Questão 4 - Uma empresa de produção de 3.000 toneladas por dia de fertilizante nitrogenado possui emissão de material particulado, nas frações apresentadas na Tabela 1, óxido nitroso e amônia, descrito na Tabela 2, que causam cheiro forte na comunidade. A percepção do cheiro da amônia é de 0,7 \mathrm{mg} / \mathrm{m}^{3} e do óxido nitroso 23 \mathrm{mg} / \mathrm{m}^{3} e se trata de um gás inflamável. A legislação de qualidade do ar delimita o material particulado em 50 \mu \mathrm{g} / \mathrm{m}^{2} para material particulado inalável. A legislaçao CONAMA 436/2011 e condicionantes delimita a emissăo de amõnia em 60 \mathrm{mg} / \mathrm{m}^{3} e de óxido nitroso em 75 \mathrm{mg} / \mathrm{m}^{3} e-dematerial particulado inalável em 80 \mathrm{mg} / \mathrm{m}^{3}.
Tabela 1: Distribuição de tamanho das partículas
Tamanho de partícula (\mu \mathrm{m}) Porcentagem na emissão (%)
0-5 2,0
5-10 6,7
10-30 12,7
30-50 18
50-80 60
Tabela 2:
Substância Concentração (g/m³)
Amônia 3,62
Óxido nitroso 0,022
Considerando que a empresa respeita as emissōes definidas pelas condicionantes, qual a diluição mínima local para que a população do entorno da empresa nāo seja impactada? Explique. (1 ponto)

Passo 1

Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
  • O que o enunciado pede:
    • Determinar a diluição mínima local (fator de diluição) para que a população do entorno da empresa não seja impactada.
  • Informações relevantes dadas (peguei estes valores do enunciado / das tabelas fornecidas):
    • Tabela 2 — concentrações na emissão (unidades em \mathrm{g/m}^3):
      • Amônia: 3,62\\ \mathrm{g/m}^3.
      • Óxido nitroso: 0,022\\ \mathrm{g/m}^3.
    • Limiares de percepção (odor) e observações:
      • Percepção do cheiro da amônia: 0,7\\ \mathrm{mg/m}^3.
      • Percepção do óxido nitroso: 23\\ \mathrm{mg/m}^3.
    • Limites legais (CONAMA 436/2011 e condicionantes) citados:
      • Amônia: 60\\ \mathrm{mg/m}^3.
      • Óxido nitroso: 75\\ \mathrm{mg/m}^3.
      • Material particulado inalável: 80\\ \mathrm{mg/m}^3.
    • Observação do enunciado: a empresa “respeita as emissões definidas pelas condicionantes” (ou seja, não ultrapassa os limites legais de condicionantes).
    • Tabela 1 (distribuição de tamanho das partículas) está presente, mas não fornece a concentração total de material particulado (apenas percentuais por faixa de tamanho).

Passo 2

Converter as concentrações da Tabela 2 para a mesma unidade dos limiares (usar \mathrm{mg/m}^3) e escrever a fórmula de diluição.
  • Conversões:
    • Amônia: 3,62\\ \mathrm{g/m}^3 = 3{,}62\times10^{3}\\ \mathrm{mg/m}^3 = 3620\\ \mathrm{mg/m}^3.
    • Óxido nitroso: 0,022\\ \mathrm{g/m}^3 = 0{,}022\times10^{3}\\ \mathrm{mg/m}^3 = 22\\ \mathrm{mg/m}^3.
  • Fórmula que vamos usar para o fator de diluição:
    • Se C_{\text{fonte}} é a concentração na emissão e C_{\text{alvo}} é a concentração máxima aceitável no ar ambiente, o fator de diluição necessário é D=\frac{C_{\text{fonte}}}{C_{\text{alvo}}}.
    • Interpretação: D é adimensional; significa que 1 unidade de ar de emissão precisa misturar-se com aproximadamente (D-1) unidades de ar ambiente para atingir C_{\text{alvo}}.

