aproveitamento energético de aterros sanitários
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SALVADOR2007
JOÃO DA SILVA FORTUNA NETO
TÍTULO- APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE ATERROS SANITÁRIOS
SUBTÍTULO – O USO DE CRITÉRIOS DO APROVEITAMENTO ENERGÉTICO NA ESCOLHA DE LOCAIS PARA A
IMPLANTAÇÃO DE FUTUROS ATERROS SANITÁRIOS.
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITECNICA
Pós-graduação em Gerenciamento e Tecnologias Ambientaisno Processo Produtivo
JOÃO DA SILVA FORTUNA NETO
Aproveitamento Energético de Aterros SanitáriosO Uso de Critérios do Aproveitamento Energético na Escolha de
Locais para Implantação de futuros Aterros Sanitários
Salvador – BANovembro de 2007
JOÃO DA SILVA FORTUNA NETO
Aproveitamento Energético de Aterros SanitáriosO Uso de Critérios do Aproveitamento Energético na Escolha de
Locais para Implantação de futuros Aterros Sanitários
Trabalho de Conclusão de Curso para a obtenção do título de Especialista em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo trabalho apresentado à Universidade Federal da Bahia
Orientador: Sandro Lemos Machado
Salvador – BANovembro de 2007
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JOÃO DA SILVA FORTUNA NETO
Aproveitamento Energético de Aterros SanitáriosO Uso de Critérios do Aproveitamento Energético na Escolha de
Locais para Implantação de futuros Aterros Sanitários
Trabalho de Conclusão de Curso para a obtenção do título de Especialista em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo trabalho apresentado à Universidade Federal da Bahia.
( ) Aprovado
BANCA EXAMINADORA
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AGRADECIMENTOS
A Deus, pois fomos criados a Sua imagem e semelhança, para louvor de Sua glória. A Ele pertence à vitória por este trabalho.
Agradeço a minha esposa Eliene, grande amor de minha vida, companheira e cúmplice de tudo que realizo.
Aos filhos, Gabrielle minha filha caçula que amo tanto e me motiva a avançar, Cristiano e Danielle, sempre presentes com palavras de ânimo e estimulo.
À minha amada mãe Aidete, educadora por vocação e profissão, que sempre me estimulou ao estudo e crescimento.
À minhas irmãs, Márcia, Perolina e Thelma, que sempre me apoiaram no desempenho de minha vida.
Agradeço também à empresa BATTRE, onde trabalho, e aos colegas de trabalho e amigos,Edson Rui, Fabio Andrade, Luiz Argollo, Luis Rogério e Mark Zulauf, pelo apoio, na concretização do Trabalho.
Ao TECLIM, professor Asher, pela compreensão e paciência.
E não poderia esquecer o meu orientador, Dr. Sandro Machado, grande incentivador.
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RESUMO
Este trabalho tem por objetivo fazer um estudo sobre a necessidade de se incluir o potencial energético como um dos critérios de avaliação para a escolha de locais onde serão implantados futuros aterros sanitários.A fundamentação teórica deste trabalho foi focada na pesquisa de casos de aterros que tenham analisado, na sua matriz de escolha de área para implantação, a possibilidade de aproveitamento do potencial energético. Foram analisados os cenários brasileiros e americano, onde se constatou que no Brasil este trabalho está embrionário, porém, nos Estados Unidos, é uma tecnologia consolidada. Os referenciais metodológicos utilizados neste trabalho foram de pesquisa de cunho qualitativo e quantitativo.
Palavras-chave: aterro, sanitário, localização, energético, biogás.
ABSTRACT
This work has for objective to make a study about the necessity including the ener-getic potential as one of the evaluation’s criteria for the choice of places where land-fills will be implanted. The theoretical basis of this work was focused in the research of landfills cases that had analyzed the possibility of exploitation of their energetic po-tential, in their area choice’s matrix for their implantation. The Brazilian and American scenes were analyzed, and it was evidenced that in Brazil this technology is embry-onic, however, in the United States, it’s already consolidated. The methodological ref-erences used in this work had been proceeded of qualitative and quantitative re-search.
Key-words: landfill, sanitary, location, energetic, biogas.
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO......................................................................................................07
1.1. OBJETIVO GERAL...........................................................................................13
1.1.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .........................................................................13
1.2. JUSTIFICATIVA...............................................................................................13
2. REVISÃO DA LITERATURA................................................................................14
3. ESTUDO DE CASO............................................................................................17
4. CONCLUSÃO......................................................................................................26
5. REFERÊNCIAS...................................................................................................28
6. ANEXO................................................................................................................30
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1- INTRODUÇÃO
CRACCCCCC
Um dos maiores problemas urbanos atuais é a disposição final inadequada dos
resíduos sólidos, que se agrava em decorrência do crescimento da população
urbana e das mudanças de hábitos de consumo introduzidas pela era industrial. O
aumento da geração de lixo urbano não tem sido acompanhado por soluções
satisfatórias de manejo, resultando na sua destinação final de forma incompatível
com a preservação do ambiente e da saúde pública.
