................................................... 53
Figura 5.4: Seco de um flange. Fonte: USEPA, 1996c. .............................................. 53
Figura 5.5: Correlao para obteno de fatores de emisso. Fonte: USEPA, 1996c. ... 56
Figura 6.1: Malha de dutos de transporte de GN no Brasil e pases vizinhos. Fonte:
ANP, 2003. ..................................................................................................................... 64
Figura 7.1: Fluxo mssico em uma rede de transmisso de GN. Fonte: PALHARES,
2000 (adaptado). . ........................................................................................................... 69
Figura 7.2: rvore de deciso para estimativa de emisses fugitivas em sistemas de GN.
Fonte: IPCC, 2006. ......................................................................................................... 73
Figura 7.3: Fluxo de avaliao de emisses fugitivas. Fonte: USEPA, 1996c. ............. 93
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Figura 7.4: rvore de deciso da metodologia EEA. ................................................... 100
Grfico 3.1: Evoluo das reservas de GN brasileiras. Elaborado a partir do Boletim
mensal de acompanhamento da indstria do Gs Natural de Julho de 2009 MME,
2009. ............................................................................................................................... 29
Grfico 4.1:Emisses por tipo no setor de transmisso de GN nos EUA. Fonte: USEPA,
1996a (adaptado). ........................................................................................................... 44
Grfico 4.2: Emisses de CH4no Canad. Fonte: Moore et al., 1998 in: HAYES, 2004
(traduzido). ..................................................................................................................... 44
Grfico 4.3:Emisses de CH4 por segmento da indstria de GN nos EUA. Fonte:USEPA, 1996a. ............................................................................................................... 45
Grfico 4.4:Emisses de CH4nos EUA. Fonte: USA, 2010. . ....................................... 45
Grfico 5.1: Evoluo das emisses fugitivas de CH4 no Brasil. Fonte: MCT, 2009. .. 49
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LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1: Composies tpicas de GN. Fonte: CONPET (2004). ............................... 23
Tabela 2.2: Especificao do GN consumido no Brasil. Fonte: Portaria 104/2002 da
ANP. ............................................................................................................................... 24
Tabela 4.1: Gases de efeito estufa e seus respectivos GWPs. ........................................ 41
Tabela 4.2: Principais fontes de emisso de COV em processos qumicos (SIEGELL,
1998 apud ERNANI, 2003). ........................................................................................... 46
Tabela 6.1: Gasodutos Brasileiros. Fonte: ANTT, 2007. ............................................... 60
Tabela 7.1: Fatores de emisso associados ao transporte dutovirio de GN. ................. 82
Tabela 7.2: Fatores de emisso para equipamentos de distribuio de GN. .................. 84
Tabela 7.3: Fatores de emisso para estaes de compresso de GN. Fonte: USEPA,
1996c. ............................................................................................................................. 88
Tabela 7.4: Fatores de emisses para instalaes de GN. Fonte: USEPA, 2006. .......... 90
Tabela 7.5: Fatores de emisso por componente na transmisso de GN no Canad.
Fonte: Picard et al., 1998. ............................................................................................... 91
Tabela 7.6: Reproduo da folha de clculo para aplicao do mtodo 1 da NPI com
fatores de emisso. Fonte: NPI, 2005. ............................................................................ 96
Tabela 7.7: Fraes orgnicas por substncia. Fonte: NPI, 2005. .................................. 97
Tabela 7.8: Folha de clculo para emisses por substncia. Fonte: NPI, 2005. ............. 97
Tabela 7.9: Reproduo da folha de clculo para aplicao do mtodo 2 da NPI. Fonte:
NPI, 2005. ....................................................................................................................... 98
Tabela 7.10: Fatores de Emisso. Fonte: NPI, 2005. ..................................................... 99
Tabela 8.1: Fator de emisso selecionado e correo de unidades. .............................. 109
Tabela 8.2: Resultados. ................................................................................................. 110
Tabela 8.3: Fatores de emisso selecionados e correo de unidades. ......................... 111
Tabela 8.4: Resultados. ................................................................................................. 112
Tabela 8.5: Quadro sntese de resultados. .................................................................... 113
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LISTA DE SIGLAS E ABREVIAES
ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas
ANP Agncia Nacional de Petrleo, Gs Natural e Biocombustveis
API American Petroleum Institute
ATM Atmosfera
BTU British Thermal Unit
C Celsius
CH4 MetanoCO2 Dixido de carbono
CO2e Dixido de carbono equivalente
CONAMA Conselho Nacional de Meio Ambiente
COT Carbono Orgnico Total
COV Composto Orgnico Voltil
COVT Compostos Orgnicos Volteis Totais
ECOMP Estao de Compresso
EE Estao de Entrega
EEA European Environment Agency
EMED Estao de Medio
EMOP Estao de Medio Operacional
EFDB Emission Factor Database
EMED Estao de Medio
USEPA United States Environmental Protection Agency
EUA Estados Unidos da Amrica
GASBOL Gasoduto Bolvia-Brasil
GEE Gs de Efeito Estufa
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Gg Giga-grama
GLP Gs Liquefeito de Petrleo
GN Gs Natural
GWP Global Warming Power
IPCC International Panel on Climate Change
K Kelvin
kg Kilograma
m3 Metros Cbicos
MCT Ministrio da Cincia e TecnologiaMMBT Milho de BTU
MME Ministrio de Minas e Energia
M&R Medio e Regulagem
NBR Norma Brasileira
N2O xido Nitroso
NPI National Pollutant Inventory
PPMV Partes por milho em volume
PSIA Pounds per Square Inch Absolute
SCF Standard Cubic Feet
SCFD Standard Cubic Feet
TBG Transportadora Brasileira Gasoduto Bolvia-Brasil
THC TotalHydrocarbon
TON Tonelada
UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro
UNFCCC United Nations Framework Convention on Climate Change
USEPA United States Environment Protect Agency
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1. INTRODUO
As emisses fugitivas de gs natural (GN) so uma fonte direta de gases de
efeito estufa devido libertao de metano (CH4) e a formao, atravs de sua oxidao,
de dixido de carbono (CO2). Associadas estas, ocorrem emisses de CO2e de xido
nitroso (N2O), de forma direta ou pela combusto de gases, em funo da composio
do GN (IPCC, 2006).
As emisses fugitivas de CH4esto estimadas, no Canad, como responsveis
por 50% das emisses de CH4do setor de leo e gs, que responsvel, por sua vez por
15% das emisses de CH4 no pas (HAYES, 2004). Alm do impacto ambiental
associado emisso de gases de efeito estufa, as emisses fugitivas tambm
caracterizam uma reduo da eficincia de sistemas energticos.
No Brasil estima-se que as emisses fugitivas do setor de distribuio de GN
estejam contidas no intervalo de 30 a 70 milhes de toneladas de CH4por ano (MCT,
2008). Em 2005 as emisses fugitivas de CH4 da extrao e transporte de GN
totalizaram 148 mil toneladas (MCT, 2009), equivalente a aproximadamente 75% do
total emitido desta forma no ano considerado.
No perodo compreendido entre os anos de 1994 e 2005, as reservas provadas de
GN no Brasil, isto , reservas que com elevado grau de certeza sero aproveitadas
economicamente, cresceram cerca de 54%, o que corresponde a uma taxa aproximada
de 4,5% ao ano (MARTINS, 2006). Com esta ampliao espera-se um crescimento
proporcional do consumo de GN nos prximos anos associado, sobretudo, ao aumento
do volume de gs transportado e, conseqentemente, das emisses de CH4.
No existe no Brasil uma metodologia normativa definida para a estimativadessas emisses e tampouco h programas especficos de preveno e medies
estatsticas ou orientao para a sua realizao (MCT, 2008). A falta de dados relativos
ao tema oriundos das transportadoras dos gasodutos brasileiros corrobora essa
afirmativa.
Por este motivo no so encontrados fatores tpicos de emisso para o Brasil ou
metodologias que correlacionem em um nvel satisfatrio de preciso o total de gases
emitidos atravs de emisses fugitivas. Por este motivo sero utilizadas aproximaes,fatores tpicos de emisso e metodologias no especficas para realizao dos clculos.
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Este trabalho pretende realizar uma primeira avaliao das emisses fugitivas de
CH4 do maior gasoduto brasileiro, o gasoduto Bolvia-Brasil (Gasbol) e estimar os
custos associados a estas perdas. Com isto, ser realizada uma caracterizao destas
emisses no panorama das emisses de CH4 no Brasil, verificando sua
representatividade no cenrio nacional atravs das metodologias avaliadas.
O Captulo 2 apresenta conceitualmente o GN, suas fontes e as formas em que
encontrado na natureza. Este captulo apresenta ainda as composies tpicas de GN,
alm de mostrar a sua participao no setor energtico nacional.
O Captulo 3 detalha a participao do GN na matriz energtica brasileira,
apresentando os aspectos econmicos associados. tambm descrita a cadeia produtiva
do GN.
