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Geração de energia a partir de RSU
Carlos Alberto Rodrigues da Silva
Empresa Metropolitana de Águas e Energia
Estado de São Paulo
11 a 13 de novembro de 2015
X AGRENER GD 2015
10º Congresso sobre Geração Distribuída e Energia no Meio Rural
Realização
A EMAE é uma concessionária de serviços públicos de
geração de energia elétrica.
É uma sociedade de capital aberto com controle acionário
do Governo do Estado de São Paulo e vinculada à
Secretaria de Energia.
Tem direcionado esforços em estudos de energias
alternativas e renováveis, dentre elas o aproveitamento
energético de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU).
Quantidades e destinação final de RSU no Brasil
Crescimento e custos de RSU no Brasil
Composição gravimétrica de RSU no Brasil
O problema de destinação de RSU
Hierarquia das ações no manejo de RSU
Desafios
Principais tecnologias de tratamento de RSU
Principais processos de aproveitamento energético
Alternativas para solução
Premissas para escolha da alternativa
Contribuições para o saneamento básico
Exemplos de plantas de tratamento de RSU e aproveitamento energético
Sumário
Quantidades e destinação final de RSU no Brasil
Regiões População RSU gerado
(t/dia)
Geração per
capta (kg/dia)
RSU coletado
(t/dia)
Coleta per capta (kg/dia)
SUDESTE 85.115.626 105.431 1,239 102.572 1,205
SUL 29.016.114 22.328 0,770 21.047 0,725
CENTRO OESTE 15.219.608 16.948 1,114 15.826 1,040
NORDESTE 56.186.190 55.177 0,982 43.330 0,771
NORTE 17.261.983 15.413 0,893 12.458 0,722
BRASIL 202.799.518 209.280 1,062 195.233 0,963
Fonte: Panorama ABRELPE 2014
Crescimento e custos de RSU no Brasil
Fonte: Panorama ABRELPE 2014
Composição gravimétrica de RSU no Brasil
Fonte: Panorama ABRELPE 2012
Resíduos coletados (%)
MATERIAL RECICLÁVEL 31,9
Metais 2,9
Papel, papelão e tetrapak 13,1
Plástico 13,5
Vidro 2,4
MATÉRIA ORGÂNICA 51,4
OUTROS 16,7
TOTAL 100
O problema de destinação de RSU
Cenário atual
• Esgotamento dos aterros existentes e dificuldades em licenciar novos
• Política Nacional / Estadual e Planos Estaduais / Regionais / Municipais de Resíduos
Sólidos
• Distâncias e custos crescentes de transporte para destinação final
• Emissões, chorume e GEEs
• Iniciativas municipais isoladas (sem ganhos de logística regional e escala)
• Processos de licitação fracassados (descrédito, desgaste, contestações)
• Pouco conhecimento sobre os RSU (dados secundários x levantamentos: tratamento
estatístico não existe)
• Escassez de recursos para implementação de soluções modernas
Cenário futuro - Solução vislumbrada
• Grande redução de volume e massa, otimização de logística de transporte e custos
• Alternativa à destinação direta em aterros (com o melhor custo-benefício)
• Coleta seletiva e reciclagem com inclusão dos catadores
• Geração de energia (aumento da oferta, diversificação da matriz energética e redução
dos custos com o tratamento dos resíduos)
Hierarquia das ações no manejo de RSU
NÃO-GERAÇÃO
REDUÇÃO
REUTILIZAÇÃO
RECICLAGEM
TRATAMENTO
DISPOSIÇÃO FINAL
ADEQUADA
educação / hábitos / processos
educação / hábitos
rejeitos das ações anteriores
aproveitamento energético /
tecnologia
utopia
separação / coleta seletiva / logística /
catadores / tecnologia / mercado
Artigo 9º da PNRS (a partir de 02/08/2014) – prorrogado por 2 anos
Desafios
Educação ambiental → Consciência ambiental
Trabalho precário → Sistemas de separação e
coleta seletiva estruturada
Gestão de fluxos de resíduos → Gestão de fluxo de materiais
tempo tempo
população
e PIB
RSU
recursos
naturais
reciclagem
qtd. qtd.
