Apresentações e comentários técnicos sobre produtos, equipamentos, procedimentos, legislações e propostas dedicadas ao controle das emissões.
O controle de emissões em veículos trouxe inovações tecnológicas que já as reduziram em mais de 50 vezes, chegando a 100 vezes em alguns casos. Consequentemente, os métodos tradicionais de inspeção de veículos tornaram-se obsoletos e também precisam acompanhar esta evolução tecnológica. O método e os equipamentos de medição por sensoriamento remoto destacam-se neste aspecto e trazem de volta a possibilidade de avaliar a emissão de qualquer poluente, em qualquer tipo de veículo e nas condições reais de utilização. Além disso, trata-se de um método de baixo custo e extrema produtividade.
Publicado em 18/10/2022
Princípios da inspeção veicular
A inspeção veicular de emissões é um recurso previsto pelo CONAMA para induzir a sociedade à prática da manutenção preventiva e também refrear as “personalizações” dos veículos que comprometem os sistemas de controle do veículo e levam ao aumento das emissões.
A inspeção tradicional consiste em uma avaliação de fácil execução fora de laboratórios, expedita e de baixo custo, que se correlacione com algum aspecto da estratégia de controle de emissões e indique a sua conformidade com a regulamentação ambiental, minimamente.
No caso dos motores do ciclo Otto (gasolina, flex e GNV) a medição de CO e HC em marcha lenta é o indicador da regulagem correta; as mesmas medições em 2500RPM confirmam se o catalisador está operando. Este método não é sensível a outros aspectos, como a emissão de NOx.
Antes da criação do PROCONVE, a observação visual era suficiente para identificar veículos Diesel desregulados. Desde as primeiras fases deste Programa, a medição da opacidade em aceleração livre mediante o acionamento brusco do acelerador passou a ser o indicador do atendimento ao limite máximo da emissão de particulados, nos motores com controles mecânicos, por elevar a injeção de combustível a valores próximos aos máximos.
Entretanto, o grande aumento do rigor dos limites de emissão trouxe o gerenciamento eletrônico do motor e do veículo, que atua digitalmente em cada regime de funcionamento, que passaram a ter controles independentes. Este fato praticamente invalidou os métodos de inspeção tradicionais, que se baseiam na semelhança observada entre situações reais e as escolhidas para os testes.
Evolução do controle de material particulado e sua inspeção
Quando a emissão de MP era da ordem de 1000 mg/kWh, a emissão de fumaça de um veículo em “bom estado” situava-se entre os índices Ringelmann #2 e #3, os quais foram estabelecidos em Lei na década de 70.
Na fases 1 a 5 do PROCONVE, a emissão de MP foi reduzida a 200mg/kWh, levando a índices inferiores a Ringelmann #1, de forma que este método continuou a identificar apenas os casos mais extremos de desconformidade, mas foi necessário implantar o método de medição de fumaça por opacímetros baseados na absorção de luz visível. Os demais poluentes nunca foram inspecionados nos motores Diesel, por não ser absolutamente necessário e exigir que o motor operasse sob carga elevada.
Figura 1 – Dispositivos utilizados para avaliação de fumaça em motores Diesel
Entretanto, a partir das fases P7 em 2012 para os veículos pesados e L6 em 2013 para os leves, quando os limites máximos de MP foram reduzidos a 20 mg/kWh, os dois métodos anteriores tornaram-se praticamente sem sentido para aferir a conformidade com os novos limites, devido a dois fatores principais:
· o gerenciamento eletrônico do motor impede que este acelere sem carga, tornando o método da aceleração livre inoperante porque o motor permanece limitado a menos da metade dos valores máximos da RPM e da injeção de combustível;
· as pressões de injeção de combustível foram elevadas em mais de 10 vezes para melhorar a sua pulverização, resultando em partículas submicrônicas que não são “visíveis” pelos opacímetros convencionais.
Em contrapartida, os métodos de avaliação também evoluíram com equipamentos dotados de recursos eletrônicos de alto nível e miniaturizados, que permitiram acompanhar a evolução dos motores, testá-los em uso normal e dispensar a simulação de regimes de funcionamento representativos. Estes “vão diretamente ao ponto” e medem as emissões em condições reais.
A medição por sensoriamento remoto em veículos em circulação
Estes equipamentos medem continuamente a concentração dos poluentes no leito viário, por raios infravermelho e ultravioleta, para detectar aumentos associados à passagem de cada veículo no local da medição, como ilustrado na figura 2. A medição é feita em 0,5 segundo após a passagem do veículo, da qual são descontados os gases do ambiente, deixados pelo veículo anterior.
