joÃo guilherme nitsch estudo de alternativas … · gostaria de agradecer também à minha segunda...
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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS
ENGENHARIA AMBIENTAL
JOÃO GUILHERME NITSCH
ESTUDO DE ALTERNATIVAS PARA REUSO,
TRATAMENTO E DESTINAÇÃO FINAL DE CINZAS DE
FUNDO GERADAS NO PROCESSO DE INCINERAÇÃO DE
RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS
São Carlos/SP
2014
JOÃO GUILHERME NITSCH
ESTUDO DE ALTERNATIVAS PARA REUSO,
TRATAMENTO E DESTINAÇÃO FINAL DE CINZAS DE
FUNDO GERADAS NO PROCESSO DE INCINERAÇÃO DE
RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS
Trabalho de Graduação apresentado a
Escola de Engenharia de São Carlos da
Universidade de São Paulo para
obtenção do título de Engenheiro
Ambiental
Orientador:
Prof. Dr. Valdir Schalch
São Carlos/SP
2014
Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial
deste trabalho, por qualquer meio convencional ou
eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que
citada a fonte
AGRADECIMENTOS
Antes de tudo, gostaria de agradecer à minha família por tudo que fizeram desde
minha existência. Gostaria de agradecer pelo amor deles, pela atenção deles, pela
motivação que sempre me passaram e por todos esforços que fazem pela minha
felicidade. Principalmente aos meus pais, meu irmão e minhas avós.
Gostaria de agradecer também à minha segunda família, que são todas minhas
amizades feitas durante a época que morei em Indaiatuba e, principalmente, as pessoas
tão especiais que encontrei em São Carlos. Em especial, gostaria de agradecer à todos
colegas de Engenharia Ambiental e outros cursos, por agregarem muito na minha
formação profissional e, principalmente, pessoal.
Gostaria de agradecer à todos moradores da República Chico Lopes e República
Teiquirizi. Desses dois lugares achei alguns dos meus melhores amigos e alguns dos
melhores motivos por gostar tanto de São Carlos e da minha vida universitária.
Dentro da Engenharia Ambiental gostaria de agradecer aos meus queridos
amigos da 08. Em especial gostaria de agradecer à Rapeize, que são queridos amigos
que dividiram diversas risadas, segundas feiras a noite, estudos em véspera de prova,
gordelices e muito outros momentos que se tornaram piadas internas.
Gostaria de agradecer à oportunidade que tive através do programa Ciência sem
Fronteiras de passar 16 inesquecíveis meses na França. Tive momentos difíceis e
momentos muito prazerosos que agregaram muito na minha vida e nos meus motivos de
querer viver. Além disso, foi num estágio na França que consolidei meu interesse na
área de Resíduos Sólidos e ao qual deu origem a esse trabalho.
Não menos importante, gostaria de agradecer à Universidade de São Paulo e à
Escola de Engenharia de São Carlos pela oportunidade de passar os melhores sete anos
da minha vida. Sou grato também à todos professores e funcionários envolvidos ao
curso de Engenharia Ambiental, em especial meu orientador Valdir Schalch, e
professores como Edson Wendland, Mindu, Osni Pejon e Marcelo Zaiat.
Por último, gostaria de agradecer os ambientes que me propuseram uma grande
experiência de extensão e prática da minha graduação. Gostaria de agradecer ao Grupo
de Som do CAASO, e às quatros empresas que fiz estágio durante minha graduação:
RM Meio Ambiente, SITA France, Raccoon Marketing Digital e Vetiver Consultoria
Ambiental.
As ideias brotam da vida, mas são capazes de distanciarem-se
dela. Adquirem uma existência própria e autônoma. Elas se
desenvolvem a partir de si mesmas, se difundem às vezes com
grande velocidade, outras vezes muito lentamente. Dificilmente se
extinguem sem deixar vestígios. As ideias têm sua força: tornam-
se formas de pensamento e geram comportamentos.
Paolo Rossi
RESUMO
NITSCH, J. Estudo de alternativas para reuso, tratamento e destinação final
de cinzas de fundo geradas no processo de incineração de resíduos sólidos urbanos.
2014, 60p. Monografia (Trabalho de Graduação em Engenharia Ambiental) – Escola de
Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, 2014.
Este estudo prevê uma revisão bibliográfica sistemática sobre a situação atual
das possíveis alternativas de tratamento, reutilização e disposição final das cinzas de
fundo provenientes do processo de incineração dos resíduos sólidos urbanos (RSU).
Atualmente o Brasil ainda aposta, em quase cem por cento dos casos, no uso de
aterros sanitários como disposição final, e direta, dos RSU. Entretanto, diversos países
do mundo, como o Japão, França, Estados Unidos e outros, vêm mostrando o potencial
do uso de incineração como uma etapa de valorização dos resíduos dentro da gestão dos
RSU.
A partir do processo da queima dos RSU é possível produzir energia, calor e
produtos que podem ser reutilizados em diversos setores, como o da construção civil.
Entretanto, pela alta concentração de substâncias tóxicas, principalmente metais
pesados, diversos cuidados devem ser tomados para ter um processo limpo e seguro.
Dentro das alternativas apresentadas, tentou-se apresentar opções sempre viáveis
e sustentáveis, visto que atualmente duas grandes preocupações presentes nos
empreendimentos são a questão econômica e a redução do uso dos recursos naturais
finitos.
Além disso, dentro das alternativas para as cinzas de fundo, o presente trabalho
hierarquiza as alternativas para as cinzas de fundo da seguinte maneira: reutilização,
tratamento seguido de reutilização e tratamento seguido de disposição final.
Palavras-chave: incineração resíduos, resíduos sólidos, cinzas de fundo, reuso
cinzas, tratamento cinzas.
.
ABSTRACT
NITSCH, J. Study of alternatives for reuse, treatment and disposal of
bottom ash generated in the incineration of municipal solid waste process. 2014,
60p. Monografia (Trabalho de Graduação em Engenharia Ambiental) – Escola de
Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, 2014.
This study provides a systematic literature review on the current status of the
possible alternatives for treatment, reuse and disposal of bottom ash from the
incineration of municipal waste (MSW) process.
Currently Brazil still bet on almost one hundred percent of the cases the use of
landfills as direct disposal of the MSW. However, several countries, such as Japan,
France, United States and others, have shown the potential use of incineration as a
waste recovery step inside of MSW management.
From the process of burning of MSW is possible to produce energy, heat and
products that can be reused in various sectors, such as construction. However,
considering the high concentrations of toxic substances, mainly heavy metals, it is
necessary to take several precautions to have a clean and safe process.
Among the alternatives presented, this study always provide viable and
sustainable alternatives, since currently two major sectors that are present in the projects
are economic issues and the reduction of use of finite natural resources.
Moreover, among the alternatives for bottom ash, this work prioritizes
alternatives for bottom ash as follows: reuse, treatment followed by reuse and treatment
followed by disposal.
Keywords: waste incineration, solid waste, bottom ash, ash reuse, ashes
treatment.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Participação das regiões no total de RSU Coletado (ABRELPE, 2013).......... 13 Figura 2 Iniciativas de Coleta Seletiva nos Municípios em 2013 (ABRELPE, 2013) ... 14 Figura 3 Diagrama simplificado do processo de incineração de resíduos sólidos urbanos
(LAM et al., 2010) .......................................................................................................... 18 Figura 4 Número Total de Incineradores (Incluindo os com Recuperação de Energia)
(EUROSTAT, 2012) ....................................................................................................... 21 Figura 5 Quantidade de resíduos urbanos incinerados na Europa, em kg/capita/ano
EUROSTAT apud (SVDU, 2012) .................................................................................. 22
Figura 6 Peneira Rorativa Trommel (DELTA SERVICE, 2014) ................................... 26 Figura 7 Tamanho Médio das Partículas (CHIMENOS et al., 1999) ............................. 27 Figura 8 Distribuição das Partículas da Cinzas de Fundo por Tamanho (YAO et al.,
2014) ............................................................................................................................... 28 Figura 9 Densidade das cinzas de fundo por tamanho de partícula (YAO et al., 2014) 29
Figura 10 Porcentagem em peso de metais magnéticos em cinzas de fundo em função de
tamanho das partículas (CHIMENOS et al., 1999) ........................................................ 29
Figura 11 Concetração dos metais pesados por tamanho das partículas de cinzas de
fundo (CHIMENOS et al., 1999).................................................................................... 31 Figura 12 Típica estrutura de estradas (LAM et al., 2010)............................................. 37
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Quantidade de Municípios por tipo de Destinação Adotada – 2013
(ABRELPE, 2013) .......................................................................................................... 15 Tabela 2 Empregos Diretos Gerados pelo Setor de Limpeza Urbana (ABRELPE, 2013)
........................................................................................................................................ 15 Tabela 3 Estimativa da composição gravimétrica dos resíduos sólidos urbanos coletados
no Brasil em 2008 (BRASIL, 2012) ............................................................................... 16 Tabela 4 Destino dos Resíduos em Alguns Países Europeus (FEAM, 2010) ................ 23 Tabela 5 Principais compostos presentes nas cinzas de fundo (fração mássica %) ....... 30
Tabela 6 Metais pesados presentes nas cinzas de fundo (mg/kg)................................... 31 Tabela 7 Relação entre o pH e a concentração de Mo e Zn no lixiviado (VAN DER
SLOOT, KOSSON, & HJELMAR, 2001) ..................................................................... 32
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio
DOU Diário Oficial da União
DQO Demanda Química de Oxigênio
EIA/RIMA Estudo de Impacto Ambiental/ Relatório de Impacto Ambiental
PERS Política Estadual de Resíduos Sólidos
PNRS Política Nacional de Resíduos Sólidos
RSU Resíduos Sólidos Urbanos
SINIR Sistema Nacional de Informações sobre a Gestão de Resíduos Sólidos
SINISA Sistema Nacional de Informações em Saneamento Básico
SPAR Sistema de Processamento e Aproveitamento de Resíduos
UNE Unidades de Recuperação de Energia
WtE Waste-to-Energy
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 1
2 OBJETIVOS.............................................................................................................. 3
2.1 Objetivos Secundários ....................................................................................... 3
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................. 4
3.1 Definições e Conceitos ...................................................................................... 4
3.2 Legislações ......................................................................................................... 6
3.2.1 Política Nacional de Resíduos Sólidos - Lei nº 12.305 ......................................... 6
3.2.2 Decreto Nº 7.404/2010 .......................................................................................... 7
3.2.3 Política Estadual de Resíduos Sólidos – Lei nº 12.300/2006 ................................ 8
3.2.4 Decreto Estadual nº. 54.645 .................................................................................. 9
3.2.5 CONAMA 316/2002 ........................................................................................... 10
3.3 Cenário Atual da Situação dos Resíduos Sólidos Urbanos no Brasil .............. 12
3.4 Incineração ....................................................................................................... 16
