APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS DA CIDADE DE ESTEIO-RS

Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) 8 2. Definição 8 2. Classificação 9 2. Tratamento de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) 12 2. Disposição final de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) 13 2. Dados populacionais 31 3. Geração de resíduos 32 3. Destinação e passivos 33 3. Energia elétrica 36 4 CONCLUSÃO 47 RESUMO DELLINGHAUSEN, M. L. L. ENERGY DEVELOPMENT OF THE URBAN SOLID WASTE OF THE CITY OF ESTEIO-RS. Completion of Course Work - Engineering in Energy, State University of Rio Grande do Sul, 2017. The generation of residues nowadays is a world-wide problem, it does not have place and nor treatment adjusted for it. The exit then, for approximately 40% of the Brazilian cities (SOURCE: IBGE 2000), was the adoption of better systems of controlled landfill and socially of what the drains. Segundo a Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE), composta por 34 países membros, mais África do Sul, Brasil, China, Indonésia e Rússia, que tem por objetivo fornecer uma plataforma para comparar políticas econômicas e sociais, solucionar problemas comuns e coordenar políticas domésticas e internacionais, a geração per capita de resíduos sólidos varia de 115 kg/hab.

ano na China a 830 kg/hab. ano na Noruega, mantendo um média entre os países estudados de 560 kg/hab. ano. No Brasil, a gestão dos resíduos sólidos tem adquirido cada vez mais relevância nas discussões referentes a espaços urbanos e ao seu planejamento. A metodologia de pesquisa é o estudo de caso. REVISÃO BIBLIOGRAFICA Para uma melhor compreensão deste trabalho, se faz necessário abordar as normas técnicas e leis vigentes que definem e classificam os resíduos sólidos urbanos, a definição da tecnologia utilizada e também as definições dos equipamentos que compõem o sistema proposto para recuperação energética destes resíduos. Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) A lei nº 12.

do dia 02 de agosto de 2010 instituiu a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), a qual, busca reunir princípios, objetivos, instrumentos e diretrizes para a gestão dos resíduos sólidos, responsabiliza as empresas pelo recolhimento de produtos descartáveis (logística reversa), estabelece a integração de municípios na gestão dos resíduos e responsabiliza toda a sociedade pela geração de lixo. A PNRS define os resíduos sólidos da seguinte maneira: Material, substância, objeto ou bem descartado resultante de atividades humanas em sociedade, a cuja destinação final se procede, se propõe proceder ou se está obrigado a proceder, nos estados sólido ou semissólido, bem como gases contidos em recipientes e líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou em corpos d’água, ou exijam para isso uma solução técnica ou economicamente inviáveis em face da melhor tecnologia disponível.

Através da Lei Federal nº 12. e do Decreto Federal nº 7. foi promulgada a PNRS, que também define, em seu Art. º, Inciso XVI, o termo resíduo sólido, como sendo qualquer material, substância, objeto ou bem descartado oriundo de atividades humanas em sociedade, a cuja destinação final se procede, se propõe proceder ou se está obrigado a proceder, nos estados sólido ou semissólido, incluindo também nessa definição os gases contidos em recipientes, além dos líquidos com certas particularidades constantes na NBR 10004:2004. Conforme o critério da Lei Federal nº 12. Para a classificação dos resíduos sólidos a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) elaborou as seguintes normas técnicas: • NBR 10005:2004 – Procedimentos para obtenção de extrato lixiviado de resíduos sólidos; • NBR 10006:2004 – Procedimento para obtenção de extrato solubilizado de resíduos sólidos; • NBR 10007:2004 – Amostragem de resíduos sólidos.

