Aula 5: Inventário de emissões de poluentes atmosféricos

Química e o Ambiente III: desafios da atmosfera

Inventário de emissões de poluentes atmosféricos

Na aula desta semana você vai conhecer como estão distribuídas as fontes de emissão, sejam elas fixas ou móveis. Como cada uma dessas fontes contribuem para a emissão dos diferentes poluentes atmosféricos. Alguns desses conceitos são importantes para a gestão da qualidade do ar. Vai conhecer o que é a ferramenta do inventário de emissões; vamos apresentar os resultados do inventário de emissões do Rio de Janeiro. Esse inventário foi desenvolvido pela Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente (FEEMA) hoje Instituto Estadual de Ambiente (INEA).  Iremos ainda ver a definição de bacias aéreas, que é a maneira como são distribuídas as áreas para o estudo da qualidade do ar no Rio de Janeiro.

Por exemplo, no inventário de fontes fixas vamos ver os principais tipos de atividades industriais que contribuem para a deterioração da qualidade do ar no Rio de Janeiro, quais são os principais poluentes emitidos pelos diferentes tipos de atividades industriais e onde estão localizadas as principais indústrias.

No inventário de fontes fixas iremos ver quais as principais vias de tráfego, qual a contribuição de cada via de tráfego para cada um dos principais poluentes estudados.

Algumas perguntas em que podemos começar a pensar. Quem contribui mais no Rio de Janeiro para a deterioração da qualidade do ar? Os carros ou as indústrias? Quais os tipos de indústria que mais emitem poluentes para a atmosfera do Rio de Janeiro? Quais as principais vias de tráfego e quais os poluentes mais emitidos pelos veículos? Estaremos respondendo a essas e outras perguntas no final desta aula.

Gestão da Poluição do Ar

Vamos pensar em como podemos traçar estratégias para o controle da poluição do ar? Em primeiro lugar, para traçar estratégias para a gestão da poluição atmosférica devemos conhecer nossas fontes de poluição. Para a gestão da poluição do ar, é fundamental não só a definição das áreas mais impactadas como também a identificação, qualificação e quantificação das fontes emissoras de poluentes atmosféricos.

Uma vez que conhecemos as fontes de poluição, os tipos de poluentes e as quantidades de cada poluente que são emitidas de uma fonte, então esses compostos irão passar por transformações físicas e químicas. As transformações que esses compostos vão sofrer irão gerar a qualidade do ar da região. Como temos uma qualidade do ar ruim, é possível propor medidas de controle das emissões. Essas medidas para a redução das emissões é feita diretamente na fonte. Com isso tem inicio um novo ciclo.

Para a gestão da poluição do ar, é fundamental não só a definição das áreas mais impactadas como a identificação, qualificação e quantificação das fontes emissoras de poluentes atmosféricos.

Bacias aéreas

Áreas constituídas pelos espaços aéreos vertical e horizontal, delimitados pela topografia de uma região, onde os poluentes do ar  estão sujeitos aos mesmos mecanismos de circulação e características de dispersão.

Um conceito importante que iremos utilizar nesta aula é o conceito de bacia aérea. O relevo, a cobertura do solo e as características climatológicas de uma região definem áreas homogêneas em termos de mecanismos responsáveis pela dispersão de poluentes no ar. Podemos definir bacias aéreas como áreas constituídas pelos espaços aéreos vertical e horizontal delimitados pela topografia de uma região, onde os poluentes do ar estão sujeitos aos mesmos mecanismos de circulação e características de dispersão. Por essa definição, as bacias são formadas por barreiras físicas que seriam responsáveis por influenciar a dispersão dos poluentes atmosféricos.

Por que o conceito de bacia aérea é importante para esta aula? É necessário conhecer as bacias aéreas, pois todo o inventário de emissões desenvolvido para o Rio de Janeiro utilizou as bacias aéreas. Então você vai conhecer melhor as quatro bacias aéreas do Rio de Janeiro.

