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Eficiência de remoção de poeiras e compostos orgânicos no tratamento de fumos: evidências de ensaios instrumentais na chaminé

Artur Cokaj · 6 de outubro de 2026 · Atualizado em 21 de outubro de 2026

Análise de relatórios de ensaio na chaminé sobre três configurações de tratamento (apenas lavador a água, filtração, filtração com filtro eletrostático): métodos UNI, percentagens de remoção em concentração e em caudal mássico, limites e quadro legislativo.

Resumo

Objetivo. Avaliar a eficiência de remoção de poeiras e compostos orgânicos em três conjuntos de ensaios instrumentais na chaminé, divididos por configuração de tratamento: apenas lavador a água (grupo A), filtração e filtração com filtro eletrostático num processo de torrefação (grupos B e C), e confeção em grelha com tratamento (grupo D).

Métodos. Amostragens isocinéticas com tubo de Pitot, poeiras por gravimetria (UNI EN 13284-1), carbono orgânico total com detetor de ionização de chama (UNI EN 12619), especiação orgânica (UNI CEN/TS 13649), caudais segundo UNI 10169 e UNI EN ISO 16911-1, ozono pelo método OSHA 214. A remoção é calculada em concentração e em caudal mássico.

Resultados. Com apenas o lavador a água, as poeiras desceram de 516,5 para 24,8 mg/Nm³ (95,2 % em concentração, 93,6 % em massa). Com a filtração, a remoção em relação ao ensaio sem tratamento foi de 42-72 % para as poeiras e de 73-79 % para o COT; a configuração com arrefecimento, filtro e filtro eletrostático deu 2,3 mg/Nm³ de poeiras e 10,8 mg/Nm³ de COT. No grupo D, poeiras 3,2 mg/Nm³, compostos orgânicos 17 mg/Nm³, ozono <0,05 mg/Nm³.

Conclusões. O tratamento reduz de forma mensurável ambas as classes de poluentes, com diferenças entre as configurações. Uma única amostragem por configuração e amostragens não simultâneas limitam o alcance das conclusões; a comparação com os limites regionais e locais depende da referência de oxigénio da autorização.

Palavras-chave: lavador a água, filtro eletrostático, poeiras, compostos orgânicos voláteis, emissões para a atmosfera, torrefação, eficiência de remoção.

1. Introdução

A eficiência de um sistema de remoção só se demonstra medindo os poluentes antes e depois do tratamento, com métodos normalizados e apresentando os resultados num relatório de ensaio. Este trabalho reúne três conjuntos de relatórios de ensaio na chaminé realizados por laboratórios externos entre 2014 e 2024, organiza-os por tecnologia e calcula a percentagem de remoção em concentração e em caudal mássico.

As medições dizem respeito a dois tipos de efluente: os fumos de uma instalação de combustão tratados com um lavador a água e os fumos de um forno de torrefação de café tratados com filtros e com um filtro eletrostático. Os ensaios são identificados apenas pelo número do relatório e pelas normas técnicas aplicadas; as entidades e os locais não são indicados.

Os objetivos são quatro: apresentar os dados com o respetivo método, calcular a remoção, discutir os limites das comparações possíveis e situar os valores no quadro legislativo que regula as emissões desta atividade.

2. Materiais e métodos

Todas as medições foram realizadas na chaminé por laboratórios de ensaio externos, com as normas UNI EN, UNI e OSHA indicadas nos relatórios. A tabela associa a cada parâmetro o método e os grupos em que aparece.

2.1 Condições de amostragem

Grupo A. Secção de amostragem circular com 0,30 m de diâmetro (0,070 m²), instalação em condições normais de funcionamento. Duas amostragens de 30 minutos no mesmo dia (02/12/2014), a montante (14:53-15:23, 0,565 Nm³ aspirados) e a jusante (15:33-16:03, 0,508 Nm³) do lavador.

