Gestão ambiental do lixo urbano

Gestão ambiental do lixo urbano

O Lixo e o Meio Ambiente - Panorama Internacional

Gestão de Resíduos Urbanos

O lixo produzido pela atividade do homem é hoje uma das mais graves ameaças à  sua própria qualidade de vida. Isto tem determinado a tendência mundial pela minimização da geração de lixo, entendendo-se como tal a produção/venda de produtos dos quais restem o mínimo possível de resíduos, o reuso de embalagens, a reciclagem e o aproveitamento energético dos resíduos não recicláveis.

A reprogramação conceitual de produtos em geral, em especial de suas embalagens, é algo que foge completamente ao controle dos Municípios. Já a reciclagem pode e deve ser incentivada por eles, conscientizando a população e estruturando programas de coleta seletiva, e mantendo núcleos de triagem de recicláveis.

No entanto, mesmo que se obtenha o maior sucesso nestes programas, a maior parcela dos resíduos gerados, mais de 65%, necessitará de uma destinação final adequada, preferencialmente uma rota que privilegie o aproveitamento da energia contida no lixo. Isto é demonstrado no quadro a seguir:

Gestão Integrada de Resíduos Sólidos Urbanos

 

As duas principais rotas de destinação final de resíduos em todo o Mundo são os Aterros Sanitários e a Incineração dos Resíduos.

Os Aterros Sanitários, se concebidos de forma tecnicamente correta, demandarão investimentos e custos operacionais quase tão elevados quanto o de outras rotas de destinação com alta tecnologia aplicada. 

A maior diferença em termos de investimento para implantação é que, enquanto outras tecnologias demandam capital intensivo (praticamente todo o investimento é feito antes do início da operação), no caso dos Aterros Sanitários, o mesmo valor é investido ao longo de toda a sua vida útil e após o seu encerramento, durante o período de monitoramento obrigatório.  

A recuperação do biogás do aterro para geração de energia é técnica  adotada há alguns anos nos EUA e Europa. O objetivo da sua adoção no 1º Mundo é muito mais ambiental – redução das emissões de gases do efeito estufa ( o biogás é composto por cerca de 50% de metano) – do que propriamente econômico – geração de energia.

A energia gerada com o uso deste método é bastante inferior à de outras rotas de destinação final com geração de energia,  uma vez que a eficiência máxima de captação do biogás é de cerca de 65% do biogás gerado.

Aproveitamento energético dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU)

BIOGÁS DE ATERRO (base metano)

0,1 - 0,2 MWh /ton RSU

DIGESTÃO ANAERÓBICA ACELERADA

0,1 - 0,3 MWh /ton RSU

INCINERAÇÃO RSU com Geração de Energia

0,4 - 0,6 MWh /ton RSU

CICLO COMBINADO RSU + Gás Natural

0,8 - 0,9 MWh /ton RSU

Em 1999 o Landfill Directive da Comunidade Econômica Européia União Européia (1999) recomendou a todos os seus membros a redução drástica (75%) do envio de lixo biodegradável (matéria orgânica, papel, etc) para os  Aterros Sanitários até o ano de 2006, com metas adicionais para os anos seguintes, objetivando a eliminação dos aterros de biodegradáveis até o ano de 2016.  Países como a França, a Alemanha, Áustria, Dinamarca e Holanda já em 2005 haviam atingido os objetivos de 2016. Os demais membros buscam atingir suas metas.  

A incineração de resíduos é uma rota secular de destinação final do lixo – o 1° incinerador foi construído na Inglaterra por volta de 1870 -  sendo a técnica mais  comumente utilizada para o tratamento térmico de resíduos até os dias atuais. Trata-se da rota tecnológica de destinação de resíduos urbanos mais testada no Mundo e a que obtém a maior redução de peso/volume (cerca de 90%).

A forte campanha contrária às Usinas  de Incineração de resíduos  durante década de 80 resultou na adoção de legislações ambientais com  limites extremamente rigorosos para as emanações gasosas, nos EUA, nos países da União Européia e no Japão. Como conseqüência, observou-se o encerramento das atividades de centenas de Plantas de Incineração que não apresentavam conformidade com os novos limites  de emanações, ao mesmo tempo em que pesados investimentos foram realizados, objetivando a adequação dos sistemas de tratamento dos gases e vapores da incineração. Somente nos EUA, levantamentos mostram que mais de US$ 1 Bilhão foram investidos na adequação de Usinas.

