UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES INSTITUTO A VEZ DO MESTRE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU EM GESTÃO AMBIENTAL
IMPACTOS AMBIENTAIS
GERADOS NA PRODUÇÃO DE ÁGUA PARA INJETÁVEIS
UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES INSTITUTO A VEZ DO MESTRE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU EM GESTÃO AMBIENTAL
IMPACTOS AMBIENTAIS
GERADOS NA PRODUÇÃO DE ÁGUA PARA INJETÁVEIS
Robson Alves Luiz
Monografia submetida ao corpo docente da disciplina Metodologia da Pesquisa e
Monografia
, do curso de Especialização em Gestão Ambiental do Instituto A Vez do
Mestre vinculado à Universidade Candido Mendes.
Rio de Janeiro, RJ – Brasil Fevereiro / 2010
AGRADECIMENTOS
A “DEUS”;
por ter nos dado a oportunidade de conviver com seres humanos tão maravilhosos como meus pais, avós e irmãos.
RESUMO
O objetivo desse trabalho é avaliar o impacto ambiental na produção de água para injetáveis na indústria farmacêutica.
A produção de água WFI é muito cara já que para obtê-la se faz necessário o emprego de etapas de filtração, sistemas de abrandamento, uso de resinas de troca iônica, geradores de vapor e destiladores. Desta forma é interessante que essa água seja reaproveitada, diminuindo assim custos para a empresa e os impactos ambientais que este processo pode causar, visando assim não modificar o meio ambiente.
A busca constante pela eficiência produtiva é uma meta do setor industrial. A água é um insumo vital às atividades e operações de qualquer setor industrial. No entanto, o panorama de escassez hídrica, principalmente nos grandes centros urbanos, somado à rigidez das legislações, que deve ser cada vez maior tendo em vista o cenário ambiental insustentável, bem como os custos relativos à outorga pelo uso e cobrança da água, vem incentivando a busca por soluções que viabilizem as atividades industriais, seja no aspecto econômico, como no ambiental e social.
Dentro deste objetivo, a implantação de Programas de Conservação e Reúso de Água deve ser entendida como uma ferramenta de gestão a ser utilizada pela indústria como diferencial de competitividade e produtividade. O conceito deste programa é o de se avaliar de maneira sistêmica os usos e disponibilidades da água, de forma a atingir o menor consumo e os menores volumes de efluentes gerados, implicando, de maneira direta, em menores impactos ambientais. Além disto, os benefícios econômicos obtidos são facilmente mensuráveis no que diz respeito à redução dos custos com a gestão da água e à valorização agregada aos produtos pela eficiência produtiva, entre outros.
Palavras-chave: Indústrias farmacêuticas Água para injetáveis
Resíduo Minimização
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas ANVISA – Agência Nacional de Vigilância Sanitária CONAMA – Conselho Nacional de Meio Ambiente FEEMA – Fundação Estadual do Meio Ambiente
IBAMA – Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis ISO – International Organization for Standardization
NBR – Norma Brasileira NR – Norma Regulamentadora
OMS – Organização Mundial da Saúde ppm – Parte por milhão
PW – Purified Water
RDC – Resolução da Diretoria Colegiada SGA – Sistema de Gestão Ambiental WFI – Water For Injection
Sumário
1. Fundamentação teórica ...7
1.1 A água na indústria...7
1.1.1 Principais parâmetros utilizados em tratamento de água...12
1.2 - Água na Indústria Farmacêutica...15
1.3. Impactos ambientais...18
1.4 Reúso da água...22
1.4.1. Reúso em cascata...27
1.4.2. Reúso de efluentes tratados...28
1.4.3. Reúso Parcial de Efluentes...29
1.4.4. Mistura do Efluente com Água do Sistema de Abastecimento...30
2. Metodologia empregada ...31
2.1 Processo de produção de Água Purificada (PW) e Água para Injetáveis (WFI) e seus impactos ambientais...31
2.2 Descrição do processo de produção de PW e WFI...32
2.3 Tratamento dos efluentes...45
2.4. Os Impactos Ambientais do processo de tratamento de água para a obtenção de WFI...48
2.5 Alternativas para a minimização de um dos impactos ambientais – O desperdício de água ultrapura/WFI...49
3. Considerações finais...53
4. Conclusão...53
1. Fundamentação teórica
1.1 A água na indústria
A água pode ser utilizada para as mais variadas finalidades na indústria, sendo assim deve apresentar padrões de qualidade que sejam compatíveis com os usos pretendidos. Normalmente, a água disponível nos rios, lagos, lençóis subterrâneos, ou qualquer outra fonte, pode apresentar em sua composição uma ampla variedade de compostos ou substâncias químicas, organismos vivos e outros materiais, os quais, para muitas aplicações industriais podem ser considerados contaminantes.
De uma maneira genérica, pode-se dizer que a água encontra as seguintes aplicações na indústria:
- Consumo humano: água utilizada em ambientes sanitários, vestiários, cozinhas e refeitórios, bebedouros, equipamentos de segurança (lava-olhos, por exemplo) ou em qualquer atividade doméstica com contato humano direto;
- Matéria Prima: como matéria-prima, a água será incorporada ao produto final, a exemplo do que ocorre nas indústrias de cervejas e refrigerantes, de produtos de higiene pessoal e limpeza doméstica, de cosméticos, de alimentos e conservas e de fármacos, ou então, a água é utilizada para a obtenção de outros produtos, por exemplo, o hidrogênio por meio da eletrólise da água.
- Uso como fluido auxiliar: a água, como fluido auxiliar, pode ser utilizada em diversas atividades, destacando-se a preparação de suspensões e soluções químicas, compostos intermediários, reagentes químicos, veículo, ou ainda, para as operações de lavagem.
- Uso para geração de energia: Para este tipo de aplicação, a água pode ser utilizada por meio da transformação da energia cinética, potencial ou térmica, acumulada na água, em energia mecânica e posteriormente em energia elétrica.
- Uso como fluído de aquecimento e/ou resfriamento: Nestes casos, a água é utilizada como fluido de transporte de calor para remoção do calor de misturas reativas ou outros dispositivos que necessitem de resfriamento devido à geração de calor, ou então, devido às condições de operação estabelecidas, pois a elevação de temperatura pode comprometer o desempenho do sistema, bem como danificar algum equipamento.
- Outros Usos: Utilização de água para combate à incêndio, rega de áreas verdes ou incorporação em diversos subprodutos gerados nos processos industriais, seja na fase sólida, líquida ou gasosa.
De um modo geral, a quantidade e a qualidade da água necessária ao desenvolvimento das diversas atividades consumidoras em uma indústria dependem de seu ramo de atividade e capacidade de produção. O ramo de atividade da indústria, que define as atividades desenvolvidas, determina as características de qualidade da água a ser utilizada, ressaltando-se que em uma mesma indústria podem ser utilizadas águas com diferentes níveis de qualidade. Por outro lado, o porte da indústria, que está relacionado com a sua capacidade de produção, irá definir qual a quantidade de água necessária para cada uso.
A qualidade da água é definida em função de características físicas, químicas, microbiológicas e radioativas. Para cada tipo de aplicação, o grau de qualidade exigido pode variar significativamente:
- Consumo humano: água potável, atendendo às características estabelecidas pela Portaria no 518 – Norma de qualidade da água para consumo humano, de 25/03/2004, do Ministério da Saúde (www.saude.gov.br);
- Matéria prima: Para esse tipo de uso, o grau de qualidade da água pode variar significativamente, podendo-se admitir a utilização de uma água com característica equivalente ou superior à da água utilizada para consumo humano, tendo-se como principal objetivo a proteção da saúde dos consumidores finais e/ou a garantia da qualidade final do produto.
