Apresentação das equações básicas utilizadas na modelagem da geração de biogás, incluindo discussão sobre os parâmetros das equações;EPA (LandGEM) ACM 01 (UNFCCC) IPCC (GPG 2000)

João Wagner Silva AlvesAssessor da Presidência da CETESB

•SECRETARIA DO• MEIO AMBIENTE

onde:

Q = Quantidade total de biogás gerado (m3)

k = taxa de decaimento do resíduo orgânico (ano-1)

M = Massa de resíduos depositada no local ao ano (t/ano)

Lo = volume de biogas por massa de resíduo (m3_biogas/t_resíduo)

t = tempo desde a deposição do resíduo (ano)

n = número total de anos considerados

LandGEM

Empregado nos projetos de Carbon Trade (EUA) e no México

ACM001 - UNFCCC

Empregado nos projetos de Créditos de Carbono do Protocolo de Quioto

onde:BE = Emissão de metano evitada (TCO2equivalente) = fator de correção de incertezas (0,9)f = fração de metano destruidaGWP = Potencial de aquecimento global (21)OX = fator de oxidação (0,1)F = fração de metano no biogás (0,5)DOCf = Fração degradável do resíduo que decompõeMCF = Fator de correção de metanoWi,x = Quantidade de resíduoevitada (t)DOC = Fração de carbono orgânico degradável no resíduo (tC/t_resíduo)k = taxa de decaimento do resíduo orgânico (ano-1)x = tempo desde a deposição do resíduo (ano)y = ano de estimativa

onde:Q: vazão de metano [GgCH4/ano]k: constante de decaimento [%]A: fator de normalização de soma [%]MSWt: RSM gerado [Gg/ano ou 1000t/ano]MSWf: Fração de RSM disposto em aterro [%]L0: Fator de emissão de metano [GgCH4/GgRSM]t: tempo [ano]R: metano recuperado [GgCH4]OX: fator de oxidação [%]

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k t) – R(x) ). (1-OX)

IPCC (GPG – 2000)

Empregado nos inventários nacionais de emissões de gases de efeito estufa

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k( t-x)) – R(x) ). (1-OX)

IPCC (GPG – 2000)

ACM001 - UNFCCC

LandGEM

Comparação algébrica

Q = a.e-kt

Forma geral

L0 = 16/12 . F. DOCf . MCF . DOC

k

e kt1A =

0%

25%

50%

75%

100%

1970 1990 2010 2030 2050

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)

k: a constante de decaimento dependeo tipo de resíduo, da temperatura e umidade da região onde foi depositado o resíduo

MAP: precipitação média de chuvas

MAP > 1000 mmchuva/ano => k = 0,17

MAP < 1000 mmchuva/ano => k = 0,065

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)

A: fator de normalização de soma [%]

A = k

e kt1

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)

Rx = Taxa anual de disposição média dos resíduos [GgRSM/ano]

RSM: Resíduos sólidos urbanos

MSWt . MSWf = Rx = TaxaRSM . Popurb

MSWt = Quantidade total de RSM gerado [GgRSM/ano]MSWf = Fração de RSM destinada ao aterro [%]

Rx = Quantidade de RSM aterrada [GgRSM/ano]

TaxaRSM = Taxa de geração de RSM por habitante [kgRSM/hab.dia] ou [GgRSM/1000hab.ano]Popurb = População urbana [hab] ou [1000hab]

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)

Estimativa populacional (decenal)

Popa = População urbana municipal no ano inicial

i = Índice de crescimento populacional do período

i =

a= ano inicial da décadab = ano

1)( )/(1 ab

Popa

Popb

)()1.( abab iPopPop

Dados populacionais dos municípios brasileiros (IBGE no MUNINET, 2008)Dados: 1970, 1980, 1991, 2000 e 2005 (estimado).

Taxa de Resíduo Sólido Municipal (RSM) coletado (CETESB, não datado.)

Para 1970

Pop >1.000.000 hab → 0,7kg/hab.dia

1.000.000 > Pop > 500.000 hab → 0,6kg/hab.dia

500.000 > Pop >100.000 hab → 0,5kg/hab.dia

Pop < 100.000 hab → 0,4kg/hab.dia

Taxa de Resíduo Sólido Municipal (RSM) coletado nas regiões brasileiras (ABRELPE, 2007):

Norte: RSM = 0,000433.Popurb + 0,5064 [kgRSM/hab] R2=86%

Nordeste: RSM = 0,000254.Popurb + 0,7054 [kgRSM/hab] R2=79%

Centro-oeste: RSM = 0,000384.Popurb + 0,6136 [kgRSM/hab] R2=85%

Sudeste: RSM = 0,000216.Popurb + 0,5864 [kgRSM/hab] R2=66%

Sul: RSM = 0,000357.Popurb + 0,5015 [kgRSM/hab] R2=73%

Regressão do RSM anual (70 a 2005):

Supondo que em 70 vale CETESB e que em 2007 vale ABRELPE:

RSMx = RSM1970 + (RSM2005 – RSM1970) . (x – 1970)

(2005 – 1970)

L0: Fator de emissão de metano [GgCH4/GgRSM]

L0 = MCF . DOC . DOCf . F . 16/12 [GgCH4/GgRSM]

MCF: Fator de correção de metano referente aos locais de disposição[%]

Qualidade de operação do aterro:

Aterro sanitário => MCF = 1

Aterro com mais de 5m de profundidade = > MCF = 0,8

Aterro com menos de 5m de profundidade => MCF = 0,4

Aterro com classificação desconhecida => MCF = 0,6

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)

L0: Fator de emissão de metano [GgCH4/GgRSM]

L0 = MCF . DOC . DOCf . F . 16/12 [GgCH4/GgRSM]

DOC = (0,4 . A) + (0,17 . B) + (0,15 . C) + (0,3 . D) [GgC/GgRSM]

A: papéis e têxteis

B: resíduos de jardim, parque e outros putrecíveis não comida

C: resíduos de comida

D: madeira e palha

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)

L0: Fator de emissão de metano [GgCH4/GgRSM]

L0 = MCF . DOC . DOCf . F . 16/12 [GgCH4/GgRSM]

DOCf = Fração assimilada do DOC (DOCf) [%]DOCf = 0.014T + 0.28 (= 0,77)

Onde:T = temperatura [oC] = 35 oC

Qualquer mudança nesta estimativa deve ser baseada em dados bem documentados.

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)

L0: Fator de emissão de metano [GgCH4/GgRSM]

L0 = MCF . DOC . DOCf . F . 16/12 [GgCH4/GgRSM]

F : fração de CH4 no biogás [%]16/12: relação de massa entre C e CH4

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)

R: metano recuperado [GgCH4/ano]

OX: fator de oxidação [%]

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)

ContatoJoão Wagner Silva Alves - joaoa@cetesbnet.sp.gov.br

CETESB – Companhia Ambiental do Estado de São Paulo

Assessoria da Presidência da CETESB

Tel. 55 11 3133 3156

Fax. 55 11 3133 4058

http://homologa.ambiente.sp.gov.br/proclima/default.asp

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