II-432 ESTUDO DO POTENCIAL HÍDRICO DE UMA BACIA DE CONTENÇÃO NO PÓLO INDUSTRIAL DE CAMAÇARI

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24º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

II-432 – ESTUDO DO POTENCIAL HÍDRICO DE UMA BACIA DE

CONTENÇÃO NO PÓLO INDUSTRIAL DE CAMAÇARI

Karla Patricia Santos Oliveira Rodriguez Esquerre(1)

Engenheira Química – Universidade Federal de Alagoas (UFAL). Mestre e Doutora em Engenharia Química – Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Pós-doutora em Engenharia Sócio-Ambiental pela Hokkaido University (Hokudai, Japão). Pesquisadora da Rede de Tecnologias Limpas e Minimização de Resíduos (TECLIM), Departamento de Engenharia Ambiental, Escola Politécnica, Universidade Federal da Bahia (EP/UFBA).

Asher Kiperstok

Engenheiro Civil – TECHNION, Israel Institute of Technology. MSc. e PhD em Engenharia Química. Tecnologias Ambientais – University of Manchester Institute of Science and Technology (UMIST, Inglaterra). Coordenador da Rede de Tecnologias Limpas e Minimização de Resíduos (TECLIM) e do Programa de Pós Graduação em Produção Limpa, Departamento de Engenharia Ambiental, (EP/UFBA).

Ricardo de Araújo Kalid

Engenheiro Químico – Escola Politécnica, Universidade Federal da Bahia (EP/UFBA). Mestre em Engenharia Química – (EP/UFBA). Doutor em Engenharia Química – Universidade de São Paulo (USP). Professor do Departamento de Engenharia Química, (EP/UFBA).

Eduardo Cohim

Engenheiro Sanitarista – Escola Politécnica, Universidade Federal da Bahia (EP/UFBA). Mestre em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo – (EP/UFBA). Consultor, Professor na Faculdade de Ciência e Tecnologia (FTC). Pesquisador da Rede de Tecnologias Limpas e Minimização de Resíduos (TECLIM), Departamento de Engenharia Ambiental, (EP/UFBA).

Mario Cezar Mattos

Engenheiro Químico – Universidade Federal da Bahia (UFBA). Consultor em tratamento de água industrial. Pesquisador da Rede de Tecnologias Limpas e Minimização de Resíduos (TECLIM), Departamento de Engenharia Ambiental, (EP/UFBA)

Endereço(1): Rua Aristides Novais, 630 - Salvador - BA - CEP: 40210-6300 - Brasil - Tel: (71) 3225-9518 - e-mail: karla.esquerre@gmail.com

RESUMO

Esta pesquisa visa o estudo do potencial hídrico da Bacia do Complexo Básico (BCB) localizada no Pólo Industrial de Camaçarí. A BCB faz parte do sistema de efluentes inorgânicos da área industrial do pólo e tem a função de acumular temporariamente esses efluentes (juntamente com as águas pluviais) de forma a impedir que contaminantes transbordem para os cursos d’água da região. Para estimativa da disponibilidade hídrica da BCB foram utilizados dois métodos; o primeiro consiste no balanço hídrico baseado na variação diária do volume ocupado da bacia e o segundo no modelo Soil Conservation Service (SCS) que considera as contribuições naturais de água à BCB, ou seja, as afluências geradas por precipitação. Através do balanço hídrico estima-se uma disponibilidade de 500m3/h a 2500m3/h de água em 56% e 27% do tempo, respectivamente. Estes percentuais caem em cerca de 40 e 20%, quando utilizado o modelo SCS. Tal comportamento pode ser justificado pela existência de afluências na BCB além água de chuva, ou seja, adicionalmente a possíveis afloramentos existentes na região da BCB, esta recebe contribuições provenientes de outras bacias, ocasionando, assim, um incremento na disponibilidade hídrica na BCB. Tais contribuições foram indiretamente contabilizadas no balanço hídrico, mas não foram no modelo SCS. Além de permitir uma maior proteção dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos da região, o reuso representaria uma considerável redução do volume de água extraído dos mananciais atualmente utilizados, assim como do volume de efluentes enviado para o emissário submarino.