Entende-se como resíduo ou lixo, qualquer material considerado inútil, gerado da
atividade humana e que precisa ser eliminado. O conceito de lixo é uma concepção
que pode ser questionada, porque na realidade se produz resíduos, que poderiam
ser segregados na sua origem e posteriormente reutilizados (reciclados), gerando
fonte de renda e emprego, além de diminuir possíveis focos de poluição ambiental.
Infelizmente, porém, normalmente este resíduo vira “LIXO” quando indevidamente
acondicionado misturado juntamente com outros componentes.
Denomina-se resíduo doméstico aquele formado ou produzido pela atividade
residencial. Os resíduos sólidos urbanos incluem o resíduo doméstico e o produzido
em instalações públicas (parques, praças, etc), instalações comerciais bem como
restos de construções e demolições.
Os tipos de destinação final, normalmente utilizados para os resíduos sólidos
urbanos no Brasil envolvem a sua destinação no solo, sejam em forma de lixões,
aterros controlados ou aterros sanitários.
Afirma o IPT (Instituto de pesquisa tecnológica), no ano de 1996, que:
Os lixões infelizmente ainda constituem a forma de disposição final mais utilizada no Brasil e consiste na sua simples descarga sobre solo, sem medida de proteção ao meio ambiente ou à saúde publica, acarretando problemas à saúde publica, com a proliferação de vetores de doenças, dentre outros...
O aterro controlado utiliza princípios de engenharia para confinar os resíduos
sólidos, cobrindo-os com uma camada de material inerte na conclusão de cada
jornada de trabalho. Esta forma de disposição produz em geral poluição localizada,
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pois estes aterros não possuem impermeabilização da base, nem sistema de
tratamento de chorume ou dispersão dos gases.
O aterro sanitário é um processo utilizado para a disposição dos resíduos sólidos no
solo – particularmente lixo domiciliar – que, fundamentado em critérios de
engenharia e normas operacionais específicas, permite a confinação segura em
termos de controle de poluição ambiental e proteção à saúde publica (IPT, 1996).
Basicamente as entradas no processo relacionado com um aterro sanitário, são o
lixo doméstico e o solo necessário para os serviços de cobertura do resíduo e a
confecção dos acessos. As saídas deste processo são o líquido percolado
(chorume) e o biogás.
O tamanho do desafio brasileiro referente à geração de resíduos é estimado em
cerca de 167.345 ton/dia, conforme dados divulgados pela Associação Brasileira de
Empresas de Limpeza Publica e Resíduos Especiais – ABRELP em 2006 (Quadro 01). Segundo os dados da Pesquisa Nacional de Saneamento Básico – PNSB em
2000 (Quadro 02), cerca de 96.302 ton/dia (59%) dos resíduos gerados no Brasil
ainda são destinados em vazadouros a céu aberto (lixões), que representam 53%
das unidades de destinação de lixo (Gráfico 01).
Quadro 01: Quantitativo da Coleta de RSU no Brasil
Fonte: ABRELP, 2006
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Quadro 02: Destinação Final dos RSU coletados no Brasil
Destinação Final dos RSU Coletados (t/dia)
MacrorregiãoCom destinação
AdequadaSem destinação
adequadaTotal
Norte 1.049 6.790 7.839
Nordeste 10.782 18.660 29.442
Centro-oeste 4.493 5.635 10.127
Sudeste 42.644 57.696 100.340
Sul 6.557 7.521 14.079
Brasil 65.525 96.302 161.827
Fonte: PNSB-2000-CEF/FUNASA/SEDU/IBGE
Gráfico 01: Destinação final do lixo no Brasil
Dentre as tecnologias disponíveis para minorar os impactos ambientais negativos
provocados pela disposição inadequada do lixo urbano está o aterro sanitário. O
aterro sanitário é, na prática atual, uma solução obrigatória, pois mesmo nos casos
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de soluções integradas com prevenção de geração na fonte, tratamento e/ou
reciclagem, sempre irão existir rejeitos a serem dispostos no solo.
De modo geral, o planejamento para a escolha de áreas para a implantação de um
aterro sanitário leva em consideração critérios de ordem técnica, econômico-
financeira, político-social e legal, submetidos a ponderações e hierarquizações
quanto ao atendimento de exigências, consideradas como as mais importantes e
adequadas para o município, culminando com a indicação teoricamente do melhor
local.
No planejamento para a implantação de aterros, não se tem considerado, o potencial
energético destes equipamentos como um dos critérios válidos na escolha de novas
áreas, o qual poderia influenciar no resultado final de uma opção locacional. O fato é
que, de uma localização distanciada das atividades consumidoras de energia, como
o que vem ocorrendo atualmente, os aterros poderiam ser aproveitados como
verdadeiras fontes de energia alternativa e, talvez, passariam a serem requeridos
locais mais próximos das áreas de demanda energética, como as indústrias, por
exemplo. Estas, diante do atual cenário de crescimento econômico do nosso país,
estão demandando cada vez mais um aumento no consumo de energia, numa
velocidade que pode ser incompatível com a oferta dos setores geradores. Assim,
cria-se uma perspectiva de se amortizar parte do passivo ambiental causado pelo
destino final de resíduos no solo, pelo seu aproveitamento energético.