Além destas, também foram utilizadas, como referência normativa, as seguintes normas técnicas: • NBR 12808:1993 / 2016 – Resíduos de serviço de saúde – Classificação; • NBR 14598:2007 - Produtos de petróleo – Determinação do ponto de fulgor pelo aparelho de vaso fechado Pensky-Martens; • USEPA – SW 846 – Test methods for evaluating solid waste – Physical/Chemical methods, de autoria da United States Environmental Protection Agency (USEPA, s. d. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) classifica os resíduos sólidos como apresentado a seguir. • Resíduos Classe I – Perigosos Aqueles que apresentam periculosidade, como riscos potenciais à saúde pública e/ou ao meio ambiente, que possuam características de inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade ou patogenicidade; • Resíduos Classe II – Não perigosos São classificados como não perigosos os resíduos apresentados no anexo H da NBR 10004:2004, e são subdivididos em inertes e não inertes, conforme descrição a seguir.

Surge como uma opção viável para contribuir com a solução do problema sempre crescente dos RSU. A reciclagem pode ser efetuada a partir de coletas seletivas ou por meio de unidades de triagem. Pereira Neto, 2007). • Compostagem É um dos processos biológicos de tratamento mais antigos de que o homem tem conhecimento. Como se trata de transformar a matéria orgânica em adubo orgânico para a posterior utilização agrícola. • Lixão ou Vazadouro Resultam da disposição dos resíduos a céu aberto, sem organização quanto a área de disposição, ao chorume, a liberação dos gases para a atmosfera e a proliferação de vetores de doenças. Representam uma forma inadequada e ilegal de disposição final. • Aterro controlado Não expõe os resíduos diretamente à atmosfera e periodicamente é coberto com terra, não apresenta impermeabilização do solo e nem sempre possui sistema de drenagem do chorume, tampouco captação dos gases formados pela decomposição da matéria orgânica.

• Aterro sanitário Compreende uma instalação previamente planejada para a destinação final de resíduos sólidos, objetivando não oferecer riscos ao meio ambiente e à saúde pública. São realizados estudos geológicos e topográficos para a escolha da área, é realizada impermeabilização do solo com as devidas captações de líquidos e gases e diariamente os resíduos depositados são recobertos por terra. O calor pode ser utilizado em processos produtivos ou produzir vapor para a movimentação de turbinas e assim converter em eletricidade. A escória, geralmente formada pelos componentes inorgânicos, possui metais ferrosos e não ferrosos que podem ser enviados a reciclagem. As cinzas e o pó de filtro (resultante dos equipamentos de controle de poluição ambiental) são rejeitos e necessitam da destinação final em aterros industriais.

Os gases de combustão devem ser limpos de contaminantes (principalmente dioxinas, furanos e metais pesados) e material particulado até atingir os níveis impostos pela legislação ambiental antes de serem emitidos para a atmosfera. • Gaseificação de RSU Tecnologia conhecida há muito tempo, mas pouco utilizada, principalmente no Brasil. O aterro sanitário deve atender a normas ambientais específicas, como impermeabilização, extração de biogás e chorume, evitando assim danos à saúde pública e minimizando impactos negativos. A colete de biogás em aterro sanitário ocorre por exaustão forçada, através de sopradores. O biogás é canalizado até a planta de extração onde é queimado em flare1 ou, por outro lado, convertido em energia. Incineração 2. Estado da Arte Uma das tecnologias que se tem destaque nos últimos anos, que é utilizada para tratamento dos resíduos sólidos, tanto urbanos como industriais, é a incineração, em especial nos países nórdicos, devido à necessidade de diversificação das fontes energéticas para aquecimento, à densidade populacional elevada e devido à falta de terrenos apropriados para outras soluções.

Como uma combustão não é totalmente completa, realiza-se a elevadas temperaturas, pois os RSU têm composições diversas e geram como produtos da combustão, além de vapor d’água, CO2 e SOx, HCl, HF, CO, NOx, material particulado (partículas finas quase sempre com sílica), metais e substâncias orgânicas na forma gasosa ou aderidas também ao material particulado. Também são gerados rejeitos (cinzas volantes2 e escórias3) em função dos materiais inorgânicos contidos nos RSU que não participam das reações de combustão. A tecnologia de incineração apresenta como principais características operacionais a pressão de trabalho, em torno de 50 bar; a elevada temperatura, superior a 450°C; e o rendimento limitado a 25%. O processo de combustão pode ser otimizado a partir do controle dos seguintes três fatores: temperatura, turbulência e tempo de detenção.

