8. Metodologias para Estimativa de Emissões de GEE
8.1.2. Fontes de combustão estacionárias: flares
Segundo EPA (1995), flares adequadamente operados alcançam pelo menos 98% de eficiência de combustão na queima pluma, o que significa que a quantidade de emissões de hidrocarbonetos e CO representa menos de 2% da corrente de gás na saída do equipamento. As metodologias indicadas para a estimativa de emissões de CO2 por flares serão apresentadas a seguir. O valor de 2% de CH4 não queimado é
utilizado nas estimativas de emissões. Em relação ao N2O, pouca informação está disponível para as emissões em flares, mas essas emissões são praticamente insignificantes em comparação às emissões de CO2.
8.1.2.1. Estimativa de emissões de CO2 considerando especificações do
fabricante ou dados de testes
Devido à influência de diversos fatores nas emissões de CO2 pelo flare, a estimativa
utilizando as informações fornecidas pelo fabricante ou dados de monitoramento em testes específicos para o equipamento utilizado é a mais indicada.
Por exemplo, se a eficiência específica para o equipamento utilizado for fornecida pelo fabricante e o volume de hidrocarbonetos na saída do flare for conhecido, a equação abaixo pode ser utilizada para o estimativa das emissões:
(
)
Os termos, cujas unidades são apresentadas como exemplo para facilitar a compreensão da equação (conversões de unidades não estão explícitas), representam:
= Emissões de CO2 (t/ano);
= taxa de emissão de hidrocarbonetos pelo flare (kg/ano);
= Fração em massa de carbono nos hidrocarbonetos
= Eficiência de queima do flare;
= Massa de CO2 nacorrente de gás enviada para o flare (kg/ ano);
8.1.2.2. Estimativa de emissões de CO2 considerando volume de gás
enviado para o flare e sua composição
Na situação em que dados de monitoramento ou especificações do fabricante do flare não estão disponíveis, as emissões de CO2 são estimadas através do volume de gás
encaminhado para o flare e sua composição. A equação para se encontrar a quantidade de emissões deste gás muda ligeiramente dependendo do estado do combustível utilizado é: {∑ [( ) ( )] }
Os termos, cujas unidades são apresentadas como exemplo para facilitar a compreensão da equação (conversões de unidades não estão explícitas), representam:
= Emissões de CO2 (t/ano);
= Volume de gás encaminhado para o flare por ano, ou período para o qual se deseja estimar as emissões (m³/ano);
= conversão de volume molar para massa ( =23.685 cm³/mol);
= Massa molar do CO2 (g/mol);
O termo considera a contribuição do carbono presente em cada um dos hidrocarbonetos presentes no gás;
= refere-se à quantidade de CO2 emitida pelo carbono contido no hidrocarboneto de acordo com a eficiência de conversão de C a CO2 de
98%.
8.1.2.3. Estimativa de emissões de CH4 considerando volume de gás
enviado para o flare e sua composição
Na situação em que dados de monitoramento ou especificações do fabricante do flare não estão disponíveis, as emissões de CH4 são estimadas através do volume de gás
encaminhado para o flare e a quantidade de CH4 em sua composição. A equação para
se encontrar a quantidade de emissões deste gás é:
Os termos, cujas unidades são apresentadas como exemplo para facilitar a compreensão da equação (conversões de unidades não estão explícitas), representam:
= Volume de gás encaminhado para o flare por ano, ou período para o qual se deseja estimar as emissões (m³/ano);
= termo refere-se à conversão de volume molar para massa ( =23.685 cm³/mol);
= Massa molar do CH4 (g/mol);
0,02 = refere-se a quantidade de CH4 não queimada.
8.1.2.4. Estimativa de emissões de CO2, CH4 e N2O considerando volume de
gás enviado para o flare e fatores de emissão
Quando o volume de gás enviado para o flare é conhecido, porém, não se tem dados sobre a composição do gás, a metodologia consiste na aplicação de fatores de emissões dos gases. A publicação 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse
Gas Inventories (IPCC, 2006) é a principal fonte dos fatores de emissão pra flares. A
equação que relaciona esses termos é:
Os termos, cujas unidades são apresentadas como exemplo para facilitar a compreensão da equação (conversões de unidades não estão explícitas), representam:
= Emissões de CO2 (t/ano);
= Emissões de CH4 (t/ano);
= Emissões de N2O (t/ano);
= Volume de gás encaminhado para o flare por ano, ou período para o qual se deseja estimar as emissões (m³/ano);
= Fator de Emissão de CO2 (t/m³);
= Fator de Emissão de CH4 (t/m³);
= Fator de Emissão de N2O(t/m³).
8.1.2.5. Comparação das Metodologias
Segundo o estudo realizado por Johnson e Kostiuk. (2002), cujo principal objetivo foi o de apresentar dados experimentais para elucidar a importância relativa dos parâmetros que afetam a eficiência de queima nos flares, os parâmetros físicos que se mostraram mais importantes foram o tipo de combustível, velocidade do vento, a velocidade de saída do gás, diâmetro e o conteúdo de energia da mistura de
combustível. Este estudo desenvolveu também modelos empíricos para estimar a eficiência dos flares.
No entanto, devido à complexidade envolvida na estimativa da eficiência deste equipamento, e considerando que nem sempre dados experimentais ou informações do fabricante estão disponíveis, geralmente adota-se uma eficiência de pelo menos 98% para flares adequadamente operados (EPA, 1995). Quando o volume é conhecido, porém a composição do gás não está disponível, utiliza-se fatores de emissão baseados no processo do qual originou-se a corrente de gás encaminhada para a queima.
Para casos em que nem o volume de gás enviado para o flare é conhecido, recomenda-se que se adotem ações para sua medição, a publicação Estimation of
Flaring and Venting Volumes from Upstream Oil and Gas Facilities (CAPP, 2002)
fornece abordagem para a estimativa deste volume.
A Figura 13 apresenta a árvore para a escolha da metodologia de estimativa de emissões por flares de acordo com sua prioridade em relação à precisão dos resultados e aos dados disponíveis:
Figura 13: Estimativas de emissões para fontes estacionárias em flares.
1
Para operações de flares upstream, CAPP (2002) proporciona uma abordagem para quantificar os volumes de gás enviados para o flare. Fonte: Adaptado de API (2009).
Especificações do fabricante ou dados de
testes disponíveis?
Utilizar informações do fabricante ou testes para estimar emissões
de CO2e CH4 Volume de gás encaminhado para o flare disponível? A composição do gás é conhecida? Aplicar fatores de emissão publicados. Sim Não Sim Não Estimar volume.1
Utilizar valores padrões de composição do gás.
OU Sim