3.4.1 Contextualização sobre o Processo de Incineração de RSU................................ 16
3.4.2 Descrição do Processo de Incineração de RSU ................................................... 17
3.4.3 Principais poluentes presentes no processo de incineração de RSU ................... 19
3.4.3.1 Dioxinas .................................................................................................. 19
3.4.3.2 Metais pesados ........................................................................................ 20
3.5 Cenários atuais no Brasil e no mundo sobre usinas incineradoras de RSU ..... 20
3.5.1 Incineração de RSU no Brasil ............................................................................. 20
3.5.2 Incineração de RSU no Mundo ........................................................................... 21
4 METODOLOGIA ................................................................................................... 24
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................................... 25
5.1 Características Físicas ...................................................................................... 25
5.1.1 Distribuição das Cinzas de Fundos por Tamanho de Partícula ........................... 26
5.1.2 Densidade das Cinzas de Fundo .......................................................................... 28
5.2 Características Químicas .................................................................................. 29
5.2.1 Principais Compostos .......................................................................................... 30
5.2.2 Metais Pesados .................................................................................................... 30
5.2.3 Lixiviação ............................................................................................................ 32
5.3 Tipos de tratamento para as cinzas de fundo ................................................... 33
5.3.1 Processos de Separação ....................................................................................... 33
5.3.1.1 Separação Magnética .............................................................................. 33
5.3.1.2 Peneira Rotativa Tommel ....................................................................... 33
5.3.1.3 Processo de Lixiviação ........................................................................... 33
5.3.1.4. Extração ou Mobilização Química ........................................................ 33
5.3.1.5 Trituração de Partículas .......................................................................... 34
5.3.2 Processos de Solidificação e Estabilização ......................................................... 34
5.3.2.1 Estabilização Química ............................................................................ 34
5.3.2.2 Tratamento com Ligantes Hidráulicos ou Químicos .............................. 34
5.3.2.3 Condicionamento por Longo Prazo ........................................................ 34
5.3.3 Tratamento Térmico ............................................................................................ 35
5.3.3.1 Sinterização ............................................................................................ 35
5.3.3.2 Vitrificação ............................................................................................. 35
5.3.3.3 Fusão ....................................................................................................... 35
5.4 Alternativas de reuso das cinzas de fundo ....................................................... 35
5.4.1 Produção de Cimento e Concreto ........................................................................ 36
5.4.2 Uso em pavimentação de estradas ....................................................................... 36
5.4.3 Adsorventes ......................................................................................................... 37
5.4.4 Vidros, Vidro-Cerâmicos e Cerâmicas ................................................................ 38
5.4.5 Barreiras Sonoras e de Vento .............................................................................. 38
5.5 Disposição Final .............................................................................................. 38
5.5.1 Aterros Sanitários ................................................................................................ 38
6 CONCLUSÕES ....................................................................................................... 39
7 REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 41
8 ANEXOS ................................................................................................................. 45
1
1 INTRODUÇÃO
A questão dos resíduos sólidos tem sido pauta recorrente na sociedade durante
os últimos séculos, desde por questões sanitárias até mesmo como forma de gerar
energia, waste-to-energy (WtE).
Hoje em dia em um planeta cada vez mais saturado pelas atividades humanas,
pode-se dizer que entramos num momento de grandes mudanças. Cada vez mais somos
pressionados e estimulados a consumir materiais que não nos são úteis, ou que muitas
vezes tem um obsolência breve. Até a Revolução Industrial, a grande maioria das
mulheres tinham apenas um vestido e que duravam mais de uma década. Hoje em dia, é
comum uma mulher ter vários vestidos, e ser obrigada a adquirir outros em curtos
períodos. (HESSEN, 2013)
Nessas circunstâncias, a sociedade tem duas alternativas claras: se obrigar a
mudar o modo de utilizar e preservar os recursos naturais, ou logo entrar num colapso
por falta de matéria prima e alimentos.
Dentro dessa necessidade de mudança, a sociedade tende cada vez mais a
pesquisar e procurar formas de aproveitar melhor os recursos e a produzir menos
materiais de baixa qualidade ou sem utilidade.
Um ponto que tem se discutido muito dentro desse assunto é a questão dos
resíduos sólidos. O que antes era considerado totalmente sem valor e um problema
ambiental, agora tem sido visto de uma forma diferente. Hoje em dia moradores de rua
já conseguem melhorar sua qualidade de vida através da venda do lixo, roupas estão
sendo feitas com materiais recicláveis, e muitas outas atividades estão sendo feitas com
esse tipo de material que já ocupou por muitos anos o lugar de um grande passivo no
meio ambiente.
No Brasil não é diferente, somos os recordistas em reciclagem de alumínio e
temos grandes exemplos de cooperativas que têm reciclado consideráveis volumes de
materiais que antes iam para os lixões e aterros sanitários. Um prova que essa evolução
está acontecendo, e ainda tem muito para melhorar, é a Política Nacional de Resíduos
Sólidos (PNRS) que foi promulgada em 2010.
Com a PNRS o Brasil entra no grupo dos países que tentam fazer o máximo para
que antes de dar um destino final para os resíduos, estes sejam de alguma forma
aproveitados pela sociedade.
2
Dentre as formas aceitas pelo governo brasileiro, existe uma que tem ganhado
muito força nos países mais desenvolvidos, que é a recuperação energética. Hoje em
dia, residências já são aquecidas através da queima do lixo e a produção de energia
elétrica tem aumentado cada vez mais.
Esse tipo de tecnologia já foi muito mal visto pelos passivos ambientais que
traziam. Antigamente, as usinas incineradoras de lixo eram consideradas altamente
poluentes pelos gases perigosos que eram liberados na atmosfera e pelas cinzas e
escórias com grandes quantidades de metais pesados. Além disso, as usinas eram
normalmente construídas longe das comunidades, o que dificultava e encarecia a
logística da coleta de lixo.
Entretanto, com o desenvolvimento de tecnologias e de legislações mais rígidas,
atualmente pode-se encontrar uma usina de incineração de resíduos sólidos urbanos
(RSU) dentro de grandes centros urbanos, como por exemplo, na grande região de Paris
à beira do rio Sena.
Alcançado um nível aceitável de qualidade dos gases emitidos pelas usinas
incineradoras, essa alternativa de disposição final dos RSU entrou num outro patamar
de pesquisa. Atualmente muito tem sido feito para encontrar soluções de reuso e
tratamento das cinzas de fundo, cinzas volantes e efluentes gerados durante o processo
de incineração.
Até o presente momento, a maior parte dos materiais provenientes da
incineração de resíduos é disposta em aterros sanitários, pois são considerados não
inertes. Entretanto, países como o Japão, Estados Unidos da América e outros, já
reutilizam esses materiais para a pavimentação de estradas, produção de vidros e
cerâmicas, na agricultura etc. Com isso, pode-se chegar num processo cada vez mais
fechado, onde os rejeitos serão muito poucos em relação à quantidade de resíduos
reciclados.
O presente trabalho, portanto, tem como objetivo fazer uma breve introdução
sobre a incineração de resíduos sólidos urbanos (RSU), e mostrar possíveis alternativas
para a reutilização e tratamento das cinzas de fundo produzidas no processo de
incineração de RSU.
3
2 OBJETIVOS
Por meio de uma revisão bibliográfica, o presente trabalho tem como objetivo
apresentar alternativas para a reutilização e tratamento das cinzas de fundo produzidas
no processo de incineração de RSU.
2.1 Objetivos Secundários
Análise da Política Nacional de Resíduos Sólidos, Lei nº 12.305, de 02 de agosto
de 2010, na questão de tratamento de resíduos sólidos urbanos e recuperação energética;
Introdução sobre o processo de incineração de RSU e um panorama sobre o uso
dessa alternativa no mundo;
Caracterização física e química das cinzas de fundo provenientes do processo de
incineração de RSU;
Identificação das alternativas de reutilização e tratamento das cinzas de fundos.
4
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
O capítulo de revisão bibliográfica tem como objetivo apresentar conceitos e
estudos que são pertinentes ao presente trabalho. Para facilitar a compreensão, foi
escolhido apresentar esse material de forma evolutiva. Assim, os tópicos dentro desse
capítulo serão: Definições e Conceitos; Legislação; Cenário Atual dos Resíduos Sólidos
Urbanos no Brasil; Incineração; Panorama Mundial e Nacional sobre incineração de
RSU.
3.1 Definições e Conceitos
Quando se fala em resíduos sólidos existe um consenso em pensar em lixo,
restos de comida e materiais sem mais nenhuma utilidade. Entretanto o significado pode
ser bem diferente dependendo da fonte em que se pesquisa ou da pessoa em que se
pergunta. Para facilitar essa questão, serão utilizadas as definições legais de resíduos
sólidos estabelecidas pela PNRS e ABNT.
Segundo a Lei nº 12.305, que constitui a Política Nacional de Resíduos Sólidos,
em seu inciso XVI do artigo 3º, resíduos sólidos são:
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 soluções técnica ou
economicamente inviáveis em face da melhor tecnologia disponível.
(BRASIL, 2010b)
Já para a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), na NBR 10.004,
resíduos sólidos são:
“Resíduos nos estados sólido e semissólido, que resultam de atividades
de origem industrial, doméstica, hospitalar, comercial, agrícola, de
serviços e de varrição. Ficam incluídos nesta definição os lodos
provenientes de sistemas de tratamento de água, aqueles gerados em
equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como
determinados líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu
5
lançamento na rede pública de esgotos ou corpos de água, ou exijam
para isso soluções técnica e economicamente inviáveis em face à
melhor tecnologia disponível.” (ABNT, 2004)
Dentro do contexto dos resíduos sólidos, é importante também apresentar a definição do
que é material reciclável e rejeitos.
Segundo o Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo, materiais
recicláveis:
“são aqueles que após sofrerem uma transformação física ou química
podem ser reutilizados no mercado, seja sob a forma original ou como
matéria-prima de outros materiais para finalidades diversas.”
(INSTITUTO BIOCIENCIA, 2014.)
