7 AVALIAÇÃO DE CICLO DE VIDA (ACV) PARA COMPARAÇÃO
7.3.1 Avaliação dos impactos do ciclo de vida comparativa (Cenário 1 e
O Inventário do Ciclo de Vida (ICV) para a fase de operação do sistema de absorção química e microaeração estão apresentados na Tabela 32. Para o Cenário 1, os dados de entrada correspondem ao afluente, hidróxido de sódio utilizado no sistema de purificação do biogás, emissões para água e emissões atmosféricas.
No Cenário 2, os dados de entrada correspondem ao afluente, energia elétrica utilizada no funcionamento das bombas de aeração, bem como dados de emissão para água e emissões atmosféricas.
As emissões para a água, em ambos os sistemas, correspondem ao próprio efluente final e as emissões atmosféricas estão apresentadas como composição do biogás.
Tabela 32 – Inventário do Ciclo de Vida do sistema de tratamento de biogás por absorção química (Cenário 1) e Microaeração (Cenário 2).
Cenário 1 Cenário 2
Unidade Funcional 1m3 Efluente
Entradas conhecidas da esfera
tecnológica Origem
Afluente 432 m3.d-1 432 m3.d-1 Projeto
Eletricidade - 17784KW.d-1 Projeto
NaOH 0,74 ton.d-1 - Projeto
Emissões para a água Carga Origem
DQO 52,9 Kg.d-1 75,2 Kg.d-1 Análises físico-químicas Sulfato 4,6 Kg.d-1 5,2 Kg.d-1 Análises físico-químicas Sulfeto 13,5 Kg.d-1 12,4 Kg.d-1 Análises físico-químicas
Emissões atmosféricas Carga Origem
Oxigênio - 0,43 Kg.d-1 Análises cromatográficas
Metano 163,8 Kg.d-1 148 Kg.d-1 Análises cromatográficas Nitrogênio 0,077 Kg.d-1 0,13 Kg.d-1 Análises cromatográficas Dióxido de carbono - 34,8 Kg.d-1 Análises cromatográficas Sulfeto - 7,8.10-5 Kg.d-1 Análises cromatográficas
Amônia - 1,1.10-4 Kg.d-1 Análises cromatográficas
Fonte: da autora (2016).
Os resultados apresentados nesta pesquisa referem-se às sete categorias de impacto estudadas: Mudança climática (MC), Depleção de recursos abióticos (DCO), Toxicidade humana (TH), Ecotoxicidade de água doce (ECA), Ecotoxicidade terrestre (ECT), Acidificação terrestre (AT) e Eutrofização (EUT).
Os resultados obtidos para os dois cenários (Absorção química e Microaeróbio) são mostrados na Figura 44, destacando a importância relativa entre o afluente, efluente e reagente/energia quando necessário.O potencial de impacto de cada
uma das categorias é apresentado no eixo vertical,sendo que 100% representa o sistema mais impactante dentro de cada categoriaanalisada e os demais sendo relativizados a esse.
A partir da análise comparativa entre os Cenários 1 e 2 estudados (Figura 44) observou-se que o Cenário 2 foi o mais impactante para as categorias: DCO, TH, ECA, ECT, AT e EUT. Apenas para o parâmetro MC o Cenário 1 foi o de maior contribuição, os encargos são devidos principalmente a emissão de metano que é um fator de mudanças climáticas.
Os dados de ICV apresentados na Tabela 32, apontam uma maior emissão de metano para o Cenário 1, com carga de 163,8Kg.d-1, enquanto que para o cenário 2 foi e 148Kg.d-1. Assim, essa maior emissão de metano o fez contribuir em maior proporção nesta categoria específica. De acordo com Smitkova (2011) a produção do dióxido de carbono e outras substâncias influenciam nas mudanças climáticas e, também, podem causar impactos negativos para a saúde humana e a qualidade do ecossistema. Então, embora o cenário 1 produza biogás sem CO2 o parâmetro MC pode ser atribuído a emissão atmosférica do metano.
