INTRODUÇÃO.
A manipulação do sulfeto de hidrogênio pode ser fatal para todos os envolvidos e, por isso faz-se necessário que tenhamos todos os cuidados possíveis com esta molécula.
O sulfeto de hidrogênio (H2S) é um gás incolor, de cheiro desagradável característico que devido a sua toxidez é capaz de irritar os olhos e/ou atuar no sistema nervoso e
respiratório podendo matar, de acordo com a concentração, um ser humano em questão de minutos. Ocorrências de H2S podem ser encontradas nas jazidas de petróleo e gás natural, na
extração de sal (cloreto de sódio), nas águas subterrâneas, em esgotos sanitários, etc. Nos segmentos industriais o H2S é oriundo de processos de remoção de gases ácidos, de
tratamento de efluentes, de fermentações, etc. A literatura e a mídia têm mostrado que os vazamentos deste gás resultam em mortes ou podem ocasionar lesões irreparáveis nos seres
humanos e no meio ambiente, servindo educacionalmente para alertar a necessidade de normas e procedimentos para inibir e/ou impedir tais vazamentos. Apresentar um quadro
representativo do ataque deste gás tóxico aos seres humanos e identificar sistemas de detecção e de monitoramento deste gás em ambientes industriais. Finalmente, este trabalho
visa mostrar a importância do conhecimento da origem e das propriedades físico-químicas do sulfeto de hidrogênio nas relações, diretas e indiretas, com o homem, o meio ambiente e os
equipamentos industriais .
O sulfeto de hidrogênio pode ter origem na natureza e nos segmentos industriais. Na natureza é proveniente dos campos de petróleo e gás natural, das águas subterrâneas, das
zonas pantanosas, das jazidas de sal, de carvão, de minérios sulfetados e na emissão de vulcões, ou seja, é originário de processos geológicos baseados em diversos mecanismos
físico-químicos ou microbiológicos. Nos segmentos industriais a procedência do H2S é conhecida, geralmente, é oriunda de processos de remoção química e/ou de lavagens de gases
ácidos, de sistemas de tratamento de efluentes, de fermentações, de decapagens ácidas.
SULFETO DE HIDROGÊNIO – H2S – NATUREZA
O sulfeto de hidrogênio pode ter origem na natureza e nos segmentos industriais.
Na natureza é proveniente da decomposição orgânica de animais, dos campos de petróleo e gás natural, das águas subterrâneas, das zonas pantanosas, das jazidas de sal, de carvão, de minérios sulfetados e na emissão de vulcões, ou seja, é originário de processos geológicos baseados em diversos mecanismos físico-químicos ou microbiológicos.
Os mecanismos de geração de H2S necessitam de uma fonte de enxofre, tais como:
sulfato solúvel (SO42–) em sedimentos marinhos, sulfato de cálcio (CaSO4) ou sulfato de bário(BaSO4).
No caso das Bactérias Redutoras de Sulfato (BRS), outros parâmetros como pH, teor de matéria orgânica, salinidade, temperatura e ausência de oxigênio são fundamentais no desenvolvimento do processo de geração de H2S, conforme mostra a reação.
SULFETO DE HIDROGÊNIO – H2S – INDÚSTRIA
Os volumes gerados de Sulfeto de Hidrogênio – H2S por estes mecanismos dependem da disponibilidade da fonte e das condições substância. Este mecanismo pode gerar H2S que pode variar desde 10 ppm a 100.000 ppm (parte por milhão).
Nos segmentos industriais a procedência do H2S é conhecida, geralmente, é oriunda de processos de remoção química e/ou de lavagens de gases ácidos, de sistemas de tratamento de efluentes, de fermentações, de decapagens ácidas.
Abaixo algumas reações industriais para q obtenção do Sulfeto de Hidrogênio.
DOSIFICAÇÃO
A dosificação de um agente está relacionada com a Dose Letal – DL50% x Concentração Letal – CL50%. Em outras palavras, quando mais concentrado for o agente, menor será a dose para causar danos em determinados órgãos alterando os processos bioquímicos e/ou sistema enzimático da vítima.