- Fluido auxiliar: Da mesma forma que a água é utilizada como matéria-prima, o grau de qualidade da água para uso como um fluido auxiliar irá depender do processo à que esta se destina. Caso essa água entre em contato com o produto final, o grau de qualidade será mais ou menos restritivo, em função do tipo de produto que se deseja obter. Não havendo contato da água com o produto final, esta poderá apresentar um grau de qualidade menos restritivo que o da água para consumo humano, principalmente com relação à concentração residual de agentes desinfetantes.
- Geração de energia: dependendo do processo de transformação utilizado a água deverá apresentar graus muito diferentes de qualidade. No aproveitamento da energia potencial ou cinética, a água é utilizada no seu estado natural, podendo-se utilizá-la na forma bruta, captada de um rio,
lago, ou outro sistema de reservação, devendo-se impedir que materiais de grandes dimensões, detritos, danifiquem os dispositivos de geração de energia. Já para o aproveitamento da energia térmica, após aquecimento e vaporização da água por meio do fornecimento de energia térmica, a mesma deve apresentar um elevado grau de qualidade, para que não ocorram problemas nos equipamentos de geração de vapor ou no dispositivo de conversão de energia;
- Fluido de aquecimento e/ou resfriamento: Para a utilização da água na forma de vapor, o grau de qualidade deve ser bastante elevado, enquanto a utilização da água como fluido de resfriamento requer um grau de qualidade bem menos restritivo, devendo-se levar em consideração a proteção e a vida útil dos equipamentos com os quais esta água irá entrar em contato.
Muitas aplicações exigem que um maior número de parâmetros sejam atendidos, de modo que sejam minimizados os riscos ao processo, produto ou sistema no qual esta água será utilizada. Nas tabelas que se seguem são apresentados alguns dados sobre requisitos da água para aplicações industriais.
Para que a água disponível possa ser utilizada, é necessário adequar as suas características aos padrões de qualidade exigidos para o uso, o que é feito por meio da utilização de operações e processos unitários de tratamento que sejam capazes de remover os contaminantes presentes. A tabela a seguir relaciona os potenciais contaminantes presentes na água em função de sua origem.
Tabela 1 - Potenciais contaminantes presentes na água em função de sua origem
De acordo com o tipo de manancial utilizado como fonte de abastecimento, devem ser adotados procedimentos específicos para adequar as características da água disponível aos requisitos de qualidade exigidos para uso, o que está diretamente relacionado com os contaminantes presentes.
De modo geral, os diversos contaminantes presentes na água podem ser agrupados em categorias distintas, as quais podem ser relacionadas com as técnicas de tratamento mais indicadas, conforme apresentado na tabela abaixo.
Geralmente, para que seja possível obter água no grau de qualidade exigido para um determinado uso é necessário combinar duas ou mais técnicas de tratamento, o que só poderá ser definido com base nas características da água disponível e dos requisitos de qualidade exigidos para uso.
No caso do uso da água para fins industriais, já existe uma base de dados bastante extensa relacionada às principais tecnologias de tratamento disponíveis, assim como já existe no mercado uma ampla variedade de equipamentos e sistemas de tratamento de água, os quais são capazes de produzir água com os diversos níveis de qualidade exigidos. Desta forma, verifica-se que a questão relacionada ao tratamento de água para uso industrial não é uma condição limitante para o desenvolvimento de iniciativas que visem promover o uso racional deste recurso.
A principal preocupação com relação ao tratamento de água para uso industrial recai sobre a estratégia a ser desenvolvida para a obtenção dos melhores resultados para o atendimento das demandas de água nos vários níveis de qualidade exigidos.
A estratégia mais adequada para a definição do sistema de tratamento de água consiste na execução das seguintes atividades:
1. Identificar todas as demandas de água existentes e os respectivos requisitos de qualidade exigidos para uso;
2. Identificar as técnicas de tratamento para adequar a qualidade da água disponível aos requisitos exigidos para a maior demanda;
3. A partir da água produzida no sistema de tratamento principal, identificar as técnicas de tratamento para adequar a qualidade da água aos requisitos de qualidade dos demais usos identificados;
4. Sempre que possível, nos sistemas que produzem água com elevado grau de qualidade, verificar o potencial de aproveitamento ou recirculação dos efluentes gerados nos sistemas precedentes.
1.1.1 Principais parâmetros utilizados em tratamento de água
a- Dureza:
A dureza das águas se dá pela presença de íons cálcio e magnésio (ocasionalmente também por ferro, bário e outros íons polivalentes).
b- Abrandamento:
A troca de íons cálcio e magnésio por íons sódio, se denomina abrandamento e resulta em água abrandada.
c- Sólidos totais dissolvidos (TDS):
É a soma de todos os íons contidos na água, na forma dissolvida (não em suspensão).
d- Sílica:
Composta por ácido silício e silicatos solúveis. Produz incrustações duríssimas e de difícil remoção, além de depósitos nas membranas de Osmose Reversa.
e-Alcalinidade:
A alcalinidade é devida a presença de íons bicarbonatos, carbonatos e hidroxila. Sendo que cada uma destas espécies tem sua presença condicionada a uma faixa de pH da água. A alcalinidade apresenta os mesmos inconvenientes da dureza quanto a incrustações, além de liberarem gás carbônico (corrosivo) quando a água é aquecida.
f- Dióxido de carbono:
É o gás carbônico dissolvido na água, não estando na forma de carbonato ou bicarbonato. É bastante agressivo ao ferro e cobre.
g- Ferro:
Confere a água um tom castanho, que produz depósitos nas resinas de troca iônica e membranas de osmose reversa.
h- Cloro:
Presente geralmente em águas tratadas, ocorre sob a forma de:
- Cloro livre: cloro na forma de acido hipocloroso e hipoclorito. A relação entre estes depende do pH.
- Cloro combinado: produto da reação do cloro com grupamentos aminados de compostos presentes na água.
i- Condutividade:
A condutividade possui forte correlação com a concentração iônica, particularmente em águas mais puras (deionizada, destilada, osmose reversa, etc.). Usualmente a condutividade é expressa em µS(microsiemens) ou µmho/cm.
Para águas com condutividade inferior a 1.000 µS é válida a seguinte relação: 0,68 x condutividade = ppm de eletrólitos.
1.1.2. Principais contaminantes
São quatro os tipos básicos de contaminantes encontrados nos sistemas de água:
a- Contaminantes Particulados:
As suas origens são da própria fonte (poço ou superfície), incrustação das tubulações, material das válvulas, lamas, poeiras, pólen, areia, minerais não dissolvidos, e material orgânico (restos de vegetais, animais, etc.).
b- Contaminantes Inorgânicos:
Estão incluídos aqui o cálcio, magnésio, zinco, ferro, alumínio e outros sais, assim como metais pesados (cromo, níquel, cobalto, etc.) que formam íons na água. Os gases dissolvidos, tais como o dióxido de carbono, devem ser considerados, uma vez que, na água, pode-se formar o ácido carbônico, e isto pode baixar o valor do pH da água.
c- Contaminantes Orgânicos:
A sua origem são os subprodutos resultantes da degradação vegetativa natural que produz ácidos húmico e fúlvico. Também podem estar presentes solventes e Trialometanos, caracterizando contaminação por pesticidas e herbicidas.
d- Contaminação Bacteriológica:
Neste grupo também está incluído um subproduto das bactérias chamado de endotoxina ou pirogênio, e que pode causar sérios problemas em determinadas aplicações.
1.2 - Água na Indústria Farmacêutica
Este trabalho descreve como a moderna tecnologia pode ajudar na produção deste tipo de água. A seção intitulada “Water for Pharmaceutical Purposes” na USP, é iniciada com a seguinte sentença: “Water is the most widely used substance, raw material or ingredient in the production, processing, and formulation of compendial articles.”
