RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.3 RESULTADOS DOS ECOINDICADORES
5.3.4 Comparação dos ecoindicadores pelo método ICE
A aplicação do método ICE é necessária para a comparação dos resultados individuais de cada processo de produção de MMH de forma conjunta, possibilitando a visualização do ganho de ecoeficiência de cada processo em relação ao pior cenário dentre as alternativas.
A Tabela 5.12 apresenta o resumo dos ecoindicadores calculados para os processos estudados.
Tabela 5.12 – Resumo dos ecoindicadores calculados.
Ecoindicadores Processos
C RV DR DRL
Consumo de água (m3 H2O/tprodutos) 1,884 1,696 1,798 1,791
Emissão de CO₂ (tCO2/tprodutos) 0,122 0,104 0,098 0,083
PTT (PIA/tprodutos) 162,122 162,124 162,219 163,820
Para a construção do gráfico radar necessita-se normalizar os resultados obtidos para os ecoindicadores com base nos piores resultados encontrados, com o intuito de eliminar a diferença de unidades entre as categorias de indicadores, como representado na Tabela 5.13.
Tabela 5.13 – Valores normalizados dos ecoindicadores.
Ecoindicadores Processos
C RV DR DRL
Consumo de água 1,000 0,900 0,954 0,951
Emissão de CO₂ 1,000 0,855 0,805 0,679
PTT 0,990 0,990 0,990 1,000
A Figura 5.7 apresenta o gráfico radar obtido para cada um dos quatro processos, cujas áreas são necessárias para o cálculo dos respectivos índices comparativos de ecoeficiência (ICE).
Figura 5.7 – Gráfico radar obtido pelos ecoindicadores normalizados.
A Tabela apresenta 5.14 apresenta as áreas calculadas para o gráfico radar de cada processo, evidenciando que o processo convencional, que possui maior área, é o menos
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 PTT Emissão de CO₂ Consumo de água
ecoeficiente dentre as alternativas, enquanto o processo de destilação com reator lateral é o processo com os melhores resultados.
Tabela 5.14 – Resultados obtidos para comparação da ecoeficência entre os processos
estudados.
Propriedades Processos
C RV DR DRL
Área do gráfico 1,290 1,085 1,086 0,985
ICE - 15,87 % 15,78 % 23,67 %
Perante os resultados obtidos na Tabela 5.14, é válido ressaltar que, apesar de não ser o mais ecoeficiente (menor área) dentre aqueles estudados, o processo intensificado proposto pelo presente trabalho possui um ganho considerável em ecoeficiência com relação ao processo convencional (a saber 15,87 %, resultado superior ao obtido para o processo com destilação reativa), validando sua aplicação e comprovando suas vantagens em termos energéticos.
Pode-se observar pelo estudo realizado que o melhor resultado, obtido para a configuração com DRL, é devido à menor vazão de alimentação da coluna C2, característica do arranjo do processo, e ao acoplamento térmico da coluna C1 com o reator, que permite a redução da demanda energética nesse segmento em 7,24 %, ao ser comparado com o processo convencional. Apesar de ocorrer algo similar na configuração com DR, as colunas do processo DRL operam a pressões mais baixas que nos demais processos, contribuindo para a diminuição da demanda de vapor, principalmente no refervedor da coluna C2.
A desvantagem das estratégias de intensificação por DR e DRL é o alto consumo de água de resfriamento no condensador da coluna C1 do processo, o que faz com que a redução do consumo total dessa utilidade, em relação ao processo convencional, não ultrapasse 2,95 e 2,41 %, respectivamente, para os dois processos citados, enquanto o consumo do processo com RV é 9,34 % menor.
Cabe destacar ainda que o processo com recompressão de vapor representa uma alternativa de intensificação e, como tal, viável para implementação em processos convencionais reais e operantes – sendo, nesse caso, mais vantajosa que as modificações pela introdução de coluna reativa e de destilação com reator lateral, considerando-se a maior quantidade de estudos, substituição de equipamentos e introdução de instrumentação e controle necessários à instalação dessas duas propostas.
CONCLUSÃO
Neste capítulo são apresentadas as conclusões obtidas a partir da avaliação da ecoeficiência dos processos de produção de MMH simulados e extraídos da literatura, além de recomendações para trabalhos futuros.