O Captulo 4 introduz o conceito de emisses e sua relao com os fenmenos
de mudana climtica. So detalhadas quais so as emisses mais freqentes nos
sistemas produtivos. So ainda detalhados os tipos de emisses da cadeia produtiva de
leo e GN.
O Captulo 5 conceitua emisses fugitivas, apresentando definies e locais de
ocorrncia. Neste captulo tambm so apresentadas as metodologias e os programas de
deteco e controle das emisses fugitivas e suas fontes.
O Captulo 6 apresenta a malha de gasodutos brasileiros j construdos e em
operao e suas caractersticas pertinentes para a realizao deste trabalho.
apresentado o Gasoduto Bolvia-Brasil, no na qual ser baseado o clculo de emisses
fugitivas para extrapolao aos demais gasodutos brasileiros.
O Captulo 7 discute metodologias de sua deteco e controle. So apresentadas
as metodologias do International Panel on Climate Change (IPCC), a metodologiaamericana, a metodologia Australiana e a metodologia Europia para a deteco de
emisses fugitivas em sistemas dutovirios operando com GN.
O Captulo 8 apresenta a estimativa das emisses fugitivas do Gasbol a partir da
aplicao das metodologias do IPCC e da metodologia americana. So apresentados e
estimados parmetros necessrios para a aplicao das metodologias, sendo obtido o
volume total estimado de GN emitido fugitivamente.
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O Captulo 9 discute os resultados obtidos no Captulo 8 e apresenta uma
estimativa de custo total das emisses fugitivas. So ainda discutidas questes
referentes s emisses fugitivas no Brasil.
Com este trabalho pretende-se apresentar em uma abordagem inicial questo da relevncia da estimativa de emisses fugitivas no Brasil, face
contribuio dessa fonte de emisso no lanamento de gases de efeito estufa na
atmosfera. Atualmente as transportadoras de GN brasileiras no reportam o valor
emitido por esta via, o que se atribui, entre outros fatores, falta de legislao
regulamentadora dessas emisses no Brasil que estabelea nveis de emisso e
metodologias de avaliao.
1.1. Motivao
A motivao deste trabalho se fundamenta na constatao de que as empresas
responsveis pelo sistema de transporte de GN no Brasil no reportam em seus
inventrios de emisso as emisses fugitivas de CH4. Alm disso, no existemmetodologias brasileiras para o levantamento do total destas emisses.
Considerando o elevado potencial de aquecimento global deste gs e a existncia
de metodologias para a quantificao destas emisses, buscou-se realizar uma
estimativa para avaliar a relevncia dessas emisses em termos ambientais e
econmicos. Tambm se objetiva comparar metodologias existentes e discutir sua
adequao na realizao de estimativas no-empricas das emisses fugitivas.
1.2. Objetivos gerais
Caracterizar as emisses fugitivas de gases de efeito estufa no transporte de GN
e a necessidade da implementao de inventrios e mecanismos de controle para
proteo ambiental e preveno de perdas econmicas e energticas. Sero apresentadas
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metodologias de estimativa de emisses fugitivas em instalaes de GN (em
equipamentos no-pneumticos).
1.3. Objetivos especficos
Estimar o volume de CH4 perdido atravs de emisses fugitivas no Gasbol,
escolhido como estudo de caso devido a sua representatividade no cenrio nacional,
comparando resultados de diversas metodologias para uma verificao de equidade
entre elas. Estimar a perda financeira associada ao transporte de GN emitido e o custode oportunidade de sua comercializao
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2. GS NATURAL
Conforme o artigo 6 da lei 9478/1997, entende-se por GN: todo
hidrocarboneto que permanea em estado gasoso nas condies atmosfricas normais,
extrado diretamente a partir de reservatrios petrolferos ou gasferos, incluindo gases
midos, secos, residuais e gases raros.
A formao de GN ocorre pela degradao natural de matria orgnica fssil,
vegetal ou animal, e do carvo mineral atravs da atividade de bactrias anaerbias e
ao fsico-qumica da temperatura e da presso. A matria orgnica fssil modificada
pode ser classificada em querognio seco, se sua origem for vegetal, ou gorduroso,
quando sua origem animal (GASNET, 2004).
O GN e o petrleo so formados em locais onde a produo de matria orgnica
maior que o total destrudo por bactrias e por decaimento. Aps milhes de anos de
soterramento, as reaes qumicas relacionadas s temperaturas elevadas existentes em
grandes profundidades desencadeiam a transformao do material orgnico em
hidrocarbonetos. A compactao desses sedimentos fora a passagem dos fluidos e dos
gases produzidos atravs de camadas de rochas permeveis, formando poos de
petrleo. (PRESS et al., 2006)
Mais especificamente, o GN uma mistura de hidrocarbonetos leves, que ocorre
em acumulaes de rochas porosas no subsolo terrestre ou marinho (SANTOS, 2002).
O GN, em geral, encontrado acompanhado de petrleo e pode ser classificado de
acordo as caractersticas do reservatrio onde encontrado em associado e no-
associado.
O gs associado encontrado no reservatrio, Figura 2.1, juntamente competrleo, dissolvido ou formando uma cobertura (ou capa) de gs. Com isto, na parte
superior do reservatrio a concentrao de gs maior do que a de outros fluidos
presentes, como gua e leo. Nestes casos a explorao de gs preterida em funo da
explorao de petrleo, sendo o gs utilizado na manuteno da presso do poo de
extrao ou explorado de forma associada explorao do petrleo do reservatrio.
(SANTOS, 2002 e CONPET, 2004)
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Figura 2.1: Reservatrio de gs associado. Fonte: SANTOS, 2002.
O gs no-associado encontrado no reservatrio de forma livre do leo e da
gua existentes no reservatrio. Assim, na acumulao rochosa h predominncia de
gs, sendo sua recuperao privilegiada em detrimento da extrao do leo. A Figura
2.2 ilustra uma formao de gs no-associado.
Figura 2.2: Reservatrio de gs no-associado. Fonte: SANTOS, 2002.
A composio do GN varia em funo do local do reservatrio e sua forma de
ocorrncia (associado ou no-associado), do tipo de matria orgnica geradora, das
condies geolgicas do solo, entre outros fatores (SALGADO, 2004). Alm dos
hidrocarbonetos, diversos elementos podem constituir o GN bruto. A Tabela 2.1
exemplifica esta variao de composio para trs condies distintas.
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Tabela 2.1: Composies tpicas de GN. Fonte: CONPET (2004).
ELEMENTOS (%) ASSOCIADO1 NO-ASSOCIADO2
PROCESSADO3
METANO (C1) 78,74 87,12 88,56
ETANO (C2) 5,66 6,35 9,17
PROPANO (C3) 3,97 2,91 0,42
I-BUTANO (i-C4) 1,44 0,52 -
N-BUTANO (n-C4) 3,06 0,87 -
I-PENTANO (i-C5) 1,09 0,25 -N-PENTANO (n-C5) 1,84 0,23 -
HEXANO (C6) 1,80 0,18 -
SUPERIORES (C7+) 1,70 0,20 -
NITROGNIO (N2) 0,28 1,13 1,20
DIXIDO DE CARBONO (CO2) 0,43 0,24 0,65
TOTAL 100 100 100
DENSIDADE (kg/m3) 0,85 0,66 0,61
RIQUEZA (%mol C3+) 14,99 5,16 0,42
PODER CAL.INF. (kcal/m3) 11.666 9.249 8.621
PODER CAL.SUP. (kcal/m3
) 12.816 10.223 9.549
1: Gs do campo de Marlin, Bacia de Campos, Rio de Janeiro.
2: Gs do campo de Merluza, Bacia de Santos, So Paulo.
3: Sada de UPGN, Candeias, Bahia.
O GN comercializado no Brasil, de origem nacional ou importado, tem suas
caractersticas regulamentadas pela Agncia Nacional do Petrleo, Gs Natural e
Biocombustveis (ANP) atravs da Portaria 104/2002 e pelo Regulamento Tcnico
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3/2002, que a integra, conforme apresentado na Tabela 2.2. O regulamento ainda
especifica as metodologias de avaliao dos elementos constituintes a serem
monitorados na caracterizao do GN.
Tabela 2.2: Especificao do GN consumido no Brasil. Fonte: Portaria 104/2002 da ANP.
CARACTERSTICA UNIDADE
LIMITE2, 3
Norte NordesteSul, Sudeste,
Centro-Oeste
Poder calorfico
superior4
kJ/ m
kWh/m
34.000 a 38.400
9,47 a 10,67
35.000 a 42.000
9,72 a 11,67
ndice de Wobbe5 kJ/m 40.500 a 45.000 46.500 a 52.500
Metano, mnimo % vol. 68,0 86,0
Etano, mximo % vol. 12,0 10,0
Propano, mximo % vol. 3,0Butano e mais
pesados, mximo% vol. 1,5
Oxignio, mx. % vol. 0,8 0,5
Inertes (N2+ CO2),
mximo% vol. 18,0 5,0 4,0
Nitrognio % vol. - 2,0
Enxofre Total,
mximomg/m3 70
Gs Sulfdrico (H2S),
mximo6mg/m3 10,0 15,0 10,0
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Ponto de orvalho de
gua a 1 atm, mximoC 39 39 45
1: O gs natural deve estar tecnicamente isento, ou seja, no deve haver traos visveis de
partculas slidas e partculas lquidas.
