Emissões de caldeiras a biomassa: o que medir

Caldeiras a lenha, cavaco, bagaço de cana, casca de arroz e outros resíduos vegetais estão presentes em laticínios, frigoríficos, usinas de açúcar e etanol, secadores de grãos, indústrias de alimentos, têxteis e de papel. Elas são, em muitos casos, a principal fonte de emissão atmosférica do empreendimento e a razão de existir de uma condicionante de monitoramento de chaminé.

Ao contrário de caldeiras a gás, que queimam um combustível homogêneo, as caldeiras a biomassa lidam com material de umidade, tamanho e composição variáveis. Isso torna a combustão mais instável e as emissões mais sensíveis à operação. A seguir estão os parâmetros mais pedidos, o enquadramento legal de cada caldeira e o que fazer para que a campanha de amostragem represente a realidade.

O que costuma ser monitorado na chaminé

A lista de parâmetros vem da licença, mas para caldeiras a biomassa alguns itens aparecem quase sempre:

• Material particulado (MP): é o poluente mais característico da queima de biomassa. Inclui cinzas arrastadas pelos gases, fuligem e partículas de combustível não queimado. É coletado por amostragem isocinética.
• Monóxido de carbono (CO): indica combustão incompleta. Valores elevados apontam falta de ar, má distribuição do ar, combustível muito úmido ou alimentação irregular.
• Óxidos de nitrogênio (NOx): formados principalmente a partir do nitrogênio presente no combustível e das condições de temperatura na fornalha.
• Oxigênio (O2): medido para conhecer o excesso de ar e para a correção das concentrações ao oxigênio de referência definido pela resolução aplicável.
• Parâmetros de escoamento: velocidade, vazão, temperatura e umidade dos gases, necessários para calcular as concentrações em base seca e as taxas de emissão.

Dependendo da licença, outros parâmetros podem ser pedidos, especialmente quando a caldeira queima resíduos além da biomassa ou quando o órgão ambiental identifica alguma particularidade do combustível.

Qual resolução se aplica à sua caldeira

O enquadramento legal depende da data da licença de instalação da fonte:

• CONAMA 382/2006: fixa limites de emissão para fontes fixas novas, isto é, aquelas com licença de instalação solicitada após 2 de janeiro de 2007. A resolução traz anexos específicos por tipo de fonte, incluindo processos de geração de calor a partir da combustão de biomassa.
• CONAMA 436/2011: trata das fontes fixas instaladas ou com licença de instalação solicitada antes dessa data.
• Minas Gerais: a DN COPAM 187/2013 estabelece condições e limites de emissão para fontes fixas no estado e deve ser considerada para empreendimentos mineiros.

Os limites variam conforme o tipo de combustível e a potência da caldeira, e são expressos em uma condição de referência de oxigênio. Por isso o primeiro passo de qualquer planejamento é confirmar, com a licença em mãos, qual resolução e qual faixa de potência se aplicam. Comparar o resultado com a tabela errada é um dos equívocos mais frequentes em relatórios de emissão.

Quando a caldeira também recebe resíduos que caracterizam tratamento térmico, a análise pode envolver a CONAMA 316/2002, que trata desses sistemas. Esse enquadramento deve ser discutido caso a caso com o órgão ambiental.

Como o combustível afeta a medição

Na biomassa, o combustível é a principal fonte de variação. Os fatores que mais pesam:

Umidade

Combustível muito úmido consome energia para evaporar a água, reduz a temperatura da fornalha e favorece a combustão incompleta. O resultado aparece em CO mais alto e em mais partículas de fuligem. A umidade também aumenta o volume de vapor nos gases, o que interfere na amostragem e no cálculo em base seca.

Granulometria

Cavacos e serragem muito finos são arrastados pelos gases antes de queimar completamente e aumentam o material particulado. Toras e pedaços grandes demais queimam de forma irregular e geram picos de CO. Variações grandes de tamanho dentro do mesmo lote tornam a combustão instável.

Contaminantes

Terra, areia e pedras misturadas à biomassa, comuns em lenha e bagaço armazenados no chão, aumentam a cinza e o material particulado e desgastam a fornalha. Resíduos de tinta, cola ou tratamento químico na madeira podem trazer emissões que não fazem parte do perfil de uma caldeira a biomassa limpa.