Desde a introdução dos resíduos no incinerador, e em função do tipo de sistema utilizado, a massa em combustão é sujeita a diversas temperaturas. Durante o deslocamento dos resíduos na grelha, o material vai sendo aquecido e passa por uma secagem, ocorrendo a perda dos compostos orgânicos voláteis e a combustão do resíduo carbonoso; cerca de 60% do ar de combustão pré-aquecido é introduzido por baixo da grelha, sendo o restante do ar introduzido sobre a grelha a alta velocidade para criação de uma região de elevada turbulência e promoção de sua mistura com os gases e vapores gerados durante a combustão. Figura 4 – Representação de forno caldeira Fonte: Detroitstoker 2017 • Leitos fluidizados tipos circulante ou borbulhante São mais utilizados para lodo de esgoto; os resíduos, que devem estar triturados a diâmetro igual ou inferior a 25 mm, são incinerados em suspensão em leito de partículas inertes como areia e cinzas, insuflado com ar primário de combustão; exige maior complexidade operativa e ainda não alcançou seu pleno desenvolvimento comercial.

• Câmaras múltiplas São adotadas geralmente para capacidades pequenas (0,2 a 200 t/dia), aplicável, por exemplo, a determinados grupos de resíduos de serviços de saúde; os resíduos são incinerados na grelha fixa da câmara primária e a pós-queima dos gases ocorre na câmara secundária; como gera baixas pressões de vapor, não é recomendado para a geração de energia elétrica (CEMPRE, 2017). • Forno rotativo É mais utilizado para resíduos industriais e quantidade de resíduos superior a 24 t/dia (CEMPRE, 2017). Princípios da conversão em energia O aproveitamento energético de resíduos por meio de processos térmicos se dá, principalmente, por meio da utilização de turbinas a vapor, onde a energia térmica extraída dos RSU é transferida para água para que ela mude para a fase gasosa, aumentando significativamente a pressão e a temperatura.

Utilizado como referência para estudos termodinâmicos, o gráfico facilita a percepção entre as variações de temperatura e a entropia durante o ciclo termodinâmico referido. A segunda Lei da Termodinâmica nos diz que o trabalho pode ser completamente convertido em calor (energia térmica), mas esta energia térmica não pode ser integralmente convertida em trabalho. Assim, a entropia simboliza o grau de irreversibilidade de um sistema e representa a quantidade de energia que não pode mais ser transformada em trabalho. Em equilíbrio termodinâmico, a parcela de energia interna de um sistema que não pode mais ser convertida em trabalho é determinada pelo produto da entropia (S) pela temperatura absoluta (T), e desta forma, somente a parcela F = U – T. S da energia interna (U) disponível pode ser convertida em trabalho.

Estas partículas ionizadas são atraídas para as placas do precipitador eletrostático e são retiradas através de vibrações e/ou batimentos sendo posteriormente direcionadas para fora do equipamento. A figura 7 mostra o funcionamento simplificado do equipamento e a figura 8 ilustra o precipitador eletrostático de escala comercial. Figura 7 – Diagrama simplificado do precipitador eletrostático. Fonte: <www. daniel-fisica3ur. O líquido capta partículas sólidas do gás e depois é retirado. As figuras 10 e 11 apresentam o princípio de funcionamento e o lavador em escala real, respectivamente. Figura 10 – Princípio de funcionamento do lavador de gases. Fonte: Belfano, 2017 Figura 11 – Lavador de gases em escala comercial Fonte: Belfano, 2017 2. Vantagens e Desvantagens As vantagens gerais da incineração de RSU são a “higienização” e a redução do volume de RSU, a habilidade para lidar com resíduos perigosos e não-perigosos e a possibilidade de recuperação de energia.