O rejeito é um tipo específico de resíduo sólido - quando todas as possibilidades de
reaproveitamento ou reciclagem já tiverem sido esgotadas e não houver solução final para o
item ou parte dele, trata-se de um rejeito, sendo a única alternativa a destinação final.
(ECYCLE, 2014)
Outro ponto importante que deve ser discutido dentro da questão de resíduos sólidos é a
diferença entre gestão e gerenciamento. Muitas vezes esses termos são empregados de forma
errônea, e podem causar certas dificuldades.
No Capítulo 2 da Política Nacional de Resíduos Sólidos – Lei nº12.305/2010, que
remete às definições dos termos importantes encontrados posteriormente na lei, tem-se que
(BRASIL, 2010b):
X - gerenciamento de resíduos sólidos: conjunto de ações exercidas,
direta ou indiretamente, nas etapas de coleta, transporte, transbordo,
tratamento e destinação final ambientalmente adequada dos resíduos
sólidos e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos, de
acordo com plano municipal de gestão integrada de resíduos sólidos ou
com plano de gerenciamento de resíduos sólidos, exigidos na forma
desta Lei;
XI - gestão integrada de resíduos sólidos: conjunto de ações voltadas
para a busca de soluções para os resíduos sólidos, de forma a considerar
as dimensões política, econômica, ambiental, cultural e social, com
controle social e sob a premissa do desenvolvimento sustentável.
6
3.2 Legislações
3.2.1 Política Nacional de Resíduos Sólidos - Lei nº 12.305
A Lei da Política Nacional de Resíduos Sólidos - Lei nº 12.305, foi promulgada em 02
de Agosto de 2010 após passar quase 20 anos em tramitação no Congresso Nacional. O projeto
de lei inicial 203 que dispunha sobre condicionamento, coleta, tratamento, transporte e
destinação dos resíduos de serviços de saúde, foi apresentado no ano de 1991.
Esse nova política é bastante atual e contém instrumentos importantes para permitir o
avanço necessário ao País no enfrentamento dos principais problemas ambientais, sociais e
econômicos decorrentes do manejo inadequado dos resíduos sólidos. (MINISTÉRIO DO MEIO
AMBIENTE, 2014)
Como apresentado no artigo 1°, a lei trata sobre seus princípios, objetivos e
instrumentos, bem como sobre as diretrizes relativas à gestão integrada e ao gerenciamento de
resíduos sólidos, incluídos os perigosos, às responsabilidades dos geradores e do poder público
e aos instrumentos econômicos aplicáveis. (BRASIL, 2010b)
Para melhor entender esse objetivos, o artigo 6° da PNRS, apresenta seus princípios
como: prevenção e precaução; a consideração de todas variáveis ambientais dentro da gestão
dos resíduos sólidos; desenvolvimento sustentável, ecoeficiência, a responsabilidade
compartilhada, ciclo de vida dos produtos; direito da sociedade à informação e ao controle
social; o reconhecimento do resíduo sólido reutilizável e reciclável como um bem econômico e
de valor social; a cooperação entre as diferentes esferas do poder público. (BRASIL, 2010b)
Dentre os objetivos da PNRS citados no artigo 7°, podem-se ressaltar os seguintes: não
geração, redução, reutilização, reciclagem e tratamento dos resíduos sólidos; redução do volume
e da periculosidade dos resíduos perigosos; gestão integrada de resíduos sólidos; estímulo à
adoção de padrões sustentáveis de produção e consumo de bens e serviços; reaproveitamento
dos resíduos sólidos, incluídos a recuperação e o aproveitamento energético. (BRASIL, 2010b)
Dentre os instrumentos apresentados no artigo 8° da PNRS, podemos ressaltar o
primeiro, e mais importante, que são os planos de resíduos sólidos, que é melhor detalhado no
artigo 14°. Além desse instrumento, existem outros como: a pesquisa científica e tecnológica; a
coleta seletiva, os sistemas de logística reversa; o incentivo à criação e ao desenvolvimento de
cooperativas de catadores; os incentivos fiscais, financeiros e creditícios. (BRASIL, 2010b)
Sobre a questão dos planos de resíduos sólidos, é importante ressaltar que é a partir
desses planos se tem a condição necessária para o Distrito Federal e os municípios terem acesso
aos recursos da União, destinados à limpeza urbana e ao manejo de resíduos sólidos
(MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2014). Para a realização desse plano, a PNRS
7
apresenta no artigo 19° o conteúdo mínimo que deve ser apresentado dentro do projeto, como:
diagnóstico da situação dos resíduos sólidos gerados no respectivo território; identificação de
áreas favoráveis para disposição final ambientalmente adequada; programas e ações de
educação ambiental; periodicidade de sua revisão; entre outros. (BRASIL, 2010b)
Ainda parte dos artigos 8°, a PNRS apresenta os agentes responsáveis pela questão dos
resíduos sólidos, como: o Sistema Nacional de Informações sobre a Gestão de Resíduos Sólidos
(SINIR); o Fundo Nacional do Meio Ambiente e o Fundo Nacional de Desenvolvimento
Científico e Tecnológico; o Sistema Nacional de Informações em Saneamento Básico (SINISA)
e o Cadastro Nacional de Operadores de Resíduos Perigosos. (BRASIL, 2010b)
No artigo 9° da PNRS, a questão a prioridade na gestão e gerenciamento dos resíduos
sólidos é novamente apresentada, mostrando a grande importância que deve ser dada para essa
série de ações. Sendo ela: não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamento dos
resíduos sólidos e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos. (BRASIL, 2010b)
Dentro do artigo 9°, tem-se também um inciso muito importante para o trabalho aqui
apresentado, que é relação ao uso de tecnologias de recuperação energética dos resíduos sólidos.
“Poderão ser utilizadas tecnologias visando à recuperação energética dos resíduos sólidos
urbanos, desde que tenha sido comprovada sua viabilidade técnica e ambiental e com a
implantação de programa de monitoramento de emissão de gases tóxicos aprovado pelo órgão
ambiental.” A partir desse inciso, pode-se considerar que tecnologias como incineração, pirólise
e gaseificação, são legais considerando os devidos cuidados com os poluentes produzidos dentro
do processo. (BRASIL, 2010b)
Em nenhuma passagem da PNRS são apresentadas as tecnologias aceitas como forma
de recuperação energética. Entretanto, além do artigo 9°, no artigo 3° é citado que dentre os
modos de destinação final ambientalmente adequada, tem-se a recuperação e o aproveitamento
energético, observando-se as normas operacionais específicas de modo a evitar danos ou riscos
à saúde pública e à segurança e a minimizar os impactos ambientais adversos. (BRASIL, 2010b)
3.2.2 Decreto Nº 7.404/2010
O Decreto Nº 7.404 promulgado no dia 23 de Dezembro de 2010, Regulamenta a Lei n°
12.305, de 2 de agosto de 2010, que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos, cria o
Comitê Interministerial da Política Nacional de Resíduos Sólidos e o Comitê Orientador para a
Implantação dos Sistemas de Logística Reversa. (BRASIL, 2010a)
Neste decreto, fica instituído que o Comitê Interministerial da Política Nacional de
Resíduos Sólidos tem a finalidade de apoiar e possibilitar o cumprimento das determinações e
das metas previstas na Lei nº 12.305, de 2010. Como órgão coordenador tem-se o Ministério do
8
Meio Ambiente, e têm-se mais 11 órgãos apoiadores, como o Ministério das Cidades,
Ministério da Fazenda, Ministério da Ciência e Tecnologia etc. (BRASIL, 2010a)
No artigo 4º, fica previsto que o Comitê Interministerial deve instituir os procedimentos
para elaboração do Plano Nacional de Resíduos Sólidos, além de elaborá-los e avalia-los. Junto
a essas ações, o Comitê Interministerial deve incentivar a pesquisa e o desenvolvimento nas
atividades de reciclagem, reaproveitamento e tratamento dos resíduos sólidos; bem como
formular estratégias para a promoção e difusão de tecnologias limpas. (BRASIL, 2010a)
Considerando que o presente trabalho é relacionado a processos de recuperação
energética, é importante ressaltar que o artigo 11º do Decreto Nº 7.404 prioriza o sistema de
coleta seletiva de resíduos sólidos com a participação de cooperativas ou de outras formas de
associação de catadores de materiais reutilizáveis e recicláveis constituídas por pessoas físicas
de baixa renda. (BRASIL, 2010a)
No artigo 36º do Decreto Nº 7.404, tem-se como uma das diretrizes aplicáveis à gestão e
gerenciamento dos resíduos sólidos a utilização de resíduos sólidos nos processos de
recuperação energética, incluindo o co-processamento, que obedecerá às normas estabelecidas
pelos órgãos competentes. (BRASIL, 2010a)
3.2.3 Política Estadual de Resíduos Sólidos – Lei nº 12.300/2006
A Política Estadual de Resíduos Sólidos (PERS) do Estado de São Paulo, que foi
promulgada no dia 16 de março de 2006, foi uma das leis que mais deu apoio para a criação da
Política Nacional de Resíduos Sólidos de 2010. Esta lei, no artigo 1º, define princípios e
diretrizes, objetivos, instrumentos para a gestão integrada e compartilhada de resíduos sólidos,
com vistas à prevenção e ao controle da poluição, à proteção e à recuperação da qualidade do
meio ambiente. (SÃO PAULO, 2006)
No artigo 2°, a lei n° 12.300, define quais são os princípios da Política Estadual de
Resíduos Sólidos. Dentre os doze apresentados, podem-se ressaltar os seguintes: a promoção de
padrões sustentáveis de produção e consumo; a adoção do princípio do poluidor-pagador; o
reconhecimento do resíduo sólido reutilizável e reciclável como um bem econômico, gerador de
trabalho e renda; a gestão integrada e compartilhada dos resíduos sólidos por meio da
articulação entre Poder Público, iniciativa privada e demais segmentos da sociedade civil. (SÃO
PAULO, 2006)
Como citado no tópico sobre a PNRS, a PERS também apresenta instrumentos para
contemplar os requisitos da mesma. Dentre os instrumentos apresentados, vale ressaltar os
seguintes: os Planos Estaduais e Regionais de Gerenciamento de Resíduos Sólidos; os Planos
dos Geradores; os incentivos fiscais, tributários e creditícios; os incentivos à gestão
9
regionalizada dos resíduos sólidos; o incentivo ao uso de resíduos e materiais reciclados como
matéria-prima. (SÃO PAULO, 2006)
No artigo 6°, a PERS, apresenta a distinção dos tipos de resíduos sólidos produzidos
pela sociedade como um todo. Para o presente trabalho, a definição de resíduo sólido urbano é a
seguinte:
“os provenientes de residências, estabelecimentos comerciais e
prestadores de serviços, da varrição, de podas e da limpeza de vias,
logradouros públicos e sistemas de drenagem urbana passíveis de
contratação ou delegação a particular, nos termos de lei municipal.”