PALAVRAS-CHAVE: Bacia do Complexo Básico; Reuso de Água; Pólo Industrial de Camaçari.

INTRODUÇÃO

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o restante está distribuído entre setores diversos, como metalúrgico, automotivo, cervejarias e de transformação. Em 1989, a duplicação do Pólo passou por um proceso de licenciamento que permitiu uma discussão ampla da questão ambiental na indústria. Neste momento, o Conselho Estadual de Proteção Ambiental, CEPRAM, apontou para um deslocamento das medidas de controle da poluição para o interior das plantas industriais, desencadeando assim um importante processo de melhoria do desempenho ambiental das indústrias (MARINHO e KIPERSTOK, 2001).

Dentre as empresas do Pólo está a Unidade de Insumos Básicos da Braskem, que além de unidades de produção de petroquímicos, possui uma Unidade de Tratamento de Água (UTA) que produz água clarificada, desmineralizada e potável, utilizada tanto para suprimento interno, assim como para outras indústrias do Pólo. A UTA consome em média 4 200m3/h de água bruta proveniente do manancial rio Joanes e do lençol subterrâneo. Assim, tendo em vista que a cidade de Salvador é abastecida parcialmente pelo rio Joanes, Jacuípe e Paraguaçu, sendo que o último está situado no semi-árido, a economia de água captada do rio Joanes poderia gerar uma redução na captação do rio Paraguaçu. Adicionalmente, o consumo da energia necessária para o bombeio de 1,0m3 de água do rio Paraguaçu para Salvador equivale a 3,0m3 de água na geração de energia do sistema CHESF de Paulo Afonso que poderiam ser utilizados para outros usos, como o de irrigação na região semi-árida.

A Braskem vem desenvolvendo um amplo programa visando a otimização e o uso racional desse recurso, o que resultou em dois projetos de pesquisa desenvolvidos em parceria com a Rede de Tecnologias Limpas (Teclim) do Departamento de Engenharia Ambiental da Universidade Federal da Bahia.

O projeto ora em andamento é denominado Ecobraskem e abrange duas linhas de pesquisa. Uma delas é a otimização energética da empresa, assunto que não será tratado neste artigo. A outra linha está ligada à otimização do uso da água e apresenta resultados consideravelmente significativos, em termos de benefícios econômicos e ambientais, e propostas consolidadas. Dentre esses se encontra o estudo aqui apresentado que trata do reuso de efluentes a partir da sua captação na Bacia do Complexo Básico (BCB).

Esta pesquisa apresenta então como objetivos gerais: (1) reduzir o volume de água extraído dos mananciais atualmente utilizados nas unidades industriais do Pólo, substituindo-o por água da BCB; (2) reduzir o volume de efluentes enviado para o emissário submarino, garantindo ou melhorando a proteção dos recursos hídricos da região; (3) reduzir o gasto energético com a captação de água da região metropolitana de Salvador a partir da redução da importação de água da Bacia do Paraguaçu; (4) aumentar o nível de percepção ambiental das indústrias quanto ao uso de água e geração de efluentes líquidos.

Como objetivos específicos, têm-se: (1) diagnosticar o funcionamento da BCB; (2) identificar o potencial hídrico para efeito de reuso da BCB, considerando suas características, afluências e aspectos operacionais; (3) propor medidas para potencializar o reuso de água do ponto de vista de mudanças na estrutura física o no modelo operacional do Sistema Não Contaminado (SN), descrito a seguir, e das unidades industriais do Pólo.