Grupos B e C. Secção circular com 0,20 m de diâmetro (0,031 m²), amostragens de 19/07/2024 em plena carga (100 %) e condições de operação constantes, com sonda isocinética e tubo de Pitot de tipo S. A velocidade é medida em três pontos (profundidade de inserção de 5, 10 e 18 cm). O COT é determinado em contínuo com analisador FID, os gases da combustão com um analisador dedicado e os compostos orgânicos em tubos de dessorção térmica (2-5 L amostrados). Os quatro ensaios abrangem o período 11:35-16:10 do mesmo dia. A referência legislativa declarada é o D.Lgs. 152/2006.

Grupo D. Secção circular com 0,30 m de diâmetro, amostragem de 07/06/2019 das 10:30 às 13:10, nas condições de funcionamento mais exigentes (confeção em grelha com utilização máxima).

2.2 Configuração dos ensaios de torrefação

O relatório 241972.001 apresenta um conflito: o cabeçalho indica «sem eletrofiltro», enquanto o campo «sistema de tratamento» indica «filtro + eletrofiltro». A configuração deste ensaio não pode ser atribuída com certeza com base em indicações incompatíveis. Os dados são apresentados para identificar o problema documental; a comparação não demonstra, por si só, a contribuição adicional do eletrofiltro.

2.3 Cálculo da remoção

A remoção em concentração é a redução percentual em relação ao valor a montante. A remoção em caudal mássico tem também em conta o caudal normalizado seco de cada ponto, porque um caudal maior a jusante dilui a concentração sem reduzir a massa emitida.

Para o grupo A, Cin e Cout são as concentrações a montante e a jusante. Para os grupos C, Cin é a concentração do ensaio sem tratamento (241972.003). A concentração corrigida para um oxigénio de referência obtém-se com a relação seguinte.

Os relatórios do grupo A apresentam a incerteza expandida das poeiras (k = 2, nível de confiança 95 %), utilizada para calcular o intervalo da remoção no pior e no melhor caso. Os relatórios de 2024 declaram que a incerteza é fornecida a pedido e avaliam a conformidade com base no valor reportado, sem a considerar; por isso, os valores dos grupos B e C são apresentados sem intervalo.

3. Resultados do grupo A: lavador a água

As poeiras totais descem de 516,5 para 24,8 mg/Nm³, com uma remoção de 95,2 % em concentração e de 93,6 % em caudal mássico. Os valores medidos estão na tabela; as grandezas calculadas são identificadas como tal.

O caudal real é o produto da velocidade média pela secção de 0,070 m². Corrigido para condições normais com a temperatura, a humidade e a pressão dos relatórios, coincide com o caudal seco declarado dentro de 2 % (cerca de 688 contra 700 Nm³/h a montante, 923 contra 930 a jusante).

A descida de temperatura de 41 °C é coerente com a ação de arrefecimento e lavagem com água do escoamento. A diferença entre as duas remoções, 1,6 pontos percentuais, depende apenas do caudal mais elevado medido a jusante (+32,9 % em Nm³/h secos, +19,5 % em m³/h reais); a discussão examina as possíveis causas.

4. Resultados dos grupos B e C: torrefação sem tratamento, com filtros e com filtro eletrostático

Na comparação numérica com o ensaio sem tratamento, o ensaio com filtros apresenta uma redução de 42 % das poeiras e de 73 % do COT; o relatório 241972.001 apresenta reduções de 72 % e de 79 %. A configuração deste último ensaio é incerta devido ao conflito documental descrito na secção 2.2: a comparação não demonstra o efeito da adição de um filtro eletrostático. Os ensaios foram realizados em 19/07/2024 na mesma chaminé; a tabela apresenta os valores medidos.

4.1 Remoção em relação ao ensaio sem tratamento

A diferença aritmética entre as reduções calculadas para os dois ensaios é de 29,4 pontos percentuais para as poeiras, 6,4 para o COT e 14,1 para os compostos identificados por especiação. O conflito sobre a configuração do relatório 241972.001 impede atribuir estas diferenças ao filtro eletrostático. O caudal mássico do ensaio C2 é calculado com o caudal de 210 Nm³/h, superior em 14 % ao dos ensaios 241972.002 e 241972.003.