(SÃO PAULO, 2006)
Sobre a questão de aproveitamento energético e em especial a incineração, a PERS não
apresenta nenhuma conduta a ser tomada. Assim pode-se concluir que esse tipo de atividade fica
sob a total responsabilidade a alguma possível legislação municipal, e se caso não existir, deve-
se seguir a PNRS.
3.2.4 Decreto Estadual nº. 54.645
O Decreto Estadual nº 54.645, promulgado em 5 de agosto de 2009 em São Paulo,
institui e regulamente dispositivos da Lei nº 12.300, da Política Estadual de Resíduos Sólidos do
Estado de São Paulo.
Nas disposições preliminares, o artigo 3° apresenta instrumentos de planejamento e
gestão de resíduos sólidos, que são eles: os Planos de Resíduos Sólidos; o Sistema Declaratório
Anual de Resíduos Sólidos; o Inventário Estadual de Resíduos Sólido e o monitoramento dos
indicadores da qualidade ambiental. (SÃO PAULO, 2009)
O Sistema Declaratório Anual de Resíduos Sólidos, formulário eletrônico padronizado
para declaração formal a ser prestada pelos geradores, transportadores e unidades receptoras de
resíduos sólidos. (SÃO PAULO, 2009)
O citado Inventário Estadual de Resíduos Sólidos, é o conjunto de informações oficiais
sobre os resíduos sólidos gerados no Estado de São Paulo, devendo ser apresentado pela
Secretaria do Meio Ambiente anualmente. Nele, devem ser apresentadas informações como:
compilação das informações oriundas do Sistema Declaratório Anual de Resíduos Sólidos;
cadastro de fontes prioritárias, efetiva ou potencialmente poluidoras e a avaliação da gestão
municipal dos resíduos sólidos urbanos. (SÃO PAULO, 2009)
E fica instituído que o agente responsável pelo Monitoramento dos Indicadores da
Qualidade Ambiental será a Secretaria do Meio Ambiente por meio de indicadores que provêm
das informações do Inventário Estadual de Resíduos Sólidos. (SÃO PAULO, 2009)
10
Considerando que o decreto nº 54.645 foi elaborado a partir da PERS, este também não
apresenta nenhuma informação sobre a recuperação de energia como alternativa para o
tratamento dos resíduos sólidos do Estado de São Paulo.
3.2.5 CONAMA 316/2002
A resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) n°316 publicada no
Diário Oficial da União (DOU) no dia de 20 de novembro de 2002 dispõe sobre procedimentos
e critérios para o funcionamento de sistemas de tratamento térmico de resíduos.
No artigo 2° são apresentados os objetivos desta resolução. Dentre a elas a que se
adequa nos objetivos do presente trabalho é a seguinte:
“Tratamento Térmico: para os fins desta regulamentação é todo e
qualquer processo cuja operação seja realizada acima da temperatura
mínima de oitocentos graus Celsius.” (BRASIL, 2002)
No artigo 4° são apresentadas as exigências que devem ser cumpridas para o uso de
tratamento térmico de resíduos:
“deverão atender aos critérios técnicos fixados nesta Resolução,
complementados, sempre que julgado necessário, pelos órgãos
ambientais competentes, de modo a atender às peculiaridades regionais
e locais” (BRASIL, 2002)
Sobre a questão da implantação de um sistema de tratamento térmico de resíduos de
origem urbana, o artigo 24° deve ser:
“precedida da implementação de um programa de segregação de
resíduos, em ação integrada com os responsáveis pelo sistema de coleta
e de tratamento térmico, para fins de reciclagem ou reaproveitamento,
de acordo com os planos municipais de gerenciamento de resíduos”
(BRASIL, 2002)
Além disso, o artigo 24° apresenta um cronograma mínimo de metas a partir da licença
de operação de um sistema de tratamento térmico:
“I - no primeiro biênio, deverá ser segregado o percentual
correspondente a seis por cento do resíduo gerado na área de
abrangência do sistema;
II - no segundo biênio, deverá ser segregado o percentual
correspondente a doze por cento do resíduo gerado na área de
abrangência do sistema;
11
III - no terceiro biênio, deverá ser segregado o percentual
correspondente a dezoito por cento do resíduo gerado na área de
abrangência do sistema;
IV - no quarto biênio, deverá ser segregado o percentual correspondente
a vinte e quatro por cento do resíduo gerado na área de abrangência do
sistema; e
V - a partir do quinto biênio, deverá ser segregado o percentual
correspondente a trinta por cento do resíduo gerado na área de
abrangência do sistema.” (BRASIL, 2002)
Para o processo de licenciamento das unidades de tratamento térmico de resíduos será
tecnicamente fundamentado com base nos estudos, a seguir relacionados, que serão
apresentados pelo interessado:
“I - Projeto Básico e de Detalhamento;
II - Estudo e Relatório de Impacto Ambiental (EIA/RIMA) ou outro
estudo, definido pelo órgão ambiental competente;
III - Análise de Risco;
IV - Plano do Teste de Queima (apresentado no anexo II da resolução);
V - Plano de Contingência (apresentado no anexo III da resolução);
VI - Plano de Emergência (apresentado no anexo IV da resolução).
§ 1° O prazo máximo de vigência da licença de operação será de cinco
anos.” (BRASIL, 2002)
Além da estrutura da usina de tratamento térmico, o sistema deve possuir, também,
unidades de recepção, armazenamento, alimentação, tratamento das emissões de gases e
partículas, tratamento de efluentes líquidos, tratamento das cinzas e escórias. (BRASIL, 2002)
Um dos grandes problemas na incineração de resíduos é a produção de gases poluentes.
Para essa questão a resolução CONAMA 316 apresenta nos artigos 37° e 38° algumas
exigências sobre o monitoramento e controle dos efluentes gasosos.
No artigo 37° monitoramento e o controle dos efluentes gasosos deve incluir, no
mínimo:
“I - equipamentos que reduzam a emissão de poluentes, de modo a
garantir o atendimento aos Limites de Emissão fixados nesta Resolução;
II - disponibilidade de acesso ao ponto de descarga, que permita a
verificação periódica dos limites de emissão fixados nesta Resolução;
12
III - sistema de monitoramento contínuo com registro para teores de
oxigênio (O2) e de nóxido de carbono (CO), no mínimo, além de outros
parâmetros definidos pelo órgão ambiental competente;
IV - análise bianual das emissões dos poluentes orgânicos persistentes e
de funcionamento dos sistemas de intertravamento.” (BRASIL, 2002)
No artigo 38°, são apresentados os limites máximos de emissão de poluentes
atmosféricos para qualquer sistema de tratamento térmico. E no anexo I da resolução CONAMA
n°316, são apresentados os fatores de equivalência de toxicidade-FTEQ ou fatores tóxicos
equivalentes para dioxinas e furanos.
No anexo V, é apresentado como deve ser feito o plano de desativação de um sistema de
tratamento térmico. Dentro desse plano, cinco tópicos devem ser cumpridos para uma
desativação correta:
“I - descrição de como e quando a unidade será parcialmente ou
completamente descontinuada;
II - diagnóstico ambiental da área;
III - inventário dos resíduos estocados;
IV - descrição dos procedimentos de descontaminação das instalações;
V - destinação dos resíduos estocados e dos materiais e equipamentos
contaminados;
VI - cronograma de desativação.” (BRASIL, 2002)
Após a execução do plano de desativação o proprietário do sistema de tratamento
térmico, seja privado ou estatal, deverá ser apresentado para o Órgão Ambiental responsável, e
pós-aprovação apresentar o relatório final ao mesmo órgão. (BRASIL, 2002)
3.3 Cenário Atual da Situação dos Resíduos Sólidos Urbanos no Brasil
O Brasil é considerado por muitos como um país continental pelo seu tamanho, mas
pode-se também considerar isso por ser um país que apresenta diferentes realidades e culturas
em cada região.
Hoje em dia, fica claro que existe uma relação muito íntima entre o volume de produção
de resíduos per capita e os costumes e o nível financeiro da maior parte das pessoas. Assim, é
possível perceber que comunidades e famílias mais ricas produzem mais resíduos que pessoas
com menor poder econômico. Outro fator que influência muito é o costume alimentar das
pessoas. Os Estados Unidos, por exemplo, hoje em dia é o país que tem maior produção de
13
resíduos sólidos per capita e isso é muito ligado aos costumes de consumir alimentos
processados que normalmente vêm embalados ou protegidos para serem melhor conservados.
Mesmo com esses diversos fatores que influenciam na produção de resíduos sólidos,
será apresentado a seguir um cenário global da situação dos resíduos sólidos urbanos no Brasil.
De acordo com o Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil, no ano de 2013 foram
geradas cerca de 76.387.200 toneladas de resíduos sólidos no país, o que representa um aumento
de 4,1% em relação ao ano de 2013. Isso acarretou um aumento de 0,39% na geração de RSU
per capita, passando de 1,037 kg/hab./dia para 1,041 kg/hab./dia. (ABRELPE, 2013)
Em relação ao volume de RSU coletados, teve-se um aumento de 4,4% do ano de 2013
em relação a 2012. No ano de 2013 foram coletadas 189.219 toneladas por dia, o que representa
cerca de 0,941 kg/hab./dia. (ABRELPE, 2013).
Na figura abaixo, tem-se a participação das regiões no total de RSU Coletados. Pode-se
perceber a grande diferença da massa de resíduos coletados que existe entre as regiões mais
ricas e as mais pobres do Brasil, mostrando assim que as regiões mais pobres ainda têm muitos
fatores a evoluir o que diminui a atenção destes para questões ligadas à gestão de resíduos
sólidos.
Figura 1 Participação das regiões no total de RSU Coletado (ABRELPE, 2013)
Outro ponto importante que se deve ressaltar em relação ao atual cenário dos RSU no
Brasil são as iniciativas públicas e privadas de coleta seletiva. A cada ano o número de cidades
14
contempladas com qualquer tipo de serviço relacionado a esse tema vem aumentando e trazendo
benefícios para a sociedade. Na figura abaixo, são apresentadas em porcentagem a quantidade
de cidades que já registram alguma iniciativa de coleta seletiva:
Figura 2 Iniciativas de Coleta Seletiva nos Municípios em 2013 (ABRELPE, 2013)
É importante ressaltar que no Brasil a coleta seletiva tem ajudado muitas famílias e
moradores de rua a conseguirem aumentar seu poder de compra através da venda de materiais
recicláveis sejam por conta própria ou através de cooperativas de catadores.