Da mesma forma como o povo do Ártico possui 100 diferentes maneiras de expressar “neve”, por ser essencial para a vida deles, diferentes termos referentes à qualidade da água podem também ser encontrados para a água na USP.
Contrastando com inúmeras possibilidades de aplicações pela vida, água potável é, de acordo com a USP, somente satisfatória para uso em estágios iniciais de sínteses químicas e em estágios iniciais de limpeza do equipamento utilizado na fabricação.
Água potável é contudo, de acordo com a USP, a fonte prescrita de água para a produção dos mais variados tipos de água utilizados na indústria farmacêutica.
Isto inclui: água purificada, água purificada esterilizada, água para injeção, água para injeção esterilizada, água bacteriostática para injeção, água de lavagem e água para inalação. Estes termos descrevem o grau de pureza da água obtido, utilizando-se diferentes operações como deionização, destilação, troca de íons, osmose reversa, ultra filtração ou outros procedimentos. A purificação de água potável até a obtenção de “água purificada” ou “água para injeção” serve não somente para reduzir a quantidade de bactérias e suas endotoxinas, mas tem como alvo principal a redução drástica da concentração do Carbono Total Orgânico (TOC) e íons dissolvidos. Nos E.U.A., bem como na maioria das empresas nacionais, o processo completo de purificação, armazenagem e distribuição da água é regulamentada por rígidas normas regulatórias, que necessitam de um extenso programa de qualificação e validação.
Os sistemas de geração e distribuição de água para fins farmacêuticos são muitas vezes os elementos centrais de um laboratório, principalmente quando falamos de medicamentos injetáveis, soluções parenterais de grande volume, soluções para diálise entre outros.
O que normalmente chamamos de sistema de geração de água, na verdade é um sistema amplo, geralmente formado por três subsistemas: Pré-tratamento, Geração e Distribuição. Por se tratar de um dos principais elementos da indústria farmacêutica, os subsistemas de geração e distribuição de água foram amplamente estudados e difundidos, o que proporcionou um grande desenvolvimento tecnológico, com farta documentação técnica, tais como, características construtivas, especificações de materiais entre outros.
O subsistema de pré-tratamento evidentemente também passou por um processo de evolução, porém não há uma regulamentação amplamente difundida para este sistema, por exemplo, a Farmacopéia Brasileira define água para injetáveis como: "Água para injetáveis é obtida por destilação, em equipamentos cujas partes em contato com a água são de vidro neutro, quartzo ou metal apropriado. Pode, ainda, ser obtida por processo equivalente ou superior à destilação na remoção de contaminantes químicos ou microorganismos. O processo de obtenção deve ser validado".
A Farmacopéia Americana USP 30 define que a água estéril para injetáveis deve ser preparada a partir da esterilização de água para injetáveis, que por sua vez deve ser produzida por destilação ou outro processo equivalente ou superior. Já a Farmacopéia Européia restringe a produção de água para injetáveis através de destilação.
As farmacopéias definem a técnica a ser utilizada para obtenção da água e as características físico-químicas e microbiológicas. Outra importante fonte de informação a American Society of Mechanical Engineers - ASME, também define uma série de parâmetros, principalmente quanto à
construção e montagem de sistemas de geração de água.
A finalidade do subsistema de pré-tratamento é fornecer água dentro de determinadas especificações para o subsistema de geração, seja ele por deionizador, osmose reversa ou destilador. Portanto, o correto funcionamento do subsistema de geração de água purificada ou para injetáveis e, consequentemente a qualidade da água, depende diretamente da qualidade da água fornecida pelo pré-tratamento.
A qualidade da água de alimentação que vai para o pré-tratamento pode variar em função da origem desta água como descrito anteriormente na tabela 1.
A qualidade da água de um poço sofre alterações com o passar do tempo, os efeitos da sazonalidade podem ser observados com mais clareza nos meses onde há uma diminuição do volume de água no poço quando ocorre o aumento na concentração dos contaminantes.
O sistema de pré-tratamento deve ser projetado e construído de modo que consiga suportar as variações da qualidade da água de alimentação e, mesmo assim, fornecer água dentro dos limites estabelecidos para o subsistema de geração. Este desempenho não é muito fácil de ser obtido, pois, muitas vezes durante o projeto do subsistema de pré-tratamento o fornecedor recebe apenas uma amostra de água de alimentação, desconsiderando as variações decorrentes da sazonalidade. A qualificação do subsistema de pré-tratamento enfrenta alguns desafios que não existem na qualificação do subsistema de geração e distribuição, principalmente referente à adoção de critérios de aceitação. Na geração e distribuição isto é muito mais fácil, os critérios de aceitação existem e estão muito bem estabelecidos, tais como, material de construção, porosidade do material de construção, soldas, velocidade de água (regime turbulento), drenabili-dade, dead legs, entre muitos outros.
Informações relativas a níveis de cloro, vazão, temperatura e pressão, com que a água chega a sua planta deverão ser obtidas.
A água para injetáveis deve estar livre de endotoxinas - complexos moleculares de alto peso molecular proveniente das paredes de bactérias Gram Negativas (Liposacarídeos) que é liberada durante o processo de multiplicação ou morte celular. As endotoxinas se constituem na mais significante fonte de pirogênio para a indústria farmacêutica.
Substâncias que induzem febre são chamadas pirogênios. Os pirogênios são divididos em duas classes.
Pirogênios exógenos são aqueles originários fora do corpo e induzem elevações térmicas quando injetados em humanos e animais. Embora o lipopolissacarídeo (endotoxina) seja o mais
presente e importante pirogênio exógeno, há outros de constituição química diversa, que causam elevação de temperatura quando injetados sob condições específicas. Classes gerais de pirogênios exógenos incluem bactéria, fungos e vírus, como também pirogênios não microbianos, por exemplo, alguns fármacos, esteróides, frações do plasma, etc.
O pirogênio endógeno, entretanto, é produzido internamente pelo hospedeiro em resposta ao estímulo de vários pirogênios exógenos. O pirogênio endógeno é uma substância homogênea sintetizada por diferentes células de hospedeiros após exposição aos pirogênios exógenos como a endotoxina. Hoje, está bem estabelecido que o pirogênio endógeno é o mediador central da febre.
Os níveis de pirogênio tornaram-se cruciais na liberação de produtos farmacêuticos. Sob o ponto de vista de controle de qualidade, todos os injetáveis, bem como os acessórios para transfusão, infusão e todos os dispositivos implantáveis ou descartáveis empregados em terapia parenteral devem oferecer segurança ao paciente, sob o ponto de vista de contaminantes pirogênicos. Produtos injetáveis de grande volume e de pequeno volume, assim como produtos na forma de aerossol, para uso respiratório devem ser analisados.
Apesar de a maior parte da endotoxina permanecer associada à parede celular até a desintegração da bactéria, quantidades ínfimas de endotoxinas são liberadas, na forma solúvel, por culturas de bactérias jovens ou também por bactérias Gram-negativas como E.coli, Salmonella, Shigella, Pseudomonas, Neisseria, Haemophilus e outros agentes patogênicos, em crescimento.
Endotoxinas não purificadas podem conter lipídeos, carboidratos e proteínas. Como podem ser encontradas unidades não purificadas nas fases em processo ou nos produtos farmacêuticos terminados, prefere-se utilizar a terminologia endotoxina. A denominação de lipopolissacarídeo (LPS) é aplicada à endotoxina purificada, para enfatizar a sua natureza química.
As endotoxinas são tóxicas à maioria dos mamíferos. Estudos têm demonstrado que a injeção de células de bactérias Gram-negativas vivas ou mortas, ou LPS purificados causa uma série de reações patofisiológicas que podem variar de uma leve alteração de temperatura (febre), mudança na contagem de células brancas do sangue, coagulação intravascular disseminada, hipotensão, choque, até mesmo a morte. Por isso, a detecção e a eliminação de endotoxina bacteriana em fármacos de uso in vivo são de vital importância aos pacientes.