A Convenção de Estocolmo sobre Poluentes Orgânicos Persistentes, assinada e ratificada por dezenas de Países, inclusive pelo Brasil em 2001, na Parte V do Anexo C, indica o tratamento térmico realizado de forma adequada é recomendado como ‘Melhores Técnicas Disponíveis ’, como se observa no texto a seguir:

B. Melhores técnicas disponíveis

...(b) medidas gerais para redução de liberação: .... No caso de construção de instalações ou modificação significativa, além das medidas de prevenção descritas na seção A da Parte V, poderão ser consideradas as seguintes medidas de redução na determinação das melhores técnicas disponíveis:

  1. uso de métodos melhorados para limpeza de gases tais como oxidação térmica ou catalítica, precipitação de pó ou adsorção;

  2. tratamento de resíduos, água residual, dejetos e lodo de esgotos, por exemplo, por tratamento térmico ou tornando-os inertes ou detoxificando-os por processos químicos;

  3. mudanças de processos que promovam a redução ou eliminação de liberações, tal como a adoção de sistemas fechados;

  4. modificação de projetos de processos para melhorar a combustão e evitar a formação das substâncias químicas relacionadas neste Anexo, por meio do controle de parâmetros tais como temperatura de incineração ou tempo de residência .”?

O texto da Convenção de Estocolmo não poderia ser restritivo ao uso tecnicamente adequado das  tecnologias de tratamento térmico dos resíduos urbanos , uma vez que vários países que assinaram e/ou ratificaram figuram dentre os que utilizam largamente estas tecnologias.

Recentemente, o Relatório elaborado pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas da ONU (IPCC), que inclusive foi distinguido com o PREMIO NOBEL DA PAZ 2007, divulgou que é da ordem de 3% a contribuição do biogás dos aterro (50% de metano) para o  aquecimento global.

Como parte do esforço mundial para reverter o grave quadro climático, o Relatório do IPCC recomendou as seguintes medidas relativas à gestão do lixo urbano:

  • Estímulo ao Reuso e à Reciclagem.

  • Captação/Queima do biogás de aterros, para minorar as emissões diretas para a atmosfera do gás metano.

  • Incineração dos resíduos com recuperação de energia, para impedir a formação do biogás de aterro.

Estudos recentes realizados nos EUA, já apontam as unidades de incineração de resíduos com geração de energia como fontes menos importantes de emissões de poluentes orgânicos persistentes. O gráfico ‘Evolução das fontes de Dioxinas e Furanos no EUA’ demonstra o quadro mais recente:

Fonte.: EPA – Office of Air Quality Planning & Standards, 2002

O documento do Ministro do Meio Ambiente, Conservação da Natureza e Segurança Nuclear da Alemanha, intitulado “Waste Incineration: a Potencial Danger (Setembro/2005)”?  fornece dados atualizados sobre a incineração de resíduos urbanos como fonte de emissões de dioxinas e furanos naquele País. Deste trabalho, reproduzimos o quadro a seguir:

 

Emissões por ano em g deUnidades de Toxidade

1990

1994

2000

Extração e processamento de Metais

740

220

40

Incineração de RSU

400

32

0,5

Centrais  de Geração de Energia

5

3

3

Incineração de Resíduos Industriais

20

15

<10

Tráfego

10

4

<1

Emissões Totais

1200

330

<<70

No mesmo documento, uma afirmação interessante: se a mesma quantidade de energia elétrica e térmica gerada atualmente na Alemanha a partir dos resíduos urbanos,  fosse gerada por suas centrais de geração de energia tradicionais, haveria 3 vezes mais quantidade de tóxicos no ar, aí se considerando arsênico, cádmio, níquel e outros metais pesados considerados cancerígenos.

Adequadas às exigentes normas ambientais vigentes na expressiva maioria dos Países, dezenas de novas plantas de incineração com recuperação de calor para geração de energia elétrica ou térmica foram construídas nos últimos 10 anos  nos EUA,  na Ásia  e  na União Européia, muitas delas implantadas em áreas urbanas (em Tóquio há 20 unidades) sem qualquer reação negativa das comunidades vizinhas, e com indiscutível economia ambiental e financeira em relação aos cada dia mais distantes aterros sanitários.