Elevados investimentos de operação e muito tempo até que a incineradora se torne operacional Ocupa menor espaço físico por megawatt do que outras fontes de energia renováveis. Uma vez instalada, cria uma grande inércia de decisão na gestão dos resíduos devido ao elevado investimento que envolve a necessidade de um abastecimento a longo prazo para preencher a capacidade instalada. Fonte de combustível sustentável, renovável e estável (em comparação com eólica e solar). Destrói resíduos químicos/PAPs convencionais. Resulta em níveis de emissão muito abaixo dos permitidos. com. br>. Resultados e Discussões 3. Dados populacionais Esteio é um pequeno município brasileiro do estado do Rio Grande do Sul que conta com uma área de 27,7 km², distante 20 km da capital Porto Alegre, sua população em 2016 é de 85.

habitantes (FEE 2016). Rural 117 Fonte: FEE 2016 Tabela 3 – Taxa de crescimento do município de Esteio / RS. População IBGE 2000/2010 Urbana 1,001% Rural 1,021% Fonte: IBGE 2010 Segundo a Fundação de Economia e Estatística do Rio Grande do Sul, a densidade populacional do município de Esteio em 2013 é de 2. hab. km². Geração de resíduos Os habitantes de Esteio geram, segundo a Secretaria Municipal de Obras e Viação (SMOV), a média de 2. Após o deslocamento dos resíduos da área do antigo lixão, houve uma recomposição paisagística do local, com recobrimento da área com argila. A prefeitura aplicou um orçamento anual total em 2016 de R$ 4. destes, R$ 2. foram destinados para a coleta e transporte dos resíduos sólidos e R$ 2. para a destinação final.

O método mais simples e mais direto é o denominado método da rota mais curta, que pode ser baseado utilizando-se de software. Por meio de soluções computadorizadas, a rede de ligações e de “nós” pode ser mantida em um banco de dados e, ao selecionar pares particulares da origem e do destino, as rotas curtas podem ser desenvolvidas (BALLOU, 2001). A partir desta concepção, adquirir um sistema de roteirização pode permitir ganhos significativos, tanto do ponto de vista financeiro, com a redução dos custos operacionais, quanto em termos da qualidade do serviço prestado. Para redução de custos, deve-se utilizar os veículos já existentes para a coleta dos resíduos no perímetro urbano do município. A coleta de resíduos deve ser removida de acordo com os dias e horas marcadas para os resíduos reciclados (tipo papel, vidro, plástico e alumínio), os resíduos orgânicos e os rejeitos.

A programação do veículo apresenta o dia e o horário marcado para a remoção do resíduo sólido porta a porta para cada bairro. Cumprindo-se a programação simultaneamente com a população, que também coloca o resíduo à disposição poucas horas do momento da remoção, é possível um bom desempenho da gestão. O resíduo sólido não pode ser colocado em horário distante do horário da coleta, pois animais e insetos podem ter contato com o mesmo, favorecendo o contágio de doenças e espalhando tais resíduos pelas ruas. A coleta seletiva e o saneamento não só contribui para a redução da poluição causada pelo resíduo, como também proporciona economia de recursos naturais.

As consequências da disposição inadequada do lixo no meio ambiente são a proliferação de vetores de doenças, a contaminação de lençóis subterrâneos e do solo pelo chorume (líquido escuro, altamente tóxico, formado na decomposição dos resíduos orgânicos do lixo) e a poluição do ar, causada pela fumaça vinda da queima espontânea do lixo exposto (COELHO, 2006). O transporte da energia foi também alvo de nova regulação, não havendo mais obstáculos à sua contratação. O mercado de energia no Brasil está dividido em ACR (Ambiente de Contratação Regulada), onde estão os consumidores cativos, e ACL (Ambiente de Contratação Livre), formado pelos consumidores livres. Os consumidores cativos são aqueles que compram a energia das concessionárias de distribuição às quais estão ligados.