Um aterro sanitário poderia fornecer as seguintes fontes de energia:
Compostos Orgânicos – matéria orgânica que, uma vez compostada, poderá
gerar insumos para a agricultura ou cultivos vegetais diversos que por sua
vez participam dos processos de armazenamentos de energia pelos vegetais,
como fontes primárias na manutenção das cadeias alimentares, dentre as
quais o ser humano encontra-se inserido.
Materiais Sólidos com alto poder calorífico – Alguns materiais sólidos que não
foram degradados dentro do maciço de resíduos após alguns anos de
confinamento, possuem grande potencial calorífico.
Biogás – Este é o produto de maior relevância referente ao aproveitamento do
potencial energético de um aterro (ZULAUF, 2001), sendo explorado de forma
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mais detalhada neste trabalho, com o objetivo de se justificar o potencial
energético que se atribui a um aterro.
O boletim do Ministério das Cidades informa que:
O Biogás é uma mistura gasosa, produzida naturalmente em meio anaeróbico pela ação de bactérias em matérias orgânicas que são fermentadas dentro de determinados limites de temperatura, teor de umidade e acidez, composta basicamente pelos gases: metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), nitrogênio (N2), hidrogênio (H2), oxigênio (O2) e gás sulfidrico (H2S). Pelas características dos resíduos sólidos do Brasil, o biogás apresenta elevadas concentrações de metano, acima de 55% e de dióxido de carbono acima de 30% (...)Por conter em sua composição metano e dióxido de carbono o biogás passa a ser considerado como gás que contribui para a formação do fenômeno conhecido como efeito estufa, um dos responsáveis pelo aquecimento do planeta. Estudos indicam que, considerando um período de 100 anos, 1 grama de metano contribui 21 vezes mais para a formação do Efeito Estufa do que 1 grama de dióxido de carbono.Para a mitigação destes efeitos o biogás deve ser drenado e queimado, pois sua queima transforma metano em dióxido de carbono e vapor de água.1
Dentro da convenção – Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas, foi
realizado em 1997, na cidade de Quioto, Japão, uma conferência que decidiu a
adoção de um protocolo segundo o qual países industrializados reduziram suas
emissões combinada de gases de efeito estufa em pelo menos 5,2% em relação aos
níveis de 1990, ate o período compreendido entre 2008 e 2012.
O protocolo, dentre outras coisas, cria o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo –
MDL, que são projetos destinados à redução das emissões de gases do efeito
estufa. Este mecanismo permite que países menos industrializados possam atingir o
desenvolvimento sustentável contribuindo para o objetivo final da convenção que é a
redução das emissões de carbono. Os países mais industrializados poderão utilizar
as reduções certificadas através da implantação de projetos de MDL em outros
países, para contribuir com parte de seus compromissos quantificados de limitação e
redução de emissões.
1 BOLETIM DO MINISTÉRIO DAS CIDADES. Guidance on Recuperation of Landfill gas from Municipal solid waste landfills (world bank). Disponível em : http://www.iban.org.br//publique/media/boletim2a.pdf, acesso: junho de 2007.
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As reduções das emissões resultantes de cada projeto de MDL deverão ser
certificadas por entidades operacionais designadas pela conferência das partes
definidas no protocolo de Quioto.
Assim sendo, todos os projetos que visem à certificação de créditos voltados para
resíduos sólidos, tanto em termo da recuperação ambiental de lixões, como em
termos da implantação de novos aterros sanitários, vão necessitar de um sistema
mais eficiente de captação e queima de biogás.
O biogás também é classificado como biocombustível, por ser uma fonte de energia
renovável. Biocombustível é qualquer combustível de origem biológica, que não seja
de origem fóssil, de acordo com o decreto-lei nº 62/2006 de Portugal (decreto-lei que
transpõe para a Diretiva n.º 2003/30/CE e cria mecanismos para promover a
colocação no mercado de quotas mínimas de biocombustíveis).
Neste ponto é inevitável o questionamento: Será que só a queima do gás de
maneira eficiente é um sistema satisfatório para o meio ambiente? Estaria-se
desprezando um produto com grande poder calorífico, somente queimando-o de
forma eficiente. O poder calorífico do resíduo sólido urbano pode contribuir para
suprir parte da demanda energética do Pais.
O poder calorífico do biogás poderia ser utilizado para várias finalidades como:
• em caldeiras, na indústria, gerando vapor
• uso térmico direto, em industrias
• como combustível de turbinas
• para geração de energia elétrica, em motores de ciclo otto
• na produção de METANOL
• na utilização como combustível veicular
Desta forma, a utilização da energia oriunda do biogás de aterros sanitários, se torna
uma realidade e ganha destaque diante da crise energética em que caminha o país
e das novas políticas de descentralização das gerações de energia através de fontes
alternativas.
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1.1- OBJETIVO GERAL
• Analisar a importância da questão energética dos aterros sanitários como
critério locacional para a implantação de novas estruturas de armazenamento
de RSU, dentre os critérios convencionalmente empregados.
1.1.1 - OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Identificar casos de aterros em que o aproveitamento energético foi um dos
critérios adotados para a sua localização, dentre os diversos aspectos
envolvidos.
