Représentation de connaissance de domaine

O processo de combustão de biomassa gera emissões perigosas para o ambiente e para o ser humano, e essa questão é um foco importante nos estudos deste processo de queima. A sua contribuição para a poluição atmosférica é mais evidente no inverno, nas zonas rurais e urbanas. O estudo e quantificação destas emissões não é fácil, pois as emissões geradas são influenciadas por outros fatores, tais como o design do fogão, condições de operação, condições de combustão e tipos de biomassa e suas características (Calvo et al., 2015).

Os poluentes emitidos na combustão de biomassa podem ser divididos em três categorias: (i) poluentes resultantes de combustão incompleta, onde se inclui o CO, NH3, N2O, COVs, HAPs, PM, etc; (ii) poluentes da combustão completa, tais como o CO2, NOx (NO e NO2) e SO2; (iii) outros poluentes, incluindo metais perigosos (como o Cd e o Hg) (Strezov & Evans, 2015).

As emissões gasosas e particuladas provenientes da combustão de biomassa têm efeitos diferentes no ambiente: o CO2, CH4 e N2O são gases com efeito de estufa; os COV’s e o CO são conhecidos como precursores de ozono troposférico; enquanto o NOX e o SO2 são principalmente responsáveis pela formação de precipitação ácida (Gonçalves, 2011).

As substâncias tóxicas produzidas durante a combustão da biomassa incluem POPs, HAPs, dioxinas, furanos e COVs, nomeadamente derivados do benzeno, aldeídos, cetonas e fenóis. Os HAPs podem afetar o sistema respiratório e a pele, já as dioxinas, que se podem formar em qualquer processo de combustão na presença de carbono, oxigénio e cloro, são muito perigosas devido à sua carcinogenicidade (Strezov & Evans, 2015).

Em relação aos COVs, estes podem resultar na formação de ozono e outros foto-oxidantes, que podem vir a causar danos no ambiente envolvente e na saúde da população. Sabe-se ainda que as suas emissões resultam de condições de queima a baixa temperatura e insuficiente presença de oxigénio, exercendo influência na absorção, condensação e formação de partículas (Strezov & Evans, 2015).

Por fim, as emissões de PM podem afetar gravemente os sistemas respiratório e cardiovascular humanos. Estas são geralmente divididas em PM10 e PM2.5, sendo que as PM10 incluem as partículas de maiores dimensões, com um tamanho inferior a 10 μm (tais como partículas geradas perto das estradas) e as PM2.5 incluem apenas as partículas finas, com diâmetro inferior a 2,5 μm (existentes em fumos). A combustão incompleta da biomassa implica a emissão de partículas que podem conter um teor relevante de inqueimados (resíduo carbonáceo) que são constituídas essencialmente por carbono e podem ser arrastadas pelo escoamento gasoso devido à sua baixa densidade específica, ou com origem na condensação de hidrocarbonetos de elevado

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peso molecular (alcatrões) que podem ter uma elevada contribuição para a concentração total de partículas (Almeida, 2010; Strezov, 2015).

A poluição do ar é um dos maiores riscos para a saúde ambiental na Europa. Doenças cardíacas e acidentes vasculares cerebrais são as causas mais comuns de morte prematura atribuída à poluição do ar (WHO, 2014). Além de causar a morte prematura, a poluição do ar aumenta a incidência de uma grande variedade de doenças (por exemplo, respiratórias e doenças cardiovasculares e do cancro), com efeitos na saúde a curto e longo prazo.

Os efeitos da poluição do ar na saúde causam também impactes económicos, reduzem o tempo médio de vida, aumentam custos médicos e reduzem a produtividade ao longo dos dias de trabalho.

Além dos efeitos na saúde humana, estes poluentes são também importantes na química e física da atmosfera, pois muitos deles são precursores de poluentes secundários, resultando em alterações no pH da precipitação e a formação de smog. O efeito smog é perigoso porque além de diminuir a visibilidade, influencia a radiação solar absorvida e refletida para o espaço. Pode-se então constatar que a emissão de poluentes durante a combustão de biomassa não representa apenas um problema local, uma vez que pode afetar regiões muito distantes, através do transporte a longas distâncias (Strezov & Evans, 2015).