Armazenamento

Combustível exposto à chuva chega à caldeira com umidade variável ao longo do dia. Um pátio coberto e um sistema de primeiro a entrar, primeiro a sair ajudam a manter o combustível mais uniforme.

Como a operação afeta o resultado

A mesma caldeira, com o mesmo combustível, pode apresentar emissões muito diferentes conforme a forma de operar:

• Carga: operação em carga muito baixa ou com variações bruscas tende a piorar a combustão.
• Ar de combustão: falta de ar eleva o CO; excesso de ar reduz a temperatura e aumenta o volume de gases. O ajuste entre ar primário e secundário é decisivo.
• Alimentação: alimentações manuais em grandes porções provocam picos de fumaça logo após cada carga. Alimentação contínua e regular produz emissões mais estáveis.
• Limpeza de fuligem: a sopragem de fuligem e a limpeza de grelhas liberam grande quantidade de partículas em pouco tempo. Se isso ocorrer durante a coleta sem estar previsto, o resultado não representa a operação normal.
• Sistema de controle: multiciclones entupidos, lavadores com vazão de água insuficiente ou filtros com mangas danificadas reduzem a eficiência de captura.

Planejamento da campanha

Uma campanha bem planejada evita resultados que não representam a caldeira e campanhas repetidas:

1. Confirme o enquadramento: resolução, faixa de potência, parâmetros e número de corridas exigidos na licença.
2. Verifique a chaminé: tomadas de amostragem no trecho correto, plataforma, acesso seguro e energia. Se faltar algo, faça a adequação antes da data.
3. Prepare o combustível: separe um estoque representativo da rotina, com umidade e granulometria habituais, suficiente para todo o período de coleta.
4. Estabilize a operação: a caldeira deve estar em regime, na carga normal, antes do início da primeira corrida.
5. Combine a rotina de limpeza: programe a sopragem de fuligem e a limpeza de grelhas para fora dos períodos de coleta, salvo se o plano pedir essa condição.
6. Registre tudo: carga ou produção de vapor, pressão, consumo de combustível, temperatura dos gases e funcionamento do sistema de controle durante cada corrida.
7. Tenha um responsável da operação acompanhando a equipe, para ajustar o que for necessário e informar qualquer anormalidade.

A amostragem de material particulado é feita por método isocinético, com os parâmetros auxiliares de velocidade, umidade e composição do gás. Os gases, como CO, NOx e O2, podem ser medidos por analisadores em paralelo, conforme os métodos indicados.

Erros frequentes em relatórios de caldeiras

Na análise de relatórios de emissão de caldeiras a biomassa, alguns problemas se repetem e costumam gerar pedidos de complementação:

• Potência não informada ou divergente da licença. Sem a potência, não há como confirmar a faixa de limite usada na comparação.
• Concentração sem correção de oxigênio, ou corrigida para uma referência diferente da exigida para aquele tipo de fonte.
• Ausência de dados de operação. Um resultado sem registro de carga, consumo de combustível e condição do sistema de controle não demonstra que a caldeira estava em operação normal.
• Número de corridas inferior ao exigido pelo método ou pela licença.
• Combustível não caracterizado. O relatório deve dizer qual biomassa foi queimada e em que condição, especialmente quando a caldeira aceita mais de um tipo.
• Laudo emitido por laboratório sem acreditação para o ensaio, quando a licença ou o órgão exige essa condição.

Depois do laudo

Se o resultado ficar acima do limite aplicável, o laudo é também um diagnóstico. CO alto com MP alto aponta para combustão ruim; CO baixo com MP alto aponta para arraste de cinzas e eficiência insuficiente do sistema de controle. Esse raciocínio orienta a correção antes de uma nova medição.

Quando o empreendimento precisa demonstrar o efeito das emissões no entorno, por exemplo em uma ampliação, os dados da chaminé alimentam o estudo de dispersão de poluentes. Se houver reclamações de fuligem na vizinhança, o monitoramento de poeira sedimentável ajuda a medir o que chega aos receptores.

Como a GeoAvaliar pode ajudar

A GeoAvaliar realiza amostragem em chaminés de caldeiras, incluindo material particulado, CO, NOx, O2 e parâmetros de escoamento, com escopo acreditado pela Cgcre segundo a ABNT NBR ISO/IEC 17025. A equipe confere o enquadramento com a licença, avalia a chaminé e planeja a campanha com a operação. Para agendar, fale com a equipe.