Dentre os diversos tipos de destinação final para o RSU, pode-se considerar que o Brasil
tem três tipos que atinge quase todos os munícipios do país, que são eles: lixão, aterro
controlado e aterro sanitário. Atualmente os aterros sanitários, considerados os com menor
potencial de poluição ambiental, já são predominantes no país como forma de tratar o lixo.
Para melhor compreender a diferença entre esses três tipos de destinação final serão
explicados a seguir em breves palavras as principais características de cada um.
O lixão, ou vazadouro a céu aberto, é uma forma inadequada de disposição final de
resíduos sólidos, que se caracteriza pela simples descarga do lixo sobre o solo, sem nenhuma
preparação anterior do solo. Com isso, todo lixiviado e chorume penetram diretamente no solo
trazendo grandes passivos ambientais. (LIXO, 2014)
15
O aterro controlado é considerado uma categoria intermediária entre o lixão e o aterro
sanitário. Ele tem características parecidas com a dos lixões, mas nesse caso recebe uma
cobertura de grama e argila. Com isso, o mau cheiro o impacto visual e proliferação de insetos e
animais são diminuídos. Entretanto, não existe impermeabilização da base nem tratamento do
chorume. (INSTITUTO BROOKFIELD, 2012)
Já o aterro sanitário, considerado o melhor alternativa para o cenário atual do Brasil, é
uma obra de engenharia que leva em consideração todos os fatores para que o impacto
ambiental seja mínimo. Nele, o chorume recebe é coletado e recebe o tratamento adequado, o
lixo é coberto todos os dias, em alguns existe a captação do gás metano e o solo no fundo é
totalmente impermeabilizado. (INSTITUTO BROOKFIELD, 2012)
Tabela 1 Quantidade de Municípios por tipo de Destinação Adotada – 2013 (ABRELPE, 2013)
Destinação Final
2013 – Regiões e Brasil
Norte Nordeste Centro-Oeste Sudeste Sul BRASIL
Aterro Sanitário 92 453 161 817 703 2.226
Aterro Controlado 111 504 148 645 367 1.775
Lixão 247 837 158 206 121 1.569
Brasil 450 1.794 467 1.668 1.191 5.570
Novamente, é possível concluir através dos números apresentados na Tabela 1 que as
regiões mais ricas dispõem de um melhor gerenciamento dos RSU.
Outro dado interessante de ser abordado para este trabalho é o número de empregos
diretos que são gerados no setor de Limpeza Urbana. Como apresentado a seguir, o número
absoluto de pessoas ligadas ao setor de Limpeza Urbana parece grande. Mas se observarmos o
valor em relação à população do Brasil, pode-se dizer que o esse número é baixo, cerca de 1,7
pessoa para cada 1000 habitantes.
Tabela 2 Empregos Diretos Gerados pelo Setor de Limpeza Urbana (ABRELPE, 2013)
Regiões Empregos Públicos Empregos Privados Total de Empregos
Norte 10.381 13.018 23.399
Nordeste 34.290 52.024 86.314
Centro-Oeste 16.794 14.196 30.990
Sudeste 67.212 85.779 152.991
Sul 16.049 23.034 39.083
Brasil 144.726 188.051 332.777
16
Dentro do Plano Nacional de Resíduos Sólidos realizado pelo Ministério do Meio
Ambiente, foram apresentados dados sobre a composição gravimétrica dos RSU no Brasil
(Tabela 3).
Tabela 3 Estimativa da composição gravimétrica dos resíduos sólidos urbanos coletados no Brasil em 2008
(BRASIL, 2012)
Resíduos Participação (%) Quantidade (t/dia)
Material Reciclável 31,9 58.527,40
Metais 2,9 5.293,50
Aço 2,3 4.213,70
Alumínio 0,6 1.079,90
Papel, papelão e tetrapak 13,1 23.997,40
Plástico Total 13,5 24.847,90
Plástico Filme 8,9 16.399,60
Plástico Rígido 4,6 8.448,30
Vidro 2,4 4.388,60
Matéria Orgânica 51,4 94.335,10
Outros 16,7 30.618,90
Total 100 183.481,50
Assim, pode-se observar que a predominância dos RSU do povo brasileiro é de matéria
orgânica seguida por materiais recicláveis.
3.4 Incineração
3.4.1 Contextualização sobre o Processo de Incineração de RSU
Considerando que o objetivo principal do presente trabalho é a apresentação de
alternativas para a reutilização ou disposição final das cinzas de fundo do processo de
incineração de RSU, este tópico apresentará de forma breve as etapas do processo de
incineração de resíduos.
Como já dito, o processo de incineração causa muita polêmica em relação à sua
sustentabilidade. Muitas vezes essa polêmica é gerada pelo desconhecimento das partes
envolvidas sobre a tecnologia atual de despoluição dos rejeitos produzidos no processo de
incineração, principalmente dos gases emitidos.
17
Outro ponto que se discute muito é o desprezo dos responsáveis pela incineração dos
RSU em questão à reciclagem, catadores de lixo e compostagem. Este trabalho considera que o
processo de incineração só é adequado após a triagem dos resíduos sólidos recicláveis feitos por
catadores, cooperativas, entidades públicas ou privadas. Além disso, deve-se sempre dar
preferência à compostagem dos resíduos orgânicos do que à incineração.
Assim, deve-se ressaltar que dentro da gestão dos RSU a separação dos resíduos por
tipo, a coleta seletiva, a reciclagem e a compostagem devem estar serem presentes ou almejadas
pelos órgãos responsáveis. O processo de incineração não substitui nenhuma etapa citada
anteriormente.
O objetivo principal da incineração é a diminuição do volume e do peso dos rejeitos
provenientes dos RSU, fazendo com que o custo do condicionamento desses rejeitos fique
muito inferior em relação ao simples processo de dispor todos os rejeitos diretamente ao aterro
sanitário.
Além da diminuição do volume e do peso, o benefício de se incinerar os RSU é a
produção de calor e energia, ajudando a prevenir o uso de recursos naturais; ajuda na destruição
de contaminantes orgânicos; e concentração de contaminantes inorgânicos. (SABBAS et al.,
2003)
3.4.2 Descrição do Processo de Incineração de RSU
A incineração é uma forma de destruir resíduos, a qual tem a vantagem de reduzir o
volume e peso dos resíduos e destruir microrganismos patogénicos, e pode ser uma importante
fonte de energia. (SANTOS, 2013)
De maneira geral, pode-se considerar que após o processo de incineração o resíduo fica
em média com 30% do peso inicial e 10% do volume inicial.(LAM et al., 2010) Com isso,
existe uma grande redução na quantidade de rejeito que será depositado em um aterro sanitário
ou será reutilizado para diversos fins que serão apresentados nos resultados do presente
trabalho.
Assim, não se pode considerar que a incineração seja a última etapa do ciclo de gestão
de resíduos sólidos. Após a queima dos resíduos, é necessário ter formas seguras de destinar os
materiais que sobram deste processo.
De acordo com LAM et al. (2010), para se ter um processo de qualidade de incineração
dos RSU, deve-se garantir um processo contínuo que respeita a exigência dos três Ts deste
processo:
Temperaturas altas entre 850°C a 1000°C devem ser mantidas sempre;
Processo Turbulento com um número de Reynolds superior a 50000;
Tempo de residência dos resíduos devem ser de no mínimo 2 segundos.
18
A seguir é apresentado um esquema simplificado sobre o processo de incineração:
Figura 3 Diagrama simplificado do processo de incineração de resíduos sólidos urbanos (LAM et al., 2010)
Como apresentado na figura 3, em plantas de tratamento térmico os resíduos são
descarregados no silo da usina onde são coletados por agarradores mecânicos e jogados em
moegas e deslizarão para o interior dos incineradores (FEAM, 2010). Dentro do incinerador, o
tempo de residência dos resíduos deve ser de no mínimo 2 segundos para se alcançar a
combustão completa da matéria, considerando que a temperatura deve ser de 850°C a 1000°.
Outro ponto importante é manter uma turbulência alta dentro do forno para se aumentar a
exposição dos resíduos à incineração (Rey>50000). Durante esse processo, a presença de
oxigênio deve ser suficiente para garantir a combustão, além de prevenir a formação de dioxinas
e monóxido de carbono. (LAM et al., 2010)
Para a recuperação de energia, o calor produzido na combustão dos resíduos é
conduzido por tubulações para a produção de vapor nas caldeiras onde serão acionadas turbinas
para a geração de energia. O calor excedente desse processo pode ser utilizado para outros fins,
como por exemplo, o aquecimento de casas ou piscinas. (LAM et al., 2010; FEAM, 2010)
Após os gases produzidos pela combustão passarem pelas caldeiras, estes irão passar
pelo sistema de tratamento para serem liberados para atmosfera. Esses gases serão lavados, para
o tratamento e remoção de poluentes ácidos, como o SO2, e também dioxinas. Após a lavagem,
19
os gases passarão por filtros que irão reter as partículas finas, como poeiras, e com isso poderá
ser lançado na atmosfera com os padrões de qualidade exigidos. (FEAM, 2010)
É possível observar no desenho, que sob o incinerador existe a coleta das cinzas de
fundos, bottom ash, que são produzidas durante a queima dos resíduos. Além das cinzas de
fundo, também são produzidas cinzas volantes, fly ash, que são coletadas durante o processo de
limpeza dos gases. Outro rejeito que muitas vezes é formado é um efluente tóxico proveniente
do tratamento dos gases que deve ser tratado também.
3.4.3 Principais poluentes presentes no processo de incineração de RSU
Como já citado nos tópicos anteriores, o processo de incineração também agrega
produtos perigosos para a saúde e para o meio ambiente. Dentre os poluentes, será feita uma
pequena revisão sobre os dois principais: dioxinas e metais pesados.
3.4.3.1 Dioxinas
As dioxinas estão em sua grande parte presente nos gases produzidos pela queima dos
resíduos durante a incineração. São substâncias referentes a um grupo de compostos químicos
que compartilham determinadas estruturas químicas e características biológicas. (CETESB,
2014)
Existem vários compostos que se enquadram como dioxina, mas é possível separá-los
em três famílias diferentes (CETESB, 2014):
dibenzo-p-dioxinas cloradas (CDD, dioxinas) ;
dibenzofuranos clorados (CDF, furanos);
e determinadas bifenilas policloradas (PCB).