4.2 Especiação dos compostos orgânicos (mg/Nm³)

O traço indica um composto não referido no relatório para aquele ensaio. Nos três ensaios de torrefação, os três aldeídos (acetaldeído, 2-metilpropanal, 2-metilbutanal) e o 2-furfuriltiol aparecem apenas sem tratamento. As amostras de especiação são de 2-5 litros: o dado identifica os compostos presentes e indica a sua ordem de grandeza.

4.3 Gases da combustão e ensaio de arrefecimento

CO e NOx são muito baixos em todos os ensaios: de 1,4 a 4,5 mg/Nm³ para o CO e de 0,1 a 0,6 mg/Nm³ para os NOx, sem evolução ligada ao tratamento. O oxigénio medido, 20,3-20,4 %, indica um efluente muito diluído, próximo da composição do ar ambiente. CO2, SOx e ácidos não foram determinados.

O ensaio 241972.004 diz respeito à fase de arrefecimento, com caudal de 2100 Nm³/h e velocidade de 23 m/s: não é comparável com os três primeiros. As suas concentrações são mais baixas, em parte, devido à diluição. O caudal mássico do COT (22,7 g/h) é, de facto, superior ao dos ensaios 241972.001 e 241972.002 (7,69 e 8,84 g/h), apesar de uma concentração inferior.

5. Resultados do grupo D: ozono, poeiras e VOC no ponto de emissão

No ponto de emissão de um sistema de tratamento de fumos e odores, o ozono ficou abaixo do limite de quantificação do método, 0,05 mg/Nm³. As poeiras e os compostos orgânicos voláteis são medidos na mesma amostragem, como indica a tabela.

O símbolo "<" indica um valor inferior ao limite de quantificação: o caudal mássico apresentado (0,000043 kg/h) é o produto desse limite pelo caudal seco, 0,05 mg/Nm³ × 865 Nm³/h. O resultado significa, portanto, "não quantificável" e não "ausente". O limite equivale a cerca de 0,023 ppm em condições normais (0 °C, 1 atm).

A medição é uma análise na chaminé pelo método OSHA 214:1995 num ponto de emissão. Não é um ensaio de emissão de ozono de um aparelho em câmara de ensaio segundo a UL 867, que tem outra geometria, outro volume e outro limite (0,050 ppm no ambiente de ensaio).

Neste grupo existe apenas um ponto de amostragem, a jusante do sistema: os relatórios não contêm um valor a montante e, por isso, não é possível calcular uma percentagem de remoção.

6. Discussão

Os dados indicam remoções entre 42 % e 95 %, mas cada comparação é limitada pela forma como as medições foram organizadas. Esta secção indica as causas e o seu efeito nos resultados.

6.1 Amostragens não simultâneas e caudal (grupo A)

As amostragens a montante e a jusante foram realizadas em duas fases sucessivas (14:53-15:23 e 15:33-16:03), com um intervalo de dez minutos. A não simultaneidade é a explicação mais provável para a diferença de caudal entre os dois pontos (700 e 930 Nm³/h secos), porque as condições da instalação podem variar entre uma fase e outra. Em apoio desta interpretação, as incertezas dos caudais húmidos (±150 e ±200 Nm³/h) sobrepõem-se: 780 + 150 = 930 Nm³/h a montante e 1060 − 200 = 860 Nm³/h a jusante.

Um aumento real do caudal seria contrário ao arrefecimento: a 43 °C, em vez de 84 °C, a mesma massa de gás ocupa 88,5 % do volume ((273+43)/(273+84)), enquanto a velocidade subiu 19,5 %. A massa emitida não aumenta em nenhum caso: 361,6 g/h a montante e 23,1 g/h a jusante. O efeito do caudal no resultado limita-se a 1,6 pontos percentuais (95,2 % em concentração, 93,6 % em massa).

6.2 Uma referência não simultânea também nos grupos B e C

O ensaio sem tratamento (241972.003) e os ensaios com tratamento foram realizados em horários diferentes, entre as 11:35 e as 15:34. A emissão de um forno de torrefação varia com a fase do ciclo e com o lote; os relatórios não indicam a fase de cada amostragem. A diferença entre os ensaios inclui, por isso, o efeito do tratamento e, em medida não quantificável, o da variabilidade do processo. Uma única amostragem por configuração impede estimar a repetibilidade.