2: Limites especificados so valores referidos a 293,15K (20C) e 101,325kPa (1 atm) em
base seca, exceto ponto de orvalho.
3: Os limites para a regio Norte se destinam s diversas aplicaes exceto veicular e para esse
uso especfico devem ser atendidos os limites equivalentes regio Nordeste.
4: O poder calorfico de referncia de substncia pura empregado neste Regulamento Tcnico
encontra-se sob condies de temperatura e presso equivalentes a 293,15K, 101,325kPa,
respectivamente em base seca.
5: O ndice de Wobbe calculado empregando o Poder Calorfico Superior em base seca.
Quando o mtodo ASTM D 3588 for aplicado para a obteno do Poder Calorfico Superior, o
ndice de Wobbe dever ser determinado pela frmula constante do Regulamento Tcnico.
6: O gs odorizado no deve apresentar teor de enxofre total superior a 70mg/m.
No Brasil o GN utilizado principalmente como combustvel de consumo
industrial (cerca de 30% do total produzido nos anos de 2007 e 2006), e na gerao de
energia eltrica (12 a 15% do total produzido nos anos de 2007 e 2006), conforme se
verifica na Figura 2.3. Destaca-se que a parcela de gs reinjetado (gs que retornado
ao reservatrio de origem e no comercializado) e no aproveitado elevada,
correspondendo a cerca de 20% do total produzido nos anos considerados.
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Figura 2.3: Estrutura do consumo de GN no Brasil em 2007 e 2006 (de cima para baixo).
Fontes: MME, 2007 e 2008. importante ressaltar que o GN, alm do biogs, o nico utilizado como
combustvel e/ou matria-prima de origem natural, ao contrrio de outros gases, como o
gs de refinaria, o gs liquefeito de petrleo (GLP) e o chamado gs de rua. A
caracterstica que diferencia o GN dos demais, alm da composio qumica, a
ausncia de odor, que acrescentado pela adio de enxofre nas estaes de entrega.
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3. A INDSTRIA DO GS NATURAL NO BRASIL
3.1. Participao do gs natural na matriz energtica brasileira
O GN a terceira fonte de energia primria do Brasil, antecedido pelo petrleo e
pelo carvo, representando 9,29% da oferta nacional de energia em 2007 (BEN 2008),
de acordo com a Figura 3.1. Sua introduo na matriz energtica brasileira ocorreu
devido a estmulos do governo federal iniciados na dcada de 90 com o objetivo de se
atingir o crescimento de sua participao de 3% em 2000 para 12% em 2010
(FERNANDES, 2000). Um histrico do aumento da participao do GN no pas podeser observado pela verificao da variao percentual de sua oferta, apresentada na
Figura 3.2.
Figura 3.1: Matriz energtica brasileira. Fonte: MME, 2008.
Figura 3.2: Evoluo da participao das fontes na oferta interna de energia. Fonte: MME, 2008.
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Segundo o Balano Energtico Nacional de 2008 (MME, 2008) o GN a fonte
de energia com o crescimento mais significativo no pas na ltima dcada, atingindo um
aumento em torno de 342% no consumo entre 1998 e 2007. No Brasil associa-se este
crescimento, sobretudo ao aumento da reserva nacional e ao aumento da sua importao
da Bolvia e do Peru (COSTA, 2003). A evoluo da oferta de GN no mundo pode ser
acompanhada na Figura 3.3, que compara a oferta do total de energia produzido nos
anos de 1973 e 2005.
Figura 3.3: Oferta mundial de energia por fonte no mundo. Fonte: MME, 2007.
O desenvolvimento da indstria do gs no Brasil, no entanto, ocorreu de forma
tardia em comparao a outros pases. Atribui-se este atraso oferta incipiente de
jazidas at a dcada de 80, sendo a maioria de ocorrncia na forma associada ao
petrleo, e inexistncia de infra-estrutura de importao de gs (COSTA, 2003). A
ampliao do setor e o aumento do consumo de GN ocorreram, sobretudo, devido ao
crescimento do nmero de reservas provadas no pas, conforme se verifica no Grfico
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3.1. O aumento das reservas foi de cerca de 17,1 bilhes de metros cbicos somente em
2008, com aumento percentual de 4,9% em relao ao ano anterior (MME, 2009).
Grfico 3.1: Evoluo das reservas de GN brasileiras. Elaborado a partir do Boletim mensal de
acompanhamento da indstria do Gs Natural de Julho de 2009 MME, 2009.
A consolidao da insero do GN na matriz energtica brasileira se deu,
segundo Soares (2002), com a comprovao do porte das reservas bolivianas, as
dificuldades de expanso do parque gerador brasileiro via hidroeletricidade, a
intensificao das polticas de integrao energtica no Cone Sul e o crescimento, em
nvel mundial da importncia de tecnologias de gerao de energia eltrica baseadas no
uso do gs natural.
A explorao de GN no Brasil se iniciou no Estado da Bahia para o
abastecimento de indstrias no Recncavo Baiano. No entanto, o grande marco da
explorao de GN se deu pelo aumento da produo na Bacia de Campos dos
Goytacazes no Estado do Rio de Janeiro a partir de 1985 que sobreps a produo at
ento existente no estado da Bahia no plo petroqumico de Camaari. A facilidade de
escoamento da produo vinculada localizao geogrfica da Bacia de Campos
impulsionou a demanda de GN em aproximadamente 75% da produo nacional de GN
(SOARES, 2004).
0
0,1
0,2
0,3
0,4
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Em
bilhesdem3
Reservas Provadas
Terrestres
Martimas
Gs Associado
Gs No Associado
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Ainda na dcada de 80 a confirmao do porte das reservas bolivianas,
estabeleceu um marco definitivo da consolidao do GN na matriz energtica brasileira.
Nesse contexto, criou-se a necessidade de ampliao da infra-estrutura para sua
explorao, levando expanso da malha dutoviria brasileira para seu transporte e que
culminou na construo do Gasbol.
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3.2. Cadeia produtiva do gs natural
A cadeia produtiva do setor de GN pode ser dividida em atividades de
downstreame upstream, conforme se verifica na Figura 3.4. As atividades de upstream
so reguladas pela ANP e se caracterizam pela explotao e explorao, pelo
condicionamento e processamento e pelo transporte de GN. As atividades de
downstreamso reguladas por agncias locais e se caracterizam pela distribuio e pela
comercializao, atravs do fornecimento ao consumidor final. (MARTINS, 2006 e
SALGADO, 2002)
Figura 3.4: Representao esquemtica da cadeia produtiva do setor de GN. Fonte: MARTINS,
2006.
O setor de produo de GN inclui todos os componentes de subsuperfcie,
includo poos de extrao e os equipamentos associados. Tambm se incluem neste
setor os diversos equipamentos de superfcie, como separadores, aquecedores,
destiladores, compressores, bombas, entre outros, alm das entradas dos gasodutos e
oleodutos.
No entanto, os equipamentos associados ao arejamento, queima ou reinjeo
de GN dos poos de extrao de petrleo no so considerados constituintes da indstria
de GN (API, 2009). As instalaes de fracionamento tambm so excludas da indstria
do gs, por serem to somente responsveis pela purificao de produtos lquidos para o
mercado.
O setor de transmisso de gs se caracteriza pelo transporte do GN das plantasde gs ou diretamente do campo de produo para companhias de distribuio ou
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grandes consumidores. Este setor se caracteriza pelo transporte em presses elevadas
atravs de dutos de dimetros variados e pela manuteno de condies operacionais do
transporte, atravs de diferentes instalaes: dutos, estaes de compresso e estaes
de entrega e medio (EPA, 1996b).
O transporte e distribuio de gs no Brasil esto definidos e regulamentados no
artigo terceiro da portaria 104 de 2002 da ANP da seguinte maneira:
I. Carregador: pessoa jurdica que contrata o transportador para o servio de
transporte de gs natural;
II. Transportador: pessoa jurdica autorizada pela ANP a operar as instalaes de
transporte;
III. Processador: pessoa jurdica autorizada pela ANP a processar o gs natural;
IV. Instalaes de Transporte: dutos de transporte de gs natural, suas estaes
de compresso ou de reduo de presso, bem como as instalaes de
armazenagem necessrias para a operao do sistema;
V. Ponto de Recepo: ponto no qual o gs natural recebido pelo transportador
do carregador ou de quem este autorize.
VI. Ponto de Entrega: ponto no qual o gs natural entregue pelo transportador
ao carregador ou a quem este autorize.