• Realizar estudos de casos de aterros que utilizam o seu potencial energético,
considerando o aspecto da localização na viabilidade deste potencial.
• Realizar estudos do caso do Aterro Metropolitano Centro, considerando o
aspecto da localização na viabilidade do aproveitamento do potencial
energético.
1.2– JUSTIFICATIVA
Apesar dos grandes temas que envolvem a questão energética em nosso país,
informações envolvendo aterro sanitário e o aproveitamento alternativo de sua
energia ainda são muito escassas no Brasil. Relatos de tais experiências, em sua
grande maioria, são provenientes de outras nações, principalmente aquelas
desenvolvidas, que sofrem restrições de ordem energética, tendo em vista que
geralmente essas não dispõem de recursos naturais tão superlativos como os
nossos.
Entretanto, as exigências de nossa sociedade têm sido cada vez maiores quanto às
questões ambientais, demandando maior prioridade nas discussões quanto ao
aproveitamento desses recursos naturais. Neste contexto o crescimento produtivo e
de consumo em nossa sociedade implica uma demanda energética, que assume
destaque no atual cenário político e econômico, impondo necessidades prementes
na busca de alternativas de ofertas de energia para suprir nossas demandas.
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Assim, entende-se que a produção de informações que considerem o potencial
energético alternativo de um aterro de resíduos sólidos, em relação à situação
locacional e as experiências de outras nações sobre o assunto, deverá contribuir de
alguma forma para o esclarecimento de nossa sociedade em torno da questão.
Finalmente, entende-se que tais informações devam proporcionar certo subsídio
para as análises críticas envolvendo aterros sanitários, com relação às escolhas de
alternativas locacionais para estes e os proveitos que podem ser tirados de forma a
se compensar, ao menos em parte, os impactos que estes podem causar.
2 - REVISAO DA LITERATURA
Na escolha de áreas para implantação de aterros, a Norma Técnica Brasileira, NBR
13896/1977 (Aterro de Resíduos Não Perigosos - Critérios para Projeto, Implantação
e Operação), além das NBR 8419/1983, NBR 10004/1987 e NBR 10007/ 1987,
definem alguns critérios como impacto ambiental, topografia, geologia, recursos
hídricos, vegetação, legislação ambiental, aceitação da população, zoneamento da
região, vida útil e custos, a serem observados na implantação de novos
empreendimentos.
Segundo afirmativas de Elizeu Web e Heinrich Hasenack:
Além das normas brasileiras, existem na literatura vários métodos de estudos sobre avaliação de áreas para instalação de aterros sanitários, como por exemplo, o estudo realizado pela Universidade Luterana do Brasil, em Canoas Rio Grande do Sul. Tal estudo foi realizado no aterro do Município de Osório, se utilizando de Sistemas de Informações Geográficas (SIG), com classificação contínua dos dados, analisando-se critérios para definição da melhor localização para o aterro. 2
No Manual de Gerenciamento Integrado do Lixo do Instituto de Pesquisas
Tecnológicas – IPT (1996), o capitulo IV destina-se à Disposição Final do Lixo.O
item 6 trata do “Estudo para a viabilização de áreas para a instalação de aterros
sanitários” onde se comenta que:Deve-se ter sempre em vista a importância das características do meio físico da área para instalação do aterro sanitário. Uma área adequada significa menores
2WEBER, Eliseu e HASENACK, Heinrich – Avaliação de Áreas para Instalação de Aterros Sanitários através de análise em SIG com classificação continua dos dados – Universidade Luterana do Brasil.
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gastos com preparo, operação e encerramento do aterro, mas fundamentalmente significa menores riscos ao meio ambiente e a saúde pública. Deste modo, escolhendo uma boa área, a prefeitura estará se prevenido contra os efeitos indesejáveis da poluição do solo e das águas subterrâneas do seu município, alem de eventuais transtornos decorrentes de oposição popular.
Dando continuidade, propõe-se que seja feito um levantamento de dados para a
pré-seleção de áreas onde devem ser analisados os dados geológicos –
geotécnicos, dados pedológicos, dados sobre relevo, sobre as águas subterrâneas e
superficiais, sobre o clima, sobre a legislação, e dados socioeconômicos.
Após este levantamento, é proposta uma matriz para avaliação da melhor área para
a destinação final. Nesta matriz são analisados os seguintes itens:
- Vida Útil;
- Distância do centro atendido;
- Zoneamento Ambiental;
- Zoneamento Urbano;
- Densidade Populacional;
- Uso e ocupação do terreno;
- Valor da terra;
- Aceitabilidade da população e de entidades ambientais não-governamentais;
- Declividade do terreno;
- Distancia dos cursos de água temporários ou perenes (córregos, nascentes, etc).
Observa-se que não é citado em nenhum momento o possível aproveitamento
energético dos aterros.
Segundo Ensinas (2003), o biogás destaca-se como uma importante fonte de
energia alternativa, podendo o seu aproveitamento gerar energia elétrica, gerar
vapor ou mesmo ser usado como combustível automotivo.