1.3. Impactos ambientais
Impactos Ambientais segundo a Norma ISO 14001 é qualquer modificação do meio ambiente, adversa ou benéfica, que resulte, no todo ou em parte, das atividades, produtos ou
serviços de uma organização. Já a definição na Resolução CONAMA 01/86 é qualquer alteração das propriedades
físicas, químicas e biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas que, direta ou indiretamente afetem:
1 - a saúde, a segurança e o bem-estar da população; 2 - as atividades sociais e econômicas;
3 - a biota;
4 - as condições estéticas e sanitárias do meio ambiente; 5 - a qualidade dos recursos ambientais.
A avaliação de impacto ambiental pode se limitar a verificar o acréscimo de poluição decorrente de um novo equipamento, porém pode se tornar tão complexo quanto um EIA-RIMA, que chega a envolver uma grande gama de especialistas como sociólogo, antropólogo, hidrogeólogo, economista, zoológo, oceanógrafo e outros, em casos de maior impacto ambiental envolvido e dependendo do meio afetado.
Pode-se dividir tradicionalmente a avaliação nos 3 meios definidos na Resolução CONAMA 01/86:
a) o meio físico - o subsolo, as águas, o ar e o clima, destacando os recursos minerais, a topografia, os tipos e aptidões do solo, os corpos d'água, o regime hidrológico, as correntes marinhas, as correntes atmosféricas;
b) o meio biológico e os ecossistemas naturais - a fauna e a flora, destacando as espécies indicadoras da qualidade ambiental, de valor científico e econômico, raras e ameaçadas de extinção, e as áreas de preservação permanente;
c) o meio sócio-econômico - o uso e ocupação do solo, os usos da água e a sócioeconômica, destacando os sítios e monumentos arqueológicos, históricos e culturais da comunidade, as relações de dependência entre a sociedade local, os recursos ambientais e a potencial utilização futura desses recursos.
Para cada etapa das atividades executadas dentro dos processos da empresa podem ser avaliados os diversos tipos de impactos potencialmente existentes nos 3 meios descritos acima.
Critérios tradicionalmente utilizados para a análise dos impactos ambientais do projeto e de suas alternativas envolvem, como exemplificado na Resolução CONAMA 01/86:
b) Descrição da relação de causa-efeito do impacto, considerando aqueles diretos (relação primária de causa-efeito) e indiretos (relação secundária de causa-efeito);
c) Duração: impactos imediatos, a médio e longo prazo;
d) Se o impacto é temporário (se encerra quando a fonte cessa) ou permanente (o impacto continua independentemente da fonte cessar ou não);
e) Reversibilidade do impacto: se o impacto é reversível ou se é irreversível; f) Magnitude do impacto em termos da gravidade da conseqüência;
g) Abrangência geográfica do impacto, usualmente utilizando-se as categorias de impacto local, regional ou global.
Os critérios sugeridos pelo guia dado pela Norma ISO 14004 incluem: a) Considerações Ambientais b) escala do impacto c) severidade do impacto d) probabilidade de ocorrência e) duração do impacto f) Considerações empresariais
g) potencial exposição legal e regulamentar h) dificuldade de alterações do impacto i) custo para alteração do impacto j) preocupação das partes interessadas k) efeitos na imagem pública da organização
Para a maioria das empresas os critérios técnicos podem ser simplificados a 2 ou 3 dos mencionados, além de alguns dos critérios empresariais mencionados. Na área ambiental, é muito rara a precisão científica e a existência de dados exatos para comprovação do impacto ambiental.
Muitas vezes, há disponibilidade de dados sobre os efluentes líquidos, emissões atmosféricas, resíduos, porém não há dados sobre os impactos ambientais na qualidade do ar, sobre o clima, alteração de paisagem, alteração de habitat, contaminação de solos. Desta maneira, a experiência ambiental faz uma grande diferença nos julgamentos.
Resumindo, uma avaliação de impactos ambientais pode ser efetuada através das seguintes etapas:
1- Levantamento dos processos e atividades envolvidos 2- Identificação dos Aspectos Ambientais
3- Identificação dos Impactos Ambientais
4- Avaliação da Significância dos Impactos Ambientais 5- Definição de Ações de Gerenciamento.
O EIA - Estudo de Impacto Ambiental - propõe que quatro pontos básicos sejam primeiramente entendidos, para que depois se faça um estudo e uma avaliação mais específica. São eles:
1 - Desenvolver uma compreensão daquilo que está sendo proposto, o que será feito e o tipo de material usado.
2 - Compreensão total do ambiente afetado. Que ambiente (biogeofísisco e/ou sócio-econômico) será modificado pela ação.
3 - Prever possíveis impactos no ambiente e quantificar as mudanças, projetando a proposta para o futuro.
4 - Divulgar os resultados do estudo para que possam ser utilizados no processo de tomada de decisão.
O EIA também deve atender à legislação expressa na lei de Política Nacional do Meio Ambiente. São elas:
1 - Observar todas as alternativas tecnológicas e de localização do projeto, levando em conta a hipótese da não execução do projeto.
2 - Identificar e avaliar os impactos ambientais gerados nas fases de implantação e operação das atividades.
3 - Definir os limites da área geográfica a ser afetada pelos impactos ( área de influência do projeto), considerando principalmente a "bacia hidrográfica" na qual se localiza;
4 - Levar em conta planos e programas do governo, propostos ou em implantação na área de influência do projeto e se há a possibilidade de serem compatíveis.
É imprenscindível que o EIA seja feito por vários profissionais, de diferentes áreas, trabalhando em conjunto. Esta visão multidisciplinar é rica, para que o estudo seja feito de forma completa e de maneira competente, de modo a sanar todas as dúvidas e problemas.
O RIMA - Relatório de Impacto Ambiental - é o relatório que reflete todas as conclusões apresentadas no EIA. Deve ser elaborado de forma objetiva e possível de se compreender, ilustrado por mapas, quadros, gráficos, enfim, por todos os recursos de comunicação visual. Deve também
respeitar o sigilo industrial (se este for solicitado) e pode ser acessível ao público. Para isso, deve constar no relatório:
1 - Objetivos e justificativas do projeto e sua relação com políticas setoriais e planos governamentais.
2 - Descrição e alternativas tecnológicas do projeto ( matéria prima, fontes de energia, resíduos etc.).
3 - Síntese dos diagnósticos ambientais da área de influência do projeto.
4 - Descrição dos prováveis impactos ambientais da implantação da atividade e dos métodos, técnicas e critérios usados para sua identificação.
5 - Caracterizar a futura qualidade ambiental da área, comparando as diferentes situações da implementação do projeto, bem como a possibilidade da não realização do mesmo.
6 - Descrição do efeito esperado das medidas mitigadoras em relação aos impactos negativos e o grau de alteração esperado.
7 - Programa de acompanhamento e monitoramento dos impactos. 8 - Conclusão e comentários gerais.
1.4 Reúso da água
A implantação de Programas de Conservação e Reúso de Água (PCRA) pelo setor industrial, reverte-se em benefícios econômicos que permitem aumentar a eficiência produtiva, tendo como conseqüência direta a redução do consumo de água, a redução do volume de efluentes gerados e, como conseqüências indiretas, a redução do consumo de energia, de produtos químicos, a otimização de processos e a redução de despesas com manutenção. Na maior parte dos casos, os períodos de retorno envolvidos são bastante atrativos.
Uma observação a ser feita é que o grau de qualidade da água requerido para um determinado uso hoje, pode ser muito diferente do grau de qualidade da água que tenha sido utilizada por muitos anos no passado ou que venha a ser utilizado no futuro, pois com o desenvolvimento tecnológico, problemas associados à escassez de recursos naturais e poluição, podem surgir restrições com relação ao uso da água com o grau de qualidade até então considerado adequado.
