Poluentes Aéreos: O que são, por que os abatemos, onde são encontrados e como os tratamos?

Poluentes atmosféricos que também são comumente chamados de Poluentes Perigosos do Ar, HAPs e tóxicos do ar são aqueles poluentes conhecidos por causar sérios impactos na saúde ou efeitos ambientais adversos. A Lei do Ar Limpo exige que a EPA regule os poluentes tóxicos do ar das categorias de instalações industriais. Isto é feito em duas fases, a primeira baseada na tecnologia, onde são criados padrões para controlar as emissões de poluentes tóxicos do ar provenientes da indústria. O topo destas normas são referidas como BACT, Melhores Tecnologias de Controlo Disponíveis e é aqui que o GCES se destaca como um fornecedor de soluções de controlo da poluição.

Com a EPA focada na redução da emissão de 187 poluentes tóxicos do ar, existe uma lista interminável de poluentes perigosos do ar que temos a tarefa de reduzir para nossos clientes, para o meio ambiente e para o futuro. Na nossa série sobre poluentes atmosféricos vamos rever o que são poluentes atmosféricos, porque os abatemos, onde são encontrados e como são destruídos.

Parte 1 de Abater Poluentes Atmosféricos Perigosos: BTEX

BTEX: BTEX é um acrónimo que significa Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos. Estes compostos são compostos orgânicos voláteis (COVs) que são encontrados no petróleo e produtos petrolíferos, como a gasolina. Vamos quebrar cada um desses COVs e explorar por que os abatemos.

O que é Benzeno? Benzeno, C6H6, é considerado um dos petroquímicos elementares com uma combinação molecular de seis átomos de carbono e um átomo de hidrogênio. Como o seu conteúdo é apenas de átomos de carbono e hidrogénio, é classificado como um hidrocarboneto. O benzeno é incolor e altamente inflamável com um odor doce.

Onde é encontrado o benzeno? Os principais usos do benzeno são na fabricação de outros produtos químicos, incluindo etilbenzeno, cumeno, ciclohexano, nitrobenzeno e alquilbenzeno, sendo o etilbenzeno o mais comum. O etilbenzeno é utilizado na fabricação de polímeros e plásticos como o poliestireno e o EPS. O benzeno também pode ser encontrado em fenol, acetonas para resinas e adesivos, nylon, borrachas, lubrificantes, corantes, detergentes, drogas, explosivos e pesticidas. Com todos estes usos devemos explorar melhor a necessidade de abatimento.

Por que abatemos o benzeno? Destruímos o Benzeno antes de o esgotarmos no ar porque, apesar dos seus muitos usos, é um carcinogéneo humano. Carcinogénicos são definidos como qualquer substância que é um agente directamente envolvido na causa do cancro. O benzeno também tem sido ligado à falência da medula óssea, anemia aplástica, leucemia aguda, síndrome mielodisplásica, leucemia linfoblástica aguda e leucemia mielóide crônica. Em 1948, o American Petroleum Institute declarou que “geralmente considera-se que a única concentração absolutamente segura para o benzeno é zero”. Como o benzeno é encontrado na gasolina e nos combustíveis hidrocarbonetos que estão em uso em praticamente todos os lugares, a exposição a ele se tornou um problema de saúde global e no GCES estamos empenhados em fazer parte da solução.

Tambem no BTEX é o tolueno. Tolueno, também conhecido como Toluol, é um COV que está na categoria dos hidrocarbonetos aromáticos.

O que é Tolueno? Tolueno, CH3, é um líquido insolúvel em água que é incolor e tem um cheiro que está associado ao de diluente de tinta. Um derivado mono-substituído do benzeno que tem vendas mundiais de mais de 25 bilhões em dólares americanos.

Onde se encontra o tolueno? Amplamente utilizado como matéria-prima industrial, bem como um solvente, o tolueno é um produto químico altamente inflamável. O tolueno é encontrado naturalmente em níveis baixos no petróleo bruto e é um subproduto da produção de gasolina, bem como da produção de coque a partir do carvão. A purificação é feita durante uma separação final por qualquer processo de destilação ou extração com solvente utilizado para os aromáticos BTEX. Tolueno que é utilizado na fabricação de espuma de poliuretano, trinitrontolueno também conhecido como TNT e uma série de drogas sintéticas é matéria-prima para o diisocianato de tolueno e um precursor de outros produtos químicos. Também é utilizado como solvente para tintas, diluentes, selantes de silicone, borracha, tintas de impressão, adesivos, colas, lacas, curtumes e desinfectantes. Como combustível, o tolueno é usado como reforço de octanas na gasolina para motores de combustão interna, como combustível para motores de dois e quatro tempos, misturas de substituição de combustível de avião e talvez o mais famoso nos carros de Fórmula 1 da Honda. As aplicações alternativas vão desde a quebra de glóbulos vermelhos abertos para extrair hemoglobina em experiências bioquímicas e como cimento em kits de poliestireno, uma vez que pode ser aplicado com precisão por pincel sem a maioria dos adesivos, para citar alguns.

