Enxofre em óleo marítimo: como monitorar e administrar

O monitoramento rigoroso de enxofre em óleo marítimo tornou-se um pilar estratégico para a conformidade regulatória e a preservação do ecossistema global. Diante das exigências da Organização Marítima Internacional (IMO) e das normativas ambientais para a redução de emissões atmosféricas e proteção hídrica, a análise de enxofre em óleo marítimo exige metodologias de alta precisão e repetibilidade. 

Compreender a dinâmica do teor de enxofre no óleo marítimo, a aplicação de tecnologia de Fluorescência de Raios-X por Dispersão de Energia (EDXRF) e a interdependência entre os combustíveis navais e os ecossistemas aquáticos é fundamental para a governança operacional e ambiental das indústrias do setor. 

Impactos ambientais do enxofre

A queima de óleo combustível marítimo com alto teor de óxidos de enxofre (SOx) gera subprodutos gasosos que, ao reagirem com o vapor d’água atmosférico, formam o ácido sulfúrico (H2SO4). Esse fenômeno é o principal causador da chuva ácida, cujos efeitos degradativos afetam diretamente os ecossistemas terrestres e aquáticos.

Quando depositados em corpos hídricos, estes compostos provocam a acidificação de rios, lagos e ecossistemas costeiros, alterando o pH da água, solubilizando metais pesados tóxicos no meio aquático e comprometendo gravemente a vida marinha e o equilíbrio da biodiversidade. 

Ademais, a proliferação de partículas finas (PM2.5) decorrentes do enxofre em combustíveis navais gera graves impactos à saúde pública nas zonas portuárias e costeiras.

Para mitigar esses danos, a norma IMO 2020 estabeleceu um limite de enxofre em combustível marítimo de 0,50% m/m globalmente e de 0,10% m/m em Áreas de Controle de Emissões (ECA). 

Essa exigência impulsionou a transição para o combustível marítimo com baixo teor de enxofre (VLSFO e ULSFO) e tornou os sistemas de lavagem de gases de exaustão (scrubbers) uma solução comum. 

No entanto, os efluentes dos scrubbers de ciclo aberto frequentemente descartam águas de lavagem ácidas e carregadas de contaminantes diretamente no mar, reforçando a urgência da análise de meio ambiente e águas para monitorar a qualidade dos efluentes e garantir o cumprimento dos padrões ecológicos locais e internacionais.

Nesse contexto, o nível de enxofre é regulado pelo MARPOL (convenção internacional) Anexo VI. Para esta regulamentação específica, a técnica e a faixa de análise da nossa série SLFA são perfeitamente adequadas para permitir a determinação rápida e precisa de enxofre em óleo marítimo. 

Descrição do método

A EDXRF (Fluorescência de Raios-X por Energia Dispersiva) é o método regulamentado para a determinação de Enxofre em Petróleo. O princípio consiste na irradiação da amostra com raios-X primários que têm energia suficiente para ejetar um elétron interno dos átomos de enxofre.

Um elétron externo irá preencher essa lacuna e emitir um raio-X secundário característico. Um contador proporcional coleta os raios-X emitidos e permite quantificar o nível de enxofre no petróleo.

Nossa série de instrumentos SLFA utiliza um tubo de raios-X dedicado com a energia ideal para a excitação do enxofre. Eles também são totalmente seguros (selados) e não requerem nenhuma certificação de uso.

Preparação de amostra

A preparação da amostra, simples e segura, está ilustrada nas imagens abaixo. Verta de 5 a 10 mL da amostra de óleo marítimo na célula, cubra-a com um filme Mylar e feche a montagem com um anel externo utilizando a ferramenta de selamento. Isso é tudo! Você precisa apenas identificar a amostra na base da célula e colocá-la no instrumento.

Procedimento de análise

O modo de operação não pode ser mais simples, pois o instrumento é fornecido com múltiplas curvas pré-calibradas. Então, simplesmente pressione “Start” e deixe o software escolher a melhor curva de calibração para sua amostra. O resultado aparecerá em tempo real e, após as repetições pré-definidas, a porcentagem final com indicações estatísticas é impressa. Todos os dados também podem ser armazenados em um pendrive.