Assim, responsvel pelo transporte o transportador que detm as instalaes
de transporte (instalaes diversas e o duto propriamente dito). A infra-estrutura que
compe um sistema de transporte de GN composta basicamente por estaes de
compresso (ECOMP), estaes de entrega (EE), estaes de medio (EMED), estao
de reduo de presso e estao de medio operacional (EMOP), o duto e outras
instalaes administrativas. A finalidade de cada uma destas instalaes pode ser assim
sintetizada:
Estao de compresso: mantm a presso do GN em nveis adequados para o
transporte;
Estao de entrega (tambm chamadas de citygate): um ponto de reduo e
medio de gs s companhias distribuidoras, que efetuam a odorizao e a
distribuio do GN para os consumidores finais;
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Estao de medio: mede o volume de gs em pontos de interconexo de
gasodutos;
Estao de reduo de presso: limita a presso de operao em trechos do
gasoduto por questes de projeto;
Estao de medio operacional: medem a vazo total de gs no gasoduto,
presso e temperatura para fins meramente operacionais.
As ECOMPs realizam a compresso do gs para a realizao da sua transmisso
atravs dos dutos, que ocorre devido s diferenas de presso no interior do duto. Nestas
estaes, alm da pressurizao por compressores de turbinas movidas por GN ou
eletricidade, tambm so realizados, quando necessrio, o despoeiramento, a regulagem
de temperatura e a desidratao do gs.
As EEs so pontos de transferncia de custdia do GN do setor de transmisso
para recebedores indiretos, pertencentes ao setor de distribuio ou para recebedores
diretos, que os so consumidores finais (em geral, indstrias). Nestas estaes, tambm
conhecidas comogate stations ou city gates, esto includos equipamentos que realizam
medio e regulao de presso, uma vez que o setor de distribuio trabalha com
presses significativamente menores.
Em geral, as EEs possuem pontos de medio operados pela transportadora de
GN e pontos de medio operados pela distribuidora. (EPA, 1996b). A funo das EEs
explicitada por PALHARES (2000): As Estaes de Entrega recebem o gs natural
transportado (...) em condies variveis de presso e temperatura, porm em presso
sempre superior presso de entrega para consumo ou distribuio. Para medio,
venda e transferncia o gs natural deve ser posto em condies constantes nos
contratos de compra e venda de gs, condies essas que impem presso e temperatura
estabilizadas. No gs natural, a reduo de presso acompanhada de reduo
proporcional de temperatura (efeito Joule-Thompson). As Estaes de Entrega so
equipadas para condicionar o gs natural e medi-lo para entrega nas condies
combinadas. [No Gasoduto Bolvia-Brasil].
As EMEDs, tambm chamadas de estaes de medio e de regulao de
presso (ou metering and pressure regulating stations (M&R) em ingls) realizam
medidas do fluxo de gs transportado (para sua transferncia ou troca da custdia) e/ouregulam a presso e o fluxo para a continuidade da transmisso ao longo do duto
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(USEPA, 1996e). Em muitos casos so construdas de forma associada s EEs, pois nos
pontos de troca de custdia do GN se faz necessria a medio do volume entregue para
a verificao do valor a ser faturado pela transportadora (PALHARES, 2000).
As EMOPs, por sua vez, podem estar localizadas em qualquer ponto ao longo doduto ou ainda pertencer a outras instalaes. Nestas instalaes so aferidas as
condies operacionais do GN transportado, com a finalidade de assegurar a
manuteno da operao nas condies consideradas normais.
Em nenhuma das instalaes da transportadora realizada reduo de presso do
GN, pois responsabilidade das companhias distribuidoras a distribuio atravs de
dutos em presses menores e manuteno de pontos de medio de consumo dos
consumidores finais (EPA, 1998 e TBG, 2007). As empresas do setor de distribuiorecebem gs a elevadas presses da(s) companhia(s) transportadora(s), realizam a
reduo da presso e o fornecimento aos consumidores finais como, por exemplo,
consumidores residenciais e industriais atravs de dutos de menor dimetro. Este setor
se caracteriza por uma malha de dutos tronco e secundrios, estaes de medio e
regulagem de presso e medidores de consumo individuais.
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4. EMISSES E RESDUOS EM PROCESSOS ANTRPICOS
O Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) define emisso, atravs
do artigo 3 da Resoluo nmero 382 de 2006, como: lanamento na atmosfera de
qualquer forma de matria slida, lquida ou gasosa. A Associao Brasileira de
Normas Tcnicas (ABNT) define emisso atmosfrica atravs da norma brasileira
(NBR) 8969 de 1985 como descarga de matria e/ou energia no ar.
Desta maneira, as emisses podem ser genericamente descritas como qualquer
perda de material em uma atividade antrpica ou no antrpica que ocorrem devido
imprevisibilidade associada aos produtos ou os subprodutos dos processos. As emisses
podem ter carter poluente ou no-poluente, a depender do carter do produto emitido,
da magnitude do impacto ambiental associado em relao ao uso da regio atingida.
A poluio pode ser considerada uma alterao indesejvel nas caractersticas
fsicas, qumicas ou biolgicas da atmosfera, litosfera ou hidrosfera que cause ou possa
causar prejuzo sade, sobrevivncia ou s atividades dos seres humanos e outras
espcies, ou ainda deteriorar materiais (BRAGA et al., 2005). A ABNT NBR
8969:1985 define poluio atmosfrica ou poluio do ar como presena de um ou
mais poluentes atmosfricos.
Poluente atmosfrico (ou contaminante atmosfrico), por sua vez, definido na
referida norma como toda e qualquer forma de matria e/ou energia que, segundo suas
caractersticas, concentrao e tempo de permanncia no ar, possa causar ou venha a
causar danos sade, aos materiais, fauna e fauna e seja prejudicial segurana, ao
uso e ao gozo da propriedade, economia e ao bem estar da comunidade. Ainda de
acordo com a norma, os poluentes atmosfricos podem ser subdivididos em primrios,
quando atingem o receptor na forma em que foram emitidos, ou secundrios, quando se
trata de uma substncia resultante da interao entre poluentes primrios entre si ou com
constituintes da atmosfera, com ou sem reao fotoqumica.
Conforme enunciado pela resoluo CONAMA 382/2006, as emisses de
processos antrpicos podem ser genericamente classificadas em funo do seu estado
fsico em: emisses atmosfricas, resduos slidos ou efluentes lquidos. Neste trabalho
apenas sero abordadas as emisses atmosfricas de empreendimentos do setor de
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transporte de GN e o termo emisses ser utilizado para fazer referncia somente s
emisses atmosfricas.
As emisses antrpicas podem ser categorizadas segundo a fonte em fugitivas,
pontuais ou no pontuais. Tambm se encontra na literatura a categorizao dasemisses quanto fonte em primrias e secundrias (BAUER, 2003 e GHGP (2004),
porm essa classificao no consenso entre grupos de estudo, pois, segundo Bauer
(2003): a forma de classificao dessas fontes no suficientemente clara, havendo
diferenas de interpretao na escassa literatura existente.
Emisses pontuais so definidas pela resoluo CONAMA 382/2006 como
lanamento na atmosfera de qualquer forma de matria slida, lquida ou gasosa,
efetuado por uma fonte provida de dispositivo para dirigir ou controlar seu fluxo, comodutos e chamins. Assim, estas emisses podem ser definidas como aquelas que
ocorrem de forma perfeitamente localizvel dentro de uma planta industrial. As
emisses no-pontuais, ou difusas, por sua vez, correspondem quelas que ocorrem de
forma distribuda (homogeneamente ou no) dentro da planta industrial (BAUER,
2003).
Apesar desta definio no ser utilizada neste trabalho, as emisses primrias
so definidas como aquelas provenientes das fontes primrias, ou seja, de equipamentos
principais do processo de transformao que se analisa. Sendo estas associadas aos
equipamentos principais do processo so, portanto, consideradas pontuais. So
exemplos de emisses primrias gases de exausto de equipamentos, respiros de
reatores, entre outros. (CMA, 1990 apud BAUER, 2003).
As emisses secundrias, por sua vez, so aquelas que ocorrem em atividades
ligadas diretamente ao processo, mas em operaes necessrias ao seu suporte e/ou
desenvolvimento. Podem ser pontuais ou no pontuais. So classificadas em emisses
secundrias, por exemplo, os transportes de cargas e pessoas, tanques de estocagem,
reas de gerao de vapor, entre outros, quando estas forem atividades conseqentes do
processo industrial. (opus citatum).
As emisses fugitivas so definidas como vazamentos em equipamentos
oriundos de falha mecnica de operao, desgaste de estruturas de vedao e
caractersticas de materiais. So ainda consideradas como no-pontuais, uma vez que os
equipamentos esto dispersos ao longo da instalao, atravs de diversas fontes
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pontuais. Estas emisses sero mais detalhadas no Captulo 5. (ALLEN e SHONNARD,
2002)
Em ambientes industriais as emisses atmosfricas devem ser monitoradas
porque algumas substncias presentes nas emisses podem oferecer elevado risco sade ocupacional de trabalhadores. As emisses de CH4, particularmente, podem
provocar oxidao do oxignio do ar, reduzindo sua concentrao, o que adquire grande
relevncia no caso de trabalhos executados em espaos confinados. Apesar do CH4, no
ser toxicamente nocivo aos seres humanos, apresenta alta inflamabilidade (AGA, 2009),
o que requer que sua concentrao seja mantida em nveis considerados seguros,
especialmente nos casos em que emitido de forma fugitiva, quando sua emisso tende
a ser negligenciada.Em relao aos impactos ambientais, muitas substncias, alm de oferecerem
riscos sade humana, trazem prejuzo qualidade do ar e podem ter um papel
substancial na intensificao das mudanas climticas, uma vez que a emisso de certos
gases potencializa o chamado efeito estufa. O efeito estufa um efeito natural de
reteno de calor na superfcie terrestre que se intensifica pelo aumento da concentrao
de gases de efeito estufa (GEEs) na atmosfera.