Figura 2 –Sensoriamento Remoto para todos os poluentes em qualquer veículo
São também medidas a velocidade e aceleração do veículo que, associadas à inclinação da via, permitem estimar a potência do motor utilizada no momento da medição, bem como é tomada a imagem da placa do veículo para identificação posterior do modelo e comparação com os parâmetros de referência de fábrica ou aos níveis de emissão viáveis em cada caso.
Estes equipamentos utilizam comprimentos de onda diferentes para cada poluente de interesse, sendo que para o material particulado são utilizados dois comprimentos de onda:
· um na faixa do infravermelho para estimar a fração orgânica da partícula, característica da fumaça azul, associada à queima de óleo lubrificante e falhas de ignição e
· outro na faixa da radiação ultravioleta para medir as partículas de carbono de dimensões submicrônicas, associadas à fumaça preta.
Esta tecnologia permite avaliar todos os poluentes, emitidos por qualquer tipo de veículo em condições reais de utilização, as quais podem ser ajustadas em função da inclinação da via e da velocidade do tráfego para priorizar as condições de maior representatividade ou interesse. Seus resultados podem ser convertidos e comparados aos obtidos em ensaios de certificação, o que permite uma avaliação segura da conformidade do veículo com a regulamentação ambiental em qualquer nível de exigência, permitindo identificar instantaneamente as fraudes comumente praticadas no sistema de gerenciamento eletrônico para aumento de potência e eliminação do consumo de ARLA.
Este método permite a obtenção de dados de praticamente todos os veículos que passarem pelo local de amostragem, propiciando um levantamento de todos os poluentes em larga escala (cerca de 3000 caminhões ou 8000 automóveis por dia), dependendo dos volumes de tráfego no local escolhido.
Figura 3 – Instalação típica de equipamentos de Sensoriamento Remoto
Além das vantagens mencionadas, a medição por sensoriamento remoto é amigável, pois os veículos passam normalmente e a medição não causa perda de tempo ou qualquer incômodo ao usuário, não é sujeita a fraudes voltadas às fragilidades das simulações das condições de uso do veículo e pode ser revelada em tempo real por painéis de mensagem variável.
Figura 4 – Painéis de mensagem variável oferecem resultados básicos em tempo real
Dada a elevada produtividade do método de medição por sensoriamento remoto, este sistema exige uma infraestrutura robusta e eficaz de banco de dados, estatística e acesso às informações características de cada veículo, sem as quais se perderiam as suas vantagens.
Custo-efetividade do método
Uma vez montado em locais apropriados, com segurança e volume de tráfego elevado, este sistema produz resultados completos por menos de 1/3 do custo das inspeções tradicionais, incluindo o tratamento estatístico, além de avaliar todos os poluentes regulamentados e nas condições reais de utilização.
O custo da inspeção por sensoriamento remoto depende muito do planejamento e eficácia da operação de monitoramento e precisa ser orçado para cada projeto em função das necessidades do cliente.
Elaborado por Gabriel M. Branco e Fábio C. Branco, Consultores associados da EnvironMentality que assessoram a AFEEVAS e a Remote Sensing do Brasil no campo de controle de emissões veiculares.
É importante discutir a redução da emissão de poluentes das máquinas e veículos não rodoviarios com motor de combustão interna, quando a qualidade do óleo diesel se apresenta como um obstáculo importante à sua modernização tecnológica e estender o uso de tecnologias de controles de emissão de última geração também a esses veículos é uma necessidade para o nosso meio ambiente.
Publicado em 26/09/2022
Apesar do progresso da eletrificação dos veículos que vem sendo verificado nos últimos anos, o motor diesel ainda terá seu espaço em várias aplicações no médio ou até no longo prazo. Considerando ainda que este tipo de motor é bastante durável, chegando a mais de 30 anos em algumas aplicações, como as locomotivas por exemplo, é importante que os programas de controle de emissões continuem progredindo até que seja possível a desejada eletrificação generalizada.
Sempre que se discute a redução da emissão de poluentes dos veículos e máquinas com motor de combustão interna, a qualidade do óleo diesel se apresenta como um obstáculo importante à sua modernização tecnológica. Além de dificultar ou mesmo inviabilizar os possíveis ganhos ambientais, este aspecto também coloca o Brasil em situação comercial desfavorável, isolando-o frente ao mercado internacional.