As dioxinas estão presentes em grande parte do meio ambiente; são compostos muito
persistentes que permanecem adsorvidos fortemente a partículas do ar, solo e sedimento. Por ter
baixa mobilidade nos solos e sedimentos, a distribuição desses compostos no ambiente ocorre
principalmente pelo ar e a remoção inclue degradação química e fotoquímica. (CETESB, 2014)
Como efeitos para a saúde, foram observados: endometriose, perda de audição, efeitos
reprodutivos e outros. (CETESB, 2014)
No processo de incineração, as dioxinas são tratadas dentro do processo de tratamento
dos gases produzidos.
20
3.4.3.2 Metais pesados
Como já é conhecido, os RSU possuem altas concentrações de metais pesados. Assim,
no processo de condicionamento dos resíduos por aterro e em incineração, é necessário tomar
grandes cuidados com esse tipo de material.
Os metais pesados podem ser definidos como os compostos com elementos situados
entre o cobre e o chumbo na tabela periódica. É frequentemente usado para nomear os metais
e semimetais (metalóides) que têm sido associados com a contaminação e toxicidade potencial
ou ecotoxicidade. (DUFFUS, 2002)
3.5 Cenários atuais no Brasil e no mundo sobre usinas incineradoras de RSU
3.5.1 Incineração de RSU no Brasil
O primeiro incinerador municipal no Brasil foi instalado em 1896 em Manaus para
processar 60 t por dia de lixo doméstico, tendo sido desativado somente em 1958 por problemas
de manutenção. (LIMA, 1991) Em Belém, existia um equipamento similar, mas que foi
desativado pelos mesmos motivos em 1978. (MENEZES, GERLACH, & MENEZES, 2000)
De acordo com DEMAJOROVIC apud MENEZES et al. (2000), em 1994 foi lançado
um mega-projeto, também em São Paulo, para a construção de dois novos incineradores de
grande capacidade, cada um com 2.500 t/dia. Entretanto, esse projeto nunca foi realizado.
Esses primeiros incineradores se enquadravam dentro da primeira geração que, como já
foi apresentada, tinham somente a função de reduzir o volume do resíduo, sendo que os gases
gerados eram lançados diretamente na atmosfera, sem tratamento. (FEAM, 2010)
Atualmente no Brasil, a incineração somente existe em hospitais, casas de saúde, etc.
espalhados pelo Brasil. São equipamentos muito simples, com capacidades inferiores a 100
kg/hora. (MENEZES et al., 2000)
Para a incineração de RSU, existem projetos em andamento como, por exemplo, a obra
de implantação do sistema de processamento e aproveitamento de resíduos e unidades de
recuperação de energia (SPAR – URE) de São Bernardo do Campo (Processo 230/2010).
Porém, muito tem se discutido sobre a forma da implantação.
O processo está atualmente em audiências públicas sobre o Estudo de Impacto
Ambiental e o Relatório de Impacto ao Meio Ambiente do empreendimento. Muito tem se
discutido sobre esse projeto, pois de acordo com a população, com a presença do SPAR – URE
na região todo o trabalho dos catadores e reciclagem serão suprimidos.
Como já apresentado anteriormente, o processo de incineração de energia não deve ser
encarado como uma alternativa para excluir as etapas de reutilização e reciclagem dos resíduos.
21
3.5.2 Incineração de RSU no Mundo
Em vários países do mundo o tratamento térmico de RSU está ganhando cada vez mais
força. Além do processo de incineração, é importante ressaltar que processos como
gaseificação, pirólise e plasma térmico também estão presentes como alternativas para os
resíduos.
Os países que têm maior tendência a adotar a incineração são os países que possuem
menores territórios, como países Europeus e Japão. Entretanto, países como os EUA e China
estão adotando cada vez mais a incineração para os RSU.
Figura 4 Número Total de Incineradores (Incluindo os com Recuperação de Energia) (EUROSTAT, 2012)
Além do número de incineradoras por país, outro dado que pode nos trazer melhor
entendimento sobre a importância da incineração nesses países é a quantidade de resíduos
urbanos incinerados por pessoa por ano.
22
Figura 5 Quantidade de resíduos urbanos incinerados na Europa, em kg/capita/ano EUROSTAT apud
(SVDU, 2012)
Entretanto, sabe-se que não é somente o tratamento térmico que é usado pelos
países europeus como forma de tratamento para os RSU. O uso de aterros sanitários
ainda permanece muito presente nesses países. Além disso, as usinas de triagem e
compostagem vêm ganhando força com o passar dos anos. A seguir, é apresentada uma
tabela com as porcentagens de cada alternativa para alguns países da Europa:
23
Tabela 4 Destino dos Resíduos em Alguns Países Europeus (FEAM, 2010)
País Aterros
Sanitários (%)
Usinas de Triagem e
Compostagem (%) Incineradores (%)
Alemanha 72 3 25
Bélgica 62 9 29
Dinamarca 37 7 56
Espanha 76 16 8
França 50 20 30
Holanda 50 20 30
Inglaterra 90 1 9
Itália 56 10 34
Japão 24 4 72
Suécia 35 10 55
Suíça 6 6 88
A presença de usinas de tratamento térmico para os RSU nesses países também
se dá pela questão de fonte de energia. Diferente do Brasil, os países europeus não
possuem muito rios com potencial hidrelétrico. Alguns, como a França e Alemanha,
acabam sendo obrigados a achar alternativas para suas demandas, como as usinas
nucleares, eólicas e, também, a incineração de resíduos.
24
4 METODOLOGIA
A partir de uma revisão bibliográfica trabalhando desde as questões legislativas até o
cenário atual da questão de resíduos sólidos e incineração dos mesmos, foi feita uma análise de
alternativas a serem aplicadas para se diminuir o volume e a periculosidade dos produtos
provenientes do processo de incineração de RSU.
Para o presente trabalho, a metodologia que foi identificada como a mais viável é a
revisão bibliográfica sistemática. As revisões sistemáticas são particularmente úteis para
integrar as informações de um conjunto de estudos realizados separadamente, que podem
apresentar resultados, bem como identificar temas que necessitam de investigações futuras.
(SAMPAIO & MANCINI, 2006)
Dentro de descrição geral sobre a revisão bibliográfica sistemática, quase todos os
passos foram utilizados para o presente trabalho.
A pergunta científica abordada para o trabalho foi sobre as alternativas que se pode
tomar para as cinzas de fundos. A estratégia de busca foi o usa de palavras-chave como: cinza
de fundo, incineração resíduos, bottom ash, msw incineration etc.
Sobre o processo de critério, comparação e análise dos artigos, tentou-se usar artigos
mais recentes para o trabalho. Além disso, a comparação entre os artigos usados foi importante,
visto que a questão dos resíduos sólidos varia muita de região para região por questões culturais,
de alimentação e poder aquisitivo.
Como produção do trabalho, foi apresentado um resumo que contempla uma visão geral
do trabalho, e uma conclusão realizada a partir da discussão das informações apresentadas pelos
artigos abordados.
25
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Nesse tópico serão apresentadas as características físicas e químicas das cinzas de
fundos produzidas no processo de incineração de RSU. Além disso, como proposto,
serão apresentadas diferentes alternativas de reuso/reciclagem e destinação final desse
material, considerando a viabilidade ambiental e econômica.
5.1 Características Físicas
Como já discutido anteriormente, a composição das cinzas produzidas no
processo de incineração de RSU varia para cada região do mundo, ou até mesmo país,
por questões de costumes, alimentação e desenvolvimento.
Entretanto, de maneira geral, pode-se dizer que as cinzas de fundos são
compostas por uma mistura heterogênea de rejeitos, metais ferrosos e não ferrosos,
cerâmicas, vidros, outros materiais não combustíveis e matéria orgânica não incinerada.
(WILES, 1995)
Além disso, pode-se considerar dentro no processo de incineração de RSU que
cerca 80% dos resíduos produzidos são cinzas de fundo. Essa porcentagem é
estabelecida em massa. (CHIMENOS, SEGARRA, FERNANDEZ, & ESPIELL, 1999;
SABBAS et al., 2003)
Para a reutilização ou destinação final das cinzas de fundo, existe um processo
padrão para o preparo desse material. Após a combustão dos resíduos, as cinzas de
fundos passam por um processo de lavagem e resfriamento com o uso de água (water-
quench tank). (CHIMENOS et al., 1999)
No processo de lavagem é importante observar que quase toda matéria
hidrossolúvel e a maioria das partículas finas são levadas pela água. Os componentes
solúveis removidos em consequência da lavagem são representados principalmente por
cloreto e íons alcalinos. (CHIMENOS et al., 1999; SABBAS et al., 2003)
Após esse resfriamento, existe a etapa da separação magnética de ferro e dos
materiais ferrosos contidos nas cinzas de fundos. A maioria dos materiais com mais de
250 mm, que são separados por peneiras rotativas Trommel, são normalmente artigos
metálicos domésticos ou de construção. A massa total desses resíduos é de cerca de 3%
do total das cinzas de fundo (CHIMENOS et al., 1999)
26
Assim, os resíduos maiores que 250 mm normalmente são separados ou
triturados para serem misturados com os resíduos de menores tamanhos que serão
estocados.
As partículas das cinzas de fundo como um todo são compostas por cerca de
15% de materiais não incinerados e a porção remanescente das partículas (85%) são
compostos fundidos, como vidros, minerais do grupo espinélio etc. (EIGHMY et al.,
1994)
Um estudo mineralógico revelou que o vidro e minerais não-silicato (espinélios
e inclusões metálicas) foram os constituintes mais importantes em cinzas. (WEI et al.,
2011)
Figura 6 Peneira Rorativa Trommel (DELTA SERVICE, 2014)
5.1.1 Distribuição das Cinzas de Fundos por Tamanho de Partícula
A grande parte das partículas das cinzas de fundo têm de 2 à 8 mm. As frações
de até 3 mm são normalmente usadas em materiais para construção ou são levadas para
aterros sanitários, como será apresentado depois. A porcentagem para cada faixa de
diâmetro das partículas é apresentada na figura a seguir.