6.1 CONCLUSÕES
Neste trabalho, consideraram-se quatro alternativas de produção de MMH para estudo comparativo de suas ecoeficiências. O processo convencional e o processo de intensificação proposto pela estratégia de recompressão de vapor foram simulados no software UniSim®, segundo especificações e condições operacionais destacadas no trabalho de Luyben (2011). Por outro lado, os processos de destilação reativa e com reator lateral foram extraídos da literatura com intuito de ampliar a análise de ecoeficiência desenvolvida.
A validação dos resultados obtidos por simulação computacional foi realizada por meio de sua comparação com os dados disponibilizados pelo artigo de referência, tendo sido constatado que os desvios percentuais calculados estavam, em sua maioria, abaixo de 5,00 %. Os desvios acima dessa faixa, considerada satisfatória, podem ser justificados pela sensibilidade que os valores pequenos, como as composições molares, apresentam frente a variações; pelas diferenças entre os software utilizados no presente trabalho e o utilizado por Luyben (2011); pelas adaptações necessárias às simulações no UniSim® e pela possível divergência entre as propriedades estimadas para os componentes hipotéticos criados, MMH e MHOH.
Para a simulação do processo de intensificação proposto, uma redução de 12,13 % nos gastos energéticos, em relação ao processo convencional, foi observada, comprovando a vantagem dessa proposta em substituição ao modelo original.
De posse dos resultados das simulações dos processos e das plantas de utilidades foi possível realizar o cálculo dos ecoindicadores de consumo de água, de emissão de CO2 e de PTT paras as plantas de produção de MMH analisadas. O processo de intensificação proposto apresentou o menor valor para o ecoindicador de consumo de água, revelando que o procedimento de integração energética aplicado à terceira coluna de destilação do processo convencional, de fato melhora o desempenho do processo com relação à demanda por utilidades quentes e frias, como consequência do uso mais eficiente de energia.
O ecoindicador de emissão de CO2 foi mais bem avaliado para o processo de destilação com reator lateral, devido, principalmente, à menor demanda de vapor de aquecimento pelo refervedor da coluna C2, resultante da reduzida carga de entrada na torre e da menor pressão de operação com relação aos demais processos. Esse resultado destaca a relevância de configurações que reduzam a geração de vapor na caldeira, haja vista a elevada emissão de gases do efeito estufa durante a queima de combustível nesse equipamento.
A similaridade entre os resultados obtidos para o ecoindicador de PTT está interligada à proximidade entre os valores de entrada e saída para as correntes dos processos.
Por fim, constatou-se que o processo de destilação com reator lateral se mostrou o mais ecoeficiente dentre aqueles estudados, possuindo um ganho de ecoeficiência de 23,67 % em relação o pior cenário ambiental, representado pelo processo convencional. Além disso, o processo de intensificação proposto pelo presente trabalho também alcançou seu objetivo dentro do estudo elaborado, sendo ele capaz de proporcionar um ganho em ecoeficiência de 15,87 %, destacando que a implantação desse modelo é uma alternativa para a melhoria da
ecoeficiência do processo convencional de produção de MMH apresentado por Luyben (2011).
6.2 RECOMENDAÇÕES
Para trabalhos futuros relacionados à ecoeficiência do processo de produção de MMH, recomendam-se as seguintes alternativas de estudo:
Propor outros ecoindicadores para o processo, como geração de efluentes, consumo energético e de matérias-primas, a fim de expandir a análise de ecoeficiência;
Aplicar peso aos ecoindicadores propostos com intuito de revelar a importância de cada um segundo as diretrizes de ecoeficiência adotadas por um segmento industrial; Desenvolver outras propostas de intensificação para comparação com aquelas já
existentes, com o intuito de se avaliar o ganho em desempenho ambiental de cada uma; Realizar estudo de viabilidade técnico-econômica para o processo intensificado com o
objetivo de avaliar seu desempenho econômico integrado ao ambiental;
Aplicação de métodos de otimização para se evidenciar o ponto ótimo de operação de processos intensificados propostos;
Avaliar novas rotas de produção de MMH, alterando-se o catalisador empregado, as matérias-primas utilizadas e as condições operacionais do processo, a fim de se ampliar a comparação de ecoeficiência entre processos.
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