Por que abatemos Tolueno? Quando o Tolueno inalado causa cansaço, fraqueza, confusão, perda de memória, perda de apetite, náuseas, perda de audição, perda de visão, incluindo a de cor e embriaguez como comportamento e ações. Quando a exposição é interrompida, estes sintomas muitas vezes desaparecem, embora níveis elevados de inalação causem tonturas, náuseas, sonolência, inconsciência e até mesmo a morte. A exposição pode ser recreativa como um inalante e tem sido conhecida por causar danos neurológicos graves e a partir de 2007 era ilegal usar, possuir e distribuir em 24 estados para tais usos. Ao contrário de COVs similares como o Benzeno, a EPA afirma que o potencial cancerígeno do tolueno não pode ser avaliado devido a informação insuficiente.

Etilbenzeno, a terceira parte do BTEX, também é conhecido como Feniletano e Metiltolueno. É um líquido altamente inflamável que é incolor e tem um odor semelhante ao da gasolina que é frequentemente descrito como ligeiramente doce.

Onde se encontra o etilbenzeno? Um componente importante da indústria petroquímica, o etilbenzeno é um intermediário na produção de estireno, um dos materiais plásticos mais comuns. Embora 99% do Etilbenzeno seja utilizado na produção de plásticos, existem outros usos para o hidrocarboneto aromático monocíclico, C6H5CH2CH3, incluindo combustível, solvente em tinta, adesivo de borracha, verniz e tintas. Outros usos incluem como agente antitombustível na gasolina para reduzir o bater do motor e aumentar a octanagem.

Por que abatemos o Etilbenzeno? Para responder a esta pergunta devemos olhar tanto para os efeitos na saúde humana como para o meio ambiente. Comecemos pela saúde humana e terminemos com a protecção ambiental, que é onde os especialistas do GCES conceberam soluções. Enquanto não se espera que a exposição a longo prazo tenha um efeito adverso, a Administração de Segurança e Saúde no Trabalho dos EUA (OSHA) limita a exposição aos trabalhadores a uma média de 100 ppm para um dia de trabalho de 8 horas com uma semana de trabalho de 40 horas. A Agência Internacional de Pesquisa do Câncer classificou o etilbenzeno como um possível carcinógeno. Alguns estudos descobriram que a exposição ao etilbenzeno em ratos e ratos resultou em um aumento da incidência de tumores. Efeitos a curto prazo em humanos incluem sensibilidade à garganta e olhos, bem como tonturas.

No ambiente, o etilbenzeno pode facilmente mover-se da água para o solo e é encontrado principalmente como um vapor no ar. Muitas vezes liberado no ar através da queima de carvão, gás e petróleo, o etilbenzeno reage à luz solar e auxilia na produção de smog. Como não se liga avidamente ao solo, move-se rapidamente para as águas subterrâneas e pode muitas vezes ser encontrado em poços de água que se encontram perto de locais de resíduos ou tanques subterrâneos de armazenamento de combustível que se verificou terem fugas e aterros sanitários.

O que é o Xileno? Talvez a mais segura das quatro partes da BTEX, o Xileno é uma petroquímica produzida por reforma catalítica, bem como a carbonização do carvão durante a fabricação do combustível, especificamente o combustível de coque. Encontrado em pequenas quantidades na gasolina e combustíveis para aeronaves, o Xileno é produzido a uma taxa de vários milhões de toneladas por ano com as maiores instalações de fabricação em Singapura.

Onde é encontrado o Xileno? O Xileno é a principal fonte de ácido tereftálico e dimetil tereftalato, ambos monômeros utilizados na produção de garrafas plásticas de polietileno tereftalato e roupas de poliéster. 98% da produção de Xileno é para os produtos acima mencionados com outras aplicações, incluindo como solvente nas indústrias de impressão, borracha e couro. Muitas vezes um componente de tinta, borracha, adesivos, diluentes, vernizes, como agente de limpeza e até mesmo como tratamento de canal radicular em odontologia ou como ingrediente ativo em produtos utilizados para a limpeza de cera de ouvido, os usos para Xileno são de amplo alcance. Historicamente o Xileno foi usado como um composto químico precursor do gás lacrimogêneo usado na Primeira Guerra Mundial.