Unidades de Incineração com Geração de Energia (WTE) na Europa (clique para ampliar)

Atualmente, mais de  130 milhões de toneladas de resíduos urbanos são tratados por ano em cerca de 750 unidades de incineração com recuperação de energia implantadas em 35 Países gerando mais de 10000MW de energia elétrica ou térmica. Entre 1996 e 2001, 117 novas plantas de incineração de resíduos urbanos com recuperação de energia foram construídas, com destaque para países em desenvolvimento da Ásia (Coréia do Sul, China, Taiwan, Malásia e Singapura), ampliando em 7,8milhões  de toneladas a capacidade anual de tratamento de resíduos urbanos.

PAIS/ REGIÃO

INSTALAÇÕES EM OPERAÇÃO

CAPACIDADE DE TRATAMENTO(TON/ANO RSU)

POTENCIA INSTALADA

UNIÃO EUROPÉIA

301 instalações

50,2 milhões

8800 MW(30% energia elétrica e 70% térmica)

Observações: Mais de 20% do Lixo Urbano destinados em plantas com recuperação de energia. Holanda, Suíça e Dinamarca já tratam assim mais de 40% do lixo urbano.Fonte: European Incineration Profile, 2000

JAPÃO

189 instalações

39 milhões

847 MW(energia elétrica e térmica)

Observações: 79% do Lixo Urbano é destinado em mais de 1900 instalações de tratamento térmico. O Governo projeta produção de 4170 MW com ´combustível´ lixo em 2010.Fonte: Natural Resources & Energy Agency

EUA

98 instalações

29,4 milhões

2760 MW(90% energia elétrica e 10% térmica)

Observações: 13% do total de Lixo Urbano é tratado em plantas com recuperação de energia.Fonte: ISWA, Julho de 2002

FATOR RELEVANTE: a partir de 1995, 49 plantas de geração de energia à partir do lixo foram instaladas na Ásia, 19 na Coréia do Sul, 19 em Taiwan, 7 na China e 4 em Singapura.

Os Países do  1º Mundo, onde se encontram instaladas e em operação mais de 80% da Usinas de Geração de Energia a partir do Lixo Urbano, entendem ser esta uma das boas opções para substituição da energia de combustíveis fósseis por fontes alternativas renováveis, com indiscutível economia ambiental e financeira em relação aos cada dia mais distantes aterros sanitários. 

A Tecnologia USINAVERDE

O processo USINAVERDE de tratamento térmico e geração de energia a partir dos resíduos urbanos é precedido por criteriosa seleção manual/mecânica de todos os materiais recicláveis – garrafas “pet”, papelão, latas de aço e de alumínio, vidros, etc. que serão destinados à indústria de reciclagem.Somente são submetidos ao tratamento térmico a matéria orgânica e os resíduos combustíveis não recicláveis (papel e plástico contaminado com matéria orgânica, etc) ou seja, exatamente o material que seria destinado ao Aterro.

O tratamento térmico dos resíduos no forno ocorre, em média, a 950º C. A oxidação dos gases, na câmara de pós-queima, ocorre a +/- 1050°C, com tempo de residência de 2 segundos. As cinzas são recolhidas em arrastadores submersos em corrente de água e lançadas no decantador.Os gases quentes (cerca de 1000º C) são aspirados através de uma Caldeira de Recuperação, onde é produzido vapor a 45 Bar de pressão e 420° C.

O vapor gerado pela caldeira acionará um Turbo-gerador com potência efetiva de 3,2 MW, gerando aproximadamente 0,6 MW de energia elétrica por tonelada de lixo tratado. É muito importante observar-se que a energia gerada é um sub-produto do processo de destinação final ambientalmente correta do lixo urbano e como tal uma Unidade de Tratamento de RSU jamais deve ser comparada com hidrelétricas ou termelétricas, cuja única função exclusiva é gerar energia . O processo USINAVERDE, além de aproveitar o potencial energético contido em resíduos que seriam simplesmente enterrados, contribui com a conservação da energia contida nos materiais segregados para fins de reciclagem (alumínio, metais ferrosos, vidros etc..)