6.3 Poeiras, massa recolhida e incerteza

O aumento de massa dos filtros é de 0,7-2,5 mg para volumes de 0,05-0,32 Nm³. Com massas tão pequenas, a incerteza relativa das poeiras é superior à do COT, e as percentagens de remoção das poeiras têm uma margem mais ampla do que as outras. Os relatórios não apresentam a incerteza para estes ensaios.

6.4 Oxigénio de referência

O oxigénio medido nos ensaios de torrefação é de 20,3-20,4 %: o efluente está muito diluído. Aplicando, como exemplo de cálculo, a referência de 17 % de O2, os fatores são aproximadamente 5,7 para O2 igual a 20,3 % e 6,7 para O2 igual a 20,4 %. São fatores diferentes: quando o oxigénio medido muda, as percentagens calculadas sobre as concentrações corrigidas devem ser recalculadas. A referência aplicável à comparação com um limite de emissão deve ser verificada no ato pertinente à instalação.

6.5 O que os dados não medem

Nenhum relatório contém uma medição olfatométrica (UNI EN 13725), a granulometria das poeiras, SOx, ácidos, metais ou hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. Estes ensaios não demonstram, por isso, a remoção de odores nem o comportamento do sistema ao longo do tempo (saturação dos filtros, limpeza, desvio do desempenho). O ozono (grupo D) foi medido num único ponto e sem valor a montante.

7. Quadro legislativo e comparação com os limites

7.1 Nível nacional

As emissões para a atmosfera das instalações produtivas são reguladas pela Parte Quinta do D.Lgs. 152/2006. As torrefações de café com produção não superior a 450 kg/giorno incluem-se nas atividades abrangidas pelas derrogações do art. 272 e do anexo IV e estão sujeitas a autorização de caráter geral ou a autorização específica. O decreto não estabelece um valor-limite único para esta atividade: os limites, as referências de oxigénio e a frequência dos controlos são definidos pelas regiões e pelas autoridades competentes nos seus atos.

7.2 Exemplos de limites regionais e locais consultados

Os valores seguintes foram lidos nos documentos públicos indicados nas referências e servem como exemplos. Não descrevem a situação de uma instalação específica nem substituem o ato de autorização aplicável.

Os atos apresentados na tabela preveem condições e prescrições diferentes. As periodicidades referidas também não coincidem: a tabela indica um controlo bienal para Messina e anual para o caso de Lecce. Estes exemplos não definem uma periodicidade geral para outras atividades ou instalações.

7.3 Comparação indicativa com os valores medidos

Todos os valores dos ensaios foram medidos sem correção do oxigénio. Na tabela são também apresentados corrigidos para 17 % de O2 com o fator (21−17)/(21−O2 medido), ou seja, 5,7 para O2 20,3 % e 6,7 para O2 20,4 %.

A comparação deve ser lida com três cautelas.

1. Referência de oxigénio. A correção para 17 % faz sentido para os gases de combustão de um torrador de aquecimento direto. Os ensaios dos grupos B e C medem um efluente com 20,3-20,4 % de O2, quase ar ambiente, e o ato de autorização aplicável pode prever ou não a correção para esse escoamento. Sem correção, os valores da configuração com arrefecimento (2,3 e 10,8 mg/Nm³) ficam abaixo de todos os limites dos exemplos; com a correção, as poeiras dessa configuração (13 mg/Nm³) permanecem próximas dos limites mais baixos e o COT (62 mg/Nm³) ultrapassa o valor de 50 mg/Nm³.
2. Ponto de amostragem. Um limite aplica-se à chaminé indicada na autorização. Os ensaios aqui descritos são amostragens de avaliação da remoção e o seu resultado não equivale a um controlo de conformidade de uma instalação.
3. Uma única amostragem por configuração. Um controlo de conformidade exige geralmente várias amostragens em condições representativas e a comparação com a incerteza da medição.

Neste estudo não se declara, por isso, a conformidade com os limites. Observa-se que os valores da configuração com arrefecimento e filtro + filtro eletrostático são muito inferiores aos dos outros grupos e que a comparação final depende da referência de oxigénio escolhida pela autoridade competente.