Outros dois modos estão disponíveis:

• O modo administrador: permite calibrar o instrumento utilizando referências internas e verificar os parâmetros do instrumento.
• O modo de serviço: permite verificar e controlar os parâmetros do instrumento durante operações de manutenção.

Resultados

A especificidade dos óleos marítimos é que eles podem ter composições variadas dependendo de sua origem. De fato, como o óleo é fornecido durante as escalas dos navios, sua composição pode ser diferente de um lugar no mundo para o outro. A imagem abaixo mostra todo o espectro de raios-X de diferentes óleos analisados com o MESA 50 – nosso EDXRF multielementos. 

Notamos que o cálcio e zinco são detectados nos combustíveis marítimos híbridos, assim como o vanádio e o níquel estão presentes no combustível marítimo residual. Entretanto, essas variações têm efeitos desprezíveis na determinação de S com a série SLFA, devido à filtragem adequada dos sinais.

O EDXRF é sensível ao efeito de matriz e as curvas pré-calibradas precisam ser adaptadas para todos os tipos de combustíveis marítimos. A série de MRCs de padrões de óleos residuais da JSS é muito bem adaptada à aplicação. Com esse conjunto de 8 padrões de 0 a 4%, o instrumento cobrirá toda a faixa de concentração de S requerida para óleo marítimo. 

Para obter a melhor precisão, duas curvas de calibração foram configuradas para S baixo e alto – e o software escolhe automaticamente a mais adequada. Um exemplo da curva de calibração de baixo nível de enxofre é apresentado na imagem abaixo, ilustrando a sensibilidade do instrumento e a linearidade da medição na faixa coberta.

Diferentes combustíveis bunker foram testados utilizando as curvas pré-calibradas como descrito abaixo. Os resultados foram comparados com os valores de outros laboratórios e mostram uma grande consistência, independente da faixa.

Como um lembrete, as principais especificações do SLFA-60 são a faixa de análise de 0 a 10% com repetibilidade de 15 ppm ou menos em uma amostra com 1% de enxofre e limite de detecção de 20 ppm; já o SLFA-6800, utilizando um tubo de raios-X mais intenso, tem repetibilidade de 5 ppm para 1% de enxofre e um limite de detecção de 5 ppm.

Conclusão do monitoramento de petroderivados

O SLFA-60 e o SLFA-6800 são as ferramentas ideais para determinação de enxofre em óleo marítimo. A simplicidade do SLFA-60 permite que qualquer um obtenha o resultado em poucos minutos. Além disso, seu tamanho compacto, baixo peso, sem necessidade de utilidades, como cilindro de gases, o tornam ideal para uso embarcado, por exemplo em um petroleiro. 

O SLFA-6800 é ideal para laboratórios contratados com o seu autoamostrador de 8 posições. Esses instrumentos se beneficiam da longa experiência da HORIBA e do feedback dos clientes no domínio da aplicação.

Soluções Pensalab para análise de química

A conformidade com as diretrizes de sustentabilidade exige que o monitoramento do enxofre em óleo marítimo e de seus impactos ambientais se estenda ao controle rigoroso de efluentes e águas de processo. 

Para atender a essas demandas com máxima exatidão analítica, a Pensalab oferece soluções automatizadas de alta performance para a química em via úmida:

Analisador Automático por Fluxo Contínuo 

O console FUTURA 3 é capaz de executar uma variedade de métodos analíticos usando diferentes técnicas de análise de fluxo contínuo. De simples ensaios colorimétricos a complexas destilações e digestões em linha, os usuários podem escolher entre uma biblioteca de métodos, incluindo partida e desligamento programáveis, preparação de soluções padrão, pré e pós-diluição de amostras fora de escala e enxágue automático.

A preparação e a operação de amostras são totalmente automatizadas, incluindo aquelas para os produtos químicos mais complexos: diálise, destilação, digestão UV, injeção, diluição, mistura, incubação e extração líquido/líquido – tudo em linha, tudo 100% automatizado.

