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Reúso industrial de efluentes petroquímicos: Um estudo de caso da ultrafiltração e osmose reversa

Resumo

Reúso industrial de efluentes petroquímicos – A indústria petroquímica utiliza elevados volumes de água em seus processos produtivos e geram efluentes que apresentam grande potencial para a reutilização nos processos produtivos. Neste cenário o reúso destes efluentes é uma alternativa para o desenvolvimento sustentável do setor. Portanto, este estudo teve como objetivo avaliar a aplicação da ultrafiltração (UF) e osmose reversa (OR) no tratamento dos efluentes petroquímicos para produção de água de reúso industrial reduzindo impactos ambientais com a disposição de efluentes no solo. Os experimentos foram realizados com os efluentes da Lagoa 1 (LE-1), efluente da Lagoa 8 (LE-8) e efluente inorgânico (INO), os quais foram utilizados como água de alimentação na unidade piloto com capacidade de tratamento de 1 m³.h–1. Os parâmetros avaliados nos efluentes tratados foram o cálcio, magnésio, cloreto, sulfato, condutividade, carbono orgânico total, cor, demanda química de oxigênio, pH, sólidos suspensos totais e turbidez. Foram determinados os fluxos dos permeados das membranas para avaliar o desempenho do sistema piloto. Após tratamento e caracterização de cada efluente, os resultados foram comparados para a definição do efluente mais adequado para alcançar a qualidade requerida para reúso industrial. Os resultados mostraram que o tratamento UF/OR proposto forneceu um fluxo estável para o efluente da LE-8, e para as demais correntes houve queda acentuada de fluxo que indicam processos de incrustação das membranas de UF e OR. Quanto à eficiência do tratamento, o processo apresentou a remoção de compostos de interesse como a demanda química de oxigênio (DQO) acima de 90%, remoção de sais e condutividade elétrica (CE) acima de 92% para os efluentes da Lagoa 1, efluente da Lagoa 8 e efluente inorgânico. Assim, considerando todos os aspectos avaliados neste estudo, o efluente LE-8 foi o mais adequado para ser utilizado como alimentação no sistema piloto com UF e OR, de tal modo, que o permeado produzido apresentou a qualidade necessária para reúso nas indústrias do Polo Petroquímico do Sul, atingindo qualidade equivalente à água clarificada. Desta forma, o reúso de efluentes petroquímicos tratados poderá ser uma importante fonte alternativa de recursos hídricos frente às restrições de disponibilidade e escassez nas indústrias no Sul do Brasil.

Introdução

No Brasil, a indústria utiliza 9,1% dos recursos hídricos (ANA, 2018). O segmento de derivados de petróleo e biocombustíveis corresponde a 11% da produção industrial brasileira (CNI, 2017). Em 2016, o consumo absoluto de água em uma das maiores indústrias petroquímicas do país foi de aproximadamente 66 milhões de m³/ano-1, com consumo específico de água para produção de derivados de petróleo de 4 m³.t-1 e geração de líquido efluentes de 1,11 m³.t–1(LIMA, 2018), demonstrando consumo de água e geração de efluentes significativos. Nesse segmento, processos como destilação, extração líquido-líquido, operações de lavagem e sistemas de refrigeração são alguns exemplos de uso intensivo de água nessas indústrias (HANSEN, 2019). Assim, os efluentes gerados podem conter diferentes composições químicas, dependendo dos processos de refinaria de petróleo e do tipo de petróleo bruto utilizado (IEA, 2017).

O Pólo Petroquímico do Sul utiliza nafta, condensado, gás e etanol como matérias-primas básicas em sua cadeia produtiva (COFIP, 2021). Após o processo de craqueamento, são obtidos petroquímicos básicos como eteno, propeno, butadieno, solventes e gasolina (SPEIGHT, 2019). Esses produtos químicos podem ser vendidos a terceiros ou utilizados no processo de polimerização para obtenção de resinas termoplásticas como polipropileno, polietileno e policloreto de vinila, que, por sua vez, tornam-se insumos para empresas fabricantes de filmes plásticos, embalagens, copos, garrafas, borrachas e outros produtos à venda (EPE, 2018). A unidade de tratamento de água industrial capta cerca de 67 mil m³.d–1 de água bruta da Bacia do Rio Caí e produz água clarificada, desmineralizada e potável para abastecer o Pólo Petroquímico do Sul. A água clarificada é utilizada para reabastecer o sistema de água de resfriamento, para sistemas de tratamento de cinzas pesadas resultantes da queima de carbono, além de ser utilizada como água de combate a incêndio (HANSEN, 2019).