Nesta figura temos a delimitação das quatro bacias aéreas do Estado do Rio de Janeiro.

A Bacia Aérea 1 está inserida na Bacia Hidrográfica da Baía de Sepetiba, localizada na Zona Oeste da Região Metropolitana, com cerca de 730km2 de área. Nessa bacia aérea temos o município de Itaguaí.

A Bacia Aérea 2 está localizada no município do Rio de Janeiro; envolve as regiões administrativas de Jacarepaguá e Barra da Tijuca; possui cerca de140km2 de área.

A Bacia Aérea 3 compreende a zona norte do município do Rio de Janeiro e os municípios da Baixada Fluminense, ocupando uma área de cerca de 700km2. Mais à frente você verá esta bacia aérea com mais detalhes.

A Bacia Aérea 4 localiza-se a leste da Baía de Guanabara; possui área de cerca de 830km2. Essa bacia aérea compreende municípios como Itaboraí e São Gonçalo.

Nesta imagem você pode ver a Bacia Aérea 3 com mais detalhes. Esta bacia aérea é a mais importante das quatro. A mancha arroxeada na imagem mostra que é uma região bem desenvolvida e com grande ocupação do solo Nela está localizado o importante polo industrial de Campos Elíseos, em Duque de Caxias, onde há grande concentração de fontes fixas, como você verá mais para a frente.

A ferramenta

Inventário de emissões atmosféricas

Importância

“Constitui-se na base essencial para todo programa de gerenciamento da qualidade do ar” (EEA,2001)

Utilização

Vamos definir o que é a ferramenta de inventário de emissões atmosféricas.

Para que serve e como pode ser utilizado este inventário? A Agencia Europeia de Ambiente definiu um inventário de emissões atmosféricas como a base essencial para todo programa de gerenciamento da qualidade do ar. Entre as diferentes aplicações para uso dessa ferramenta podemos citar que ele auxilia na identificação das atividades mais poluidoras e identifica as áreas que estão mais impactadas. Com o inventário de emissões é possível avaliar a efetividade dos programas de controle de poluição. Ele pode contribuir ainda para tomada de decisões quanto ao planejamento e uso do solo, pode auxiliar no licenciamento ambiental e pode fortalecer diagnósticos. Estas são algumas das importantes utilizações dessa ferramenta, que pode contribuir para a gestão da qualidade do ar.

No cadastro da FEEMA (atual INEA) existem mais de 10.000 empreendimentos com atividades poluidoras. Entretanto, foram selecionadas cerca de 1.800 empresas com provável potencial poluidor para a atmosfera. Com base no critério de classificação das atividades poluidoras, pelo reconhecimento do potencial poluidor de cada atividade industrial, foram inventariadas 500 empresas consideradas responsáveis por mais de 90% dos poluentes emitidos para a atmosfera.

No total, 425 empresas foram inventariadas, resultando em 1.641 fontes de emissão de poluentes atmosféricos na Região Metropolitana do Rio de Janeiro.

Com relação à forma de sua emissão, as fontes fixas inventariadas podem ser divididas em dois grandes grupos:

As fontes pontuais possuem em geral comportamento mais regular, com suas características de emissão bem determinadas. As fontes difusas possuem natureza de comportamento de emissões mais dinâmica, estando muito sujeitas às variações operacionais e ambientais (condições meteorológicas).

O Inventário de Emissões Atmosféricas da Região Metropolitana do Rio de Janeiro fornece uma radiografia atual da questão da poluição do ar e identifica as áreas mais impactadas, atribuindo, dessa forma, responsabilidades às fontes emissoras de poluentes atmosféricos.

Inventário de emissões atmosféricas

Poluentes Considerados

Agora você vai começar a conhecer os resultados do inventário de emissões que foi desenvolvido para o Rio de Janeiro. Que poluentes foram considerados nesse estudo?