MATERIAIS E MÉTODOS

A metodologia adotada no projeto Ecobraskem inclui ações gerais, aplicadas ao projeto como um todo, e específicas, desenvolvidas para cada estudo. As ações gerais envolveram a formação da equipe do Ecobraskem; realização de reuniões semanais com o corpo técnico e reuniões do conselho consultivo; capacitação de técnicos para gerenciamento dos recursos hídricos na empresa; treinamentos específicos para os pesquisadores do projeto; levantamento de dados; levantamento das restrições operacionais para viabilizar o processo de reuso e/ou reciclo; busca de oportunidades de minimização de efluentes e redução no consumo de água, e divulgação do projeto para técnicos da Braskem.

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Figura 1: Desenho esquemático do Sistema Inorgânico. (Foto aérea: Fonte Conder, 2002)

Em períodos de alta pluviosidade, quando o volume de água de chuva excede as capacidades das Bacias do Cobre e Bandeira, o excesso de água é bombeada destas bacias para os canais coletores do SN. O fluxo de água contaminada no sistema pode então ser revertido e, consequentemente, água contaminada pode adentrar à BCB através de um vertedor lateral se o bombeio não suportar a carga adicional. Além deste vertedor, existe uma galeria subterrânea responsável por direcionar o efluente (e água de chuva) à estação elevatória do complexo básico – e, subsequentemente, ao emissário submarino – e drenar eventualmente a BCB.

Projetada inicialmente para conter 2.021.000m3 (EIA/RIMA, 1989), a BCB conta atualmente com uma capacidade de armazenamento total de aproximadamente 1 600 000m3, redução ocasionada principalmente por assoreamento. O modo atual de operação prevê a manutenção de um volume de água de apenas 30% da sua capacidade, deixando-se os 70% restantes para receber a mistura águas pluviais e efluentes inorgânicos durante períodos de chuva. Para se estimar a disponibilidade hídrica da BCB foram utilizados o histórico do balanço hídrico da bacia e o método do Soil Conservation Service (IRYDA, 1989), descritos na sessão que segue.

DESENVOLVIMENTO DOS MODELOS

No balanço hídrico considerou como base de cálculo as variações diárias do volume ocupado da BCB para os anos de 2004 e 2005. Para este mesmo período, foram fornecidos dados de bombeio da estação elevatória, apresentado na Figura 2. 1/1/2004 4/30/2004 8/28/2004 12/26/2004 4/25/2005 8/23/2005 12/21/2005 0 3 6 9 12 15 Vazão Vo lum e d a B C B x 10 3 (m 3 ) Vaz ã o Bo mbe a d a x 10 3 (m 3 /h) Data 0 300 600 900 1200 1500 1800 * * *

* Transbordamento para o Rio Jacuípe

Volume

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Como pode ser observado, a vazão de recalque da Estação Elevatória do Complexo Básico atinge valores máximos de aproximadamente 12 000 m3/h e médios de 3 000m3/h. Sabendo-se, portanto, que a vazão média de efluente inorgânico é de 1 000m3/h, verifica-se que a maior parte da água que está sendo bombeada é proveniente de contribuições naturais, especialmente água de chuva.

Duas situações foram então consideradas no balanço hídrico, Equação 1: (1) vazão de bombeio é igual à vazão média de efluentes do SN, ou seja, 1 000m3/h e (2) vazão de bombeio é igual à média da vazão de recalque dos anos de 2004 e 2005, ou seja, 3 000m3/h. Na primeira situação toda a água proveniente de contribuições naturais seriam disponibilizadas para reuso. O balanço hídrico pode então ser representado por:

b

Q S

V =Δ −

Δ equação (1)

onde ΔV é a disponibilidade hídrica em m3, ΔS, a variação de volume armazenado na bacia e Qb é o volume

bombeado de efluente inorgânico (e água de chuva) para o emissário submarino, num intervalo de tempo definido.