Ações desta natureza têm reflexos diretos e potenciais na imagem das empresas, demonstrando a crescente conscientização do setor com relação à preservação ambiental e
responsabilidade social, bem como sobre o aumento da competitividade empresarial, em função dos seguintes fatores:
- Aumento do valor agregado dos produtos.
- Redução dos custos relativos aos sistemas de captação, abastecimento, tratamento, operação e distribuição de água, o mesmo valendo para os efluentes gerados; refletindo de forma direta nos custos de produção e reduzindo custos relativos à cobrança pelo uso da água;
- Redução de custos de manutenção corretiva, uma vez que a implantação de um sistema de gestão da água implica no estabelecimento de rotinas de manutenção preventiva;
Por outro lado, para a obtenção dos máximos benefícios, um PCRA deve ser implementado a partir de uma análise sistêmica das atividades onde a água é utilizada e, naquelas onde ocorre a geração de efluentes, com intuito de otimizar o consumo e minimizar a geração de efluentes.As ações devem seguir uma seqüência lógica, com atuação inicial na demanda de água e, em seguida, na oferta, destacando-se a avaliação do potencial de reúso de efluentes em substituição às fontes tradicionais de abastecimento.
Embora qualquer iniciativa, que busque o melhor aproveitamento dos recursos naturais, entre os quais a água, deva ser priorizada, é importante enfatizar que cada caso requer uma análise específica, realizada por profissionais devidamente capacitados, para garantia dos resultados técnicos, econômicos e ambientais da implantação de programas dessa natureza e para preservar a saúde dos usuários, o desempenho dos processos, a vida útil dos equipamentos e o meio ambiente.
A Conservação de Água pode ser compreendida como as práticas, técnicas e tecnologias que aperfeiçoam a eficiência do uso da água, podendo ainda ser definida como qualquer ação que: - Reduz a quantidade de água extraída das fontes de suprimento;
- Reduz o consumo de água; - Reduz o desperdício de água; - Reduz as perdas de água;
- Aumenta a eficiência do uso da água; - Aumenta a reciclagem e o reúso da água; - Evita a poluição da água.
Implantar um PCRA, neste contexto, significa avaliar de forma sistêmica o uso da água, ou seja, otimizar o consumo de água, com a conseqüente redução do volume de efluentes gerados, e utilizar as fontes alternativas de água disponíveis, considerando os diferentes níveis de qualidade necessários, de acordo com um sistema de gestão apropriado.
Sob a ótica do meio ambiente, implantar um Programa de Conservação e Reúso de Água contribui para a preservação dos recursos hídricos, favorecendo o "Desenvolvimento Sustentável". Na questão social, provoca um aumento da disponibilidade hídrica à população por meio da redução das captações de água dos mananciais. E, ainda, no aspecto econômico, reduz os custos com insumos em geral, como água, energia e produtos químicos, além de racionalizar custos operacionais e de manutenção.
O uso da água varia entre os vários tipos de indústrias e atividades consumidoras, o que significa que o detalhamento do PCRA será diferenciado caso a caso. Em cada indústria deve-se identificar os maiores consumidores de água, de forma que as intervenções realizadas gerem significativas reduções de consumo. As ações são específicas para cada setor da indústria sendo, na sua maioria:
- Modificações quanto ao uso da água em equipamentos e processos, com a incorporação de novas tecnologias e/ou procedimentos;
- Otimização dos processos de resfriamento;
- Reúso aplicado em diversos setores da planta industrial; - Implantação de sistema de Gestão da Água.
Os principais benefícios resultantes da adoção de um PCRA são: - Economia gerada pela redução do consumo de água;
- Economia gerada pela redução dos efluentes gerados;
- Conseqüente economia de outros insumos como: energia e produtos químicos;
- Redução de custos operacionais e de manutenção dos sistemas hidráulicos e de equipamentos; - Aumento da disponibilidade de água (proporcionando aumento da produção sem incremento de custos de captação e tratamento);
- Agregação de valor aos produtos;
- Minimização dos impactos da cobrança pelo uso da água;
- Complementação às ações de responsabilidade social da empresa.
Para a viabilidade de um PCRA é importante o entendimento desta ação como a adoção de uma Política de Economia de Água. No caso da indústria, é fundamental a participação da alta direção, a qual deverá estar comprometida com o Programa, direcionando e apoiando a implementação das ações necessárias.
De maneira resumida, o sucesso de um PCRA depende de: - Estabelecimento de metas e prioridades;
- Escolha de um Gestor ou Gestores da Água, os quais devem permanentemente ser capacitados e atualizados para operarem e difundirem o programa;
- Alocação planejada dos investimentos iniciais com expectativa de redução à medida que as economias geradas vão se concretizando, gerando os recursos necessários para novos investimentos; - Apoio da alta gerência executiva durante a elaboração dos Planos de Gestão do Uso da Água; - Otimização do uso da água, garantindo um melhor desempenho das atividades consumidoras envolvidas;
- Pesquisa, desenvolvimento e inovação nos processos industriais ou em outras atividades com adequação dos níveis de qualidade exigíveis e busca da redução de custos;
- Desenvolvimento e implantação de um Sistema de Gestão que deverá garantir a manutenção de bons índices de consumo e o perfeito desempenho e monitoramento dos sistemas hidráulicos, equipamentos e processos ao longo do tempo, contribuindo para a redução e manutenção dos custos ao longo da vida útil;
- Multiplicação do PCRA para todos os usuários do sistema;
- Divulgação dos resultados obtidos de forma a incentivar e engajar ainda mais os usuários envolvidos.
A exclusão ou avaliação prematura de cada uma das etapas acima citadas pode comprometer a eficácia das iniciativas adotadas por uma determinada indústria, enfraquecendo a equipe responsável e gerando reversão de expectativa em relação aos benefícios gerados.
Considerando-se que, inicialmente, deve-se priorizar o reúso de efluentes sem qualquer tipo de tratamento adicional, ou então, após a utilização de procedimentos simplificados para o ajuste de alguns parâmetros de qualidade como, por exemplo, o valor do pH e a concentração de microrganismos, é necessário avaliar qualitativa e quantitativamente o efluente disponível na instalação após o seu tratamento.
De uma maneira geral, a prática do reúso só poderá ser aplicada caso as características do efluente disponível sejam compatíveis com os requisitos de qualidade exigidos pela aplicação na qual se pretende usar o efluente como fonte de abastecimento. Isto implica na necessidade de identificar as demandas potenciais para o efluente disponível. Para a prática de reúso de efluentes é necessária uma avaliação das características do efluente disponível e dos requisitos de qualidade
exigidos para a aplicação que se pretende, podendo, então, o efluente ser encaminhado, nas condições em que se encontra, da estação de tratamento até o ponto em que será utilizado.
A identificação das possíveis aplicações para o efluente pode ser feita por meio da comparação entre parâmetros genéricos de qualidade, exigidos pela aplicação na qual se pretende fazer o reúso, assim como os parâmetros do próprio efluente.
Dentre os diversos parâmetros de qualidade que podem ser utilizados para a identificação de aplicações potenciais para o reúso de efluentes, a concentração de Sais Dissolvidos Totais (SDT) pode ser o mais adequado. Isto se justifica em razão da concentração de SDT ser utilizada como um parâmetro restritivo para o uso da água nas diversas aplicações industriais, além da limitação que os processos de tratamento de efluentes, mais comumente utilizados, apresentam para remover este tipo de contaminante. Outro fator que justifica o uso da concentração de SDT na avaliação do potencial de reúso de efluentes,está associado ao aumento de sua concentração pois à medida que o reúso do efluente é efetuado, uma carga adicional de sais vai sendo incorporada seja devido ao processo de evaporação da água ou pela adição de compostos químicos.