O monitoramento de emisses tambm permite a avaliao da eficincia dos
processos industriais, permitindo a otimizao dos processos e o cumprimento aos
requisitos legais estabelecidos pelos rgos ambientais, quando existirem. No caso das
emisses fugitivas a verificao de emisses e a adoo de programas de
monitoramento, medio e reduo dessas emisses se enquadram no conceito de
preveno da poluio.
A preveno da poluio se caracteriza pela minimizao e reduo das
emisses e resduos nos processos (COSTA, 2002). Devido inexistncia de requisitos
normativos para o controle das emisses fugitivas, no Brasil pode-se considerar o
monitoramento deste tipo de emisso como um processo de atuao de uma gesto
ambiental pr-ativa.
Uma postura empresarial pr-ativa se caracteriza pela a inovao nos processos,
produtos, nas estratgias e na organizao, levando a uma capacidade das empresas de
se antecipar s exigncias governamentais. Segundo Sanches (2000), para atingir este
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desempenho econmico, produtivo e ambiental necessrio adotar tecnologias
ambientais adequadas.
As tecnologias ambientais so classificadas em tecnologias de controle da
poluio, tecnologias de preveno da poluio e tecnologias de produtos e processos.Definem-se tecnologias de produtos e processos como a aplicao contnua de uma
estratgia ambiental preventiva integrada aos processos e produtos para reduzir riscos
aos seres humanos e ao meio ambiente (SANCHES, 2000). A aplicao de estratgias
ambientais oferece os seguintes benefcios para as empresas que a adotam:
1) Melhorias na eficincia produtiva com menor utilizao de energia e
materiais por unidade de produto;
2)Minimizao da quantidade de resduos dispostos no meio ambiente;
3)Desenvolvimento de tecnologias mais limpas, que se transformam em
vantagens competitivas e at mesmo em produto, com a possibilidade de
auferir receitas com transferncia de tecnologia, como, por exemplo, o
licenciamento de patentes, a prestao de assistncia tcnica, etc.;
4)Melhoria nas condies de segurana e sade dos trabalhadores e nas relaes
de trabalho.
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4.1. Emisses atmosfricas e mudanas climticas
As mudanas climticas da atualidade se caracterizam pela alterao do clima
devido intensificao do efeito estufa, que natural e fundamental para a manuteno
de temperaturas que asseguram a vida na Terra. H certo consenso cientfico de que esta
intensificao causada pelo aumento da concentrao de determinados gases na
atmosfera terrestre.
Segundo o Ncleo de Assuntos Estratgicos da Presidncia da Repblica do
Brasil (NAE, 2005) a temperatura mdia global do planeta superfcie elevou-se de
0,6 a 0,7 C nos ltimos 100 anos, com acentuada elevao desde a dcada de 60 e a
ltima dcada apresentou os trs anos mais quentes dos ltimos 1000 anos da histria
recente da Terra. Ainda de acordo com este ncleo, atravs do monitoramento das
mudanas do clima pelo Painel Intergovernamental de Mudana do Clima (IPCC) e do
conhecimento existente da dinmica do clima, possvel inferir que o aquecimento tem
como causa as emisses acumuladas dos chamados GEE.
Estes gases so capazes de absorver radiao trmica e a atmosfera terrestre
sensvel concentrao destes gases, cujo aumento provoca a intensificao do efeito
estufa natural da Terra. Os GEE absorvem parte da energia trmica recebida do Sol pela
Terra, mantendo certos nveis de temperatura na sua superfcie. A emisso de GEE
antropognicos intensifica este efeito, provocando a elevao de temperatura na
superfcie terrestre que tm sido observadas, caracterizando as chamadas mudanas
climticas. (LE TREUT, Herv; SOMERVILLE, Richard et al. in: IPCC, 2007b).
estas mudanas associam-se diversos eventos climticos extremos, como, por
exemplo, a ocorrncia do furaco Catarina em 2004, as secas da Amaznia em 2005
(MAROUN, 2007). Tambm podem estar relacionados elas os tornados na regio sul
nos anos de 2008 e 2009, o aumento da intensidade pluviomtrica nas regies sul e
sudeste do Brasil e o aumento do perodo de secas na regio do nordeste brasileiro.
Tambm se relacionam mudana global do clima as alteraes nos regimes de
chuvas, as perturbaes nas correntes marinhas, retrao das geleiras e a elevao do
nvel dos oceanos. A estabilizao das concentraes de GEE para nveis seguros ao
sistema climtico global requer uma reduo de 60% das emisses globais deste gases(NAE, 2005).
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Entre os GEE esto teres halogenados, hidrofluorcarbonos (HFCs), N2O, CH4e
CO2, entre outros (IPCC, 2006). Estes ltimos so tidos como os GEE de maior
relevncia, sendo o CO2 considerado o principal GEE proveniente de fontes
antropognicas por ser o que apresenta emisses mais significativas: entre 1970 a 2004,
77% dos GEE emitidos antropicamente eram CO2 e sua emisso cresceu 80% no
mesmo perodo (IPCC, 2007a), conforme se verifica atravs da Figura 4.1.
Figura 4.1: Concentraes de GEE do ano 0 a 2005. Fonte: IPCC, 2007b.
Devido sua relevncia e para fins de referncia e uniformizao, as emisses
de gases de efeito estufa (GEE) so sempre reportadas em termos de emisses
equivalentes de CO2 (HAYES, 2004). Para se obter o equivalente em CO2, as emisses
de um determinado GEE so convertidas atravs da multiplicao da massa de gs
emitida pelo potencial de aquecimento global deste gs (Global Warming Potencial
GWP) em relao ao CO2, cujo GWP , por definio, equivalente a unidade.
O GWP um ndice baseado em caractersticas fsicas dos gases e estabelece
uma mtrica que permite que seja realizada a comparao entre os diferentes GEE.
definido atravs da equao 4.1, que compara a fora radioativa de 1kg da substncia
analisada em relao 1kg de uma substncia de referncia, que em geral o CO2.
(IPCC,2007b).
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GWP FRtdt
FRtdt
aCt
dt aCtdt
(4.1)
Onde:
HT: horizonte de tempo considerado;
FRn: fora radioativa da substncia n;
an: fora radioativa por unidade de massa da substncia n e
Cn: concentrao da substncia n em funo do tempo.
A Tabela 4.1 apresenta para fins comparativos diferentes valores de GWP
associados ao CO2 N2O e CH4, estabelecidos pela United Nations Framework
Convention on Climate (UNFCCC) e pelo IPCC. Os valores de GWP para clculo de
emisses equivalentes em geral so considerados em relao a um ciclo de vida de 100
anos dos gases na atmosfera. Neste trabalho ser considerado o GWP do CH4
equivalente a 21, que o valor mais adotado na literatura.
O IPCC e pelo UNFCCC atualizam periodicamente os valores do GWP dos
gases em funo de novas informaes adquiridas sobre os componentes (API, 2009). A
Tabela 4.1 evidencia a modificao representativa do GWP do CH4 reportado pelo
Forth Assessment Report(AR4) em 2007 e pelo Second Assessment Report(SAR) em
1995, ambos do IPCC. Esta modificao se deve, sobretudo, ao aumento do vapor
dgua na estratosfera desde 2001 (IPCC, 2007b).
Tabela 4.1: Gases de efeito estufa e seus respectivos GWPs.
GsGWP
UNFCCC1
GWP
IPCC - SAR2
GWP
IPCC - AR43
CO2 1 1 1
CH4 21 21 25
N2O 310 310 298
1: UNFCC, 2002.
2: IPCC, 1995.
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42
3: IPCC, 2007b.
Considerando o GWP do CH4 e do CO2 e as relaes estequiomtricas da a
combusto completa do CH4, conclui-se que a queima de 1 tonelada de CH4 produz
2,75 toneladas de CO2e, consequentemente, a oxidao do CH4implica na reduo emcerca de 87% do potencial de aquecimento global inerente ao lanamento deste gs na
atmosfera, tornando-se uma alternativa sua emisso bruta na atmosfera. Assim, alm
do aspecto econmico e de segurana, a identificao de emisses fugitivas de CH4tem
como objetivo promover alternativas para sua captura e/ou oxidao a CO2 com a
finalidade de minimizar o impacto ambiental associado sua emisso.
