Avaliação do impacto de emissões atmosféricas oriundas de usinas de asfalto

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2022.A avaliação de emissões atmosféricas em unidades industriais, em especial nas usinas de asfalto ainda carece de pesquisas no Brasil. Este trabalho tem como objetivo avaliar o impacto na qualidade do ar devido as emissões de material particulado e gases de combustão oriundos da produção de misturas asfálticas a quente em usinas de asfalto. Realizou-se um estudo de caso em uma usina tipo drum-mix localizada na região metropolitana da Grande Florianópolis, Santa Catarina a partir de taxas de emissões medidas em campo e constantes nos laudos de monitoramento do Instituto de Meio Ambiente de Santa Catarina (IMA). Com o software AERMOD modelou-se e avaliou-se quinze cenários. As emissões de dióxido de nitrogênio (NO2), dióxido de enxofre (SO2), e particulado total em suspensão (PTS) devido a queima de óleo de xisto no tambor secador e de óleo diesel (caldeira de ligante asfáltico), a partir das taxas dos laudos representam os cenários 1, 2 e 3. Através de metodologia da USEPA avaliou-se as concentrações de material particulado (MP2,5, MP10 e PTS), devidas à movimentação de caminhões em vias não pavimentadas e ao tambor secador (cenários 4, 5 e 6). Simulou-se as maiores concentrações de SO2 e NOx, devido a utilização de gás natural e óleo diesel no tambor secador (Cenários 7 e 8). Analisou-se a eficiência do filtro de mangas através das emissões de PTS, considerando diferentes percentuais de redução de taxas de emissões (70%, 80%, 90%, 95%, 98% e 99%) (Cenários 9 ao 15) em sete receptores discretos e a máxima concentração do domínio de modelagem. Por meio do AERMOD obteve-se a amplitude (maiores concentrações), frequência e abrangência (pluma de dispersão) do impacto na qualidade do ar em cada cenário. Evidenciou-se que, nos resultados da modelagem, as concentrações de NO2 e PTS atenderam o padrão final de qualidade do ar previsto na legislação brasileira, enquanto houve violação para SO2. Pelo modelo AERMOD, as condições meteorológicas menos favoráveis para dispersão de NO2, SO2 e PTS ocorreram no inverno e na primavera. Ao longo dos cinco anos de dados meteorológicos analisados, em relação ao material particulado, observou-se para MP2,5 concentrações inferiores ao limite, no entanto, múltiplas violações, para MP10 e PTS. Para esses poluentes, as maiores concentrações ocorreram no outono, inverno e primavera, respectivamente, cuja influência dos ventos predominantes impactaram as concentrações. O gás natural mostrou-se o combustível menos emissivo. No impacto na qualidade do ar, indica-se que o filtro de mangas mitigue as emissões de PTS em, no mínimo, 97,4%. O AERMOD se mostrou uma ferramenta viável para analisar a amplitude do impacto na qualidade do ar e identificar as fontes que mais contribuem para emissão de material particulado e gases de combustão.Abstract: In Brazil, the atmospheric emissions from industrial units? assessment, especially in asphalt plants, still lack research. This work aims to evaluate the air quality impact due to particulate matter and combustion gas emissions generated during hot asphalt mixtures production in asphalt plants. A case study in a drum-mix plant located in the Florianópolis metropolitan region, Santa Catarina, was carried out based on emission rates measured in the field and included in the Instituto de Meio Ambiente de Santa Catarina (IMA) monitoring reports. Fifteen scenarios were modelled and evaluated through the AERMOD software. The rate emissions from reports of nitrogen dioxide (NO2), sulfur dioxide (SO2), and total suspended particulate matter (TSP) emissions due to shale oil burn in the dryer drum and diesel oil (asphalt boiler) represent scenarios 1, 2 and 3. By USEPA methodology, the concentrations of particulate matter (PM2.5, PM10 and PTS) were evaluated due to the movement of trucks on unpaved roads and to the dryer drum (scenarios 4, 5 and 6). The highest concentrations of SO2 and NOx from natural gas and diesel oil used in the dryer drum (Scenarios 7 and 8) were simulated. The dust filter efficiency was analyzed through TSP emissions, considering different percentages of reduction of emission rates (70%, 80%, 90%, 95%, 98% and 99%) (Scenarios 9 to 15) in seven discrete receptors and the maximum concentration of the modelling domain. Through the AERMOD, the amplitude (higher concentrations), frequency and dispersion plume of the impact on air quality in each scenario were obtained. The modelling results evidenced that the NO2 and TSP concentrations met the final air quality of the Brazilian legislation standard, while the SO2 concentration was violated. According to the AERMOD model, the least favorable weather conditions for NO2, SO2 and TSP dispersion occurred in winter and spring. As for the particulate matter, over the five years of analyzed meteorological data, concentrations below the limit were observed for PM2.5; however, multiple violations were registered for PM10 and TSP. For these pollutants, the highest concentrations occurred in autumn, winter and spring, respectively, whose influence of prevailing winds impacted concentrations. Natural gas proved to be the least emissive fuel. Regarding the impact on air quality, it is indicated that the bag filter mitigates TSP emissions by at least 97.4%. The AERMOD has shown a viable tool for analyzing the magnitude of the impact on air quality and identifying the sources that most contribute to the emission of particulate matter and combustion gases