Recentemente, a ANP submeteu a Minuta de Resolução 2120631 - SEI/ANP à audiência pública1 CP 11/2022, propondo a definição de um plano e o cronograma de descontinuidade dos óleos diesel S500 para uso rodoviário e S1800 para uso não rodoviário no prazo de até quatro meses, em conjunto com produtores de óleo diesel “A” e importadores. Esta é uma excelente iniciativa do setor de combustíveis para promover uma grande melhoria ambiental ao impedir o abastecimento indevido dos caminhões certificados em conformidade com a fase P7 do PROCONVE que, desde 2012, têm tecnologias avançadas de controle de emissão que dependem do uso exclusivo de diesel S10 e grande parte da frota tem danificado seus equipamentos pelo uso indevido do S500. Além disso, todos veículos pesados comercializados a partir de janeiro de 2023 estarão atendendo a fase P8 do Proconve, equivalente à fase europeia EURO VI muito mais restritiva quanto às emissões, com veículos ainda mais exigentes e sensíveis ao abastecimento com diesel diferente do S10.
A iniciativa da ANP permite estender o uso de tecnologias de controle de emissão de última geração também às máquinas não rodoviárias, que ainda não tiveram esta oportunidade. Desta forma, o CONAMA poderá elaborar um plano de aprimoramento tecnológico de todas as máquinas dotadas de motor Diesel, a saber, tratores, guindastes, máquinas de terraplenagem, agrícolas, grupos geradores, trens, embarcações e respectivos equipamentos instalados nos pátios de manobra, transbordo e portos, entre outras.
Além dessas máquinas, para que a eletrificação produza os efeitos ambientais almejados, é fundamental também que se preveja a atualização tecnológica dos motores das usinas termoelétricas para o controle de emissões de última geração, medida que é absolutamente imprescindível e urgente de ser adotada frente ao crescimento da eletrificação da frota de veículos.
As locomotivas constituem um caso típico: quando a DERSA solicitou um estudo de impacto ambiental em 2017 para implantar o trecho do Ferroanel que interliga os trechos que vêm de Jundiaí (ALL), do Rio de Janeiro (MRS) e de Santos (MRS), por baixo da Serra da Cantareira, verificou-se que as locomotivas GE vendidas ao Brasil eram as únicas sem controle de emissão. É importante ressaltar que as mesmas locomotivas, dotadas dos mesmos motores, são fabricadas em consonância com os padrões norte-americanos Tier 1 a Tier 4, conforme os requisitos do país onde serão vendidas. Além disso, são oferecidos sistemas para atualização tecnológica dos sistemas de injeção e de pós-tratamento dos gases para prolongar a utilização das máquinas em caso de novas exigências serem implantadas. Portanto, o aprimoramento ambiental dessas máquinas para utilizarem as tecnologias de controle de última geração, que era inviabilizado pela indisponibilidade de óleo diesel com teor de enxofre ultrabaixo, poderá agora ser objeto de um novo programa do CONAMA para o controle da emissão de poluentes, com abrangência muito maior que os atuais.
Complementarmente, medidas de atualização tecnológica das máquinas existentes (programa de retrofit) também poderão integrar este programa levando o controle de emissões, hoje inexistente, para níveis compatíveis com US Tier 3/4 ou EURO III-b, pelo menos, a exemplo das locomotivas.
Este programa, em consonância com o novo plano da ANP, permitirá que o Brasil acompanhe os melhores níveis tecnológicos do mercado das máquinas movidas por motores Diesel, fomentando o desenvolvimento industrial brasileiro ao nível de competitividade internacional, junto com a progressão dos limites de emissões para reduzir os impactos na saúde, oriundas das emissões dos equipamentos “Fora de Estrada”, como defende a AFEEVAS.
Elaborado por:
Gabriel Murgel Branco, Fábio Cardinale Branco e Elcio Luiz Farah
Especialistas em prevenção e controle da poluição veicular.
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1 https://www.gov.br/anp/pt-br/canais_atendimento/imprensa/noticias-comunicados/anp-faz-audiencia- publica-sobre-mudancas-nas-especificacoes-do-oleo-diesel
IBAMA publicou a Instrução Normativa 21/2021 que altera a regulamentação prevista no artigo 2º da Resolução Conama nº 492, em relação à determinação das emissões de gases orgânicos não metano (NMOG) provenientes do escapamento de veículos leves. Ainda existem indagações a respeito da metodologia de cálculo do NMOG e dos valores de Máxima Reatividade Incremental (MIR) a serem adotados, visto que poucos ensaios foram realizados em alguns veículos dotados de tecnologia da fase L6 do PROCONVE, carecendo da extensão desses estudos a outras tecnologias ainda não contempladas. Este trabalho discute a influência da emissão de NMOG sobre a formação de ozônio troposférico, comparada à de outras fontes de compostos orgânicos, a saber, as emissões evaporativas de combustíveis, tanto as emitidas diretamente pelos veículos, quanto as indiretas oriundas das operações de abastecimento e distribuição, que se tornarão as fontes mais relevantes. Esta análise indica uma série de vantagens associadas ao uso do etanol em relação à gasolina, bem como recomenda a revisão de tal decisão e a continuidade dos estudos para ampliar o conhecimento do assunto e comenta os riscos de desincentivo ao uso de etanol potencialmente causados por uma estratégia de desenvolvimento precipitada.