DOSE LETAL – DL50:
É a dose de uma substância química num meio necessário para causar a morte em 50% da população exposta em experimentação.
CONCENTRAÇÃO LETAL – CL50:
É a concentração de uma substância química num meio que causa a mortalidade em 50% da população, durante um determinado período de tempo.
Entendendo a concentração letal e a dose letal, é, preciso entender as características dos efeitos tóxicos. A vítima poderá se intoxicar por dois modos:
EFEITO TÓXICO AGUDO:
É o que se desenvolve rapidamente após uma única exposição ou múltiplas em 24 horas a um agente tóxico.
EFEITO TÓXICO CRÔNICO:
Caracterizado NÃO somente pela sua duração, mas também, por sua patologia, podendo ser por acumulação ou somatória dos efeitos produzidos.
EMERGÊNCIA QUÍMICA – HAZMAT
Na emergência química é preciso ter o conhecimento técnico para poder coordenar a emergência do início ao fim. Pelo Manual para Atendimento a Emergência o isolamento deve atender:
Nº ONU: 1053 – CLASSE: 2.3 – SUBSIDIÁRIO: 2.1 – RISCO: 263 – GUAI: 117 GÁS TÓXICO E INFLAMÁVEL.
Pequenos Derramamentos (Embalagens pequenas ou pequeno vazamento de um Tanque Grande) – Diurno: Isolamento em todas as direções 30 metros. A seguir proteger as pessoas no sentido do vento 100 metros. Noturno: 400 metros.
Visando informar no artigo, utilizei uma área aberta para demonstrar através do Google Earth as distâncias seguras para Pequenos Vazamentos Diurnos e Noturnos e Grandes Vazamentos Diurnos e Noturnos.
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICA – SULFETO DO HIDROGÊNIO – H2S
Apresento algumas informações das propriedades Físico-Química do Sulfeto de Hidrogênio – H2S.
Fórmula Molecular: H2S – Família Química: Ácidos Inorgânicos – Peso Molecular: 34,08 g/mol – Ponto de Ebulição: – 60,4 ºC – Ponto de Fusão: – 82,9 ºC – Temperatura Crítica: 100,4ºC – Pressão Crítica: 88,9 atmosferas – Densidade Relativa do Vapor: 1,2 g/l – Densidade Relativa do Líquido (ou Sólido): 0,916 a – 60 °C (LÍQUIDO) – Pressão de Vapor: 760 mmHg a – 60,4 °C – Calor Latente de Vaporização: 130 cal/g.
O Sulfeto de Hidrogênio – H2S, além de ser altamente tóxico, também é um gás inflamável tendo, sua inflamabilidade em:
Limite Inferior de Inflamabilidade – LII: 4,3% (v/v) – Concentração Ideal – CI: 4,4% (v/v) a 44,9% (v/v) e seu Limite Superior de Inflamabilidade – LSI: 45%(v/v). Possui ainda uma Temperatura de Ignição – TI: 260,2 ºC.
O Ponto de Fulgor do Sulfeto de Hidrogênio – H2S, não é apresento, pois ele é classificado como gás tóxico e inflamável e a definição de ponto de fulgor é a menor concentração onde a substância desprenda gás e, em contato com o oxigênio e uma fonte de ignição provoque um flash, porém, se a fonte de ignição for retirada o flash se apaga.
Um ponto muito importante é saber como o gás se comporta mediante as variáveis de temperaturas. Simulando hipoteticamente um ambiente que tenha 3m altura, 3m de largura e 3m de profundidade, totalizado 27m³ (podemos considerar também um espaço confinado com essas mesmas medidas). Sabendo que dentro deste ambiente temos a possibilidade de temperaturas de 1ºC (inverno) e aproximadamente 50ºC (verão), sendo que dentro do ambiente podendo chegar a 80ºC. Qual o comportamento deste gás (Sulfeto de Hidrogênio – H2S) dentro deste ambiente?
Aplicando a fórmula da densidade: d = P x MM / R x T, onde: d = densidade (g/L), P = pressão (atm ou mmHg), R = Constante 0,082 (se a pressão for em atm) ou 62,3 (se a pressão por em mmHg), T = Temperatura dada em Kelvin (k = 273 + ºC). teremos os seguintes resultados apresentados no gráfico.