SmartChem 210 – Analisador de Química em Via Úmida

Com tecnologia avançada, o equipamento realiza até 300 testes por hora, otimizando o fluxo de trabalho e reduzindo o tempo de resposta dos resultados. Seu sistema conta com módulos opcionais para preparo de amostras e controle rigoroso de reagentes, assegurando eficiência em diferentes tipos de ensaio.

O SmartChem 210 é integrado a um software intuitivo que facilita a operação e o monitoramento em tempo real, tornando-o a escolha ideal para laboratórios que buscam automatização, desempenho e resultados consistentes em análises químicas.

SmartChem 450 – Analisador de Química em Via Úmida

Este equipamento de bancada permite realizar até 450 testes por hora com módulos de preparação de amostras de nitrato como um opcional. Capacidade de 100 amostras, controles e calibrações e até 72 tipos de reagentes integrados. Juntamente com o software intuitivo e de fácil aprendizado, o SmartChem 450 traz flexibilidade e poder para aumentar a produtividade do seu laboratório.

Quando pareado com reagentes prontos para uso e com leitores de código de barras (opcional) de amostras e reagentes, a operação do equipamento é simples e requer apenas a programação dos trabalhos de rotina do instrumento, reduzindo a operação manual e qualquer possibilidade de erro humano.

Garanta a precisão analítica com a Pensalab

O controle rigoroso do enxofre em óleo marítimo e o monitoramento ambiental são indispensáveis para garantir a conformidade regulatória e proteger os ecossistemas aquáticos contra a contaminação. A combinação de tecnologias avançadas de Raios-X e sistemas automatizados de química em via úmida assegura a máxima confiabilidade aos dados do seu laboratório.

Entendeu como monitorar e administar o enxofre em óleo marítimo? Quer otimizar seus processos de controle de qualidade e análise de meio ambiente e águas? Entre em contato com os especialistas da Pensalab e descubra as soluções ideais para elevar a produtividade e a precisão das suas análises analíticas.

Veja também: Manchas de Óleo no Mar: como fazer a medição?

FAQ – perguntas frequentes sobre enxofre em óleo marítimo

1. Por que o monitoramento do enxofre em óleo marítimo é regulamentado internacionalmente?

O monitoramento atende às diretrizes do Anexo VI da convenção MARPOL para combater a poluição atmosférica e hídrica. A queima do combustível libera óxidos de enxofre que causam chuva ácida e degradam os ecossistemas aquáticos. Assim, controlar esses índices previne a acidificação dos mares e protege a saúde pública nas zonas costeiras.

2. Qual é o limite máximo permitido de enxofre em combustível marítimo?

A regulamentação global da Organização Marítima Internacional estabelece o limite máximo de 0,50% m/m para combustíveis marítimos. Já em Áreas de Controle de Emissões (ECA), a exigência cai para 0,10% m/m para conter o impacto ambiental. A conformidade exige a transição direta para combustíveis VLSFO ou o uso de sistemas de lavagem de gases.

3. Como a tecnologia EDXRF realiza a análise de enxofre em óleo marítimo?

O método EDXRF irradia a amostra de combustível com raios-X para ejetar elétrons dos átomos de enxofre presentes no meio. Na sequência, a emissão do raio-X secundário característico é capturada por um detector dedicado para quantificar o elemento. Esse processo entrega resultados rápidos e estatisticamente precisos sem a necessidade de preparos complexos.

4. Quais são as vantagens de utilizar equipamentos portáteis a bordo de embarcações?

Analisadores compactos e portáteis dispensam cilindros de gás ou insumos complexos, facilitando a operação rápida no próprio navio. Eles vêm com curvas de calibração pré-configuradas que entregam resultados precisos em poucos minutos de medição. Isso permite verificar a conformidade do combustível bunker antes da entrada em zonas ambientais restritas.

5. Qual a relação entre a medição de enxofre nos combustíveis e a análise de meio ambiente e águas?

A combustão de óxidos de enxofre e os efluentes lavados nos sistemas de exaustão acabam depositados em rios e oceanos. Avaliar o combustível e realizar a análise de meio ambiente e águas garante a proteção da vida aquática contra a contaminação. Essa verificação contínua assegura que os descartes efluentes permaneçam dentro dos parâmetros legais.