Desta forma, para que a prática do reúso seja sustentável, é de fundamental importância que a evolução da concentração de SDT no sistema seja devidamente avaliada. Isto irá permitir a determinação do máximo potencial de reúso de efluentes, sem que os padrões de qualidade requeridos para uso e os limites máximos para lançamento de efluentes sejam ultrapassados. A evolução da concentração de SDT em um sistema onde a prática de reúso é utilizada pode ser obtida por meio de um balanço de massa. A partir deste balanço de massa, com base nos dados disponíveis sobre demanda de água, perda por evaporação e efluentes lançados para o meio ambiente, podem-se obter a carga de SDT que é incorporada à água nos diversos processos produtivos desenvolvidos.
Uma vez obtida a carga de SDT incorporada ao sistema, deve-se avaliar a variação da concentração de SDT no efluente e na água de reúso em função da fração de efluente que é recirculada, o que também é realizado por meio de um balanço de massa. Por meio deste balanço de massa é feita a distinção entre os processos que utilizam água industrial ou potável daqueles processos que irão utilizar a água de reúso, conforme diagramas apresentados em seguida.
As equações para a obtenção das vazões de efluente para reúso, assim como para a variação da concentração de contaminantes nas diversas correntes envolvidas podem ser solucionadas em planilhas eletrônicas usuais (ex. Excel).
Para análise da implantação do reúso de efluentes na indústria, há duas alternativas a serem consideradas. A primeira delas, refere-se ao reúso macro externo, definido como o reúso de
efluentes provenientes de estações de tratamento administradas por concessionárias ou outras indústrias. A segunda é o reuso macro interno, definido como o uso interno de efluentes, tratados ou não, provenientes de atividades realizadas na própria indústria.
A prática de reúso macro interno pode ser implantada de maneiras distintas.
1.4.1. Reúso em cascata
O efluente originado em um determinado processo industrial é diretamente utilizado em um processo subseqüente, devido ao fato das características do efluente disponível serem compatíveis com os padrões de qualidade da água a ser utilizada.
Para que seja avaliado o potencial de reúso de água em cascata é necessário que se disponha dos dados referentes às características do efluente disponível e dos requisitos de qualidade de água no processo no qual se pretende fazer o reúso. Em uma estimativa inicial, a caracterização completa do efluente seria muito onerosa, de modo que a estratégia a ser utilizada deve considerar, inicialmente, algum parâmetro crítico, ou então, parâmetros gerais que possam representar com segurança um determinado grupo de substâncias.
Como parâmetros indicadores, pode-se lançar mão da condutividade elétrica ou da concentração de sais dissolvidos totais, que representam, com segurança, os compostos inorgânicos e a medida da demanda química de oxigênio, que pode ser utilizada para representar as substâncias orgânicas. Além destes, a medida do pH, turbidez e cor também podem ser úteis no estágio inicial para a avaliação do potencial de reúso.
Outro aspecto a ser considerado, refere-se à forma utilizada para o gerenciamento dos efluentes, principalmente no que diz respeito à coleta das amostras. Na maioria dos casos, os efluentes gerados nos processos industriais são coletados em tubulações ou sistemas centralizados de drenagem, podendo resultar na mistura entre os efluentes de diversas áreas e processos, dificultando a implantação do conceito de reúso em cascata. Por esta razão, o primeiro passo a ser dado para avaliar o potencial de reúso em cascata é fazer a avaliação individual de cada corrente de efluente por meio de amostragens nos diversos processos e atividades nas quais a água é utilizada. Durante o estágio de avaliação, deve ser dada ênfase aos processos e atividades que apresentam elevada geração de efluentes, o que pode, em determinadas situações, indicar efluentes com baixas concentrações de contaminantes, além do fato de resultar em um sistema mais simples e econômico devido à economia de escala que se pode obter.
Tão importante quanto à identificação do efluente com potencial para reúso é a identificação da atividade na qual o reúso em cascata será aplicado, devendo haver uma relação direta entre a quantidade e qualidade do efluente disponível, com a demanda e padrões de qualidade exigidos para a aplicação identificada. Em algumas situações, a substituição total da fonte de abastecimento de água por efluentes pode não ser viável, podendo-se, nestas situações, utilizar os métodos de reúso parcial de efluentes e mistura do efluente com água do sistema de abastecimento.
Para aumentar a confiabilidade do sistema de reúso em cascata, principalmente quando as características do efluente podem sofrer variações significativas, recomenda-se a utilização de sistemas automatizados para o controle da qualidade da água de reúso, assim como deve ser prevista a utilização de água do sistema de abastecimento, de maneira a não colocar em risco a atividade desenvolvida. Qualquer que seja o método de reúso em cascata utilizado é necessário que seja feito o acompanhamento do desempenho da atividade na qual a água de reúso está sendo utilizada, de maneira a consolidar ou efetuar ajustes no processo e assim garantir o sucesso do programa de reúso.
Em todos os casos se recomenda a realização de ensaios de bancada e piloto, antes da implantação de toda a infra-estrutura que viabilize a prática do reúso em cascata. Verificada a viabilidade técnica de aplicação do reúso em cascata deverão ser efetuadas as alterações nos procedimentos de coleta, armazenagem e transporte dos efluentes, visando a sua implantação.
1.4.2. Reúso de efluentes tratados
É o tipo de reúso mais amplamente discutido nos dias atuais e consiste na utilização de efluentes que foram submetidos a um processo de tratamento. Em função da complexidade da atividade na qual se pretende aplicar a prática de reúso é necessário conduzir um estudo detalhado para implantar cada uma das opções disponíveis. Em muitos casos, pode ser necessário promover alterações nos procedimentos de coleta e armazenagem de efluentes, principalmente quando o enfoque é o reúso em cascata.
Dentro da filosofia de minimização da demanda de água e da geração de efluentes, é importante que seja priorizado o reúso em cascata, pois ao mesmo tempo em que o consumo de água é minimizado o volume de efluente a ser tratado é reduzido. Cabe observar que, à medida que a demanda de água e a geração de efluentes são reduzidas, ocorre uma elevação na concentração de contaminantes no efluente remanescente, uma vez que a carga de contaminantes não se altera. Isto implica no fato da opção pelo reúso de efluentes tratados só poder ser analisada após avaliação e
implantação de todas as alternativas para a otimização do uso da água e minimização de efluentes por meio do reúso em cascata.
A elevação da concentração de contaminantes específicos é uma condição que limita o potencial de reúso e caso ela não seja devidamente considerada, poderá comprometer o desenvolvimento das atividades nas quais a água de reúso será aplicada.
1.4.3. Reúso Parcial de Efluentes
Consiste na utilização de apenas uma parcela do efluente gerado para reúso. Este procedimento é indicado quando, no processo de geração de efluentes, a concentração do contaminante varia com o tempo, ou seja, a sua concentração diminui à medida que o processo se desenvolve. Esta situação é comum nas operações periódicas de lavagem, nas quais há alimentação de água e descarte do efluente de forma contínua.
Em muitas indústrias é comum o uso de reatores e tanques de mistura com grande capacidade, para a obtenção e armazenagem dos mais diversos tipos de produtos. Em todos os casos, após a utilização destes componentes, é necessário promover a lavagem destes dispositivos de maneira a possibilitar o seu uso em uma próxima campanha de produção, sem que haja risco de contaminação dos produtos a serem obtidos ou comprometer a qualidade das substâncias a serem manipuladas.