Cada unidade consumidora paga apenas uma fatura de energia por mês, incluindo o serviço de distribuição e a geração da energia, e as tarifas são reguladas pelo Governo. Os consumidores livres compram energia diretamente dos geradores ou comercializadores, através de contratos bilaterais com condições livremente negociadas, como preço, prazo, volume, etc. Com esse novo modelo institucional do setor elétrico tornou-se possível a produção de energia elétrica a partir do lixo com o envolvimento da iniciativa privada e passaram a ser viáveis parcerias entre empresas e prefeituras. Em especial a Resolução ANEEL 271 de 2007, mostrada abaixo, que inclui as usinas de incineração nas isenções das tarifas de transmissão (TUST) e distribuição (TUSD), desde que a potência exportada seja inferior a 30 MW e pelo menos 50% da energia seja produzida pela fração renovável de lixo.

Esta última restrição inviabiliza a adoção dos ciclos combinados similares aos da usina de Bilbao uma vez que naquele caso 75% da energia é gerada pelo gás natural. As tecnologias disponíveis não são recentes, mas só agora vão poder ser adotadas no Brasil. Nos Estados Unidos, na Europa, no Japão e agora, em larga escala na China, já foram implantadas usinas termelétricas alimentadas por resíduos, notadamente a partir dos anos 80. Considerando, para a estimativa, as perdas envolvidas na conversão de energia e as margens de segurança propostas, adotamos para esse projeto uma eficiência de 0,5 kWh por tonelada de RSU (kWh/t RSU) processada no incinerador. Assim, podemos desenvolver o cálculo abaixo: Sendo assim, a quantidade de energia elétrica produzida por ano através da cogeração do processo de incineração de RSU é de aproximadamente 17 MWh.

As plantas de incineração, além de rigorosos sistemas de tratamento/disposição de efluentes e resíduos, devem dispor de sistemas de monitoramento contínuo dos controles operacionais e das emissões atmosféricas geradas. Deve-se monitorar também, com frequência determinada, a qualidade das águas subterrâneas e superficiais, os efluentes líquidos gerados e descartados, o nível de ruído ambiental, a qualidade do ar, solo e, em situações específicas, inclusive de alimentos produzidos na área de influência do empreendimento. Os controles operacionais também contribuem como medidas preventivas para redução de emissões atmosféricas, como CO e NOx. Os aterros encerrados devem ser monitorados por pelo menos 40 anos para controle de efluentes poluidores. Custos de Implantação e manutenção de uma usina de incineração de Resíduos Sólidos O processo em geral não tem impacto ambiental que inviabilize a aplicação do mesmo.

Deve, no entanto, ser encarado como uma melhora na condição atual da disposição final dos resíduos. A desvantagem deste processo é um valor elevado de investimento inicial. Porém, este empecilho poderia ser resolvido com uma política governamental de incentivo à essa atividade. A incineração gera subprodutos que, caso não sejam comercializáveis, virão a onerar o sistema, reduzindo o custo negativo. Entretanto esta análise não será realizada neste trabalho, pois requer uma avaliação de mercado futuro, com vistas a identificar o potencial de escoamento da produção destes materiais. Outra alternativa que poderia ser considerada é a de doação dos subprodutos, o que não incorre em nenhum custo extra para o empreendimento. As cinzas são os principais subprodutos da incineração, podendo ser utilizadas na construção civil.

Análise Econômica Para calcular o custo da energia gerada será utilizada a metodologia de custo nivelado da energia através do Índice Custo-Benefício (ICB). Incineração 43,61 Fonte: Tolmasquim, 2003. Outra variável importante, por conta dos acordos internacionais que permitem a comercialização de créditos de carbono, é a que diz respeito à redução de emissões de gases do efeito estufa. O aproveitamento energético do RSU é reconhecido como uma das iniciativas com maior potencial neste sentido, por reunir a inibição de duas das principais fontes poluidoras: o metano oriundo da decomposição do lixo e o dióxido de carbono proveniente da queima do gás natural para conversão em energia elétrica (HENRIQUES, 2004). Para conhecer a emissão evitada pelo aproveitamento energético no processo de incineração é preciso considerar sua eficiência.