Dentro das aes para a diminuio das emisses atmosfricas das indstrias de
leo e gs, encontra-se a necessidade de controle das emisses fugitivas de GN.
Segundo a American Petroleum Institute (API, 2010), a indstria de leo e gs
americana j investiu cerca de 21 bilhes de dlares no desenvolvimento de
combustveis alternativos e na promoo da reduo das emisses fugitivas de CH4,
sendo este investimento correspondente a 73% to total investido pelo setor em
tecnologias de mitigao das emisses de carbono.
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4.2. Emisses da indstria petroqumica
As emisses na indstria de leo e gs em geral so divididas em nas seguintes
categorias: 1) fontes de combusto, incluindo equipamentos estacionrios e no
estacionrios, 2) emisses de processos ou ventadas e 3) emisses fugitivas. Alguns
equipamentos podem, no entanto, emitir em diversas categorias dependendo da etapa do
estado de seu funcionamento. Um compressor, por exemplo, pode apresentar emisses
fugitivas quando pressurizado, emisses ventadas quando despressurizado para
manuteno e emisses de combusto durante a operao normal. (USEPA, 1996a e
USEPA, 1998)
As emisses de combusto ocorrem pela queima de combustveis fsseis em
equipamentos estacionrios como motores, queimadores, aquecedores, flares e
incineradores, tendo como resultado a formao de CO2pela oxidao do compostos
orgnicos presentes neste combustvel, alm de outros gases. As emisses que resultam
da combusto de combustvel em equipamentos de transporte (areo, terrestre ou
martimo) que so includas no inventrio tambm so includas nesta categoria.
(KIRCHGESSNER et al., 1997 e API, 2009).
Emisses de processos ou ventadas, termo derivado de vented emissions, so
lanamentos atmosfricos realizados por questes de projeto e operacionais como, por
exemplo, a necessidade de despressurizao de um equipamento. Ocorrem na operao
normal, na manuteno, em atividades de emergncia e em outros eventos fora da rotina
operacional. Uma subcategoria das emisses ventadas so as ventagens de processo, que
so definidas como aquelas fontes que produzem emisses como resultado de
transformaes qumicas ou em outras subetapas do processo (API, 2009).
As emisses fugitivas so definidas como vazamentos no intencionais que
ocorrem em superfcies fechadas, como vlvulas, dispositivos de alvio de presso,
flanges, juntas, entre outros, devido corroso e/ou falhas de conexo (USEPA, 1998).
Esta categoria de emisses, bem como suas caractersticas e modos de deteco e
controle, ser abordada mais detalhadamente no Captulo 5.
Considerando o partilhamento das emisses da indstria de GN nestes trs tipos,
em termos de emisses de CH4, as emisses fugitivas representam 62,1% do total dasemisses totais das indstrias de GN dos Estados Unidos da Amrica (EUA), sendo as
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estaes de compresso e as estaes de entrega responsveis, respectivamente, por
21,5% e 10,1% do total das emisses fugitivas. As emisses de combusto e ventadas,
representam 7,9 e 30%, respectivamente das emisses totais de CH4, conforme se
verifica no Grfico 4.1.
Grfico 4.1:Emisses por tipo no setor de transmisso de GN nos EUA. Fonte: USEPA, 1996a
(adaptado).
As emisses de CH4 e compostos orgnicos volteis (COV) so as emisses
mais representativas do setor de leo e gs, sendo as emisses de CH4 as mais
representativas no setor gasfero. No Canad 15% das emisses totais de CH4 no
Canad so provenientes do setor de leo e gs, conforme se verifica no Grfico 4.2,
sendo ainda estimado que as emisses fugitivas deste gs totalizam 50% das emisses
deste setor. Tambm se estima que 5,2% das emisses de GEE deste pas (726 milhes
toneladas de CO2equivalente), no ano 2000, foram emisses fugitivas do setor de leo e
gs.(HAYES, 2004)
Grfico 4.2: Emisses de CH4no Canad. Fonte: Moore et al., 1998 in: HAYES, 2004
(traduzido).
30,0%
7,9%
EmissesFugitivas
62,1%
Emisses ventadas
Emisses de combusto
Estaes de Compresso
Estaes de Entrega
Estaes de Medio
Instalaes da produo
Outras plantas de gs
Vazamento de dutos
28%
16%
15%
12%
11%
11%
7%
Pecuria
Cultivo de Arroz
Indstria petroqumica
Carvo
Disposio de resduos slidosQueima de biomassa
Tratamento de esgotos
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30%
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Nos EUA, em 1996, as emisses de CH4 pelo setor de sistemas de GN
responderam por cerca de 20% do total das emisses antropognicas deste gs (EPA,
1996a), sendo cerca de 37% destas emisses oriundas do segmento de transporte e
armazenamento de GN, conforme apresentado no Grfico 4.3. Em 2007, os sistemas de
GN foram responsveis por 18% destas emisses no pas, conforme se verifica no
Grfico 4.4 (USA, 2010).
Grfico 4.3:Emisses de CH4por segmento da indstria de GN nos EUA. Fonte: USEPA,
1996a.
Grfico 4.4:Emisses de CH4nos EUA. Fonte: USA, 2010.
Os COV, por sua vez, so compostos orgnicos na faixa C2 C6 quevolatilizam a temperatura ambiente e se caracterizam por serem potenciais agentes
37%
27%
24%
12%
Transmisso e armazenamento
Produo
Distribuio
Processamento
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%
2%
24%
23%18%
10%
8%
5%
5%
4%
1%
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30%
Outros
Fermentao entrica
Disposio de resduos slidosSistemas de gs natural
Minerao de carvo
Manejo de dejetos animais
Mudana no uso da terra e florestas
Sistemas de petrleo
Tratamento de efluentes
Cultura de arroz
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fotoqumicos e, portanto, precursores da formao de oznio na atmosfera. (ERNANI,
2003). A USEPA (USEPA, 1995) os classifica como todos os compostos orgnicos,
exceto por aqueles especificamente excludos devido sua baixa atividade fotoqumica,
como o CH4e o etano.
Devido acentuada volatilidade os COV apresentam emisses fugitivas bastante
representativas, em faixa tpica de 40 a 50% (SIEGELL, 1998 apudERNANI, 2003),
conforme sintetizado na Tabela 4.1. Como muitos COV so extremamente txicos para
a sade humana, como o benzeno e os hidrocarbonetos poliaromticos, necessrio um
monitoramento criterioso das suas fugitivas na operao do transporte de derivados do
petrleo.
Tabela 4.2: Principais fontes de emisso de COV em processos qumicos (SIEGELL, 1998 apudERNANI, 2003).
Fonte Porcentagem Tpica
Emisses fugitivas 40-50
Operaes de transferncia 20-30
Tratamento de efluentes 5-15
Tanques de estocagem 5-15
Emisses de Processo 5-15
Na elaborao de um inventrio de emisses do transporte de GN a presena de
COV considerada desprezvel ou inexistente, uma vez que o CH4 o principal gs
constituinte e, portanto, o que oferece maior contribuio para o inventrio. Durante asetapas de produo, transporte e consumo de GN tambm ocorre sua emisso para a
atmosfera, devido a vazamentos durante a operao de dispositivos ou emisso para
dispositivos de combusto utilizados como medida de segurana para conter o excesso
de presso ou como forma de consumir gs em caso de emergncias. (EPA, 1998).
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5. EMISSES FUGITIVAS
5.1. Conceituao e definio
A Resoluo CONAMA 382/06 define emisso fugitiva em seu Artigo 3 como
lanamento difuso na atmosfera de qualquer forma de matria slida, lquida ou
gasosa, efetuado por uma fonte desprovida de dispositivo projetado para dirigir ou
controlar seu fluxo. Segundo a USEPA as emisses fugitivas so lanamentos no
intencionais de componentes de tubulao e vazamentos de equipamentos em
superfcies seladas ou impermeveis, considerando at mesmo vazamentos de dutossubterrneos (USEPA, vrios).
Em geral, as emisses deste tipo envolvem volumes pequenos de fluidos de
processos, isto , gases ou lquidos, gerados por falhas mecnicas dos equipamentos de
vedao devido ao seu desgaste mecnico e folgas de conexo. Assim, as emisses
fugitivas, portanto, tornam-se representativas em produes que envolvam elevado risco
de exposio ao material emitido e/ou em produes que apresentem elevada
quantidade destes fluidos.
So contabilizadas como emisses fugitivas as emisses de GEE emitidas
durante o processo de minerao, estocagem, processamento e transporte de carvo
mineral e durante o processo de extrao, transporte e processamento de petrleo e gs
natural (MCT, 2004). O Ministrio da Cincia e Tecnologia do Brasil (MCT) cita as
seguintes possibilidades para a gerao de emisses fugitivas na distribuio de GN: 1)
vazamentos por juntas, 2) vazamentos acidentais e 3) vazamentos operacionais. (MCT,
2004)
As emisses fugitivas dos sistemas de leo e GN so um termo genrico que
representam todas as emisses de gs do sistema de leo e GN, desde a extrao da
matria at o consumidor final, incluindo os gases oriundos da queima de combustveis
sem aproveitamento energtico, como nos casos de flaring em refinarias. As emisses
fugitivas em sistemas de transporte de GN ocorrem atravs de falhas em materiais ou
em equipamentos e tem como principal GEE associado o CH4. As emisses que no so
contempladas por este termo so, portanto:
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Emisses da queima de combustvel para a gerao de calor til e energia
para os sistemas da cadeia de valores.