Pirólise: decompõe os RSU em temperaturas entre 100 e 400ºC sem a presença de oxigênio. Os RSU
se transformam em gases voláteis, alcoóis, alcatrão, bio-oléo e carvão. É aplicável para resíduos
homogêneos, caso contrário os resíduos devem ser pré-tratados.
Gaseificação por plasma: decompõe os RSU em altas temperaturas (4.000 ºC), com energia externa
através de tocha de plasma. Ocorre a quebra das cadeias orgânicas em seus elementos mais simples e
com a diminuição da temperatura, os átomos são recombinados formando um gás sintético que pode ser
usado para produção de energia. Os RSU devem ser pré-tratados.
Incineração em grelhas móveis (mass burning): se dá em equipamentos onde se procura garantir
uma reação contínua e auto-sustentável de oxidação térmica a altas temperaturas (> 800 ºC). A energia
térmica resultante pode ser aproveitada, como vapor e energia elétrica. Os RSU são processados em
forno com grelhas móveis sem a necessidade de pré-tratamento.
Incineração em leito fluidizado: muito parecido com o anterior a menos do forno, que utiliza leito
fluidizado e da necessidade de pré-tratamento.
Compostagem: decomposição apenas da fração orgânica degradável dos RSU. Não remove
contaminantes, comprometendo o produto final. Aplicável a resíduos como poda, jardinagem e similares.
Tratamento Mecânico Biológico (TMB): compreendem dois estágios:
- Mecânico – separação de recicláveis, redução do tamanho dos RSU orgânicos (trituradores e peneiras)
e remoção de frações não aproveitáveis.
- Biológico – digestão ou compostagem da fração orgânica em sistemas fechados.
Principais tecnologias de tratamento de RSU
Resumo das características das tecnologias
Características Pirólise Gaseificação
por plasma
Incineração Compostagem
TMB grelhas
móveis
leito
fluidizado
sistema
aberto
sistema
fechado
Escala de
tratamento média média alta média baixa média média
Pré-tratamento sim sim não sim sim sim não
Redução de massa
e volume média alta alta alta baixa baixa média
Área para
implantação pequena pequena pequena pequena grande média média
Aproveitamento
energético médio médio alto alto nenhum nenhum baixo
Controle de
emissões atende atende atende atende mau cheiro atende mau cheiro
Investimento na
implantação alto alto alto alto baixo médio médio
Custo de O&M alto alto alto Alto baixo baixo médio
Participação no
mercado baixa baixa alta Baixa baixa baixa baixa
Comercialização
dos produtos difícil fácil fácil fácil difícil difícil difícil
Principais processos de aproveitamento energético
TÉRMICOS BIOLÓGICOS
ATERRO BIODIGESTOR
RESÍDUOS SÓLIDOS
URBANOS
Biogás (CH4, CO2)
e composto orgânico
Vapor / energia
elétrica
Biogás
(CH4, CO2) Gás sintético
(CO, CO2, H2)
INCINERAÇÃO GASEIFICAÇÃO
TRATAMENTO MECÂNICO BIOLÓGICO
Outros Orgânicos
Recicláveis
Incineração em grelhas móveis - mass burning
Entrega e armazenagem dos resíduos
Queima dos resíduos
Geração de energia
Tratamento dos efluentes líquidos e gasosos
Combustão realizada em alta temperatura, com excesso de ar, sem a necessidade
de pré-tratamento dos RSU, produzindo vapor em caldeira.
RSU
Grelhas móveis
Câmara de combustão
Recepção dos RSU
Sala de supervisão e controle
Detalhes de uma planta de incineração
Incineração em leito fluidizado
RSU
Muito parecida com a anterior, a menos do forno, que utiliza leito fluidizado, e
da necessidade de pré-tratamento dos RSU.
Gaseificação por pirólise
Decompõe os RSU em baixa temperatura, sem a presença de oxigênio,
para obtenção do gás sintético.
Gaseificação por plasma
Decompõe os RSU em altas temperaturas, com energia de tocha de plasma,
quebrando as cadeias orgânicas. Com a diminuição da temperatura, os átomos
são recombinados formando o gás sintético.
