Uso de espectroscopia óptica para monitoramento de emissões de material particulado por fontes difusas

Autor(es): FREITAS, Gustavo Sampaio de
Resumo: Diversas etapas produtivas da exploração a céu aberto de jazidas minerais geram emissões de material particulado para a atmosfera, sendo as fontes difusas as maiores contribuintes. O acompanhamento do impacto ambiental causado por essas emissões se dá através do monitoramento da qualidade do ar da região de entorno do empreendimento, uma vez que não existe uma metodologia consolidada e de uso comum para o monitoramento das emissões atmosféricas por fontes difusas. O presente trabalho se propôs a desenvolver uma metodologia para monitoramento de emissões de material particulado por fontes difusas, que permita ao empreendedor uma atuação mais eficaz no controle das emissões atmosféricas de minas a céu aberto e demais unidades operacionais da indústria mineral. Foi avaliado o estado-da-arte das metodologias existentes para o monitoramento de emissões de material particulado por fontes difusas: os tipos de sensores utilizados, os métodos numéricos e modelos matemáticos envolvidos, suas limitações de aplicação e adequações necessárias para utilização em fontes relacionadas à exploração mineral. Com o intuito de identificar novas oportunidades, realizou-se uma avaliação de equipamentos e metodologias de outras áreas de conhecimento que possam ser utilizadas para o monitoramento de emissões atmosféricas por fontes difusas de empreendimentos minerários. A espectroscopia óptica captura o espectro referente à refletância da luz visível e não-visível incidente em um alvo de interesse. Esta tecnologia foi utilizada com excelentes resultados em diversos trabalhos científicos para identificar e quantificar óxidos de ferro e outros constituintes de solo e de minério de ferro. A espectroscopia óptica é uma metodologia muito versátil e que apresenta baixo custo e rápida resposta. Devido a estes fatores e ao alto potencial de precisão, esta foi considerada a metodologia mais adequada para ser utilizada no monitoramento de emissões de material particulado por fontes difusas presentes em minas. Foram coletadas amostras dos materiais que compõem as principais fontes de emissões difusas do Complexo Minerador de Carajás, no Pará: pilhas de materiais, vias não-pavimentadas e áreas expostas em taludes e frentes de lavras. Com o uso de um espectrômetro óptico, foi determinado um espectro de referência para a refletância difusa destas amostras. Foram identificadas diferenças significativas nas respostas espectrais da refletância difusa para os diferentes materiais. Já as amostras de minério de ferro, mesmo apresentando diferenças em sua composição química e granulométrica, apresentaram espectros muito semelhantes. Uma biblioteca de espectros de refletância difusa foi formada a partir do espectro de referência obtido para cada material. Em seguida, foram preparadas misturas com quantidades conhecidas dos materiais. A resposta espectral das misturas foi medida. Com o uso da biblioteca de respostas espectrais, os materiais que compõem cada mistura foram quantificados e os resultados obtidos foram comparados com a composição conhecida das misturas. Os resultados se mostraram satisfatórios para a maior parte das misturas, indicando alto potencial de uso da espectroscopia óptica para a análise de materiais particulados. Mais uma vez, a exceção foi a mistura composta por amostras de minério de ferro de Serra Norte, que apresentam espectros semelhantes. A resposta espectral não se mostrou eficaz na quantificação destas amostras de minério de ferro, mesmo considerando misturas com diferentes proporções dos materiais. Isso indica que a formação da biblioteca precisa considerar os elementos com espectros muito semelhantes como um único material. O uso da resposta espectral demonstrou alto potencial para o acompanhamento de emissões por fontes difusas. Podem-se utilizar sensores espectrais em diferentes arranjos experimentais na avaliação das emissões de material particulado de fontes difusas de portos, ferrovias, áreas urbanas e industriais. Trabalhos futuros permitirão um aprimoramento da aplicação da técnica no estudo de emissões de fontes difusas. Recomenda-se a avaliação de novos arranjos experimentais e a avaliação do desempenho na quantificação dos componentes de uma mistura na resposta espectral de filtros de fibra de vidro utilizados em equipamentos de monitoramento da qualidade do ar. A principal contribuição deste trabalho é identificar uma metodologia que possibilite que um dos principais aspectos ambientais de empreendimentos minerários possam ser quantificados e, por consequência, melhor gerenciado. O controle das emissões de material particulado por fontes difusas reduzirá o impacto ambiental causado pela mineração na qualidade do ar da região de entorno de suas operações.
Ano: 2015
Páginas: 83 f.
Ano de publicação: 2015
Orientação: Paulo Antônio de Souza Júnior, Dr.
Curso: Mestrado em Uso Sustentável de Recursos Naturais em Regiões Tropicais