Uso da análise de ciclo de vida para a comparação do desempenho ambiental das rotas úmida e térmica de produção de fertilizantes fosfatados.

Autor: Kulay, Luiz Alexandre
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2004
Předmět:
Druh dokumentu: Tese de Doutorado
Popis: Dada sua importância para o crescimento de diversas culturas, o fósforo encontra uso regular na produção de fertilizantes. Entretanto, o fato desse elemento apresentar-se na natureza em uma forma não assimilável pelos vegetais, fez com que a indústria de fertilizantes fosse forçada a desenvolver processos para sua dissolução. Esses processos costumam, em geral, ser agrupados segundo duas grandes rotas: a rota úmida e a rota térmica. Os processos que constituem a rota úmida caracterizam-se por promover a digestão do mineral de fósforo por meio de ácidos minerais tais como o sulfúrico e o fosfórico. Por conta desse tratamento são obtidos os superfosfatos simples e triplo. Já os processos compreendidos pela rota térmica valem-se, por sua parte, de energia térmica para modificar a estrutura da rocha fosfatada, a partir do que serão gerados os chamados termofosfatos. As rotas úmida e térmica já foram comparadas em diversas ocasiões, em geral segundo critérios de cunho técnico e econômico. O presente trabalho realiza também a referida comparação, agora porém sob o ponto de vista de desempenho ambiental, empregando, para tanto, a técnica de Análise de Ciclo de Vida (ACV). Selecionou-se como representante da rota úmida o superfosfato triplo (TSP), enquanto que o termofosfato magnesiano fundido (FMP) foi usado para retratar a rota térmica. Para efeito da execução de ambos os estudos de ACV, tomou-se por função para o TSP e para o FMP, a capacidade dessesprodutos em fornecer fósforo às plantas. No que se refere à definição dos sistemas de produto, decidiu-se adotar uma abordagem do tipo \"cradle to gate\" para a aplicação da ACV. Em razão desse fato, o sistema de produto de TSP passou a contemplar as etapas de lavra e concentração da rocha fosfática, as produções de ácido sulfúrico e ácido fosfórico e a manufatura em si desse fertilizante fosfatado. ) Os subsistemas auxiliares de transporte, e das gerações de energia elétrica e de gás natural foram também considerados no estabelecimento do referido sistema de produto. O sistema de produto do FMP foi estruturado segundo a mesma abordagem, passando por conta disso a ser composto pelos subsistemas de lavra e de britagem da rocha fosfática, pelo transporte de serpentinito, pelas gerações de energia elétrica e de gás natural, e pela produção em si do fertilizante. Por fim, para que fosse possível fornecer um quadro preciso do desempenho ambiental dos sistemas sob avaliação, houve-se por bem selecionar as categorias de impacto de Aquecimento Global (PAG), Depleção de Camada de Ozônio (PDCO), Toxicidade Humana (PTH), Ecotoxicidade Aquática (PEa), Acidificação (PAc) e Eutrofização (PEu). A realização de estudos de ACV segundo essas e outras premissas mostrou que o desempenho do sistema de produto de TSP foi superior ao do FMP para todas as categorias de impacto selecionadas, excetuando-se os potenciais de Acidificação e de Eutrofização. Em termos do Potencial de AquecimentoGlobal, o FMP mostrou-se quatro vezes mais agressivo ao meio ambiente que seu homólogo fosfatado. Esse quadro se repete também para a Ecotoxicidade Aquática; desde o ponto de vista dessa categoria de impactos, a produção de TSP traz efeitos lesivos sobre o meio ambiente com uma magnitude 3,3 vezes menor que se o mesmo elemento fosse disponibilizado como FMP. Por outro lado, no que se refere à Eutrofização, por meio da qual são de fato medidos os impactos ambientais gerados pelas perdas de fósforo ao longo de ambos os processamentos, o FMP apresentou melhor desempenho ambiental que o TSP.
Given its importance to the growth of several crops, the element phosphorous is regularly used for the production of fertilizers. Nevertheless, the fact that this element is found in Nature in a non-assimilable form has forced the fertilizer industry to develop processes for its dissolution. These processes are usually divided in two major groups: the wet route and the thermal route. The processes that constitute the wet route characteristically digest the phosphate rock using mineral acids such as the sulfuric acid and the phosphoric acid. In this treatment are produced, respectively, the single superphosphate and the triple superphosphate. On the other hand, the processes belonging to the thermal route use thermal energy to modify the structure of the phosphate rock generating the so-called thermophosphates. The wet and thermal routes have been compared in several occasions, usually according to technical and economic criteria. This study also performs such a comparison, but now on an environmental performance approach, using for this the Life Cycle Assessment methodology (LCA). The triple superphosphate (TSP) was chosen to represent the wet route whereas the fused magnesium thermophosphate (FMP) was chosen to reflex the thermal route. In both LCA studies the function of the products was deemed to be to supply phosphorous to crops. The product systems were defined using a \"cradle-to-gate\" approach. Therefore the TSP product system contemplates:the mining and concentration of the phosphate rock, the production of sulfuric and phosphoric acids and the TSP manufacture itself. The auxiliary subsystems of transportation and the electricity and natural gas generation subsystems were also considered in the above-mentioned system. ) The FMP product system was structured in a similar way and contemplates: the mining and crushing of the phosphate rock, the serpentinite transportation, the electricity and natural gas generation and the FMP manufacture itself. Finally, in order to give a picture as accurate as possible of the environmental performance of the systems under evaluation, the following impact categories were chosen: Global Warming (GWP), Ozone Layer Depletion (OLDP), Human Toxicity (HTP), Aquatic Ecotoxicity (AETP), Acidification (AP) and Eutrophication (EP). The LCA studies have shown that the TSP product system performed better than the FMP product system in all the selected impact categories but Acidification and Eutrophication. In terms of Global Warming Potential, the FMP was shown to be four times more aggressive to the environment than TSP. This scenario repeats itself also for Aquacic Ecotoxicity. In this category, the TSP has an effect 3.3 times lower than the effect of the FMP. On the other hand, regarding Eutrophication, through which are in fact measured the environmental impacts generated by phosphorous losses during both product systems, FMP has presented a better performance.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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