2.3.1 Emissões de compostos de carbonilo durante a combustão de

biomassa

Os compostos de carbonilo (aldeídos e cetonas) são substâncias voláteis reativas que contêm o grupo carbonilo (ver Figura 10) e que abrangem uma vasta gama de compostos, desde os aldeídos até às cetonas. São compostos que de se dissociam fotoquimicamente para produzir radicais livres que, consequentemente, irão gerar reações atmosféricas tais como a formação de ozono ao nível do solo, ou são intermediários importantes na formação do smog fotoquímico. A acumulação destes compostos na atmosfera como resultado da sua emissão direta e da sua formação por reações fotoquímicas é equilibrada através de vários mecanismos de remoção.

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Os aldeídos são compostos orgânicos que contêm um átomo de carbono duplamente ligado a um átomo de oxigénio, uma ligação simples a um átomo de hidrogénio e outra simples a um átomo de carbono (ver exemplo na Figura 11).

Figura 11 – Exemplo de um aldeído, neste caso, o acetaldeído.

As cetonas são compostos orgânicos caracterizados pela ligação dupla a um átomo de oxigénio e duas ligações simples com dois radicais orgânicos. Na figura seguinte pode-se observar um exemplo de composição de uma cetona (ver Figura 12).

Figura 12 – Exemplo de uma cetona, neste caso a acetona.

Os aldeídos e cetonas podem ser emitidos ou podem-se formar na atmosfera e as fontes de emissão podem ser tanto naturais como antropogénicas (Bate-Epey, 2011; Ho et al., 2014).

As principais fontes de compostos de carbonilo para a atmosfera são, em primeiro lugar, a queima de combustíveis fósseis em atividades industriais (centrais elétricas, indústria de solventes, produção de mobiliário, etc.), a queima de combustíveis pelos veículos automóveis, e a combustão doméstica de biomassa em lareiras, fogões e outros tipos de equipamentos de aquecimento. Também importantes, sobretudo em ambientes interiores, são as emissões resultantes da queima de tabaco e de incenso, as emissões por mobiliário à base de derivados de madeira, o consumo de detergentes, solventes e colas (Gomes, 2011; Ho et al., 2014).

A maioria dos estudos de compostos de carbonilo foca-se no formaldeído e acetaldeído, pois são os aldeídos mais abundantes na atmosfera (Zhang & Smith, 1999), seguidos da acetona e da acroleína, também ambos com fatores de emissão elevados (Lipari, 1984; Mcdonald, 2000). O formaldeído representa entre 30% e 75% do total de aldeídos emitidos, é inflamável, incolor e altamente reativo quimicamente e fotoquimicamente (Bate-Epey, 2011; National Research Council,

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1981). Já as emissões de acetaldeído correspondem a cerca de 60% das emissões de formaldeído (National Research Council, 1981). Ambos os compostos estão classificados como tóxicos e possivelmente cancerígenos (U.S. Environmental Protection Agency, 2013).

As emissões de compostos de carbonilo provenientes da queima de biomassa variam muito, pois dependem da qualidade e tipo de combustível, das condições de funcionamento das condições de combustão (quantidade de excesso de ar), do tipo de caldeira, e dos sistemas ambientais instalados para remover gases e partículas (Stupak et al., 2007).

A combustão incompleta está entre os principais problemas nos equipamentos domésticos de queima de biomassa pois contribuem bastante para os níveis de emissão detetados. A combustão incompleta não só influencia a qualidade do ar local mas também exerce alguma influência a nível global devido à emissão de gases de efeito de estufa. Equipamentos melhorados oferecem potencial para aumento da eficiência da conversão do combustível, diminuindo assim o impacto negativo sobre a saúde pública e reduzir o impacto ambiental (Calvo et al., 2014).

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