DCO é uma categoria de impacto que mede a liberação de químicos que reduzem a camada de ozônio (O3) na estratosfera. O Cenário 2 contribuiu com maior impacto e, este fato, pode estar relacionado ao consumo de energia elétrica no funcionamento da bomba de microaeração.
Segundo Piekarski (2013) opotencial de impacto observado com a matriz elétrica é decorrente da utilização de combustíveis de origem fóssil para a produção de energia elétrica, entre eles, os derivados do petróleo e o gás natural.
Para Scherer (2015), a produção de energia elétrica são as etapas do ciclo de vida que mais contribuem para impacto, assim como o consumo de combustíveis fósseis para acidificação,depleção da camada de ozônio e potencial de aquecimento global, devido, principalmente ao dióxido de carbono (CO2). Assim, estes autores reforçam o impacto promovido pelo uso da energia elétrica, o que justifica os impactos associados ao Cenário 2, contribuindo com 100% para 6 dos 7 parâmetros estudados.
Em relação as emissões de compostos odoríferos, no Cenário 1 foi observada a ausência de H2S e NH3, e embora tenham sido encontrados H2S e NH3 no Cenário 2, estas concentrações foram reduzidas. Então, as emissões de sulfeto e amônia justificam uma contribuição de 100% na toxicidade (TH, ECA e ECT) observadas na ACV do Cenário 2 e ausência dos parâmetros de toxicidade no Cenário 1.
A categoria AT envolve impactos ambientais que podem afetar adversamente a agricultura pelo comprometimento do solo. Entre os principais agentes contaminantes encontrados na atmosfera está o sulfeto de hidrogênio (H2S). Após sua liberação pela atividade microbiana natural ou por emissões antrópicas, esse gás é facilmente oxidado a dióxido de enxofre (SO2) o qual é posteriormente convertido a ácido sulfúrico (H2SO4), que retorna ao solo na forma de ―chuva ácida‖ (ROCHA, 2007). Assim, as emissões de H2S observadas no Cenário 2 justificam sua contribuição para a categoria de impacto AT.
As categorias de impactopodem, então, ser utilizadas para quantificar o tipo de dano causado pelos resíduos no processo. Na presente pesquisa, os insumos de interesse foram a qualidade do biogás, necessidade de energia elétrica/reagentes e efluentes descartados. A análise indicou claramente que os impactos globais de tecnologias aplicada no Cenário 1 são relativamente mais baixos do que os impactos observados no Cenário 2 (Figura 44).
Na Figura 44 e 45 são apresentadas informações adicionais a respeito do Cenário 1e Cenário 2, respectivamente. Informações importantes para o momento de tomada decisão para possíveis intervenções no sistema em termos de diminuição de impactos ambientais.
O NaOH, utilizado no sistema de lavagem do biogás, foi o principal responsável quando selecionado os impactos: DCO, TH, ECA, ET e AT. Dentro da ACV do NaOH encontra-se a produção e o transporte como desse reagente responsáveis por 71 e 1% dos impactos, respectivamente.
Figura 44 – Comparação dos impacto entre os cenários de tratamento do biogás.
Nota - As unidades de referência utilizadas para cada impacto foram: MC (Kg de CO2 eq.); DCO (Kg
de CFC-11eq); TH (Kg de 1,4-DB eq.); ECA (Kg de 1,4-DB eq.); ECT (Kg de 1,4-DB eq.); AT (Kg de SO2 eq.); EUT (Kg de P eq.).
Fonte: da autora (2016).
Figura 45 – Avaliação dos impactos do Cenário 1.
Nota - As unidades de referência utilizadas para cada impacto foram: MC (Kg de CO2 eq.); DCO (Kg de
CFC-11eq); TH (Kg de 1,4-DB eq.); ECA (Kg de 1,4-DB eq.); ECT (Kg de 1,4-DB eq.); AT (Kg de SO2
eq.); EUT (Kg de P eq.). Fonte: da autora (2016).