As indústrias do Complexo geram aproximadamente 18.000 m³.d–1 de efluentes líquidos inorgânicos e orgânicos, segregados na fonte de acordo com sua composição. Esses efluentes são recebidos na estação de tratamento de efluentes petroquímicos (ETE), onde o efluente inorgânico bruto passa por tratamento preliminar e primário (VENZKE et al., 2018a). Já o afluente orgânico bruto possui um sistema de tratamento composto por um sistema de turbilhão e biofiltro Aeroferm® onde ocorre a degradação biológica dos compostos orgânicos voláteis (SAPOTEC, 2021).

O processo inclui um tratamento preliminar, primário e secundário por lodo ativado com aeração prolongada (HANSEN, 2019; SANTOS, 2020). Posteriormente, os efluentes são unificados no tratamento terciário. Esse tratamento consiste em oito lagoas de estabilização seriadas, para posterior liberação no solo, nas quais ocorrem os efeitos de evaporação, evapotranspiração e infiltração ou percolação no solo (HANSEN, 2019). A Figura 1 apresenta um fluxograma dos tratamentos.

Figura 1 – Fluxograma dos Sistemas de Tratamento de Efluentes Inorgânicos, Orgânicos e Sanitários da ETE da Superintendência de Tratamento de Efluentes Líquidos (SITEL)

Reúso industrial de efluentes petroquímicos

O efluente terciário do Pólo Petroquímico do Sul foi caracterizado e apresentou potencial para reaproveitamento industrial (HANSEN, 2016; VENZKE et al., 2017; VENZKE et al., 2018b; HANSEN, 2019) com a aplicação de tecnologias de tratamento como eletrodiálise reversa e osmose reversa (VENZKE et al., 2018a). Atenta à oportunidade, a indústria petroquímica em questão investiu na implantação de uma unidade piloto instalada na ETE para tratamento contínuo de efluentes (BARRETO, 2020; GONÇALVES, 2020; SANTOS, 2020), com o objetivo de avaliar a qualidade da água de reúso e o desempenho das membranas.

As informações sobre a caracterização do efluente tratado e a qualidade necessária para o reuso são utilizadas para definir as tecnologias a serem testadas. Devido às exigências da água utilizada no Pólo Petroquímico do Sul, como nível de condutividade elétrica da água clarificada (165 μS.cm-1) e demanda química de oxigênio (3,5 mg.L-1), a osmose reversa foi selecionada como a mais método adequado para atingir a qualidade necessária para reutilização (SANTOS, 2020).

Os processos de separação por membranas têm a característica de possibilitar o tratamento de efluentes, proporcionando qualidade suficiente para garantir seu reaproveitamento. Dentre esses processos, a osmose reversa vem sendo utilizada devido ao seu alto desempenho na dessalinização e eficácia na produção de água adequada para reúso na indústria do petróleo (TANG, 2014; JAFARINEJAD, 2019). minimizar a incrustação da membrana (VENZKE et al., 2018b). A turbidez da água de alimentação deve ser monitorada e controlada para manter o desempenho constante do sistema (QASIM et al., 2019). Assim, processos como microfiltração e ultrafiltração são usados como pré-tratamentos RO de água de alimentação em águas residuais (YU, 2017).

Neste estudo de reúso industrial de efluentes petroquímicos, o UF foi usado para remover matéria coloidal e substâncias orgânicas dissolvidas da água de alimentação e proteger as membranas de RO (QASIM et al., 2019) de incrustações causadas por materiais inorgânicos e orgânicos presentes em efluentes petroquímicos (ROMERO-DONDIZ et al., 2016; LUJAN-FACUNDO et al., 2017).O objetivo deste estudo foi caracterizar três correntes de efluentes e utilizá-los como água de alimentação na unidade piloto de tratamento de efluentes que consiste em ultrafiltração seguida de osmose reversa e avaliar a qualidade da água de reuso produzido, comparando-o com os parâmetros limites estabelecidos pelas indústrias do Pólo Petroquímico do Sul.

Autores: Andréia Barros dos Santos, Aline Silveira Barreto, Luciano Ribeiro Gonçalves, Alessandra Nogueira Pires, Alexandre Giacobbo e Marco Antônio Siqueira Rodrigues.

 

Reúso industrial de efluentes petroquímicos


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