7.4 Ozono

Nos documentos consultados não consta um valor-limite para as emissões de ozono na chaminé para estas atividades. A medição do grupo D (<0,05 mg/Nm³, limite de quantificação do método) é um dado de emissão. O valor de 0,050 ppm da norma UL 867 refere-se a outro tipo de ensaio, realizado numa câmara sobre o produto, e não deve ser comparado com uma medição na chaminé.

8. Conclusões

Os ensaios instrumentais na chaminé analisados neste estudo indicam que o tratamento dos fumos reduz de forma mensurável as poeiras e os compostos orgânicos e que a magnitude da redução depende da configuração.

Com apenas o lavador a água (grupo A), a concentração de poeiras passou de 516,5 para 24,8 mg/Nm³, com uma remoção de 95,2 % em concentração e de 93,6 % em caudal mássico. Com as configurações de filtração (grupos B e C), a remoção das poeiras em relação ao ensaio sem tratamento situa-se entre 42 % e 72 % em concentração, e a dos compostos orgânicos totais entre 73 % e 79 %; a configuração com arrefecimento, filtro e filtro eletrostático deu os valores absolutos mais baixos (poeiras 2,3 mg/Nm³, COT 10,8 mg/Nm³). No ensaio de confeção em grelha (grupo D), as poeiras e os compostos orgânicos foram, respetivamente, de 3,2 e 17 mg/Nm³, e o ozono ficou abaixo do limite de quantificação (<0,05 mg/Nm³).

Os resultados devem ser lidos com as limitações declaradas na secção 6: uma única amostragem por configuração, amostragens não simultâneas a montante e a jusante, ausência de incerteza para as poeiras nos grupos B e C, nenhuma medição olfatométrica ou granulométrica. A comparação com os limites regionais e locais depende da referência de oxigénio fixada na autorização e este estudo não declara a conformidade de qualquer instalação.

São necessárias campanhas com amostragens simultâneas e repetidas, com registo da fase do ciclo de torrefação e medições olfatométricas, para confirmar os resultados e quantificar o efeito dos diferentes estágios de filtração.

9. Referências

Normas técnicas

UNI 10169:2001, Medições de emissões - Determinação da velocidade e do caudal de escoamentos em condutas.

UNI EN ISO 16911-1:2013, Emissões de fontes fixas - Determinação manual e automática da velocidade e do caudal volumétrico de escoamentos em condutas. Parte 1: Método manual de referência.

UNI EN 13284-1:2003 e UNI EN 13284-1:2017, Emissões de fontes fixas - Determinação da concentração mássica de poeiras em baixas concentrações. Parte 1: Método gravimétrico manual.

UNI EN 12619:2013, Emissões de fontes fixas - Determinação da concentração mássica de carbono orgânico total na forma gasosa em baixas concentrações.

UNI CEN/TS 13649:2015, Emissões de fontes fixas - Determinação da concentração mássica dos compostos orgânicos individuais na forma gasosa.

UNI EN 14792:2017, Emissões de fontes fixas - Determinação da concentração mássica dos óxidos de azoto (NOx).

UNI EN 15058:2017, Emissões de fontes fixas - Determinação da concentração mássica do monóxido de carbono (CO).

UNI EN 14789:2017, Emissões de fontes fixas - Determinação da concentração volúmica de oxigénio (O2).

UNI EN 14790:2006, Emissões de fontes fixas - Determinação do vapor de água nas condutas.

OSHA Method ID-214:1995, Ozone in workplace atmospheres (método de referência para o ozono).

UL 867, Standard for Electrostatic Air Cleaners (limite de 0,050 ppm de ozono em câmara de ensaio).

Legislação e atos administrativos

D.Lgs. de 3 de abril de 2006, n. 152, Parte Quinta (artt. 267-298), em particular o art. 272 e o anexo IV.

Città Metropolitana di Messina, Torrefação de café e outros produtos torrados, autorização de caráter geral de 2020.

Regione Calabria, Anexos técnicos, Decreto n. 6852 de 02/07/2021, Ficha n. 9 Torrefação de café.

Città di Lecce, Emissão de AUA, decisão administrativa de 2016.