Como mostra a Figura 46 dentre as emissões estudadas o consumo de energia elétrica representa o insumo de maior contribuição dentre as categorias de impacto, com exceção da MC e EUT.
De acordo com Larsen e Hauschild (2008), a eletricidade requerida e o uso de combustíveis aumentam os impactos da fase de operação.
Os maiores aportes à categoria de mudança climática provêm da hidroeletricidade. Isto se justifica pelo fato de que mais de 80% da matriz elétrica nacional é originada deste meio (Piekarski, 2013). De acordo com o autor, o gás natural, os derivados de petróleo, e o carvão e derivados, que juntos possuem mais uma pequena representatividade de menos de 10% da composição de 2011, representam aproximadamente 40% na mudança climática do mesmo ano. O gás natural, o carvão e os derivados de petróleo também apresentam contribuições significativas nesta categoria. Por fim, a maior contribuição é dada a extração mineral e pelas fontes de energia não-renovável incorporadas na matriz elétrica.
Mudanças climáticas estão relacionados às emissões gasosas para a atmosfera. Já para o parâmetro eutrofização EUT essa contribuição diminui para 10%, em que os nutrientes presentes no efluente tratado são os responsáveis por este impacto.
Figura 46 – Avaliação dos impactos do Cenário 2.
Nota - As unidades de referência utilizadas para cada impacto foram: MC (Kg de CO2 eq.); DCO (Kg de
CFC-11eq); TH (Kg de 1,4-DB eq.); ECA (Kg de 1,4-DB eq.); ECT (Kg de 1,4-DB eq.); AT (Kg de SO2
eq.); EUT (Kg de P eq.). Fonte: da autora (2016).
7.3.2 Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) comparativo (Cenário 1 e Cenário 2 com aproveitamento energético do biogás)
A ACV para o Cenário 1 e Cenário 2 alternativo é apresentada na Figura 47. Em comparação com o Cenário 1, o Cenário 2 alternativo apresentou uma redução significativa para os parâmetros de impacto estudados. O aproveitamento energético do biogás, simulado neste novo cenário, excluiu todos os impactos trazidos na ACV da energia elétrica, da emissão de metano para a atmosfera: DCO, ECA e ECT, bem como a redução dos parâmetros MC e TH.
Deste modo, a possibilidade de limitar o aquecimento global, por meio do aproveitamento energético do biogás, está estritamente ligada à economia de combustíveis fósseis e redução das emissões de gases de efeito estufa. O reaproveitamento energético não influenciou na redução dos parâmetros AT e EUT, visto que esses impactos são decorrentes dos despejos líquidos no corpo receptor.
Figura 47– Avaliação dos impactos do Cenário 1 e Cenário 2 alternativo.
Nota - As unidades de referência utilizadas para cada impacto foram: MC (Kg de CO2 eq.); DCO (Kg de
CFC-11eq); TH (Kg de 1,4-DB eq.); ECA (Kg de 1,4-DB eq.); ECT (Kg de 1,4-DB eq.); AT (Kg de SO2
eq.); EUT (Kg de P eq.). Fonte: da autora (2016).
7.4 Conclusão
As informações apresentadas nos inventários sinalizaram de maneira objetiva as emissões associadas a cada tecnologia de tratamento de biogás estudada. Observou-se que a maior emissão atmosférica de metano observada no cenário 1 caracterizou esta tecnologia como a de maior impacto ambiental associado as mudanças climáticas, por exemplo, e o consumo de energia elétrica observado no cenário 2 a toxicidade. Tal fato, levou a necessidade da simulação de um cenário 2 alternativo operado com 100% de aproveitamento energético, sendo este apontado como o cenário de tratamento de biogás de menor impacto.
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