Unidade de Recuperação de Vapor (URV) – Redução de riscos e recuperação de perdas com Retorno rápido e garantido

COV ou Compostos Orgânicos Voláteis são compostos que possuem alta pressão de vapor sob condições normais a tal ponto de vaporizar significativamente passando para a atmosfera.

Os trabalhadores e a população vizinha expostos permanentemente a estas substâncias ficam sujeitos ao agravamento de doenças respiratórias. 

Dentre as centenas de substâncias voláteis e nocivas à saúde, destaca-se o benzeno. Além da elevada toxicidade, sua presença na gasolina torna sua exposição muito frequente. Em virtude disso o controle regulatório vem sendo mais austero, especialmente para o setor de distribuição de combustíveis.

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Outra preocupação é com o ozônio, que na presença de radiação ultravioleta (luz solar), os COV emitidos reagem com os óxidos de nitrogênio, presentes na atmosfera, formando ozônio, substância altamente prejudicial à saúde e ao meio ambiente.

Quando na estratosfera, o ozônio nos protege da radiação ultravioleta excessiva e é conhecido como “ozônio bom”. Já no nível do solo (troposfera), ele é bastante tóxico aos animais e vegetais, por isso é conhecido como “ozônio ruim”.

Há também riscos as instalações devido a possibilidade de explosão ou incêndio pela formação de nuvens de vapores de combustíveis.

Para os empreendedores todos estes riscos se traduzem em perda de tempo por afastamentos, adoecimentos, ações trabalhistas, pesadas indenizações, reclamações da comunidade, prêmio de seguros elevados e suspensão ou perda de licença ambiental, além da óbvia perda econômica com o produto que se evapora para o ambiente.

Estima-se que o setor de distribuição de combustível perde – entre o caminhão tanque e o veículo reabastecido – um total superior a 0,5% do volume movimentado.

Isto é um problema em todo o mundo, mas que em muitos países já é tratado há mais de 20 anos.

A figura 1 mostra os diferentes padrões de emissão em diferentes países. Destaca-se aqui o estabelecido pela EPA dos EUA, 35mg de hidrocarbonetos emitidos na forma de vapor para cada litro de combustível carregado. Esse número vale para gasolina, diesel, etanol, querosene de aviação, etc.

Figura 1: Emissões máximas permitidas nos Estados Unidos e Europa.

No Brasil ainda não existe nenhuma regulamentação estabelecendo limites para taxa de emissão de COV, como estes da Fig 1. Entretanto, em São Paulo, a CETESB por meio da Decisão de Diretoria Nº 238 de 2016, tem exigido das bases de distribuição e para atividades de carregamento de caminhões-tanques, o uso de URV com redução mínima de 98% nas emissões de COV.

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Já o Ministério do Trabalho, através da Portaria N° 1.109, requer a partir de 2019 para todo o Brasil, a instalação de sistema de recuperação de vapores nos Postos Revendedores, para as operações de abastecimento dos tanques dos automóveis. Discute-se atualmente as exigências para as emissões durante o reabastecimento do Posto.

SOLUÇÕES

A solução para essas emissões passa pelo uso de selos flutuantes nos tanques das Bases de Distribuição, que abatem cerca de 95% das emissões nessa etapa, a adoção de URV – Unidades de Recuperação de Vapor no carregamento dos caminhões e vagões tanques, como já vem ocorrendo em S. Paulo e o controle e recuperação dos vapores emitidos nos Postos de Abastecimento em todas as fases de movimentação dos combustíveis.

Sobre a Unidade de Recuperação de Vapores – URV

São equipamentos destinados a recuperar e mitigar as emissões de COV. Esta recuperação pode se dar por meio de uma ou mais tecnologias combinadas visando sempre a mínima emissão final.

Tecnologias Aplicáveis

Para a recuperação do COV é necessário separar o vapor de combustível (COV) da corrente de ar que exala nas operações de enchimento e retornar o mesmo ao seu estado liquido original. São processos simples e convencionais que permitem essa recuperação, quais sejam:

Condensação – obtida pelo resfriamento a temperaturas na qual o vapor passa para o estado líquido separando-se do ar que seguem no estado gasoso. A eficiência desta recuperação está diretamente vinculada a temperatura de condensação do COV.

Absorção – obtida por meio da passagem dos vapores em contra fluxo com o próprio combustível líquido ou outro líquido de mesma polaridade e de maior peso molecular. A absorção / solubilidade do gás no líquido é função da natureza de ambos os componentes, da temperatura, da pressão parcial do gás na fase gasosa e da composição do líquido.

Filtração por Membranas – Este processo de separação é usado para remover compostos orgânicos de uma corrente de gás poluído, por intermédio de um gradiente de pressão através de uma membrana filtrante sintética plástica ou emborrachada, semipermeável dando origem a duas correntes sendo uma rica em COV e outra do ar sem o contaminante.

Adsorção – Usada para remover poluentes em concentrações relativamente baixas de uma corrente de gás, retendo-os num sólido com grande área superficial (via de regra carvão ativado). A adsorção de vapores inflamáveis em mistura com ar é um processo perigoso com riscos de incêndio. A adsorção é um processo exotérmico, e se o leito de adsorvente for longo, poderá ocorrer elevação de temperatura, necessitando de alguma etapa de resfriamento do leito.

Tecnologias Combinadas

Já existe no mercado projetos de URV que combinam tecnologias com o objetivo de melhorar a eficiência na recuperação e tornar o processo mais sustentável. A URV apresentada a seguir é um exemplo de combinação de tecnologias.