Este fato pode ser evidenciado ao se analisar o caso de equipamentos de grande volume, onde a operação de um processo de lavagem que utiliza a água para promover a remoção e transporte dos contaminantes, promove a variação da concentração do contaminante no efluente com o tempo, sendo que a concentração no início da operação é elevada, podendo sofrer uma redução exponencial à medida que a operação se desenvolve. Este fato pode ser comprovado com a elaboração de um balanço de massa, para um contaminante específico no equipamento de grande capacidade onde ocorra acúmulo de água durante o processo de lavagem. A realização do balanço de massa irá conduzir ao desenvolvimento de uma expressão que relaciona a concentração de um contaminante no efluente e o tempo de lavagem. Após a análise gráfica, verifica-se que a variação da concentração de um contaminante qualquer no efluente produzido em uma operação do processo de lavagem varia de forma exponencial, com uma redução acentuada nos primeiros instantes da lavagem.
Este fenômeno é um indicativo do potencial de aproveitamento de uma parcela do efluente gerado, seja na própria operação de lavagem, ou em uma outra operação. A obtenção do volume de
efluente que poderia ser reutilizado pode ser feita na prática ou por meio de uma modelagem do sistema, ressaltando-se que, no caso da opção pela modelagem do sistema, os resultados obtidos deverão ser confirmados ou ajustados para as condições reais.
A modelagem do sistema é obtida com base em um balanço de massa e de vazões nos equipamentos e no tanque de armazenagem ou de água de reúso. Para que se possa obter a variação da concentração do contaminante na água de reúso, devem ser considerados: o tempo de detenção hidráulico nos equipamentos, a concentração inicial do contaminante nos equipamentos e a vazão e concentração do contaminante do processo de lavagem.
Por meio da utilização de dados do processo, é possível avaliar qual será a variação da concentração de um contaminante específico no efluente que deixa o equipamento e daquele acumulado no tanque de reúso. Por meio desta modelagem também é possível avaliar a variação da concentração do contaminante no tanque de reúso, considerando-se o descarte do efluente do equipamento no início da operação do processo de lavagem.
1.4.4. Mistura do Efluente com Água do Sistema de Abastecimento
Em algumas situações, o efluente gerado em um processo qualquer pode apresentar características bastante próximas dos requisitos de qualidade da água exigidos para uma determinada aplicação, mas que ainda não são suficientes para possibilitar o reúso, ou então, a quantidade de efluente não é suficiente para atender à demanda exigida. Para estas condições pode-se promover a mistura do efluente gerado com a água proveniente do sistema de abastecimento, de maneira a adequar as características do efluente aos requisitos do processo.
Os benefícios desta prática estão relacionados com a redução da demanda de água proveniente do sistema de abastecimento e com a redução da geração de efluentes. É importante observar que a adoção desta alternativa também requer um programa de monitoração adequado, de maneira que seja possível garantir uma água de reúso com qualidade constante ao longo do tempo, por meio da variação da relação entre os volumes de efluente e de água do sistema de abastecimento.
Qualquer que seja o método de reúso em cascata utilizado é necessário que seja feito o acompanhamento do desempenho da atividade na qual a água de reúso está sendo utilizada, de maneira a consolidar ou efetuar ajustes no processo e assim garantir o sucesso do programa de reúso. Em todos os casos se recomenda a realização de ensaios de bancada e piloto, antes da implantação de toda a infra-estrutura que viabilize a prática do reúso em cascata. Verificada a
viabilidade técnica de aplicação do reúso em cascata deverão ser efetuadas as alterações nos procedimentos de coleta, armazenagem e transporte dos efluentes, visando a sua implantação.
Para aumentar a confiabilidade do sistema de reúso em cascata, principalmente quando as características do efluente podem sofrer variações significativas, recomendase a utilização de sistemas automatizados para o controle da qualidade da água de reúso, assim como deve ser prevista a utilização de água do sistema de abastecimento, de maneira a não colocar em risco a atividade desenvolvida.
2. Metodologia empregada
Visa minimizar a perda de água no processo e viabilizar o tratamento dos resíduos gerados no tratamento de água na indústria farmacêutica.
2.1 Processo de produção de Água Purificada (PW) e Água para Injetáveis (WFI) e seus impactos ambientais
Para se projetar um Sistema de produção, armazenamento e distribuição de água purificada ou água para injetáveis é necessário obter algumas informações que são básicas para o dimensionamento adequado do sistema. Estas mesmas informações serão utilizadas ao longo do processo de produção de água, no monitoramento diário e na solução de problemas.
Antes do projeto e durante a operação do sistema são necessárias análises periódicas da qualidade da água de alimentação. A água de alimentação deverá se água potável e é necessário análises de pelo menos um ano, quando se avalia as condições da água de acordo com as estações climáticas. Deveremos identificar detalhadamente as diferentes aplicações ou utilizações da água para definirmos no projeto quais equipamentos escolher.
Partindo da água potável poderemos descrever um sistema de produção, armazenamento e distribuição de água purificada. Partindo da água purificada poderemos descrever um sistema de produção, armazenamento e distribuição da água para injetáveis.
A definição dos requisitos de qualidade final da água para cada uso, baseado nos compêndios oficiais e nas legislações em vigor, é o próximo passo. De maneira geral esta definição está bem clara: Qualquer produto manipulado ou fabricado que contenha água, o requisito desta água será no mínimo água purificada. Dependendo da aplicação e do risco do produto esta água poderá ser Água para Injetáveis.
Com o perfil de demanda da água identificamos os volumes de consumo horário e a ocorrência de picos de demanda, a quantidade e tipos de pontos de uso. É detalhado o perfil de consumo dos equipamentos, avaliando as necessidades de vazão dos equipamentos, assim como seus ciclos de utilização. Identificamos a simultaneidade e a diversificação de uso dos equipamentos e pontos de uso.
O próximo passo é identificar o método de descontaminação microbiológica do sistema de produção, armazenamento e distribuição de água e desenvolver um programa de qualificação dos componentes do sistema.
Quando o sistema estiver em funcionamento e/ou apresentar problemas de qualidade, são necessários ainda mais dados tais como: análise da água nos pontos de uso, freqüência e procedimentos de manutenção, controles e registros, etc.
2.2 Descrição do processo de produção de PW e WFI
A seguir observa-se uma figura com esquema de produção de água purificada e água para injetáveis de uma indústria de produção de injetáveis.
A água de abastecimento da CEDAE chega à fábrica e é então armazenada em um tanque de fibra. Esta água segue para o processo de filtração utilizando filtro de duplo leito areia e antracito pressurizado. Estes filtros ficam dispostos como leito dentro de vasos com formatos cilíndricos vertical, fechados por calotas abauladas constituídos internamente por epóxi e externamente por aço carbono, conforme figura a seguir.
Figura 2 - Filtro de areia e antracito
Nos processos de filtração, os materiais sólidos presentes na água que provocam a turbidez, são retidos por processo mecânico, através da passagem do fluido por um leito de material filtrante obtendo - se água límpida e clara.
Eles operam em sentido descendente, possuindo leito filtrante duplo de areia de rio classificada e carvão antracito mineral, e necessitam água filtrada para sua retrolavagem. O tipo de leito empregado é composto por uma camada maior de carvão antracito mineral, que por ser muito poroso retém uma quantidade maior de impurezas, possibilitando taxas de filtração mais elevadas, necessitando assim menor área filtrante e conseqüentemente menor volume de água na retrolavagem, que pode ser o retorno de reservatório elevado ou por bombas. Isto traz benefícios tais como: menor investimento inicial e redução no consumo de água na retrolavagem.
Em seguida a água é filtrada por um filtro de carvão ativado. Este filtro também constitui o leito de um vaso com as mesmas características internas e externas do filtro de areia e antracito. Carvão ativado é aquele que foi tratado com oxigênio para abrir milhares de pequeninos poros entre
os átomos de carbono. Esses assim chamados carvões ativos ou ativados são amplamente usados para absorver substâncias odoríferas ou coloridas de gases ou líquidos.