Sabendo-se que essa unidade energética consome uma determinada quantidade de RSU e inibe uma quantidade energética de poluentes, encontra-se a quantidade de emissão evitada, como mostra a Tabela 6. Os créditos de carbono originados no aproveitamento energético de RSU geram receitas que podem, muitas vezes, tornar o projeto de geração de energia economicamente viável. A receita gerada pela implementação do MDL é um incentivo para melhoria de tecnologias e para avançar na questão da gestão adequada de RSU em municípios brasileiros. O modelo de mercado de créditos de carbono oferece dupla vantagem: (i) para o comprador, é mais barato pagar por um projeto de MDL do que alterar seu próprio processo produtivo; (ii) para o vendedor, é uma fonte de recursos para investimentos.

Em menos de uma década, uma atividade inexistente transformou-se em um mercado que movimentou US$118 bilhões em 2008, um aumento de 84% em relação ao ano anterior (BRAGA e VEIGA, 2010). Ainda segundo Braga e Veiga (2010) existem dois mercados de crédito de carbono: o mercado regulado e o voluntário. Considerou para a conta o valor da tonelada de crédito de carbono do mercado regulado, que é mais valorizado. No mercado voluntário seria uma negociação em valores em torno de US$ 41. Diferença essa justificada pelo ao rigor na seleção dos projetos no âmbito do MDL (ALVES, OLIVEIRA e LOPES, 2013). Reforçando a ideia de que o Mercado de Crédito oferece vantagens de maneiras distintas: para quem compra, pois ajudaria os países industrializados a atingir as metas de emissão e estes não precisariam alterar o processo produtivo já existente.

E também para quem vende, pois é uma maneira de obter receita. Já a proporção de fontes renováveis deve permanecer acima de 80% durante este ano. De acordo com o levantamento, o superávit é resultado das altas taxas de crescimento na produção de petróleo e de gás natural, associadas a uma baixa demanda global de energia. A produção de petróleo acumula alta de 10,9% até junho, na comparação com o mesmo período do ano passado. Em junho, segundo o boletim, o aumento foi de 5%. Já a produção de gás natural cresceu 8,9% no ano e 7,4% até junho. No entanto, em relação à disposição final, com raras exceções, as tarifas pagas pela população não permitem o tratamento adequado. Na Europa e Japão as prefeituras pagam às empresas que gerenciam os RSU cerca de R$ 250,00 ou mais por tonelada de lixo, dando destinação final adequada.

No Brasil, devido à baixa renda da população, não é possível pagar valores desta magnitude, no município em estudo as taxas variam entre R$ 45,00 e R$ 75,00 a tonelada, o que só viabiliza lixões ou aterros sanitários. Nesse contexto, a incineração de resíduos se mostra como a escolha mais adequada, do ponto de vista da capacidade em diminuir o volume de resíduos a ser destinado a aterros sanitários, aumentando a vida útil dos já existentes e diminuindo drasticamente a necessidades de aterros futuros e da eficiência na conversão energética. A aplicação deste sistema já é executada no Brasil, e com a crescente modernização das plantas ela tem ficado cada vez mais atrativa. Crédito de Carbono: O mercado de crédito de carbono no Brasil.

X SEGeT – Simpósio de Excelência em Gestão e Tecnologia, 2013. BALLOU, R. H. Gerenciamento da cadeia de suprimentos: planejamento, organização e logística. gov. br/pre/boletimrsa/BOLRSA201012. pdf>. Acessado em: 22/11/2017. COELHO, Ricardo Mota Pinto. Ago. v. nº. p. Disponível em <http://www. n. p. São Paulo Jan/Abr, 2016. HENRIQUES, R. M. Interciência. Rio de Janeiro, v. p. JORNAL DO COMÉRCIO, Disponível em: <http://jcrs. uol. “Risco de mercado na comercialização de energia elétrica: uma análise estruturada com foco no ambiente de contratação livre – ACL”. Dissertação de Mestrado, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2015. SAVI, J. Gerenciamento integrado de resíduos sólidos urbanos em Adamantina-SP: análise da viabilidade da usina de triagem de RSU com coleta seletiva.

Tese de Doutorado - Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Estadual Paulista. v. nº. p. Disponível em <http://www. scielo.