Alves e Ribeiro (2004) foram mais enfáticos quanto às propriedades do biogás,
considerando o alto poder calorífico do metano (de 9.490,7 kcal/Nm3) e os seus
altos valores de concentração, destacando-o como uma potencial fonte energética
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tanto para uso urbano, como residencial e industrial, podendo também ser
empregado na mecânica estacionária ou veicular, ou para fins de iluminação.
De acordo com Limiro (2005): “A captação do biogás oriundo dos aterros sanitários é
multidisciplinar, tendo se mostrado como uma importante fonte de desenvolvimento
sustentável e potencial energético”.
Segundo Filho (2005), no Brasil, estudos sobre gases em aterros vêm se tornando
cada dia mais freqüentes devido ao biogás permitir que o valor energético do RSU
seja uma alternativa para geração de energia elétrica, podendo a sua recuperação
resultar em enorme benefício para o setor elétrico, ajudando a reduzir as emissões
de metano para a atmosfera e contribuindo com o Mecanismo de Desenvolvimento
Limpo (MDL).
Outro estudo foi o realizado por Lima (2005) na Universidade Federal de Rio de
Janeiro, em uma dissertação de mestrado sobre o tema Localização de Aterro
Sanitário Utilizando a Lógica Nebulosa - Caso Petrópolis. A lógica nebulosa é uma
ferramenta computacional que facilita a transformação de valores numéricos em
valores que podem ser expressos lingüisticamente. Nos dois estudos citados, o
aproveitamento energético do aterro também não foi levantado.
Caso o aproveitamento energético seja um dos critérios a ser analisado quando da
definição de novas áreas para implantação de um aterro, sem dúvida ter-se-á uma
finalidade bastante nobre para o biogás, que é um subproduto de um
empreendimento que é fim de processo e gera impactos ao meio ambiente, mesmo
se o aterro é construído e operado dentro dos mais modernos critérios de
engenharia. Poder-se-ia até mesmo pensar em mudar a definição dada pelo IPT
(2000) para aterros sanitários, acrescentando que o aterro pode ser fonte de energia
para empreendimentos que possam utilizar o biogás como fonte energética.
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3 – ESTUDO DE CASOS
Neste item são apresentadas algumas experiências de projetos que fizeram o
aproveitamento do potencial energético de aterros sanitários.
No projeto desenvolvido pela Agência Municipal de Energia de Gaia – ENERGAIA
(2001) no Aterro sanitário de Sermonde (Portugal), que recebe os RSU das
Prefeituras de Vila Nova de Gaia e de Santa Maria da Feira, a ENERGAIA liderou o
processo de avaliação do potencial energético e da viabilidade econômica da
valorização energética. O resultado foi a implantação de uma central de produção de
energia a partir do biogás gerado no aterro, sendo a eletricidade produzida
exportada para a rede pública de eletricidade e parte do calor gerado utilizada para o
aquecimento de uma unidade de separação de resíduos, existente nas instalações
do aterro sanitário.
Estudos feitos pelo Ministério de Meio Ambiente do Brasil (2001), referentes à
Análise do Potencial de Geração de Energia Elétrica e Créditos de Carbono nas
Regiões Metropolitanas do Brasil, sinalizam que dentre os aterros analisados ter-se-
ia um potencial para geração de 300MW de energia, através da utilização do biogás
(Quadro 03 anexo). Isto daria para abastecer com energia elétrica uma população
de 6.000.000 habitantes ou para alimentar indústrias, um potencial real que hoje em
muitos destes aterros só está servindo para degradação do meio ambiente.
A Agencia de Proteção Ambiental Americana – EPA, recomenda que, referente ao
biogás gerado em aterros, seja estudada a possibilidade de aproveitamento na
substituição de combustíveis fósseis ou para uso em caldeiras de indústrias
adjacentes ao empreendimento. Caso isso não seja possível, recomenda que o
mesmo seja aproveitado na produção de energia elétrica.
A EPA disponibiliza uma tabela, em seu site, com base no ano de 2005, onde são
estratificados vários dados referentes a 2606 aterros no solo Americano. Deste total
cerca de 687 projetos (entre aterros encerrados, em operação ou em projeto) fazem
ou fizeram o aproveitamento do Biogás, seja no uso direto ou através da geração de
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energia elétrica. O gráfico 02 mostra que 72% destes aterros geram energia
elétrica, enquanto que os outros 28% são destinados ao uso direto.
Nos casos de uso direto, conforme pode ser observado no gráfico 03, uma
variedade de projetos utiliza o biogás com objetivos diversificados, Tais como :
- Depuração média: tratamento parcial do gás para posteriormente vendê-lo para
uso específico. Neste caso, a destinação não exige alta pureza do gás;
- Gás natural liquefeito: alta purificação e liquefação do gás para uso como
combustível em veículos ou até uso doméstico;
- Evaporação de Chorume: o biogás é utilizado como combustível para
equipamentos que elevam o chorume à temperatura de vaporização;
- Alta depuração: tratamento em alto grau do gás, com separação do metano e do
CO2 para venda dos mesmos a processos que necessitem destes gases com alta
pureza;
- Caldeiras: queima do biogás para geração de vapor;
- Uso térmico direto: utilização da energia térmica proveniente da queima do gás
para processos industriais ou aquecimento doméstico;
- Combustível alternativo: utilização direta do gás como complementação do
combustível utilizado em caldeiras ou fornos;
- Estufa de plantas: queima do biogás e utilização do mesmo para aumentar a
produção de plantas em estufas com o aquecimento e uso do CO2.