Emisses fugitivas da captura de carbono em projetos de armazenamento, do
transporte e eliminao de gases cidos do petrleo e instalaes de gs porinjeo em formaes subterrneas seguras, ou o transporte, injeo e
seqestro de CO2, como parte da recuperao aprimorada de petrleo, a
recuperao de gs melhorada ou aumentada de CH4em leitos de carvo.
Emisses fugitivas que ocorrem em instalaes industriais distintas das
instalaes da indstria de petrleo e gs, ou que esto relacionadas com o
uso final de petrleo e de gs em nada alm de petrleo e instalaes de gs.
As emisses fugitivas de atividades de gesto de resduos e efluentes que
ocorrem fora da indstria de petrleo e gs. (IPCC, 2006)
As emisses fugitivas de CH4tm grande relevncia no transporte de GN, uma
vez que o CH4 tem uma participao na composio em volume deste gs, em geral,
superior a 70%. Na indstria de GN americana as emisses fugitivas chegam a
compreender 62,1% das emisses de CH4, conforme j apresentado no Grfico 4.1.
Alm disso, se destaca:
Em 2000, 5,2% das emisses de GEE no Canad so oriundas de emisses
fugitivas de CH4no setor de leo e gs (HAYES, 2007).
Em 2001, as emisses fugitivas de instalaes de superfcie de GN dos EUA
totalizaram cerca de 27 milhes de metros cbicos (USEPA, sem data).
Em 2005, as emisses fugitivas totalizaram 8,8% das emisses de GEE no
Canad, tendo aumento de 59% em relao a 1990. No mesmo ano o setor de
leo e gs foi responsvel por 98,8% das emisses fugitivas. (NIR, 2007)
Em 2007, as emisses fugitivas totalizaram 7% da emisso nacional da
Austrlia (Australias National Greenhouse Accounts, 2009).
Em 2005 as emisses fugitivas de CH4no Brasil atingiram o patamar de 197 mil
toneladas, dos quais 148 mil toneladas, isto , cerca de 75% eram provenientes da
extrao e transporte de petrleo e GN (MCT, 2009). No pas as emisses fugitivas
dessas atividades apresentaram crescimento de 258% entre 1990 e 2005, respondendo
por 1,1% das emisses das emisses de CH4neste ano (opus citatum).
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O Grfico 5.1 apresenta a evoluo das emisses fugitivas no Brasil1, onde se
verifica o crescimento da participao do setor de extrao e transporte de petrleo e
GN. Este aumento representa uma tendncia divergente dos pases dos pases
desenvolvidos, que apresentaram reduo de 15,7% das emisses fugitivas entre os anos
de 1990 e 2007 (UNFCC, 2009).
Grfico 5.1: Evoluo das emisses fugitivas de CH4 no Brasil. Fonte: MCT, 2009.
Na Europa as emisses de CH4 representaram 2% do total dos GEE emitidos
pelos pases que constituem o EU-25 em 2005 e tiveram reduo de 42% entre os anos
de 1990 a 2003. Destas emisses, 84% provinham do setor energtico, sendo a maior
parte destas emisses relativas s emisses fugitivas da extrao, produo e
distribuio de combustveis fsseis. (EEA, 2006)
Nos EUA, onde 24,4% da energia consumida provm da combusto de GN e
85% do total de energia consumida produzida atravs de combustveis fsseis, atribui-se a reduo de 19% das emisses de CH4entre 1990 e 2007 melhoria de tecnologias
e substituio de equipamentos. Entre 2006 e 2007 o setor de leo e gs reduziu em
1: importante ressaltar que este grfico foi construdo em funo dos dados reportados no
Inventrio Brasileiro das Emisses e Remoes Antrpicas de Gases de Efeito Estufa (MCT,
2009), que apresenta valores para as emisses fugitivas distintos dos reportados pelo relatrio
Comunicao Inicial do Brasil Conveno Quadro das Naes Unidas sobre mudana do
clima (MCT, 2004).
0
50
100
150
200
250
1990 1995 2000 2005
Emissesfuh
itivasdeCH4(Gg)
Total Minerao de carvo Extrao e transporte de petrleo e gs natural
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cerca de 18% suas emisses fugitivas, emitindo neste ano 6.354,85 mil toneladas de
CH4. (USA, 2010)
No entanto, mesmo com a reduo das emisses fugitivas de CH4observada a
partir do ano 2000 nos EUA, o pas prev um crescimento de cerca de 8% das emissesde CH4 entre 2005 a 2020, sobretudo devido s emisses fugitivas deste gs nos
sistemas de GN. A expectativa que em 2020 as emisses de CH4 atinjam 605 milhes
de toneladas equivalentes de CO2, sendo 138 milhes de toneladas equivalentes de CO2,
cerca de 23%, provenientes da indstria gasfera. (opus citatum)
No Brasil, apesar da relevncia dentro das emisses geradas na cadeia produtiva
do GN, as emisses fugitivas no so sistematicamente monitoradas. Diversos
inventrios de emisso brasileiros, como o Balano Social e Ambiental da Petrobrs(PETROBRS, 2008), o balano Social e Ambiental da Transpetro (TRANSPETRO,
2008) e o Relatrio Anual da TBG (TBG, 2007) no incluem o total destas emisses,
reportando-a como nula. Isto ocorre, sobretudo, devido ausncia de uma metodologia
uniformizada a para realizao dos clculos pertinentes e a ausncia de programas
especficos de mensurao, monitoramento e controle.
Como conseqncia, as transportadoras contabilizam indiretamente as emisses
fugitivas como gs no-contado (EPA, 1995). O gs no-contado a diferena de
volume de gs vendido e o gs comprado ou processado nas instalaes que ocorre no
processamento devido a variaes de presso e temperatura que alteram o volume de
gs no interior dos dutos (fenmeno conhecido como empacotamento), erros de
medio e diferenas na tarifao do gs comercializado (KIRCHGESSNER et al.,
1997).
Segundo a USEPA (1996a) as instalaes que oferecem contribuio
significativa de emisses fugitivas de CH4so: 1) na etapa de produo: instalaes de
produo e estaes de processamento de gs; 2) na etapa de transporte e
armazenamento: estaes de compresso e 3) na etapa de transmisso e distribuio:
estaes de medio e de regulagem de presso. As instalaes contribuem mais
significativamente para as emisses fugitivas, uma vez que os dutos enterrados
utilizados na transmisso representam 25% das emisses fugitivas nos sistemas de
transporte de GN (opus citatum).
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Segundo Mattos (2000): A perda de produto atravs da vedao de um
equipamento ou componente constitui a emisso fugitiva. Essa perda ocorre com grande
freqncia em torno das partes mveis do equipamento. Apesar de pequenos, os
vazamentos nos equipamentos se tornam significativos devido ao grande nmero de
equipamentos instalados em unidades dos processos considerados (SIEGELL, 1998b).
A vedao um mecanismo de preveno das emisses fugitivas que tem
importncia fundamental para o desempenho da indstria, tendo como principal
objetivo a conteno de um fluido, evitando seu contato com um o ambiente (ONAT,
2008). Com o advento do controle ambiental a vedao tem adquirido um papel
importante na indstria, para alm da questo das perdas de produto e as perdas de
receita a ela associadas.Alm das classificaes apresentadas no Captulo 4, as emisses podem ser
categorizadas em estacionrias e no-estacionrias. As emisses estacionrias so
aquelas que ocorrem em uma taxa contnua, enquanto as no-estacionrias possuem
emisses bastante variadas (como por exemplo, equipamentos que s so acionados em
situaes atpicas). Assim, razovel classificar as emisses fugitivas como
estacionrias, uma vez que se ocorrem como vazamentos no intencionais de superfcies
seladas que ocorrem com taxas de vazamento contnuas ao longo da operao dosequipamentos considerados. (EPA, 1993b; EPA, 1998 e SALGADO, 2002).
As fontes de emisses em processos industriais, portanto, incluem, mas no se
limitam a vlvulas, flanges e outras conexes, alm de bombas e compressores,
instrumentos de alivio de presso, drenos de processos, vlvulas, entre outros. (EPA,
1995). Todos estes pontos so, portanto, possveis pontos de monitoramento para a
deteco de vazamentos.
Vlvulas e flanges so as principais superfcies por onde podem ocorrer esses
vazamentos e emisses fugitivas em sistemas de transporte de GN, respondendo por
15,4% e 28,0%, respectivamente, das emisses fugitivas monitoradas em estaes de
compresso nos estudos de Ialongo & Salvador, 2008. ONAT (2008), por sua vez,
atribui 60% das emisses fugitivas em instalaes industriais s vlvulas e 5% dessas
emisses aos flanges em plantas industriais.