Passo 3

Decidir qual concentração alvo adotar para proteger a população.
  • Para não impactar a população por odor ou riscos de exposição, o alvo deve ser o valor mais restritivo entre:
    • o limiar de percepção (odor) e
    • o limite legal aplicável.
  • Para cada poluente, escolher C_{\text{alvo}}=\min(\text{limiar de percepção},\\ \text{limite legal})çã:
    • Amônia: \min(0{,}7\\ \mathrm{mg/m}^3,\\\ 60\\ \mathrm{mg/m}^3)=0{,}7\\ \mathrm{mg/m}^3 (o limiar de odor é muito mais restritivo).
    • Óxido nitroso: \min(23\\ \mathrm{mg/m}^3,\\\ 75\\ \mathrm{mg/m}^3)=23\\ \mathrm{mg/m}^3 (limiar de odor ligeiramente acima do valor de emissão observado).
    • Material particulado: não há concentração total de MP fornecida na Tabela 1 (apenas distribuição por tamanho). O limite legal citado é 80\\ \mathrm{mg/m}^3, mas sem C_{\text{fonte}} para particulado não é possível calcular D para MP. Como o enunciado diz que a empresa respeita as condicionantes (limites legais), assumimos que a concentração de MP na emissão não ultrapassa o limite legal (ou seja, não é o fator limitante para diluição).

Passo 4

Calcular os fatores de diluição necessários para cada poluente usando D=C_{\text{fonte}}/C_{\text{alvo}}.
  • Amônia:
    D_{\mathrm{NH_3}}=\frac{C_{\text{fonte}}}{C_{\text{alvo}}}=\frac{3620\\ \mathrm{mg/m}^3}{0{,}7\\ \mathrm{mg/m}^3} =\frac{3620}{0{,}7}=5171{,}428571\ldots
    • Arredondando razoavelmente: D_{\mathrm{NH_3}}\approx5{,}17\times10^{3}.
    • Interpretação prática: 1 m^3 do efluente deve se misturar com aproximadamente 5.170 m^3 de ar ambiente para que a amônia fique abaixo do limiar de odor 0{,}7\\ \mathrm{mg/m}^3.
  • Óxido nitroso:
    D_{\mathrm{N_2O}}=\frac{22\\ \mathrm{mg/m}^3}{23\\ \mathrm{mg/m}^3}\approx0{,}956.
    • Como D_{\mathrm{N_2O}}<1, a concentração de saída já está abaixo do limiar de percepção de 23\\ \mathrm{mg/m}^3. Ou seja, para N _2O não é necessária diluição adicional para evitar percepção de odor (pelo menos com os números fornecidos).
  • Material particulado:
    • Não há C_{\text{fonte}} (concentração total de MP) dada nas tabelas, apenas porcentagem por faixa de tamanho. Portanto não é possível calcular D_{\text{MP}}.
    • Contudo, o enunciado afirma que a empresa “respeita as emissões definidas pelas condicionantes”; assumindo que isso significa que a emissão de MP já cumpre o limite legal de 80\\ \mathrm{mg/m}^3, então o MP não é o fator limitante para diluição adicional à população.

Passo 5

Determinar a diluição mínima global necessária e dar a conclusão prática.
  • Para proteger a população contra todos os impactos listados (odor e limites legais), é preciso adotar pelo menos o maior dos fatores de diluição individuais requeridos: D_{\min}=\max\bigl(D_{\mathrm{NH_3}},\\ D_{\mathrm{N_2O}},\\ D_{\text{MP (se conhecido)}}\bigr).
  • Com os valores calculados:
    • D_{\mathrm{NH_3}}\approx5{,}17\times10^{3}.
    • D_{\mathrm{N_2O}}\approx0{,}956 (não limitante).
    • D_{\text{MP}} não calculável, mas assumido não-limitante se as condicionantes são respeitadas.
  • Portanto D_{\min}\approx5{,}17\times10^{3}.
  • Interpretação e recomendação prática e motivadora:
    • Em termos simples: para evitar que a comunidade sinta cheiro de amônia, cada volume do efluente deve misturar-se com cerca de 5{,}170 volumes de ar ambiente (diluição aproximada 1:5.170). Essa é uma diluição grande — significa que o controle de odor deve considerar medidas adicionais além da simples dispersão atmosférica (por exemplo: tratamento/adsorção de amônia, lavagem de gases, redução na concentração na fonte ou subida do ponto de liberação para melhorar dispersão).
    • Reforço: o cálculo foi feito com os valores das Tabelas fornecidas; se houver outra concentração medida de emissão (por exemplo para material particulado) ou se a empresa realmente emitir valores diferentes, o D_{\min} deve ser recalculado com esses números.

Resposta

D_{\min}\approx5{,}17\times10^{3} (fator de diluição; corresponde a diluir 1 unidade do efluente em aproximadamente 5{,}17\times10^{3} unidades de ar ambiente, para eliminar o impacto por odor de amônia)

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