Detalhes da tecnologia de plasma
Tratamento Mecânico Biológico - TMB
É uma forma integrada de tratar RSU que engloba a triagem, separação, trituração, secagem,
digestão anaeróbia, compostagem e aproveitamento energético.
RSU Peneira
Separador a ar
Triturador
CDR Composto
Biodigestor Biogás
Separador
magnético Triturador
Separador de metais
não ferrosos
Ferro
Orgânicos
metais não
ferrosos Frações pesadas
e leves
Fluxograma de um processo de TMB
A tecnologia de TMB pode ser utilizada em diferentes tipos de configurações,
dependendo do processo empregado e da utilização e otimização dos seus fluxos de
saída.
RSU
Detalhes de uma planta de TMB
Recepção dos RSU
Sistemas de separação e triagem
Separação de metais
Separação de orgânicos
Biodigestão anaeróbica
Misturador
Biogás
Composto Matéria
orgânica
zona líquida
zona de lodo
Válvula de alívio
Drenagem
do lodo
zona de mistura
Aterro sanitário com geração de energia elétrica
Captação do biogás de aterro e aproveitamento para geração de energia elétrica.
Captação de biogás e geração de energia elétrica
Dutos de transporte do biogás
Central geradora de energia
elétrica
Motores
Captação do biogás de aterro
Tratamento mecânico-
biológico
Coleta seletiva e reciclagem
Compostagem Gaseificação
Incineração Outras soluções
Alternativas para a solução
Aterro sanitário
Biodigestão
Premissas para escolha da alternativa
A escolha da alternativa ou combinação de alternativas dependerá das diretrizes, metas e orçamento
estabelecidos nos planos municipais. Entretanto, elencamos as seguintes premissas importantes
para a análise:
Processamento de quantidades em escala adequada à demanda da região (hoje e futuro)
Atendimento à heterogeneidade dos RSU (matéria, forma, tamanho, densidade, umidade,
periculosidade, nocividade, etc.)
Adoção de tecnologias consolidadas e em operação comercial no mundo ou aposta na inovação
(confiabilidade x pioneirismo)
Custos de implantação, operação e manutenção
Redução de volume e massa (aumento da vida útil dos aterros existentes e diminuição da
necessidade de construção de novos)
Recuperação da energia contida nos RSU (eficiência)
Comercialização dos produtos e subprodutos (mercado, quantidades, logística e preços)
Destinação e custos das frações não tratadas e rejeitos dos processos
Compatibilidade com os processos de coleta seletiva, reciclagem e inclusão de catadores
Atendimento aos preceitos das Políticas Nacional e Estadual de RSU e legislações municipais
Atendimento aos padrões de emissões (ex.: Resolução SMA 079/2009)
Busca pela modicidade no custo de gestão dos RSU (menor preço do serviço de tratamento)
Possibilidade de implantação do projeto próximo aos centros geradores de RSU (otimização das
logísticas de transporte, eliminação de transbordos e impactos decorrentes)
Aceitação pela sociedade
A adoção de tratamentos dos RSU com geração de energia elétrica contribui
para:
Reduzir volume e massa dos resíduos.
Minimizar a necessidade de áreas para construção de aterros.
Transformar os resíduos em rejeitos para disposição final ambientalmente
adequada, conforme preconiza a PNRS.
Reduzir emissões gasosas e efluentes líquidos.
Aumentar a oferta de energia elétrica, diversificar a matriz de geração e
diminuir o risco de déficit energético.
Proporcionar melhoria da saúde pública e da qualidade de vida da
população abrangida pela solução.
Contribuições para o saneamento básico
Viena, Áustria
Bréscia, Itália
Tóquio, Japão
Paris, França
600 t/d
1600 t/d
Cergy-Pontoise, França
Plantas de incineração
720 t/d
250 t/d
1100 t/d
Plantas de gaseificação
Chiba, Japan
Mutsu, Japan Kurashiki, Japan
Reino Unido, Isle of Wight
Plantas de TMB
Plantas de geração de energia com biogás de aterro
Plantas de compostagem
Plantas de digestão anaeróbica