Por que o Xileno é abatido? Embora o Xileno tenha toxicidade aguda, um dos seus factores mais preocupantes é o facto de ser altamente inflamável. Os principais efeitos físicos da exposição ao vapor de Xileno é o seu efeito sobre o sistema nervoso central. Os sintomas a curto prazo incluem dores de cabeça, tonturas, náuseas, vómitos, fraqueza, irritabilidade e reduções nos tempos de reacção. A exposição a baixa concentração é reversível e não é conhecida por causar danos permanentes. No entanto, a exposição a longo prazo a baixos níveis de Xileno levou a uma diminuição no equilíbrio, coordenação e tempos de reacção. A exposição a longo prazo também pode levar a dores de cabeça, irritabilidade, insónia, agitação, depressão, cansaço, concentração reduzida, tremores e mesmo perda de memória a curto prazo. Também se sabe que a pele é um irritante que tira a pele de óleos e por isso é recomendado que os indivíduos que enfrentam exposição ocupacional ao Xileno devem usar luvas, além de máscaras. Quando o Xileno entra no ambiente é geralmente por evaporação que muitas vezes vaza para o solo, água superficial e águas subterrâneas.

Como a Gulf Coast Environmental Systems abate a BTEX? Uma vez que a estrutura dos compostos BTEX são apenas átomos de carbono e hidrogênio, uma simples reação de combustão irá abater os compostos BTEX. A oxidação térmica é o método primário que o GCES recomendará para abater o BTEX. Se houver necessidade de uma maior eficiência de destruição e menor custo de propriedade, a oxidação térmica regenerativa também pode ser uma opção de abatimento. Opções adicionais podem incluir um sistema de depuração.

THEORY OF OPERATION

OXIDAÇÃO Térmica

O método de redução de Compostos Orgânicos Voláteis (COVs) num Oxidador Térmico gira em torno da destruição térmica. O processo químico de oxidação térmica é bastante simples; a temperatura do fluxo de escape é elevada a um ponto em que as ligações químicas que mantêm as moléculas juntas são quebradas. Os COVs no fluxo de escape do processo são convertidos em várias combinações de dióxido de carbono (CO2), água (H2O), e energia térmica pela alta temperatura da câmara de combustão. Um Oxidador Térmico de Fogo Direto padrão é eficaz em cenários de alta destruição.

Para situações que requerem menor eficiência de destruição e menor custo de propriedade, a oxidação térmica regenerativa também pode ser uma opção de abatimento. Nesta situação o método de destruição ainda é a oxidação térmica, mas com um Oxidador Térmico Regenerativo (RTO) estão incluídos no sistema dois recipientes de recuperação de energia que são utilizados como carcaças para meios de recuperação de calor cerâmico. Os meios de recuperação de calor cerâmicos actuam como permutador de calor para o sistema. As duas latas funcionam sob um princípio de absorção “swing bed”: que é o princípio da transferência através de duas camas através do uso de inversão de fluxo. Na utilização deste princípio com grés cerâmico, o processo é chamado regeneração.

Os artigos adicionais da série GCES “Abating Hazardous Air Pollutants” incluem:

Parte 1: BTEX é um acrónimo que significa Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos.

Parte 2: Compensação do Cloro

Parte 3: NOx é a família dos compostos químicos poluentes do ar, Óxidos de Azoto.

Parte 4: O chumbo também é conhecido (incorrectamente) como mercúrio, porque são frequentemente encontrados juntos

Parte 5: Depuradores de ar industriais para o tratamento do amoníaco

Parte 6: SOx, os compostos de moléculas de enxofre e oxigénio incluindo Monóxido de enxofre, Dióxido de enxofre e Trióxido de enxofre

Parte 7: Hidrocarbonetos – Metano, Etano, Propano, Butano, Pentano, Hexano

Parte 8: Metil Mercaptan – Metil Mercaptan, também conhecido como Methanethiol

Parte 9: H2S – Sulfureto de Hidrogénio Altamente corrosivo

Parte 10: Sulfureto de dimetilo – Metiltiometano

Parte 11: Ácido sulfúrico – H2SO4

Parte 12: Óxido de etileno – EtO

Parte 13: PFAS como contaminantes emergentes