Destas aplicações, a mais utilizada, com cerca de 31%, representa a opção de
empregar o biogás diretamente nas caldeiras, certamente para a utilização industrial
do vapor gerado. Logo em seguida, são utilizações de uso térmico direto,
aproveitando o poder calorífero.
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Gráfico 02: Tipo de Utilização (Uso direto x Energia)
Gráfico 03: Estratificação – Aterros com Uso direto do gás
Vale ressaltar que em terceiro lugar estão os evaporadores de chorume, solução
que já é utilizada também no Brasil, pelo menos em três plantas: São Leopoldo/ RS;
Tremembé / SP- Aterro SASA em Nova Iguaçu / RJ. Trata-se de uma solução
bastante vantajosa principalmente em pequenas cidades onde nem tratamento de
esgoto existe. O Evaporador de Chorume se torna uma solução viável, nestes
casos, principalmente com a utilização do biogás para o aquecimento do tanque de
tratamento do chorume, já que no caso do uso de outro combustível como GLP ou
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gás natural, os custos de operação da máquina, poderiam inviabilizar o uso deste
tipo de equipamento.
A mesma diversidade de aplicações ocorre também em aterros que utilizam o gás
para a geração de energia, conforme pode ser observado no gráfico 04, onde temos
os seguintes tipos de aplicação:
- Cogeração – Em vários objetivos térmicos além da geração de energia
- Ciclo combinado – neste ciclo, o gás é utilizado para mover uma turbina a gás que
gera energia e a temperatura proveniente da dissipação de calor desta turbina
aquece a água e gera vapor, acionando também uma turbina a vapor também
gerando energia.
- Turbina a gás – processo no qual o gás move uma turbina e gera energia.
- Em microturbinas ate 30 KW – geração de energia com turbinas a gás com
potências de até 30kw
- Ciclo Rankine Organico – O gás é queimado como combustível de caldeiras para
geração de vapor que movimenta turbinas e gera energia. Neste processo, utiliza-se
recurso hídrico local para a geração de vapor, formando um circuito aberto.
- Motor Ciclo Otto- Motogerador que utiliza o biogás como combustível para geração
de energia.
- Turbina a vapor – semelhante ao ciclo Rankine orgânico, porém o ciclo é fechado,
ou seja, a mesma água utilizada na caldeira para geração de vapor, condensa e
retorna para a caldeira para reiniciar o processo.
Observa-se que 74% dos projetos estão relacionados com a geração de energia,
através do motor de ciclo Otto.
No gráfico 05 é feita classificação dos aterros em função da Vazão do Biogás x
Resíduo estocado. Observa-se uma grande variedade de projetos, tanto para aterros
considerados pequenos (até três milhões de toneladas estocadas), até grandes
aterros com mais de 20 milhões de toneladas já estocados. Isso significa a
viabilização de uma diversificada quantidade de negócios voltados para o
aproveitamento energético dos aterros. O mesmo pode ser observado no gráfico 06 onde é relacionado o Potencial Energético x Resíduo Estocado. Observa-se 75
projetos em aterros com ate 3 milhões de toneladas com potencial energético até
20
5MW o que representa energia suficiente para alimentação elétrica de uma cidade
ate 120.000 habitantes.
Gráfico 04: Estratificação com uso do gás para geração de energia
Gráfico 05: Vazão de Biogás x Resíduos Estocado
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Gráfico 06: Potencial Energético x Resíduo Estocado
Segundo Zulauf, um aterro com 1 milhão de toneladas já aterradas tem potencial
para gerar até 1 MW de energia o que representa alimentar de energia elétrica uma
cidade com 24.000 habitantes.
Nos EUA, onde a utilização energética do biogás é uma tecnologia consolidada,
existem dados referentes ao ano de 2005, conforme pode ser observado no (Mapa 01) que mostra cerca de 450 projetos implantados (Gráfico 07).
A consolidação é tão evidente que a EPA disponibiliza uma planilha (Planilha 01) de
localização de aterros e os possíveis consumidores para o biogás, relacionado
também a distância dos possíveis utilizadores do biogás e as quantidades,
acompanhado das características e vida útil dos aterros, com as projeções das
quantidades de gases que serão fornecidas até 2010.
A realidade brasileira ainda é bastante tímida. Além dos aterros de Bandeirantes e
São João, em São Paulo, existem apenas os projetos do AMC em Salvador e o
Aterro da MARCA em Vitória do Espírito Santo, como os mais promissores na
questão de utilização do potencial energético de aterros. Os aterros de São Paulo
22
estão gerando energia atraves de Termoelétricas utilizando para isso motores de
ciclo Otto.