Os gases exauridos da Caldeira de Recuperação são neutralizados por processo de lavagem em circuito fechado (lavadores e tanque de decantação) não havendo a liberação de quaisquer efluentes líquidos.O processo de lavagem ocorre em dois estágios: no 1º estágio, ocorre a lavagem e redução da temperatura com o uso de spray jets; no 2º estágio os gases resfriados são forçados a passar por “barreiras” de solução de lavagem criadas por hélices turbinadas existentes no interior dos lavadores, ocorrendo o chamado “polimento dos gases”.A solução de lavagem proveniente dos lavadores é recolhida em tanques de decantação onde ocorre a neutralização com as cinzas do próprio processo, hidróxido de sódio e a mineralização (decantação dos sais), retornando posteriormente ao processo de lavagem.Restará no decantador um precipitado salino (concentração de cálcio e potássio) e material inerte, correspondendo a algo em torno de 8%, em peso, dos resíduos para tratados. Este material está sendo testado, em substituição à areia, na fabricação de tijolos e pisos. Um módulo de 150 ton/dia gera material suficiente para a produção de 1500 tijolos/dia (1 casa de 50 m2 por dia).Os gases limpos, após passagem por eliminador de gotículas (demister), são liberados para a atmosfera pela chaminé.Exaustores instalados imediatamente antes da chaminé garantem que todo o sistema de gases, desde o forno até a saída dos lavadores ocorra em pressão negativa.

Contrariamente à maioria dos sistemas de limpeza dos gases e vapores da incineração de lixo urbano adotados no Mundo, que utilizam, principalmente, ‘filtros de manga’ de elevado custo de aquisição e manutenção, a rota tecnológica patenteada pela USINAVERDE para a neutralização dos gases e vapores tem como base uma solução de água alcalinizada com as cinzas do próprio processo e hidróxido de cálcio.

Analisando a tecnologia USINAVERDE à luz das recomendações da Convenção de Estocolmo sobre Poluentes Orgânicos Persistentes (POPs), observamos a mais absoluta sintonia:No processo USINAVERDE a oxidação térmica dos gases é completa, ocorrendo a uma temperatura de cerca de 1050º C e com excesso de ar na queima de 110%, o que se reflete na eliminação total do monóxido de carbono. Os resultados dos testes indicam, no máximo, 2 ppm de CO nos gases emitidos na chaminé. Por outro lado, o método de limpeza dos gases por absorção em solução de lavagem com pH alcalino mostra-se bastante eficaz.O processo USINAVERDE utiliza sistemas fechados de gases de combustão (pressão negativa) e de lavagem com água alcalinizada em circuito fechado.No processo USINAVERDE os resíduos são tratados a uma temperatura mínima de 850ºC, e os gases, na câmara de pós-combustão, são submetidos a uma temperatura de 1050ºC com tempo de residência mínimo de 2 segundos. As temperaturas são controladas automaticamente.

A tecnologia USINAVERDE também está absolutamente alinhada com o ‘Sumário para Formuladores de Políticas’ elaborado pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC/ONU) quando recomenda especificamente a incineração de resíduos com geração de energia como rota preferencial para a destinação final dos resíduos urbanos, pois impede a formação do biogás de aterro responsável por 3% do total de emissões dos gases do efeito estufa.

MECANISMO DE DESENVOLVIMENTO LIMPOO processo de certificação da Usina Modelo do CT USINAVERDE como Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) foi elaborado em conjunto com o ‘CentroClima’ (IVIG/COPPE/UFRJ) e aprovado em 14 de outubro de 2005 pela Comissão Interministerial de Mudança Global do Clima. O monitoramento das emissões do projeto foi concluído e emitida a Certificação pelo Bureau Veritas em outubro de 2007. O relatório completo do BVC encontra-se na Seção Notícias/Artigos. Os Créditos de Carbono apurados e certificados já podem ser comercializados. O projeto completo pode ser localizado no linkhttp://acessibilidade.mct.gov.br/index.php/content/view/21087.html .

O escopo do Projeto de MDL da Usina do CT USINAVERDE é, exclusivamente, a eliminação das emissões do gás metano que seria gerado caso a mesma matéria orgânica tratada termicamente fosse depositada em seu destino final atual (Aterro de Gramacho/RJ). Entretanto, nas Usinas comerciais este escopo poderá ser bastante ampliado, considerando:a) A localização da Unidade ao lado de um aterro ou lixão desativado, com a captação do biogás e sua utilização como combustível auxiliar no processo ou mesmo na geração de energia adicional, dará margem a créditos de carbono oriundos da redução de emissão do metano (cerca de 50% da composição do biogás de aterro) gerado pelo material ali depositado.b) A substituição da energia produzida a partir de combustíveis fósseis pela energia gerada a partir do lixo, considerada internacionalmente como fonte alternativa e renovável. No Norte do Brasil, por exemplo, parte expressiva da energia consumida é gerada em termelétricas a diesel.c) Redução das emissões do transporte do lixo, durante a coleta e na transferência para o aterro, que em geral localiza-se distante dos centros geradores de resíduos.

Este trabalho foi pesquisado no site descrito a seguir:

 http://www.usinaverde.com.br

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