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Previous issue date: 2006 / O nitrogênio na forma amoniacal é um poluente extremamente sério à vida
aquática, pois se trata de um nutriente de algas e outros microorganismos, e é
uma espécie tóxica para diversas espécies aquáticas, particularmente peixes. Por conta desse panorama a resolução 357 do Conselho Nacional de Meio ambiente (CONAMA) limita a concentração do íon NH4 + (amônio) a valores máximos de 20 ppm em águas classe VIII (águas salgadas). Na água do mar normalmente a concentração do referido íon se encontra em valores inferiores aos valores estipulados pelo CONAMA, fato esse que não é verificado na região da Bacia de Campos, maior região produtora de petróleo do país. As águas provenientes da exploração do petróleo contêm níveis de amônio muito acima do valor permitido pela legislação, e o descarte dessa água no oceano leva a um desequilíbrio ecológico local, sujeitando a Petrobrás às sanções previstas pela legislação. A presença de elevadas concentrações de nitrogênio na água de exploração encontra paralelo nos altos teores deste elemento no petróleo em si, o que se configura num desafio para o processamento do petróleo da Bacia de Campos em refinarias. Deve-se destacar que este quadro parece não encontrar similar no mundo, os altos teores em nitrogênio no petróleo e na água da bacia de Campos são um problema característico brasileiro. A adequação do petróleo e da água às normas ambientais e de refino exige, pois, o desenvolvimento de soluções específicas face às suas características, o que envolve a remoção do nitrogênio dessas fontes. O desafio a que se propõe esta tese é o desenvolvimento de uma tecnologia capaz de remover quantitativamente o nitrogênio de águas oriundas da exploração do petróleo da Bacia de Campos, visando adequá-las às normas do
Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA). A literatura a respeito é relativamente escassa, o que implica no desenvolvimento de soluções inovadoras. O interesse tecnológico no desenvolvimento de um processo novo para a remoção de amônia presente na água originada no processo de extração de petróleo em plataformas é resultante da necessidade da proteção ao meio ambiente e da adequação aos problemas inerentes a uma plataforma. Para serem viáveis, as tecnologias de tratamento devem apresentar baixo custo operacional e elevada eficiência. Os equipamentos devem ser compactos, devido às restrições de espaço e de peso. Buscando atender a estas exigências, várias metodologias podem ser utilizadas para remoção do íon amônio, algumas das quais já vêm sendo empregadas para o tratamento de outros efluentes hídricos. Porém ainda há problemas de eficiência na remoção do poluente amoniacal. Desse modo, o foco do presente trabalho é o desenvolvimento de um processo capaz de remover o íon amônio em efluentes líquidos oriundos da atividade de produção de petróleo no mar. A ênfase recairá no desenvolvimento de um processo eletrolítico, utilizando uma célula com compartimento anódico e catódico, separados por membrana. O estudo também prevê a aplicação da absorção em zeólitas para a mesma finalidade, sendo esta comparada em eficiência ao processo eletrolítico. Os resultados mostram a superioridade do processo eletrolítico frente às alternativas convencionais, sendo que o método é capaz de remover o poluente em questão com eficiência de 100% m/m, baixo consumo energético e sem geração de espécies secundárias poluentes. / Nitrogen in the amoniacal form is an extremely serious pollutant to the aquatic life, because it is a nutrient of algae and other microorganisms and it is a toxic species for several aquatic species, particulary fish. For driview of that panorama the resolution 357 of the National Environmental Council (CONAMA) limits the concentration of the ion NH4 + (ammonium) to a maximum amount of 20 ppm in class VIII waters (salted waters). In the sea water the concentration of the NH4 + is usually below the maximum
value established by CONAMA, but this is not verified in Campos’ Basin, the greatest brazilian petroleum vil-field. The coming waters of exploitation of petroleum contain high levels of ammonium which surpass the maximum amount allowed by brazilian environmental legislation. Disposal of such waters in the ocean leads to a local ecological damage and subjects Petrobras to the penalities established by the brazilian law. The presence of high concentrations of nitrogen in the exploitation waters finds a parallelism in the high amounts of this element in the petroleum of Campos’ Basin in ordinary refineries. This situation seems not to a similar one in the world, i.e, the high amounts of nitrogen in the petroleum and in the water of Campos’ Basin are a brazilian characteristic problem. The treatment of this petroleum and of the produced water to conform to the environmental rules and to refining procedures requires, development of specific solutions which involves the removal of the nitrogen from such sources. The objective of this thesis is the development of a new technology capable of removing quantitatively the nitrogen of produced waters from petroleum exploitation of the Campos’ Basin, seeking conformity to the rules of the National Environmental council (CONAMA). The literature on this subject is relatively scarce, which implies the development of original solutions. The technological interest in the development of a new process for removal of ammonia in the produced water, is justified by the need to protect the marine environment and to meet the environmental problems found in everyday platform work. The treatment technologies should present low operational cost and high efficiency, in order to be economically viable, be compact, due to the platform space restrictions and weight. Several methodologies can be used for removal of the ammonium ion, some of which have been already used for the treatment of other aqueous effluents. However there are still problems of efficiency in the removal of the NH4 + as a pollutant. The focus of the present work it is the development of a process capable to remove the ammonium ion in aqueous effluents originating from the exploitation of petroleum in the sea. The main interest is the development of an electrolytic process using a cell with anodic and cathodic compartments separated by a
membrane. This study also includes the application of the conventional methodology of absorption in zeolites for the same purpose, and comparison in efficiency to the electrolytic process. The results showed the best performance of the electrolytic process when compared with absorption with zeolites: capacibility to remove the ammonium ion with efficiency 100 wt%, low energy consumption and without generation of secondary pollutant species.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:carpedien.ien.gov.br:ien/1879 |
| Date | January 2006 |
| Creators | Lima, Rosilda Maria Gomes de, Instituto de Engenharia Nuclear |
| Contributors | Afonso, Júlio Carlos, Wildhagen, Glória Regina da Silva, Lopes, Cláudio Cerqueira, Arbilla, Graciela de Klachquim, Cardoso, Jari Nóbrega, Wildhagen, Glória Regina da Silva, Afonso, Júlio Carlos |
| Publisher | Instituto de Engenharia Nuclear, Programa de Pós-Graduação do Instituto de Química em Ciências, IEN, Brasil, Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional do IEN, instname:Instituto de Engenharia Nuclear, instacron:IEN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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