As partículas com menos de 1 mm chegam a contar entre 15% e 20% do peso
total das cinzas de fundo. Muitas vezes essas partículas estão grudadas em outras
maiores. (CHIMENOS et al., 1999)
27
Figura 7 Tamanho Médio das Partículas (CHIMENOS et al., 1999)
É possível encontrar algumas partículas acima de 25 mm reunidas em conjunto,
cuja matriz, principalmente silicatos, fundiu a temperatura de combustão dentro da
fornalha. (CHIMENOS et al., 1999)
No trabalho de CHIMENOS et al. (1999), eles trabalharam com duas usinas de
incineração de RSU na cidade de Barcelona, Espanha. Como mostrado na figura
anterior, os nomes dados para as usinas foram A e B.
Além de apresentar o tamanho médio das partículas contidas nas cinzas de
fundo, eles apresentaram também a composição física dessas cinzas pelos principais
tipos de materiais presentes: vidro, metais ferromagnéticos, cerâmicas, minerais e
matéria orgânica não combustada. Essa tabela é apresentada no Anexo 1 deste trabalho.
Entretanto, um estudo mais recente realizado em Cingapura mostra que
atualmente a predominante porcentagem das partículas, após separação das partículas
grande e uma secagem à 90°C durante 24 horas, está entre 0,212 mm e 1,4 mm. (YAO
et al., 2014)
28
Figura 8 Distribuição das Partículas da Cinzas de Fundo por Tamanho (YAO et al., 2014)
No artigo de YAO et al. (2014), não é mencionado o tipo de tecnologia de
incineração utilizada. Já no trabalho de CHIMENOS et al. (1999), a tecnologia de
incineração é a de câmaras paralelas.
5.1.2 Densidade das Cinzas de Fundo
Segundo YAO et al. (2014), a densidade média das partículas das cinzas de
fundo é de 2847±159 kg/m³ e como mostrado na Figura 9, as partículas de tamanho
entre 1,4 e 1,7 mm apresentam uma densidade maior, devendo ser pelo maior presença
de metais.
29
Figura 9 Densidade das cinzas de fundo por tamanho de partícula (YAO et al., 2014)
Com o trabalho de CHIMENOS et al. (1999) pode-se comprovar que a
presença de metais se concentra em partículas de tamanhos entre 1 e 2 mm.
Figura 10 Porcentagem em peso de metais magnéticos em cinzas de fundo em função de tamanho das
partículas (CHIMENOS et al., 1999)
5.2 Características Químicas
Dentro das características químicas, foi escolhido discutir três pontos principais
sobre as cinzas de fundo do processo de incineração de RSU: principais compostos,
metais pesados e lixiviação.
30
5.2.1 Principais Compostos
Durante o processo de pesquisa foram encontrados 6 trabalhos que apresentavam
a composição química das cinzas de fundos. Abaixo é apresentada uma tabela com a
síntese desses valores de forma a se comparar os valores. Pode-se dizer que comparando
os valores, a composição dos resíduos mostram um semelhança entre os trabalhos que
foram realizados em diferentes países.
Tabela 5 Principais compostos presentes nas cinzas de fundo (fração mássica %)
Óxido
(YAO et
al., 2014)
(ALBA et
al., 1997)
(WEI et
al., 2011)
(PAN et
al., 2008)
(ANDREOLA
et al., 2008)
(GINÉS et
al., 2009)
Al2O3 9.23 17.0 14.48 1.26 6.86 6.58
CaO 26.41 14.8 28.5 50.39 26.3 14.68
Fe2O3 11.55 10.4 7.89 8.84 4.69 8.38
K2O 1.15 1.57 0.99 1.78 0.888 1.41
MgO 1.76 1.91 2.71 2.26 2.22 2.32
Na2O 3.27 3.46 2.53 12.66 4.62 7.78
P2O5 5.3 2.02 0.01 N/A 0.855 N/A
SiO2 35.37 39.2 36.49 13.44 46.7 49.38
SO3 3.25 1.81 0.8 0.5 2.18 0.57
TiO2 1.15 0.77 1.63 2.36 0.77 N/A
Dentro dos compostos, pode-se dizer que a alta presença de Ca se deve a
materiais de construção que muitas vezes estão contidos nos RSU. (YAO et al., 2014)
A presença de SiO2, também conhecido como sílica, é muito grande por ser um
material essencial para a produção de vidro, além de ser muito usado em materiais de
construção, como o cimento de Portland e cerâmicas tradicionais em geral.
5.2.2 Metais Pesados
Mais de 80% dos metais pesados como Fe, Cu, Cr, Pb, Zn, As, Ni, Ti, etc.,
presentes no RSU são encontrados na cinzas de fundos após o processo de incineração.
(YAO et al., 2014)
Pode-se considerar que a grande parcela de metais pesados estão presentes em
partículas menores que 5 mm. (YAO et al., 2014)
31
Figura 11 Concetração dos metais pesados por tamanho das partículas de cinzas de fundo (CHIMENOS et al.,
1999)
Normalmente, os metais pesados mais presentes nas cinzas de fundo são o Zn e
o Pb, como apresentado na figura acima e na tabela a seguir. O Zn é muitas vezes usado
na produção de ligas e galvanização, além de ser um aditivo em tintas para cerâmicas.
Já o Pb tem muitas aplicações em elementos da construção civil, pigmentos, forros de
cabos e soldas.
Tabela 6 Metais pesados presentes nas cinzas de fundo (mg/kg)
Tipos (HJELMAR,
1996)
(National Research
Council – USA apud LAM et al.,
2010)
(Taiwan Environmental
Protection Agency apud LAM et al.,
2010)
(YAO et al., 2014)
Ag 4.1–14 2–38 8.5–10.7 N/A As 19–80 1.3–45 209–227 N/A Ba 900–2,700 47–2,000 1,104–1,166 N/A Cd 1.4–40 0.3–61 6.8–7.8 8.07±1.06 Co <10–40 22–706 49.6–53.1 17.8±7.1 Cr 230–600 13–1,400 323–439 617±225.3 Cu 900–4,800 80–10,700 4,139–4,474 1509±448.7 Hg <0.01–3 0.003–2 N/A N/A Mn <0.7–1.7 50–3,100 869–894 N/A Ni 60–190 9–430 216–242 355±43.9 Pb 1,300–5,400 98–6,500 2,474–2,807 581±374.7 Se 0.6–8 ND–3.4 230–265 N/A Zn 1,800–6,200 200–12,400 4,261–4,535 3149±341.4 Sn <100–1,300 N/A N/A N/A Sr 170–350 N/A N/A N/A V 36–90 N/A N/A N/A
32
5.2.3 Lixiviação
O maior perigo dos metais pesados é trazer problemas de poluição do solo ou
corpos d’água, o que afeta todo ecossistema local e a saúde humana. Esse processo de
poluição se dá na maior parte através da lixiviação desses metais pesados.
A lixiviação é a dissolução do mineral do metal pela água ou por uma solução
aquosa do agente lixiviante. (HECK, 2014)
Normalmente esse processo acontece quando as cinzas de fundo já foram
dispostas no seu destino final e conforme as água das chuvas penetram nas camadas de
rejeitos, os metais pesado são carregados pela água para os lençóis freáticos. Por isso, se
dá grande importância na qualidade da impermeabilização dos aterros sanitários.
No tópico sobre as alternativas de reuso das cinzas de fundo, será apresentando
as considerações que se deve ter em relação à lixiviação dos metais pesados.
Um importante fator para a lixiviação de metais pesados é o pH. Para cada metal
pesado, a variação do pH influencia diretamente na concentração no lixiviado.
Tabela 7 Relação entre o pH e a concentração de Mo e Zn no lixiviado (VAN DER SLOOT, KOSSON, &
HJELMAR, 2001)
Como se pode observar na figura acima, o Mo e o Zn tem comportamentos
totalmente diferentes em relação ao pH do lixiviado. Entretanto, pode-se dizer que de
uma maneira geral, a maior parte dos compostos tem um comportamento melhor com
pH mais alto, como o Zn.
Atualmente, pode-se considerar que o pH das chuvas é de cerca de 5,6, e das
chuvas ácidas abaixo de 5. (WIKIPEDIA, 2014)
33
Assim, pode-se dizer que o estudo da composição das cinzas de fundo do
processo de incineração dos RSU pode ajudar diretamente na destinação final dos
rejeitos produzidos.
5.3 Tipos de tratamento para as cinzas de fundo
Dentro desse tópico serão apresentadas formas de tratamento das cinzas de
fundo tanto para o reuso, quanto para a destinação final. No tópico seguinte, 5.4, serão
apresentadas as possibilidades de reuso das cinzas de fundo.
5.3.1 Processos de Separação
5.3.1.1 Separação Magnética
A separação magnética é a mais comum e, normalmente, usada em todas
usinas de incineração de RSU. Seu processo consiste no uso de imãs para a triagem de
metais por magnetismo.
5.3.1.2 Peneira Rotativa Tommel
Como já apresentada anteriormente, a peneira rotativa Tommel é um processo
que separa as cinzas de fundos através do diâmetro das partículas. Existem peneiras
rotativas que separam as partículas em somente um tipo de diâmetro, e outras que
separam as partículas com diferentes faixas de diâmetros desejados.
5.3.1.3 Processo de Lixiviação
Este processo tem maior foco na extração dos metais pesados presentes nas
cinzas de fundo. Dentro desse processo, o lixiviamento dos metais pesados depende do
lixiviador, pH, como apresentado anteriormente, e da proporção de líquidos e sólidos.
(LAM et al., 2010)
5.3.1.4. Extração ou Mobilização Química
34
O processo de extração química ou mobilização química pode ser usado tanto
para as cinzas de fundos como as cinzas volantes. Esse processo consiste no uso de
carbonato de sódio ou bicarbonato de sódio podem trazer benefícios. Este tratamento
tem o efeito de mobilizar sulfatos para a formação de Na2SO4 solúvel e a precipitação
de CaCO3. (SABBAS et al., 2003)
5.3.1.6 Trituração de Partículas
Esse processo consiste na trituração das partículas das cinzas de fundos para se
obter um material homogêneo, diminuindo o volume das cinzas e ajudando no processo
de separação magnéticas. (KARAGIANNIDIS et al., 2013)
5.3.2 Processos de Solidificação e Estabilização
5.3.2.1 Estabilização Química
Esse método é proposto envolve precipitação química de metais pesados
incorporando compostos insolúveis e, ou, substituição/adsorção em várias espécies
minerais. (SABBAS et al., 2003) As principais formas de agentes químicos são sulfetos
(IAWG, 1997 apud SABBAS et al., 2003), sulfato de ferro (LUNDTORP et al., 1999
apud SABBAS et al.,2003) e outros.