A área de superfície do carvão ativado dá a ele vários lugares de ligação e assim permite que outras substâncias sejam aprisionadas por atração química. Quando certas substâncias químicas passam próximas da superfície do carbono, unem-se a essa superfície e são aprisionadas. Verifica-se este processo na figura 4.
O carvão ativado é bom em aprisionar outras impurezas que tenham carbono como base (substâncias químicas orgânicas), como também substâncias como o cloro. Muitas outras substâncias químicas não são atraídas pelo carbono (sódio, nitratos, etc) passando direto por ele. Este filtro também não remove bactérias. Isso significa que um filtro de carbono ativado vai remover certas impurezas, mas irá ignorar outras. Isso também significa que, uma vez que todos os locais de ligação estejam preenchidos, um filtro de carvão ativado pára de funcionar. Nesse ponto deve-se substituir o filtro.
Para água bruta clorada, o mais indicado é o filtro de carvão ativado, que devido à sua enorme superfície, elimina colorações, absorve o cloro e a matéria orgânica, prevenindo oxidação sobre a matriz das resinas de troca iônica, bem como oxidação sobre o filme polimérico das membranas de osmose reversa.
Uma operação inadequada dos filtros, pode resultar numa má qualidade efluente. Qualquer uma das condições abaixo pode resultar em impurezas, sendo forçadas através do leito filtrante, e devem ser evitadas.
1. Vazão de trabalho maior que a especificada. 2. Aumentos repentinos de vazão.
3. Não realização de contralavagens em intervalos apropriados, trabalhando com perdas de carga excessivas.
As instalações possuem duas unidades operando em paralelo, e estes filtros devem ser contralavados sucessivamente, um após o outro. Isto assegurara que cada unidade receba aproximadamente a mesma carga de impurezas, e que a vazão se distribua uniformemente.
Para manter estes leitos em boas condições, são necessárias contralavagens periódicas e assim o período de vida útil é em media de um ano. Assim a unidade deve ser esvaziada e o carvão ativado trocado todos os anos. Não sendo conveniente utilizar o carvão até o seu total esgotamento.
Quando se requer esterilização, obtém-se melhor resultado por meio de aquecimento com vapor, já que a esterilização com cloro ou hipoclorito e impraticável, devido as propriedades adsorventes do carvão ativado.
A reativação (rejuvenescimento) do leito pode ser feita, mas normalmente não vale à pena, pelo reduzido custo do material filtrante. O calculo de capacidade de um purificador de carvão ativado, não tem nenhum valor, porque as quantidades e natureza dos compostos presentes na água de abastecimento, variam muito durante o ano.
Em seguida a água é submetida à outra filtração, agora por filtros nominais de 5 µm e 10 µm. Estes filtros são revestidos por cartuchos de celulose conforme figura 6 e ficam dentro de carcaças de aço inox conforme figura 5.
Parte da água que sai destes filtros é direcionada para o abrandador (resina trocadora de cátions) e parte para desmineralização por leito misto (resinas de troca iônica: aniônica, catiônica e mista).
A água direcionada para o abrandador é tratada para utilização em caldeiras (geração de vapor). Os abrandadores de água previnem a formação de incrustações de Ca e Mg nas caldeiras e sistemas de aquecimento. O abrandamento de água por troca iônica, consiste na remoção de íons de Ca e Mg contidos na água, pela substituição dos mesmos por íons solúveis de Na. Esta troca se processa na passagem da água por um leito de resina trocadora de cátions, num vaso sob pressão.
A resina após a passagem de um determinado volume de água, tem sua capacidade de troca esgotada, e é feita então uma regeneração (reposição dos ions de Na), introduzindo uma solução de Cloreto de Sódio que removerá então os ions de Ca e Mg absorvidos pela resina durante o ciclo de operação. O abrandador estará novamente em condições para mais um ciclo de operação.
Os abrandadores são largamente usados para abrandamento de águas de alimentação de torres de resfriamento, tanto em sistemas abertos, como nos fechados. Em alguns casos, onde existir um balanço de calor favorável, a água abrandada é usada primeiro para resfriar condensadores, e então para a alimentação de caldeiras.
REAÇÃO DE ABRANDAMENTO
Consiste em fazer a água atravessar uma resina catiônica que captura os íons Ca2+ e Mg2+,
substituindo-os por íons que formarão compostos solúveis e não prejudiciais ao homem, tais como o Na+. As reações seguem abaixo.
R(-SO3Na)2 + Ca2+ _ R (-SO3)2Ca + 2Na+
R(-SO3Na)2 + Mg2+ _ R (-SO3)2Mg + 2Na+
REGENERAÇÃO DA RESINA
As resinas possuem limites para a troca iônica, ficando saturadas de Ca2+ e Mg2+ . Esta
saturação recebe o nome de ciclo. Após, completado o ciclo, deve ser feita a regeneração da resina, que acontece com a adição de solução de Cloreto de Sódio (NaCl). As reações seguem abaixo. R(-SO3)2Ca + 2Na+ _ R(-SO3Na)2 + Ca2+
Vantagens:
• Alta eficiência para remoção dos íons responsáveis pela dureza. Para remoção de Ca2+ a dureza resultante atinge valores menores que 1mg/L de CaCO3;
• As resinas podem ser regeneradas; • Não há formação de lodo no processo. Desvantagens:
• Requer um pré-tratamento da água;
• Ocorre saturação da resina, exigindo a sua regeneração; • Requer o tratamento do efluente da regeneração.
O processo de troca iônica depende da transferência de íons de uma solução aquosa, para o íon insolúvel da resina de troca iônica, e sua remoção subsequente da resina com uma solução regenerante.
Este processo de transferência tem lugar, não apenas na superfície da partícula de resina, como também no seu interior, pela passagem através dos poros da resina.
Se esses poros se entupirem devido a depósitos, ou se a superfície da resina for coberta por um material inerte, a capacidade de troca da resina diminuirá bem como prejudicará a qualidade da água tratada.
Igualmente, certos contaminantes na água, podem reagir prejudicialmente, quebrando a estrutura da resina e em pouco tempo a eficiência da resina. Os contaminantes encontrados com maior freqüência podem ser material em suspensão na água e precipitados sobre as partículas da resina (Ferro, Hidróxido de Alumínio, Óleo e Cloro).
Os abrandadores de água são constituídos de um vaso de face externa de aço carbono e interna de epóxi, contendo um leito de resina trocadora de íons – catiônica.
Figura 7 - Unidades de abrandamento
Nos sistemas para trabalho com fluxo descendente, a água a abrandar é admitida pelo topo do vaso e uniformemente distribuída pela superfície do trocador. Os íons de Cálcio e Magnésio são removidos pela ação de troca da resina catiônica. A água abrandada passa então através dos distribuidores saindo então do abrandador.
Quando a capacidade de troca do leito de resina é exausta, a unidade é tirada de serviço e regenerada. O processo de regeneração envolve as seguintes etapas:
Etapa 1 - consiste de uma contralavagem do leito de resina pela passagem de água em contracorrente, descompactando o leito, eliminando a sujeira durante o ciclo de trabalho, e regraduando o mesmo.
Etapa 2 - consiste na passagem de uma quantidade pré-determinada de NaCl em uma concentração de 10% no leito de resina. Esta solução é distribuída uniformemente no leito de resina em fluxo descendente. Durante esta passagem, o NaCl reage com a resina trocadora de ions, liberando o Cálcio e o Magnésio em forma de Cloretos solúveis, e restaurando a resina a sua condição original.
Etapa 3 – consiste na lavagem. Nesta etapa removemos todos os cloretos de Cálcio e Magnésio, mais o excesso de Sal. Após a lavagem, o abrandador estará pronto para mais um ciclo de trabalho.