Publicado em 02/03/2022
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Máxima reatividade (g de O3/g composto orgânico) |
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Gasool E22 |
4,86 |
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Etanol |
1,53 |
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Formaldeído |
9,46 |
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Acetaldeído |
6,54 |
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NONMHCComb |
4,70 (*) |
(*) ou aquele determinado em laboratório para um dado modelo ou família de veículos, conforme procedimentos California non-methane organic gas test procedures (CaliforniaEnvironmental Protection Agency - Air Resources Board, Adopted: September 2, 2015) e The California Low-Emission Vehicle Regulations (California Environmental Protection Agency - AirResources Board, 2017).
Cientificamente podem ser feitos alguns ajustes na determinação dos MIR, mas o grande objetivo da sua introdução na Resolução CONAMA 492/2018, que é a eliminação dos casos muito acima da média, já está atingido conforme indicado pelas primeiras certificações da fase L7.
O primeiro item ainda desconhecido no cenário brasileiro é a reatividade MIR dos vapores de gasolina. De acordo com as estimativas iniciais feitas a partir da composição declarada da gasolina nas Resoluções da ANP e nas tabelas de MIR de CARTER, W.P.L. (2003) “The Saprc-99 Chemical Mechanism and Updated VOC Reactivity Scales” (http://pah.cert.ucr.edu/~carter/reactdat.htm) o valor provável do MIR da gasolina seria 4,7 g_O3/g_COV, como admitido nos primeiros estudos, em 2012, para subsídio do CONAMA. Por outro lado, o trabalho de V. Mugica-Alvarez et alii. – “Evaporative volatile organic compounds from gasoline in Mexico City: Characterization and atmospheric reactivity" (2019) indica que as gasolinas daquela cidade apresentam uma reatividade de 2,8 g_O3/g_COV, mesmo assim ainda muito superior à do etanol (1,53 g O3/g_COV), o que indica a necessidade de se realizar um levantamento desses valores de MIR para as emissões evaporativas das gasolinas brasileiras.
Estudos realizados e discutidos no âmbito do GT-NMOG da AEA para a determinação de MIR nos gases de escapamento mostraram valores discrepantes de concentração dos componentes do gás de escape de veículos a etanol, cuja margem de erro é comparável à ordem de grandeza da própria medição de alguns componentes, resultando em uma alta incerteza na sua determinação.
O que preocupa é a alteração dos valores para a caracterização do MIR dos NONMHC dos gases de escape na fase L8, em relação aos conhecidos quando da definição da Resolução CONAMA 492/2018, antes de caracterizar o MIR dos vapores de gasolina (que correspondem a 14 vezes mais, em massa por veículo-km), porque veículos já certificados como L7 terão seus níveis de emissão artificialmente aumentados por simples efeito das alterações do cálculo e poderão ser impedidos de continuar durante a fase L8 conforme previsto pelo CONAMA. É importante ressaltar que a L8 é uma fase de transição que permite uma progressividade na redução média de emissões, baseada na introdução sucessiva de tecnologias mais limpas, que poderá ser comprometida por uma precipitação na correção dos cálculos de NMOG cujos procedimentos de medição ainda não estão suficientemente bem conhecidos e definidos. Este comprometimento seria devido à eventual substituição de veículos flex mal classificados por veículos a gasolina, no caso dos primeiros se tornarem inconvenientes ao cálculo da média corporativa, transformando esta estratégia de desenvolvimento tecnológico noutra que aumentaria o uso de gasolina.
Impacto da forma de cálculo do NMOG na formação de ozônio
O objetivo central de todo este processo é a redução das concentrações de ozônio. Este poluente é formado na atmosfera, através de um processo complexo de reações químicas entre os Compostos Orgânicos Voláteis (COV) e óxidos de nitrogênio (NOx). Por ser formado naturalmente, envolve quaisquer fontes de emissão destes compostos precursores, que devem ser controlados de maneira geral, dando-se prioridade às fontes artificiais mais relevantes. No caso dos veículos, não apenas o gás de escapamento, mas também as emissões por evaporação de combustível do próprio veículo e no seu abastecimento. Além dessas, devem ser consideradas as emissões associadas indiretamente ao uso do veículo, onde se destaca a emissão evaporativa oriunda das operações de distribuição de combustíveis.