Para construção do modelo Soil Conservation Service (SCS), foi necessário inicialmente delimitar a área de contribuição da BCB. Verificou-se em seguida que a bacia hidrográfica que contribui para a BCB não possui medição de vazão. Assim, para estimar a contribuição natural, àquela proveniente apenas das precipitações pluviométricas, utilizou-se o método do U.S. Bureau of Reclamation, recomendado pelo IRYDA – Instituto de Reforma y Desarrollo Agrário da Espanha (1985) para os aportes superficiais em pequenas bacias. Esse método fornece uma estimativa do escoamento superficial direto de uma chuva isolada a partir das características do solo e de sua cobertura.

O modelo é definido pelas equações 2 e 3, apresentadas a seguir:

) . 8 , 0 ( ) . 2 , 0 ( 2 S P S P Q + − = _⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ₋ =254 100 1 N S equação (2) F I S= _a+ equação (3)

Nestas equações, P, Q, Ia, F e N representam, respectivamente, a precipitação total (mm), o escoamento direto (mm), a interceptação (mm), a infiltração (mm) e o número do complexo solo-vegetação, respectivamente. O gráfico apresentado na Figura 3 ilustra as grandezas utilizadas.

Figura 3: Precipitação versus tempo (Fonte: IRYDA, 1985).

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• do tipo de complexo solo-cobertura, sendo definidos quatro grupos hidrológicos: (A) menor escoamento – solos com grande permeabilidade, inclusive quando estão saturados; (B) solos de permeabilidade moderada quando estão saturados; (C) solos com baixa permeabilidade quando estão saturados e (D) maior escoamento – solos impermeáveis.

• da cobertura do solo e sua interferência na capacidade de infiltração. Esse número expressa a maior ou menor propensão ao escoamento superficial: maior N, menor a infiltração e maior o escoamento e vice versa.

• da umidade precedente do solo, cujo valor depende das chuvas ocorridas nos últimos cinco dias, definindo três condições: (A) P5<12,5 mm; (B) 12,5 mm<P5< 28 mm e (C) P5>28 mm.

O valor de N deve ser ajustado para cada condição, conforme o gráfico apresentado na Figura 4.

Figura 4: Curva de escoamento superficial (Fonte: IRYDA, 1985).

Para avaliar o volume escoado, admitiu-se que uma parcela da infiltração atinge a drenagem natural, compondo o escoamento total:

V=(Q + k . F) . A equação (4)

RESULTADOS

Na Figura 5 são apresentadas estimativas da disponibilidade hídrica da BCB obtidas através do balanço hídrico. Quando considerada a vazão média de bombeio de 1 000m3/h (a), estima-se uma disponibilidade de 500m3/h de água da BCB em 56% do tempo analisado ou de 2 500m3/h em 27% do tempo. Estes percentuais caem em 15 e 7%, respectivamente, quando descontada a vazão média de bombeio de 3 000m3/h (b).

(a) (b)

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Na estimativa dos volumes totais aportados à BCB, através do modelo SCS, admitiu-se uma condição favorável e uma desfavorável, do ponto de vista de volume diário escoado. Essas condições ficaram caracterizadas na seleção dos parâmetros utilizados no cálculo, como citado anteriormente.

No que concerne ao grupo hidrológico do solo, admitiu-se, para a condição favorável, solo do grupo C e para a desfavorável, grupo B (Figura 4). O valor do número da curva de escoamento superficial foi definido a partir da medição em planta das áreas relativas a três tipos de cobertura: industrial, com vegetação e descoberto. O Quadro 1 resume as estimativas do valor da curva para as condições favorável e desfavorável. A área de contribuição da bacia considerada é de 1 066Ha.

Quadro 1: Estimativas do valor da curva para os cenários favorável e desfavorável.

Cobertura do solo Área (Ha) % CN desf CN fav

Impermeável 419 39,3 95 95

Com vegetação 581 54,5 65 75

Exposto 66 6,2 75 85

TOTAL 1 066 100,0 77,4 83,5

Com relação à condição de umidade precedente, os valores da curva foram corrigidos conforme o gráfico da Figura 3 em função da precipitação dos cinco dias anteriores.A contribuição do escoamento sub-superficial levou em conta as condições favorável e desfavorável, atribuindo-se um percentual da altura infiltrada que escoaria para a drenagem superficial, adotando-se, respectivamente, 60% e 30%. Na Figura 6 são apresentados os percentuais da disponibilidade hídrica obtidos pelo modelo do SCS.