A resolução CONAMA 03/90 considera alguns compostos como poluentes que devem ser monitorados e que possuem padrões máximos de concentração; esses padrões não devem ser ultrapassados. Isto você já viu em aulas anteriores. Os compostos considerados no inventário são:

É importante ressaltar duas coisas: que o ozônio, um poluente considerado na resolução CONAMA 03/90, não foi considerado neste estudo de inventário. Por que isso? Não podemos esquecer que o ozônio é um poluente secundário, que é formado na atmosfera por meio de reações químicas e que essas reações químicas de formação do ozônio são iniciadas fotoquimicamente, ou seja, na presença da luz solar.

Outra questão que deve ser lembrada é que os compostos orgânicos foram considerados no inventário de emissões, e estes não são poluentes considerados na resolução CONAMA 03/90. Os compostos orgânicos, juntamente com os óxidos de nitrogênio, na presença de radiação solar, são responsáveis pela formação do ozônio. Então, é necessário conhecer os compostos que dão origem ao ozônio, e isso é importante em um plano de gestão de qualidade do ar.

Tipologias industriais consideradas

Já vimos quais poluentes foram considerados para o estudo do inventário de emissões. Agora você começará a ver o inventário de fontes fixas. Quais são as indústrias que mais contribuem? Existe no Rio de Janeiro uma quantidade muito grande de indústrias que emitem os mais diferentes poluentes para a atmosfera. Para efeito de inventário, neste estudo foram consideradas somente as indústrias com maior potencial poluidor. São atividades industriais dos mais diferentes tipos: indústria alimentícia, fábrica de asfalto, indústrias cerâmica, farmacêutica, metalúrgica, refinaria de petróleo, química, petroquímica e siderúrgica, entre outras.

Fontes fixas inventariadas - Localização

Nesta imagem, cada pontinho representa uma indústria colocada no inventário de fontes fixas. É possível notar que um grande número das indústrias inventariadas está na Bacia Aérea 3. Na região de Duque de Caxias, chama a atenção a grande densidade de indústrias.

Contribuição das tipologias industriais mais significativas

Taxa
(1000 ton/ano)		 Poluentes
SO2 NOX CO HC MP10
Química 0.87 0.98 0.29 2.19 0.50
Petroquímica 28.16 11.49 2.11 23.19 2.12
Metalúrgica 0.29 0.60 0.18 0.03 0.64
Cerâmica 2.66 0.60 2.14 0.03 1.27
Alimentícia 1.32 0.78 0.25 0.04 0.17
Geração 20.37 14.02 0.47 0.12 5.40

Você pode ver nesta tabela as taxas de emissão dos poluentes considerados no estudo, em mil toneladas por ano. Dois setores se destacam entre as fontes inventariadas:

O dióxido de enxofre é emitido principalmente por esses dois tipos de atividades industriais. Essas indústrias são responsáveis pela emissão de 87% das emissões de dióxido de enxofre: 51% delas são emitidas pelo setor petroquímico, e 36% pelas indústrias de geração de energia. Para os óxidos de nitrogênio, 46% são emitidos pelas indústrias de geração de energia e 38% pela indústria petroquímica. Para os hidrocarbonetos, 90% são emitidos pela indústria petroquímica.

Emissões de poluentes por tipologias industriais

Nesta figura você encontra os resultados apresentados na tabela anterior; a representação gráfica facilita a visualização das taxas de emissão dos principais tipos de indústria para cada tipo de poluente.

Contribuição das emissões industriais por Bacias Aéreas

Observando a contribuição de todas as bacias aéreas, você pode verificar que na Bacia Aérea 3 estão localizadas as fontes fixas que mais contribuem para a emissão de poluentes para a atmosfera. Aproximadamente 60% das emissões industriais estão localizadas nessa região.

Na segunda posição está a região da Bacia Aérea 1, área da Região Metropolitana de maior crescimento industrial previsto. A Bacia 1 contribui com 34% das emissões das fontes fixas.

A Bacia 2 é a que menos contribui com as emissões industriais; é responsável por 1%.