Combinando 5 tecnologias distintas, a recuperação se processa essencialmente por Condensação e Absorção. O vapor residual, não recuperado, é encaminhado a um motor veicular, homologado pela CETESB conforme padrão PROCONVE e, por Cogeração processa-se a Combustão Interna (ciclo Otto) com Geração de Energia e eliminando todo residual de COV.

Os gases residuais resultantes da queima são encaminhados para o sistema final de escape com Filtro de Catalisador para eliminação de traços de Monóxido de Carbono, Hidrocarbonetos e Óxidos de Nitrogênio.

A energia motriz produzida é convertida em energia elétrica, que supre integralmente a necessidade da URV e libera um excedente de energia aproveitável em outros setores da instalação.

A URV nas distribuidoras

O esquema apresentado na figura 2 mostra que o vapor gerado durante carregamento do caminhão-tanque é captado e direcionado para a URV. Nesta o COV é condensado sob temperatura inferior a -35°C e devolvido aos tanques de armazenamento. O condensado resfriado coletado é utilizado em um processo de lavagem dos gases, possibilitando maior remoção por absorção.

Todo o sistema é ajustado para que um residual de COV não retido nas primeiras fases do processo seja encaminhado, em mistura estequiométrica com o ar, para injeção no motor que opera sob controle rigoroso, no tocante a emissão, por meio da sonda lambda. Os gases de combustão são submetidos ao filtro com catalizador. Esta combinação de tecnologias, com uso de motor homologado conforme PROCONVE, permite redução superior ao exigido pela CETESB.

Figura 2: Inserção da URV no circuito das operações de carregamento de caminhões tanques.

A URV nos Postos de Abastecimento

A emissão de vapor de combustíveis nos postos de abastecimento ocorre, principalmente durante o enchimento dos tanques dos veículos e durante o abastecimento dos tanques subterrâneos. O primeiro é conhecido como Fase 2 ou Estágio 2 e o segundo como Fase 1 ou Estágio 1.

O Ministério do Trabalho, através da Portaria N° 1.109, requer a instalação de sistemas para captação dos vapores no Estágio 2. A captação dos COV no Estágio 1 está ainda em discussão.

Recuperação de vapores no Estágio 1.

Figura 3: Unidade de Recuperação de Vapores para o Estágio 1.

No Estágio 1, a URV é instalada de forma a captar os vapores provenientes dos respiros dos tanques subterrâneos, conforme mostrado na figura 3. Desta forma, todo vapor emanado pelo tanque é convertido em combustível para comercialização imediata.

Recuperação de vapores no Estágio 2.

Figura 4: Unidade de Recuperação de Vapores para o Estágio 2

No Estágio 2, a captura dos vapores ocorre através do bocal da bomba, conforme mostrado na figura 4. Um bico de enchimento especial é instalado no lugar do convencional. Esse bico possibilita o abastecimento com captação simultânea dos vapores resultantes do enchimento do tanque do veículo, que são conduzidos ao tanque subterrâneo, onde o processo de recuperação dos COV ocorre exatamente como explicado na Fase 1.

Sustentabilidade

Ser sustentável em qualquer empreendimento é uma tendência. A sociedade espera e exige cada vez mais atitudes nessa direção. Dar solução a estas questões sociais e ambientais, de uma forma geral, acaba trazendo custos adicionais, mas quando a solução para os problemas de riscos à saúde, ao meio ambiente e a segurança das instalações traz retorno econômico, então torna-se efetivamente um negócio sustentável.

É o caso da utilização destas URV, que:

• Reduzem as perdas de combustíveis de no mínimo 0,2% (em cada movimentação), convertendo-as em produto recuperado, pronto para comercialização;
• Reduzem a poluição atmosférica e com isso adequam os estabelecimentos aos padrões restritivos de emissão, caso efetivo no estado de S. Paulo;
• Permitem a aquisição de créditos de carbono, conforme estabelece a legislação. Tais créditos poderão, futuramente, ser convertidos em dinheiro ou, no mínimo, no aumento da capacidade operacional sem novas exigências ambientais;
• Reduzindo a emissão do benzeno presente nos combustíveis e consequentemente os riscos à saúde dos trabalhadores e da comunidade local;
• Reduzindo a emissão e os riscos de formação de atmosfera inflamável e explosiva no entorno das atividades. A simples redução destes riscos pode ensejar uma revisão dos prêmios de seguro.

Economia

Em função das características dos nossos combustíveis e das nossas condições climáticas, as perdas por evaporação em cada fase das movimentações (carregamento dos caminhões, reabastecimento dos postos e reabastecimento dos veículos) são da ordem de, pelo menos, 2,0 litros para cada 1.000 litros movimentados (0,2%). A recuperação por condensação + absorção é de até 90%. Portanto pode-se recuperar até 1,8 litros para cada 1.000 litros carregados. A energia mecânica do motor é convertida em eletricidade, gerando cerca de 0,5kW para cada 1.000 litros de gasolina carregada.

O ganho financeiro total chega a ordem de R$ 6,96 para cada 1.000 litros carregados.

O investimento em uma URV apresenta rápido retorno. O valor da gasolina recuperada torna a recuperação desse combustível bastante atrativa, e não é incomum que uma única Unidade de Recuperação de Vapor possa ser reembolsada em torno de um ano de serviço.

Autores: Jayme de Seta Filho ([email protected]) e Paulo R. Bittar ([email protected])