Mapa 01:
Gráfico 07:
23
Planilha 01:
Em Salvador/BA, o Aterro Metropolitano Centro – AMC, possui um motogerador de
capacidade 230kw, ainda embrionário, porém com um diferencial sobre os outros
projetos, pois possui uma sonda que regula o motor em função da concentração do
biogás, permitindo uma variação de 38 a 60% de concentração do gás metano. Esse
motogerador consome apenas 100m3/hora dos 13.000m3/h produzidos no AMC. Vale
ressaltar que o AMC possui inovações tecnológicas, principalmente em seu sistema
de cobertura final, onde todo o Aterro e envelopado por manta de PVC, que
possibilita uma eficiência acima da média na captação do biogás, se compararmos
aos aterros estudados nos EUA, ou em relação aos aterros brasileiros. Para efeito
de comparação, o AMC tem estocado cerca de 7,5 milhões de toneladas de resíduo
e recebe uma média de 2.500ton/dia. Pode ser observado nos gráficos 5 e 6
apresentados para os Aterros Americanos o diferencial do AMC, com uma média de
13.000m3/h de biogás e composição de metano em torno de 38%, enfatizando o
grande potencial energético que este aterro possui, podendo ser utilizado este
potencial para a implantação de uma termoelétrica, ou utilização direta de diversas
24
formas como para gás veicular ou até mesmo como combustível para as caldeiras
do pólo. No caso de utilização do potencial energético do AMC para o pólo industrial
de Camaçari, isso seria mais viável economicamente caso sua localização tivesse
sido escolhida previamente pensando nesta possibilidade de utilização. Outra
possibilidade seria a criação de uma área industrial próxima ao aterro, que poderia
utilizar o biogás produzido por um período de no mínimo 30 anos.
O outro caso Brasileiro, com grande potencial é o aterro da empresa MARCA, que
surpreende pela sua visão referente à concepção do aterro não como um local pura
e simplesmente de destinação final de resíduo. Em entrevista por telefone com a
Gerente de Projetos e Marketing da MARCA foi dada as seguintes informações:
A MARCA AMBIENTAL é uma empresa de proteção ambiental, localizada no
Município de Cariacica, Espírito Santo, que trabalha no tratamento e destinação final
de resíduos sólidos, sendo o primeiro aterro privado do estado. Sua central de
tratamento está preparada para receber resíduos Classes I e II de municípios,
indústrias, portos, aeroportos, de estabelecimentos de serviços de saúde dentre
outros.
A Central de Tratamento de Resíduos - CTR MARCA trabalha com o tratamento do
resíduo de serviço de saúde através da destruição térmica. O equipamento é o
primeiro no Brasil que utiliza como fonte de energia o biogás do aterro sanitário.
No final de 2006, foi criado o Instituto Marca de Desenvolvimento Sócio-ambiental –
IMADESA. O Instituto, com o apoio do SEBRAE, desenvolve o projeto Incubadora
de Empresas de Econegócios, visando à produção de bens que utilizam resíduos
como matéria-prima, denominada IncubaLIX. Um dos objetivos primordiais da
IncubaLIX é estimular a criação de micro e pequenas empresas no ramo do
econegócio, que possibilitem a criação de alternativas para a utilização de métodos
mais racionais de exploração dos recursos naturais e reciclagem de resíduos.
Ao se perguntar à Gerente se a localização do Aterro havia sido previamente
estudada visando o aproveitamento energético do Aterro, ela informou que não,
porém que esta em estudo o desenvolvimento de um “Parque Tecnológico” nas
proximidades do aterro dentro do projeto de atração de indústrias que tenham a
mesma percepção de negócios que a MARCA possui, voltada para o
25
aproveitamento do resíduo, não só energeticamente como também os outros
subprodutos que ele possa fornecer. Após a apresentação de alguns casos consolidados de sucesso referentes à
utilização do potencial energético dos aterros, verifica-se que o aproveitamento do
biogás é viável ambientalmente e também economicamente, sendo que a
localização do aterro próximo a pontos de consumo de energia facilitaria bastante o
aproveitamento do biogás, principalmente em relação à questão econômica, pois o
transporte do gás ou o lançamento da energia na rede de distribuição elétrica
dependem economicamente da distância destes em relação ao Aterro.Portanto se
faz necessário o lançamento de novos parâmetros para as matrizes usadas na
escolha de áreas para aterros sanitários,levando-se em consideração o potencial
energético do aterro.
4 - CONCLUSÃO
Neste trabalho foram abordadas questões sobre o aproveitamento energético de
aterros sanitários. Uma pesquisa bibliográfica foi realizada sobre o tema buscando-
se avaliar o potencial energético e as formas de aproveitamento do biogás de
aterros sanitários.
Na pesquisa realizada, buscou-se ainda identificar na experiência nacional e em
estudos de casos em outros países, aterros onde o aproveitamento energético
tivesse influenciado na escolha do local para a implantação deste importante
equipamento do saneamento básico.
Conforme apresentado no trabalho, a despeito de os benefícios de uma maior
proximidade do aterro com os centros consumidores (domésticos ou industriais) de
energia serem óbvios, esta variável não foi levada em conta em nenhum dos aterros
estudados, o que, acredita-se possa desestimular em alguma proporção a opção
por aterros produtores de energia.
