Quantificação e caracterização físico-química do material particulado fino (MP2,5): queima de biomassa em fornos de pizzaria na cidade de São Paulo [thesis]

Francisco Daniel Mota Lima
Agradecimentos Primeiramente, a Deus, por me proporcionar a vida e possibilitar vivenciar as diversas experiências; Agradeço a minha orientadora, Profa. Dra. Regina Maura de Miranda pela orientação e parceria, pela confiança em mim depositada, muitos conhecimentos passados, estímulos e a permanente colaboração para o desenvolvimento do trabalho. O meu muito obrigado; Ao Prof. Dr. Sérgio Almeida Pacca, pela presença no exame de qualificação, por todo o auxilio ao longo do mestrado e pela
more » ... rado e pela disponibilidade em participar da banca examinadora; À Profa. Dra. Adalgiza Fornaro, pela presença no exame de qualificação, pelas valiosas sugestões e participação na banca examinadora; Aos técnicos do LAPAT, obrigado Rosana e Cássio por todo o auxílio, colaboração e amizade ao longo dos anos; Ao Isaac Jamil da microscopia eletrônica agradeço pelo grande auxílio com as micrografias; Aos proprietários e funcionários das pizzarias aqui estudas, pela cooperação na realização da parte experimental do estudo, foi fundamental; A todos os amigos e colegas da EACH e IAG, em especial a Vânia, Helisson, Welton, Neildes, Érico e Bruna, pela amizade, colaboração e experiências compartilhadas; Agradeço aos membros suplentes da banca examinadora pela disponibilidade Agradeço aos professores, coordenador, colegas e secretária do Programa de Pós-Graduação em Sustentabilidade pela colaboração em diferentes pontos do trabalho; À CAPES pela bolsa concedida; Aos meus amigos, pelo incentivo e apoio nas minhas escolhas, mesmo que essas tragam o distanciamento físico, mas momentâneo; Obrigado Cacá pelo total apoio, estímulo e paciência, você é fundamental para mais esse passo na minha vida; Aos meus pais e irmãos por todo o apoio incondicional e serem tão presentes, vocês são essenciais na minha vida. O meu muito obrigado! RESUMO Lima, M. D. F. Quantificação e caracterização físico-química do material particulado fino (MP2,5): queima de biomassa em fornos de pizzaria na cidade de São Paulo. 2015. Dissertação (mestrado)-Escola de Artes Ciências e Humanidades, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2015. A queima de biomassa em fornos de pizzaria se constitui como importante fonte de poluição do ar. Entre outros tipos de poluentes emitidos, o material particulado fino MP 2,5 se destaca como o mais agressivo à saúde humana, além de poder interferir no balanço radiativo global. Objetiva-se, desta forma, através de estudo de caso em três pizzarias na cidade de São Paulo, quantificar e caracterizar o MP 2,5 emitido pela queima da biomassa na área interna (indoor) e externa (junto á chaminé). Dentre as três pizzarias, duas fazem uso da lenha de eucalipto e a outra faz uso do briquete, formado a partir da compactação de pedaços de biomassa, serragem, bagaço e outros resíduos madeireiros. As amostras foram coletadas utilizando-se o amostrador Minivol. A análise do material foi realizada por meio de técnicas complementares: gravimetria (para a concentração em massa), refletância (para a concentração de black carbon), fluorescência de raios-X (para a concentração elementar) e utilização do microscópio eletrônico de varredura (MEV) (para identificar a morfologia do material particulado). Além disso, foram feitas inferências na saúde do trabalhador quanto á exposição ao MP 2,5, e por fim foi estimada as emissões de MP 2,5 e black carbon dado o elevado número de pizzarias existentes na cidade de São Paulo. Os resultados apresentaram concentrações médias elevadas Palavras chave: Poluição do ar. Material particulado fino. Queima de biomassa em pizzaria. Briquete. Fluorescência de raios-X. ABSTRACT Lima, M. D. F. The chemical quantification and characterization of fine particulate mass (PM2,5): the burning of biomasses in pizza ovens within the city of São Paulo. 2015 Master´s dissertation -Escola de Artes Ciências e Humanidades, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2015. (School of Arts, Sciences and Humanities, University of São Paulo, São Paulo, 2015) The burning of biomass in pizza ovens constitutes itself as an important source of air pollution. Compared with other types of pollutants emitted, the fine particulate matter PM2,5 highlights itself as one of the most aggressive to human health, besides the power to interfere with global radiative balance. Therefore, through the study of three São Paulo pizzerias, the quantification and characterization of PM2,5 emitted by the burning of biomass within internal areas and external (where chimney´s were present). Among the three pizzerias, two used eucalyptus timber logs while the remaining other used wooden briquettes; formed by the compression of biomass: chips and shavings and other wood residue. Samples were collected using Minivol. The analysis of the material was completed via complementary techniques: gravimetrically (to establish mass concentration) Reflectance (to establish black carbon concentration) X-ray fluorescence (to establish element concentration) and the use of an electro-microscopic sweep (SEM) (to indentify the morphology of the particulate matter). Beyond this, inferences were made about the health of workers exposed to PM2,5, by way of estimated emissions of PM2,5 due to the elevated number of pizzerias in São Paulo. The results from the three pizzerias revealed elevated average concentrations of PM2,5, 6171,14 g/m 3 in external areas and 68,24 g/m 3 in internal areas. The burning of briquette revealed lower concentrations of PM2,5. The chemical elements: potassium, chlorine and sulfur were the most represented in terms of concentration. The results of the SEM (electro-microscopic sweep) revealed particles with an individual and spherical morphology, the conglomeration of spherical particles, flattened particles in the formation of fibers, the overlapping of layers and the clustering of particles with sponge-like qualities. Although in Brazil there are no existing parameters for PM2,5 exposure in internal areas, when compared with the established exposure parameters in Germany, the concentrations obtained within the three pizzerias exceeded those parameters. Concentration en masse of elements dangerous to health such as chrome and zinc were shown to be excessive. The rate of emissions of PM2,5 and black carbon due to the burning of logs were 0,38g/kg and 0,23g/kg, respectively; and for briquettes were 1,04g/kg and 0,37g/kg, respectively. The emissions of PM2,5 and black carbon were from 0,958t/year to 0,340t/year in the burning of briquettes and from 116,736t/year to 70,656t/year in the burning of timber logs.
doi:10.11606/d.100.2015.tde-01092015-141346 fatcat:mwmkdiiac5cdrlfhd3cuuikgpy