(a) (b)

Figura 6: Estimativa da disponibilidade hídrica da água da BCB através do modelo SCS para (a) condição mais favorável e (b) condição menos favorável.

Quando comparados aos resultados obtidos pelo balanço hídrico, verifica-se que os os percentuais da disponibilidade hídrica obtidos pelo SCS são consideravelmente menores, seja para o caso mais ou menos favorável. Tal comportamento pode ser justificado pela existência de afluências na BCB além de água de chuva, ou seja, adicionalmente a possíveis afloramentos existentes na região da BCB, esta recebe contribuições diretas no SN provenientes das duas outras bacias de contenção, Bacia do Cobre e Bacia do Bandeira, ocasionando, assim, um incremento na disponibilidade hídrica na BCB. Tais contribuições foram indiretamente contabilizadas no balanço hídrico, mas não foram no modelo SCS. Consequentemente, para este estudo de caso, o modelo SCS precisa ser modificado para incorporar tais contribuições.

CONCLUSÕES e RECOMENDAÇÕES

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Considerando o potencial hídrico da BCB, assim como suas condições operacionais, tem-se como recomendações iniciais para tornar possível o reuso e garantir a qualidade da água da BCB:

• mudar a política de decarte de efluente das empresas contribuintes durante o horário de pico de energia elétrica(17:30 as 20:30h), quando o bombeio pela estação elevatória do complexo básico é interrompido; • instalar uma comporta na conexão entre o SN e BCB, ou seja, na galeria subterrânea;

• colocar em tubulações os efluentes do SN;

• montar um modelo de condições climáticas para auxiliar a operação da BCB, e

• aproveitar parte do recalque atual da estação elevatória do complexo básico, dirigindo-o para a UTA. A primeira proposta já foi incorporada pela Braskem. Durante o horário de pico, suas unidades de desmineralização, localizadas na UTA, pararam o descarte de efluentes inorgânicos para o SN desde novembro de 2006. As demais propostas encontram-se em avaliação.

Certamente, a parceria Universidade-Empresa tem apontado para uma nova realidade de otimização e controle ambiental na indústria fazendo-se uso dos conhecimentos acadêmicos e as habilidades de pesquisa para otimização de processo, assim como da indústria como um laboratório para desenvolvimento e aplicação de conhecimentos.

AGRADECIMENTOS

Os autores deste trabalho gostariam de agradecer à Braskem e a FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos – que, através de um projeto cooperativo do Fundo Setorial de Petróleo e Gás, CT-PETRO, financiam este projeto; à Rede de Tecnologias Limpas da UFBA, que, juntamente com a Braskem, coordenam o projeto, e, finalmente, às empresas, instituições e órgãos que são parceiros e colaboram com o andamento do projeto, a saber, Cetrel, CRA e FTC de Salvador. Especial agradecimento é dado ao Professor Dr. Emerson Sales (IQM/UFBA); aos alunos de Iniciação Tecnológica Fábio Menezes (FTC), Laysa Lima e Samara Silva (UFBA); ao pesquisador MSc Ricardo Mota (FTC); a Sérgio Tomich e José Batista (Cetrel) e Rodolfo Schubach (Braskem/UNIB), que fizeram parte da equipe executora deste trabalho.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. EIA/RIMA. Estudo de Impacto Ambiental e Relatório de Impacto Ambiental para Ampliação do Complexo Petroquímico de Camaçarí, Hidroconsult, 1989.

2. IRYDA. Manuales Técnicos 2 – Diseño de pequeños embalses. Madrid: Ministerio de Agricultura, Pesca e Alimentación, 1985.