O trabalho apresentado deve ser encarado como uma motivação aos meios
competentes para que a escolha de novas áreas para implantação de aterros
26
sanitários e o seu projeto operacional levem efetivamente em conta o seu potencial
energético e os potenciais benefícios derivados daí para a população atividades
localizadas no seu entorno.
Além disso, sinaliza uma nova visão para os aterros sanitários, que não devem ser
vistos apenas como um local de destinação final ou uma solução de fim de tubo. Até
que possamos evoluir para uma situação de "lixo zero", temos que transformar os
aterros em locais de fornecimento de subprodutos para indústrias, quer pelo
aproveitamento do seu potencial energético, quer pelo aproveitamento do resíduo
considerado apenas como lixo. O aterro passa então a não ser destino final, mas
sim um local de recebimento e beneficiamento de resíduos que vão servir para a
indústria.
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5 – REFERÊNCIAS:
ABNT – ASSOCIAÇÂO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Aterros de resíduos não perigosos - Critérios para projeto, implantação e operação, NBR 13896, Brasil, 1997.
ABNT – ASSOCIAÇÂO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Apresentação de projetos de Aterros Sanitários de resíduos sólidos urbanos - Procedimentos, NBR 8419,Brasil, 1983.
ABNT – ASSOCIAÇÂO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Resíduos Sólidos, NBR 10004, Brasil, 1987.
ABNT – ASSOCIAÇÂO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Amostragem de resíduos - Procedimentos, NBR 10007, Brasil, 1987.
ABRELPE. Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil. 2006
ALVES, João Wagner Silva; CARDOSO FILHO, Eduardo e RIBEIRO, Flávio Miranda. Recuperação energética de biogás. In: SANQUETTA, Carlos Roberto; BALBINOT, Rafaelo;ZILIOTTO, Marco Aurélio B. (Ed.). Fixação de Carbono: atualidades, projetos, pesquisas. Curitiba: [s.n], 2004. p. 207-211.
ENSINAS, Adriano Viana. Estudo da geração de biogás no aterro Delta em Campinas-SP. (Mestrado em Engenharia Mecânica)-Comissão de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP, 2003.
Lima, Fátima Regina Neves. Localização de Aterros Sanitários Utilizando Lógica Nebulosa caso Petrópolis. 2005,98 pg.Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Federal do Rio de Janeiro- Rio de Janeiro
FILHO, Luis Fernandes de Brito – Dissertação de Mestrado da Universidade Federal do Rio de Janeiro curso de Engenharia Civil - Estudo em Aterros de Resíduos Sólidos Urbanos. (2005)
LIMIRO, Danielle. Biogás: Fonte de Desenvolvimento Sustentável e Potencial Energético. Mestranda em Ecologia e Produção Sustentável pela Universidade Católica de Goiás.Goiânia/ Goiás.(2005)
WEBER, Eliseu e HASENACK, Heinrich – Avaliação de Áreas para Instalação de Aterros Sanitários através de análise em SIG com classificação continua dos dados – Universidade Luterana do Brasil.
ZULAUF, Mark – Projeto do Ministério de Meio Ambiente do Brasil – Análise do Potencial de Geração de Energia Elétrica e Créditos de Carbono nas Regiões Metropolitanas do Brasil- 2001.
28
INTERNET:
BOLETIM DO MINISTÉRIO DAS CIDADES. Guidance on Recuperation of Landfill gas from Municipal solid waste landfills (world bank). Disponível em: http://www.iban.org.br//publique/media/boletim2a.pdf, acesso: junho de 2007.
ENERGAIA-Agência Municipal de Energia de Gaia – Portal dos Projetos de Energia. Disponível em: www.energaia.pt/activ/proj_prop.htm. Acesso em 22/07/2007.
EPA – Environmental Protection Agency. Disponível em: <http://en.wikipedia.org/wiki/United_States_Environmental_Protection_Agency>. Acesso: Jun. 2007.
PROTOCOLO de Kyoto: introdução. Brasília, 2002. Ministério da Ciência Tecnologia. Disponível: http://www.mct.gov.br/CLIMA/Kyoto/introduc.htm>. Acesso em: 20 mar.2006.
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6 - ANEXOS
Quadro 3 – Análise do Potencial de Geração de Energia Elétrica e Créditos de Carbono nas Regiões Metropolitanas do Brasil- 2001.Características das Cidades
em relação a população
nº de municípios analisados
% MW2005
MW 2010
MW 2015
< 50.000 hab. 22 0,4 1,0 2,0 3,0entre 50.000 e 100.000 hab. 14 4,9entre 100.000 e 200.000 hab. 8 7,3entre 200.000 e 500.000 hab. 28 40,6 28,0 32,5 22,4
entre 500.000 e 1.000.000 hab. 16 100,0 32,9 24,6 28,9> 1.000.000 hab. 13 100,0 254,3 242,3 197,8
Total 101 316,2 301,4 252,1Fonte: Ministério do meio ambiente do Brasil
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UFBAUNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPTº DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA
MESTRADO PROFISSIONAL EM GERENCIAMENTO E TECNOLOGIASAMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO
Rua Aristides Novis, 02, 4º andar, Federação, Salvador BACEP: 40.210-630
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