A densidade absoluta referente a ser aplicado neste artigo é a do Ar respirável, onde apresento os dados abaixo:
Exemplo: Densidade absoluta do Ar Atmosférico.
Dados: P = 1 atm, R = 0,082, Temperatura 20ºC
O Ar atmosférico ou ar respirável é uma mistura de gases, onde para este exemplo irei considerar o ar atmosférico em 80% de N2 e 20% de O2.
Massa Molar: N2 = 80% (N14 x 2 = 28) e O2 = 20% (O16 x 2 = 32), onde (28 x 80) + (32 x 20) / 100 = 29g/mol. A Massa Molar do ar a 20 ºC é 29 g/mol.
Quando temos uma mistura de gases denominamos como Massa Molar Aparente, no caso do Ar Atmosférico.
Temperatura em Kelvin = 273 +20 = 293
Aplicando a fórmula da densidade onde d = (P x MM) / (R x T), teremos (1 x 29) / (0,082 x 293) = 1,21g/L a 20ºC.
A densidade do Ar respirável a 20ºC é 1,21 g/l, considerando 80% de N2 e 20% de O2.
Partes Por Milhão – ppm
Partes por milhão (ppm): Indica quantas partes de soluto (em massa ou em volume) existem em um milhão (1 000 000 ou 106) de partes da solução (também em massa ou em volume). Podemos exemplificar que 10ppm = 10g de produto em 1000.000 de produto.
Sabendo do comportamento do gás pela densidade e temperatura, podemos também verificar qual o volume que esse gás irá ocupar no ambiente. Utilizando os mesmos dados de temperatura, pressão do gás e, sabendo que dentro do ambiente houve a formação da atmosfera tóxica com 5ppm e/ou 5g de sulfeto de Hidrogênio – H2S, considerando que o limite mínimo do alarme no detector de gás é 10ppm e/ou 10g, ou seja 50% a menos do limite mínimo de H2S, apresentamos os resultados:
Interpretação do Gráfico:
Podemos interpretar o gráfico analisando os três dados com a liberação de 5ppm e/ou 5g de Sulfeto de hidrogênio – H2S:
A 1ºC, a densidade do sulfeto de hidrogênio será de 1,52 g/l e ocupará um volume de 3,30 litros; e assim por diante até atingir 80ºC, com uma densidade de 1,18 g/l e um volume de 4,25 litros de gás dentro do ambiente.
Dentro da faixa de temperatura de 1ºC até 60ºC a densidade do sulfeto de hidrogênio – H2S será sempre mais pesado que o ar (1,21ºC a 20º) e o volume de 3,30L até 4,01L ficará contido na parte mais baixo do ambiente. Na temperatura de 70ºC com um volume de 4,13L a densidade do gás sulfeto de hidrogênio – H2S ficará na mesma condição do ar respirável dentro do ambiente, ou seja, se fosse um espaço confinado o detector de gás acusaria o Sulfeto de hidrogênio na entrada do espaço. Na temperatura de 80ºC o sulfeto de hidrogênio – H2S estará mais leve que o Ar respirável com seu volume de 4,24 Litros.
Sabendo que 1ppm = 0,0001%, 5ppm será 0,0005%. Um espaço de 27m³ x 0,0005% = 0,0135% do espaço, ou seja: Em um espaço de 27m³ dispersando 5ppm e/ou 5g de H2S, representará uma pequena fração de 0,0135% do espaço total (27m³) e, a uma temperatura de 1ºC até 60ºC a densidade do sulfeto de hidrogênio – H2S será sempre mais pesado que o ar (1,21ºC a 20º) e ocupará um volume de 3,30L até 4,01L.
Conclusão:
Diante das informações deste artigo, podemos deduzir que a menor concentração do Sulfeto de Hidrogênio – H2S, pode ser fatal, pois sua densidade esta acima da densidade do ar respirável e ocupará um grande volume no espaço com uma pequena quantidade do gás – H2S.