Para avaliar a influência da forma de cálculo do NMOG na formação de ozônio, a emissão de escapamento foi incluída no contexto de todas as fontes de emissão mencionadas acima, apenas para os automóveis como exemplo, sendo que as emissões evaporativas se subdividem em diurnas (ensaio de 48 horas com o veículo estacionado sujeito à variação da temperatura ambiente), no abastecimento (ORVR), no resfriamento (após o uso do veículo), em movimento (durante o uso do veículo), por permeação (nas mangueiras e paredes do tanque do veículo) e de distribuição de combustíveis (que inclui o carregamento dos caminhões-tanque e o transbordo para o reservatório dos postos de gasolina). Estas emissões foram avaliadas segundo as seguintes premissas que correspondem às notas indicadas nas tabelas adiante:
1) Emissões evaporativas do veículo e seu abastecimento: fatores de emissão medidos nos EUA, e EMFAC (California Air Resources Board - https://arb.ca.gov/emfac/), comparados aos da CETESB e outras medições que nortearam a proposta da Resolução 492/2018. O MIR para os NMHC formados a partir da queima da gasolina foi tomado como 3,7 g_O3/g_COV (ora proposto). Para os vapores de gasolina foi adotado 2,8 g_O3/g_COV, ambos inferiores ao baseado na tabela de CARTER, W.P.L. (2003) adotados de forma conservadora para os efeitos desta análise. Para os vapores de etanol, foi adotado o valor de 1,53 g_O3/g_COV (CARTER, W.P.L., 2003);
2) Emissão de vapores na distribuição de combustíveis: igual ao dobro da emissão de reabastecimento do veículo sem ORVR, considerando duas transferências de combustível (da base de distribuição para o caminhão tanque e deste caminhão para o posto de gasolina) e o mesmo MIR adotado para as evaporativas emitidas diretamente pelo veículo;
3) Emissões de escapamento (NMHC e NOx): os dados da CETESB para a média dos modelos 2020 já atendem ao limite L7, de forma que apenas os modelos que excederem deverão ser aprimorados. Por isso, a média foi mantida, de uma forma conservadora, nos anos seguintes, tanto para E22 quanto para E100;
4) NMOG + NOx dos veículos abastecidos com E22: os valores L6 foram calculados segundo as definições da L7 para as emissões determinadas no item 3, que são inferiores ao limite L7 de 80 mg/km também indicado nas tabelas, como referência;
Todos os fatores de emissão foram convertidos para a mesma base comparativa em g/km a partir do consumo médio de veículos desta categoria e da quilometragem diária.
Com base nestas premissas, os fatores de emissão adotados nesta análise foram os seguintes:
Estes fatores de emissão permitem concluir que as fontes predominantes de emissão de COV associadas aos veículos da fase L6 correspondem às emissões evaporativas, principalmente dos veículos em movimento quando abastecidos com E22, as quais sofrerão fortes reduções com a entrada da fase L7. Quando comparadas as emissões dos veículos abastecidos com E22 ou E100, verifica-se que as de gasolina são substancialmente mais importantes. Entretanto, as emissões provenientes da distribuição de combustíveis, que já apareciam em segundo lugar na análise relativa aos veículos L6, representando 25% da emissão total dos veículos a gasolina, não sofrerão redução alguma, posto que não há legislação nacional prevendo o seu controle, passando a representar 70% e tornando-a o foco da necessidade de controle para os próximos esforços regulatórios. Entretanto, o total de VOC para E100 da fase L6, incluindo a distribuição, já é inferior ao total para gasolina no final da fase L7. A figura a seguir ilustra graficamente estes resultados.
Para estimar os efeitos das emissões mencionadas sobre a formação de ozônio é necessário considerar os valores de MIR dos compostos envolvidos, conforme especificado para os gases de escapamento, tanto na Resolução CONAMA quanto na Instrução Normativa do IBAMA mencionadas. É igualmente importante uniformizar o cálculo do potencial de formação de ozônio também para as emissões evaporativas diretas do veículo e indiretas da distribuição de combustíveis.
Os fatores de emissão apresentados foram então convertidos para fatores de formação de ozônio (em g de O3 por quilômetro rodado) com base nos valores de MIR de cada parcela de emissão que fossem mais conservadores para esta comparação (mais baixos para a E22 e mais altos para E100, dentre as alternativas sugeridas), conforme mencionado anteriormente, resultando nos seguintes potenciais de formação de ozônio.
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