5.3.2.2 Tratamento com Ligantes Hidráulicos ou Químicos
“Tratamentos com ligantes hidráulicos ou químicos geralmente trazem boas
propriedades de lixiviação a custos relativamente baixos. No entanto, a solidificação e
estabilização com ligantes hidráulicos resultam no aumento de volume a serem
depositados em aterro”. (KARAGIANNIDIS et al., 2013)
5.3.2.3 Condicionamento por Longo Prazo
Ao se condicionar as cinzas de fundo livremente, o intemperismo interferirá nas
características mineralógicas. Essas mudanças podem trazer significantes reduções de
elementos como Cd, Cu, Zn, Pb, e Mo. Além disso, pode ocorrer a formação de
minerais mais estáveis e fixação de contaminantes. (SABBAS et al., 2003)
35
5.3.3 Tratamento Térmico
5.3.3.1 Sinterização
Esse processo transforma as cinzas de fundo em um material mais resistente e
menos poroso. Normalmente esse processo já ocorre de forma incompleta durante a
incineração dos RSU, pois o processo se dá a uma temperatura de 900°C. (SABBAS et
al., 2003)
5.3.3.2 Vitrificação
A vitrificação é um processo onde as cinzas são misturadas com vidro e
submetidas a altas temperaturas, 1000°C-1500°C, formando um material homogêneo.
Os mecanismos de retenção são ligações químicas de espécies inorgânicas na mistura
das cinzas com vidro, formando materiais, como silicatos, e assim envolvendo as cinzas
por uma camada de material vitroso. (SABBAS et al., 2003)
Assim, as cinzas de fundo vitrificadas tem um menor potencial de lixiviação que
as cinzas de fundo originais. (LAM et al., 2010)
5.3.3.3 Fusão Parcial
A fusão parcial é um processo parecido com a vitrificação, em questões de
produto final e temperaturas, entretanto não se mistura vidro com as cinzas de fundo. Na
maior parte das vezes, várias fases de metais fundidos são produzidas, facilitando a
separação desses metais para futuro reuso. (SABBAS et al., 2003)
5.4 Alternativas de reuso/reciclagem das cinzas de fundo
Nesse tópico serão apresentadas algumas alternativas para o reuso das cinzas de
fundos. É importante ressaltar, como apresentado na PNRS, que dentro do processo de
gestão de resíduos sólidos o reuso é uma etapa anterior à destinação final.
36
5.4.1 Produção de Cimento e Concreto
Considerando que as cinzas de fundo contêm consideráveis concentrações de
CaO, FeO2, Al2O3, e SiO2, e suas propriedades físicas, as cinzas do processo de
incineração pode ser reutilizadas para o processo de produção de cimento. (LAM et al.,
2010)
A quantidade de cinzas residuais que podem ser adicionados nas matérias-
primas de cimento é limitada pelos seus sais, especialmente os cloretos. Entretanto,
esses cloretos podem ser removidos com facilidade com o uso de água e, ou, ácidos.
(PAN et al., 2008)
O processo de produção de cimento é um processo que consome grande
quantidade de matéria-prima e de energia, o que acaba causando grandes volumes de
emissões de carbono, o principal gás do efeito estufa. Sendo assim, uma das vantagens
de se usar as cinzas de processo de incineração de RSU é a economia dos recursos
naturais além de diminuir a emissão de gases do efeito estufa. (LAM et al., 2010)
O uso das cinzas de fundos se dá principalmente como um material agregado do
concreto. Alguns resultados mostram que as cinzas de fundo podem substituir em até
50% de materiais para a produção de concreto sem perder sua qualidade. (LAM et al.,
2010)
Com o uso das cinzas de fundo para a produção de cimento e concreto, o único
agravante que se deve levar em consideração é a lixiviação de metais pesados e,
principalmente, de sais. Esse processo pode levar vários anos e é normalmente causado
pelas chuvas.
5.4.2 Uso em pavimentação de estradas
Normalmente, as estradas possuem quatro camadas de materiais para a sua
formação. Como apresentado no desenho a seguir, as camadas são as seguintes:
desgaste (wearing course), camada de base (base course), sub-base (sub-base), subleito
(subgrade).
37
Figura 12 Típica estrutura de estradas (LAM et al., 2010)
Uma maneira possível de reutilizar as cinzas MSWI é substituir os materiais na
camada de base e sub-base. (LAM et al., 2010)
Estudos na França apresentaram importantes resultado provando que a
concentração de metais pesados, fluoretos e pH no lixiviado foram abaixo das exigidas
para o limite de potabilidade d’água. (BRUDER-HUBSCHER et al., 2001)
Ainda de acordo com BRUDER-HUBSCHER et al. (2001), as concentrações de
cloretos, sulfatos, demanda bioquímica de oxigênio (DQO) e a demanda biológica de
oxigênio (DBO) desse produtos se apresentaram altas no começo, mas que com o passar
do tempo decresceram a valores aceitáveis pelas legislações. A presença de cloretos que
se tem no lixiviado pode ser comparada com a mesma que se tem após o uso de sais
para derreter neve.
5.4.3 Adsorventes
O uso de técnicas de adsorção é muito comum para se remover poluentes de
águas contaminadas. Porém, um problema que se tem nesse setor é o custo de carvão
ativado como agente adsorvente.
Observou-se que é possível utilizar as cinzas de fundo do processo de
incineração de RSU como um agente adsorvente para a descontaminação de águas. O
uso das cinzas pode ser perigoso pelas altas quantidades de metais pesados, entretanto
as cinzas de fundo apresentam ótima capacidade de troca catiônica. (LAM et al., 2010)
Além dessa utilidade, as cinzas de fundo podem ser utilizadas como adsorventes
para corantes em água e purificação de gases. (LAM et al., 2010)
38
5.4.4 Vidros, Vidro-Cerâmicos e Cerâmicas
Como já apresentado no tópico de tratamentos de cinzas de fundo, é possível a
partir do processo de vitrificação produzir materiais com características próximas das
matérias-primas para a produção de vidros e cerâmicas. Pela alta concentração de CaO,
Al2O3, e SiO2, isso se torna possível. (LAM et al., 2010)
Na produção de vidro, chegou-se a valores de até 20% de cinzas de fundo como
matéria-prima sem se perder as características mineralógicas necessárias. (ANDREOLA
et al., 2008)
Já para a produção de materiais cerâmicos, se chegou a valores de até 50% de
cinzas de fundo como matéria-prima. (LAM et al., 2010)
5.4.5 Barreiras Sonoras e de Vento
Uma alternativa menos discutida, mas possível, para reutilização das cinzas de
fundo é o uso como barreiras sonoras e, ou, de vento. Esse tipo de barreira costuma ser
utilizada em estrada e vias de grande circulação. (KARAGIANNIDIS et al., 2013)
5.5 Disposição Final
5.5.1 Aterros Sanitários
Atualmente, a única forma realmente viável e amplamente estudada para a
disposição final das cinzas de fundo é a destinação em aterro sanitário.
Como feito com os RSU atualmente no Brasil, para se ter um aterro sanitário de
cinzas de incineração é necessário a realização de todo um projeto considerando um
estudo de impacto ambiental e um relatório de impacto ambiental (EIA/RIMA).
Além desses estudos é necessário aplicar todos os conhecimentos de engenharia
para se assegurar total impermeabilidade do solo, boas taxas de compactação dos
rejeitos, coleta contínua do lixiviado etc.
Após a saturação do aterro sanitário, normalmente 30 anos, mas podendo ser
maior para rejeitos de incineração, deve-se manter um monitoramento constante da área.
Com a desativação do aterro, a partir de estudos, pode-se considerar em se aproveitar a
área para construção de parques, áreas de recreação etc.
39
6 CONCLUSÕES
Como discutido no trabalho, ainda existe um grande preconceito, e falta de
conhecimento, acerca do processo de incineração de RSU. Hoje em dia, o Brasil encara
esse processo como um atalho para a gestão de resíduos sólidos, de forma que se ignora
a reutilização e reciclagem como etapas da gestão. Entretanto, países desenvolvidos têm
mostrado que a incineração é só uma etapa de todo o processo de ciclo de vida dos
resíduos.
Com diversos tipos de tratamento, reuso e destinação final para um produto
proveniente da incineração de RSU, pode-se comprovar que a incineração não é o ponto
final para a gestão de resíduos sólidos, mas sim, uma tecnologia que pode trazer muitos
benefícios para a valorização dos resíduos.
A partir das datas das referências citadas no trabalho, pode-se observar que a
incineração de RSU é um processo que começou a ganhar força a partir da década de
90. Sendo assim, pode-se dizer que ainda há muito que pesquisar e desenvolver dentro
dessa tecnologia.
Atualmente, com a preocupação sobre a limitada quantidade de recursos naturais
e a busca de uma sociedade cada vez mais sustentável, as pesquisas sobre a incineração
têm sido cada vez mais voltadas para a eficiência do processo e buscas de como se
reutilizar os resíduos produzidos durante o processo.
Como objetivo implícito do trabalho, a partir das referências bibliográficas, fica
evidente que o Brasil ainda se ausenta quase totalmente desse campo de pesquisa que
tem se mostrado uma alternativa totalmente viável para a valorização dos resíduos
sólidos urbanos e de serviços de saúde.
Por uma questão de possuir um vasto território e de exigir altos investimentos
iniciais, o Brasil parece ainda não mostrar muito interesse sobre a incineração de
resíduos. Mas considerando as grandes metrópoles e principalmente, cidades costeiras
que já não tem mais para onde expandir, como as da região da Serra do Mar no estado
de São Paulo, o uso da incineração pode ser uma alternativa a ser considerada para os
RSU.
Com a PNRS ainda recente para a população e para a academia, podem-se
considerar possíveis chances de nos obrigarmos a procurar novas formas de encarar a
questão da sustentabilidade junto à gestão de resíduos sólidos. Tanto a partir de pressões
40
do Estado, como a partir de iniciativas privadas que podem enxergar um novo nicho de
mercado a ser explorado.
Para estudos futuros, pode-se ressaltar a necessidade de buscar formas de deixar
a tecnologia mais acessível e barata. Além disso, seria interessante uma pesquisa mais
aprofundada para os tipos de processos de tratamento e reciclagem das cinzas de fundo
e cinzas volantes produzidas no processo de incineração de RSU.
41
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8 ANEXOS
Anexo 1
Anexo 1 Distribuição dos Materiais das Cinzas de Fundo do processo de incineração dos RSU (CHIMENOS et al., 1999)