Em um cenário futuro, essa distribuição será modificada, uma vez que na Bacia Aérea 4 está sendo implantado o Complexo Petroquímico do Rio de Janeiro (Comperj), que será instalado na região de Itaboraí. Esse empreendimento de grande porte irá aumentar consideravelmente a carga de emissões dessa bacia aérea.

Emissão de poluentes pelas fontes móveis

As fontes móveis são formadas por: meios de transporte aéreo, marítimo e terrestre, em especial os veículos automotores, que, pelo número e distribuição espacial, constituem-se como fontes de destaque nas áreas urbanas.

Metodologia - Fontes móveis

No caso do Inventário de Emissões realizado, foram contabilizadas as principais vias de tráfego automotivo da Região Metropolitana, totalizando 187 vias, devidamente segmentadas em razão dos respectivos traçados ou fluxo, alcançando 260 fontes móveis avaliadas.

Parte das informações necessárias para o cálculo dessas emissões foi obtida com a colaboração de vários organismos de trânsito, pesquisa, transporte etc., privados ou públicos.

Fontes móveis - Localização

Aqui podemos ver as vias inventariadas neste estudo. As longas, como a Avenida Brasil e a Avenida das Américas, foram inventariadas em segmentos, pois nem todo veiculo que circula nessas vias longas percorre toda a sua extensão. Por isso, a contagem veículos é feita de maneira segmentada.

Foi observado que cada tipo de via, em função de suas características de tráfego, possui perfil próprio quanto às emissões de poluentes. A Avenida Brasil, que detém o maior volume de tráfego da Região Metropolitana, com cerca de 250.000 veículos/dia, é responsável por mais de 25% das emissões de todos os poluentes avaliados.

Contribuição das emissões dos hidrocarbonetos e do monóxido de carbono pelas fontes móveis

Uma vez que as emissões de hidrocarbonetos e de monóxido de carbono são características de todos os tipos de veículos, suas quantidades são atribuídas basicamente aos que existem em maior número: os veículos leves. Entretanto, no caso dos hidrocarbonetos, mesmo sendo emitidos em menor quantidade por veículos a diesel, sua especiação é de primordial importância, em função de seus efeitos, considerados carcinogênicos.

A distribuição da contribuição das vias é muito semelhante para o monóxido de carbono e para os hidrocarbonetos.

Contribuição das emissões do material particulado pelas fontes móveis

Observando a quantidade do material particulado inalável emitido pelas fontes móveis, você pode notar que as vias com maior fluxo de veículos a diesel se destacam das demais. A Avenida Brasil é a que mais contribui individualmente para as emissões de material particulado.

Esse material particulado inalável proveniente de fontes móveis constitui-se, em sua quase totalidade, da fuligem da queima incompleta do diesel.

Comparação entre as emissões das fontes fixas e das fontes móveis

É importante levar em consideração que esse inventário de emissões não abordou as fontes naturais nem as vias de tráfego não pavimentadas.

Nas vias não pavimentadas é significativa a emissão de material particulado na Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Caso tais emissões tivessem sido contempladas, provavelmente esse percentual de contribuição das fontes seria alterado.

Ao comparar o total de emissões por tipo de poluente para as duas categorias de fonte, verifica-se que cerca de 98% do monóxido de carbono é proveniente das vias de tráfego, enquanto o dióxido de enxofre, em sua maioria (88%), é emitido basicamente por atividades industriais.

Quanto ao material particulado inalável, observa-se que há distribuição equilibrada nas emissões. Há que se mencionar que esse poluente é característico da queima de combustíveis fósseis mais pesados, utilizados tanto nos processos industriais (óleo combustível) como nos veículos automotores (diesel).

Contribuição das fontes na carga poluidora na Região Metropolitana do Rio de Janeiro

As informações obtidas neste estudo de inventário de emissões indicam que, no universo de fontes consideradas, as fontes móveis são responsáveis por 77% do total de poluentes emitidos para a atmosfera; as fontes fixas, por 23%.