Durante todo o processo de transporte de GN so instalados mecanismos de
vedao nos equipamentos e componentes para impedir que haja qualquer vazamento
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Flanges so elementos de conexo entre trechos de tubulao que tambm so
considerados no clculo das emisses fugitivas. So montados em pares e unidos
atravs de parafusos equipamentos. A superfcie de juno normalmente vedada
atravs de compresso. A Figura 5.3 apresenta flanges instalados enquanto a Figura 5.4
apresenta uma seo longitudinal de um flange e o sua possvel rea de vazamento.
Figura 5.3: Flanges. Fontes (da esquerda para a direita): Flange and Pipe Fittings (2010) e
Rustrol Systems (2010).
Figura 5.4: Seco de um flange. Fonte: USEPA, 1996c.
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5.2. Quantificao, deteco e controle
H uma dificuldade inerente mensurao das emisses fugitivas devido s
baixas concentraes de gs e a natureza das fontes (pequenas e em muitos casos de
difcil acesso). No entanto, por serem emisses estacionrias, uma srie de medidas in
situ suficiente para permitir o clculo das suas emisses anuais. Em fontes no-
estacionrias a dificuldade de mensurar superior por se considerarem condies
operacionais, como a vazo de gs transportada, rea da seo transversal dos dutos,
entre outros, que podem ter grande variabilidade (USEPA, 1993b e USEPA, 1998).
Para controle das emisses fugitivas em instalaes necessrio implementar
um programa de monitoramento para deteco das concentraes de CH4 para uma
posterior realizao de reparos e substituio de equipamentos. At a entrega deste
trabalho somente foi identificada obrigatoriedade legal de implementao de um
programa deste tipo nos EUA, onde o Clear Air Act requer o estabelecimento de um
programa chamadoLeak Detection and Repair(LDAR) em alguns processos industriais
(USA, 2009 e USEPA, 1999), entre os quais se inclui o transporte de GN, quando
identificado o potencial de dano qualidade do ar e em casos especificados pela lei.
Um programa de deteco e reparo de vazamentos pode ser adotado em qualquer
instalao onde se pretenda monitorar emisses fugitivas. A USEPA (1999) estabelece
seu LDAR em quatro fases:
1)Identificao dos componentes a serem includos no programa.
2)Conduo de monitoramento peridico dos componentes identificados.
3)Reparo dos componentes que apresentem vazamento.
4)Reporte dos resultados do monitoramento.
A identificao das emisses fugitivas em uma planta industrial pode ser
dividida em tcnicas de verificao e em tcnicas de medio. Estas objetivam a
verificao dos fluxos mssicos das emisses, enquanto as tcnicas de verificao
objetivam to somente a identificao de vazamentos. So tcnicas de verificao de
emisses fugitivas (USEPA, vrios):
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1) Monitoramento com soluo de sabo: envolve a pulverizao de uma
soluo de sabo em pequenos componentes acessveis. O processo eficaz
para localizar vazamentos e realizar reparos imediatos quando for o caso.
2) Monitoramento com detectores eletrnicos: detectores de gs equipadoscom sensores de oxidao cataltica e de condutividade so utilizados para
detectar a presena de gases especficos. Estes equipamentos podem ser
usados em aberturas de maior dimetro que no pode ser rastreadas com o
monitoramento com soluo de sabo.
3) Monitoramento com Analisadores de Vapores Orgnicos ou Analisadores
de vapores Txicos (Organic Vapor Analyzers (OVA) e Toxic Vapor
Analyzers (TVA), respectivamente): estes equipamentos so detectores dehidrocarbonetos portteis que pode tambm ser usado para identificar
vazamentos e medem a concentrao de CH4 na rea adjacente a um
vazamento.
4) Deteco acstica: so utilizados dispositivos portteis de rastreamento
acstico projetados para detectar o escape de gs pressurizado atravs de um
orifcio. medida que o gs de alta presso para um ambiente de baixa
presso atravs de uma abertura, o fluxo turbulento produz um sinal
acstico que detectado pelo sensor de um equipamento. Este mtodo no
mede as taxas de fuga, porm fornece uma indicao relativa da intensidade
do vazamento.
A utilizao de OVA ou TVA uma tcnica direta de medio que permite a
realizao de uma estimativa das concentraes mssicas do vazamento, mas que no
demonstra a taxa de emisso para que se construa um fator de emisso. Assim, a
concentrao obtida pode ser convertida pela utilizao de equaes de correlao,
obtidas pela sua associao com o mtodo de enclausuramento das fontes de emisso,
permitindo obter o fluxo mssico equivalente da fonte analisada e, consequentemente,
uma medida do vazamento nos pontos analisados.
O enclausuramento ou bagging uma tcnica de medio direta do vazamento,
na qual o componente monitorado enclausurado com uma superfcie plstica, onde um
gs inerte em relao ao gs monitorado (como o nitrognio no caso do monitoramento
do CH4) introduzido a um fluxo conhecido atravs de uma bomba a vcuo. Uma vez
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que o gs atinge o equilbrio, a amostra de gs coletada e a concentrao de CH4da
amostra medida, obtendo-se uma taxa de emisso mssica. A taxa de emisso
calculada a partir da concentrao final de CH4 da amostra e da vazo do gs
introduzido, estabelecendo-se uma equao de correlao para obter os fatores de
emisso, conforme a apresentada na Figura 5.5. Este mtodo se caracteriza pela preciso
(em torno de 10 a 14%) e pelos longos perodos requeridos para sua realizao.
Figura 5.5: Correlao para obteno de fatores de emisso. Fonte: USEPA, 1996c.
Tambm so utilizados para realizao de medio direta amostradores de alto
fluxo (high flow samplers) e rotmetros. Os amostradores de alto fluxo capturam todas
as emisses provenientes de um componente de vazamento para quantificar com
preciso as taxas de emisses de vazamento. Neste equipamento as emisses do
componente e o ar so bombeados para o interior atravs de uma mangueira de vcuo e
as medies da concentrao da amostra so corrigidas em relao concentrao do
hidrocarboneto no ambiente. Assim, o fluxo de massa emitido pelo componente
calculado a partir do fluxo da amostra medido e da diferena entre a concentrao de
gs no ambiente e a concentrao de gs da amostra.
Estes equipamentos se caracterizam pelo fornecimento de resultados rpidos e
precisos, alm de fornecer diretamente os fatores de emisso. No entanto, estes
amostradores apresentam custo bastante elevado. A TransCanada utiliza equipamentos
deste tipo para realizar a determinao das suas emisses fugitivas de CH4 em suas
instalaes (TRANSCANADA, 2008).
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Por fim, os rotmetros, medidores de fluxo de rea varivel, so utilizados para
medida de vazamentos muito elevadas que no so corretamente avaliados pelos outros
equipamentos. Os rotmetros podem complementar as medies realizadas por meio do
mtodo de enclausuramento ou pela utilizao de amostradores de alto fluxo. Por serem
volumosos, no possvel utiliz-los em todos os componentes que podem apresentar
emisses fugitivas.
relevante destacar que a deteco de vazamentos de COV em equipamentos
regulamentada pela norma tcnica Method 21da USEPA, que estabelece critrios de
calibrao e outros parmetros tcnicos da medio. No entanto, devido ausncia de
uma norma especfica para a medio de CH4 uma prtica comum das empresas a
utilizao dessa metodologia como referncia para a medio de vazamentos de CH4emequipamentos.
Apesar do monitoramento direto se constituir na maneira mais adequada de
quantificar as emisses fugitivas de CH4em instalaes industriais seu estabelecimento
corresponde a um custo bastante acentuado. possvel estimar as emisses fugitivas de
maneira no-emprica atravs da utilizao de fatores de emisso estabelecidos e
publicados por rgos ambientais ou institutos de pesquisa. Esta anlise tem como
principal vantagem a realizao de uma verificao da relevncia das emisses fugitivasque justifique a implementao de um programa de deteco mais robusto. O Captulo 7
apresenta diversas metodologias para a realizao desta verificao.
Um fator de emisso a mdia de emisses medidas ou calculadas a partir de
um nmero representativo de fontes escolhidas aleatoriamente que representem uma
categoria, enquanto um fator de atividade o total da populao de equipamentos
existentes. Segundo a resoluo CONAMA 382/06 fator de emisso o valor
representativo que relaciona a massa de um poluente especfico lanado para aatmosfera com uma quantidade especfica de material ou energia processado,
consumido ou produzido (massa/unidade de produo). A multiplicao simples de
fator de emisso e fator de atividade fornece o total de emisses em uma instalao.
A construo de um fator de emisso realizada atravs do monitoramento de
um nmero acentuado de equipamentos, nos quais realizada uma medio amostral.
Os valores obtidos para fontes especficas so extrapolados para a obteno de fatores
de emisso mdios para toda a populao de equipamentos similares existentes (o
nmero absoluto que representa a populao de equipamentos configura o fator de
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