um modelo sustentável e inovador na valorização energética do lixo brasileiro
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Um Modelo Sustentável e Inovador na Valorização Energética do Lixo Brasileiro
O Grupo
Refratários Trat. Térmico PetroquímicaMetalurgiaSiderurgia Sol. Ambientais Trat. Superfície
Trat. Térmico
Pós Metálicos Peças Sinterizadas
TubulaçõesMontagem Tanques API
Trat. Térmico
Pós Metálicos
O crescimento e a concentração da população nas grandes metrópoles brasileiras agravam as questões relacionadas ao lixo, desde sua coleta até sua destinação e tratamento final.
O fato comum e resultante na grande maioria dos casos, infelizmente, é o aumento da poluição do solo, das águas e a degradação das condições de saúde das populações próximas de lixões e aterros não responsáveis.
Contaminação de solo Contaminação águas e lençóis pluviais
Problemas sanitários e saúde humana
Lixo no Brasil
Até hoje, no Brasil, a maior parte dos resíduos sólidos recolhidos nos centros urbanos é simplesmente jogada sem qualquer cuidado em depósitos existentes nas periferias das cidades.
O lixo necessita de um longo tempo para que se decomponha, assim há uma demanda crescente por novos espaços para criação de lixões e aterros.
Lixo no Brasil
É importante ressaltar que a geração de resíduos sólidos urbanos (RSU) cresceu cerca de 49% na década passada, enquanto que a população cresceu 15%, tornando assim o problema exponencial para autoridades e governos.
Lixo no Brasil
Existe uma grande variação na composição do lixo no Brasil, segundo região que analisamos. Fatores como desenvolvimento econômico e características sócio-culturais corroboram para tais diferenças. No entanto, para a cidade de São Paulo, por exemplo, temos a seguinte composição média:
Matéria orgânica61%
Plásticos12%
Papeis em geral12%
Couro, borracha, madeira, panos
4%
Terra e pedra3%
Metais2%
Vidros2%
Outros4%
Lixo no Brasil
Comparando os principais indicadores da coleta de Resíduo Sólido Urbano (RSU) registrados no Brasil nos anos de 2007 e 2008, observamos que o índice de coleta per capita cresceu 2,8% e a quantidade de resíduos domiciliares coletada cresceu 5,9%.
2007 2008
140,911149,199
2007 2008
0.9240.950
Coleta de RSU (ton/dia)
Coleta de RSU per capita(ton/dia)
Tratamento do Lixo
Há uma “hierarquia” ideal no tratamento do lixo, baseada nas preocupações climáticas e de sustentabilidade, a qual é utilizada para tomada de decisão e análise crítica da melhor ação a ser tomada:
1
2
3
4
5
6
7
Minimizar geração de lixo
Reuso de materiais
Recuperação eficiente* de materiais
Trat. térmico com geração de energia + trat. biológico
Recuperação ineficiente de materiais
Trat. térmico sem geração de energia
Aterros sanitários
(*) Seleção / limpeza / material alta qualidade / substituição de matéria-prima virgem
Resíduos Urbanos Tratamento Destino Final
Fontes Geradoras(resid. & comerc.)
Seleção Doméstica de Reciclagem
Coleta Seletiva
Resíduos Sólidos
Coleta
Transporte
Tratamento
Estação de Transferência
Seleção Manual
Seleção Mecân.
Compostagem
Trat. Térmico
Reciclagem
Fertilizantes
Energia
Aterro Sanitário
Reciclagem
Tratamento do Lixo
Tratamento do Lixo
Nas cidades, em 2008, foi coletada aproximadamente 150* mil toneladas de resíduos sólidos urbanos (RSU) por dia, representando um aumento de quase 6% em comparação com o ano anterior.
45,1% do que é descartado no país - 67 mil toneladas/dia - tem destino inadequado, vão para aterros com problemas e lixões a céu aberto; no Norte, Centro-Oeste e Nordeste, situação é pior.
54,9% - 83 mil toneladas/dia - vão para aterros sanitários.
55%45%
Aterros sanitários Lixões / aterros inadequados
(*) Estima-se que mais de 20 mil toneladas de lixo doméstico produzido diariamente em todo o Brasil não foi coletada e seguiu pra cabeceiras de rios, valas, terrenos baldios ou foram simplesmente queimadas sem qualquer preocupação ambiental ou recuperação energética.
Aterro
Tratamento térmico com recuperação energética
Tratamento biológico
Reciclagem de materiais
Fonte: Avfall Sverige
Tratamento do Lixo
SUÉCIA
Diferente do Brasil, a Suécia por exemplo, país localizado ao norte da Europa, possui um sistema bem diferente de tratamento e valorização energética de seu lixo, apesar do aumento da geração ao longo dos últimos anos.
Lixo e Reciclagem
Simplesmente aterrar ou despejar o lixo sem qualquer tratamento significa também desperdiçar recursos e energia. Atualmente, cerca de 50% dos materiais que compõe os "lixões" poderiam ser reutilizados ou reciclados. Este tipo de atitude é pouco difundida infelizmente no Brasil, comparando-se com outras atividades:
1,5% do lixo sólido orgânico urbano;
18% dos óleos lubrificantes; 15% da resina PET; 10% das 300 mil ton. sucata disponíveis para
obtenção de borracha regenerada; 15% dos plásticos rígidos, o que equivale a 200 mil
ton/ano; 35% das embalagens de vidro, ou 280 mil ton/ano; 35% das latas de aço, o que equivale aprox. 250 mil
ton/ano; 64% da produção nacional de latas de alumínio; 71% do volume total de papel ondulado; 36% do papel e papelão, totalizando 1,6 milhão de
toneladas.
Grande potencial de aumento ! !
Lixo e Reciclagem
50 kg de papel reciclado poupa o corte de uma árvore de eucalipto de 6 anos de idade e economiza 70% de energia, se comparado ao gasto na produção a partir da matéria-prima virgem.
A reciclagem do vidro praticamente não produz resíduos. Economiza 30% de energia, se comparado ao gasto na produção a partir da matéria-prima virgem.
Alumínio reciclados evita a retirada de 5 toneladas de bauxita para fabricar 1 tonelada. Economiza 95% de energia, se comparado ao gasto na produção a partir da matéria-prima virgem.
Reciclagem de plásticos economiza 50% de energia, se comparado ao gasto na produção a partir da matéria-prima virgem.
Lixo e Orgânicos
Matéria orgânica
Plásticos
Papeis em geral
Couro, bor-
racha, madeira, panos
Terra e pedra
MetaisVidros
Outros
Geração de energia50% *
Biodigestão50% *
Com o objetivo de obter um melhor aproveitamento do RSU na geração de energia com tratamento térmico, em alguns casos parte da matéria orgânica pode ser separada em um processo anterior e possibilitar assim a geração de outros subprodutos, inclusive a geração de energia através do biogás gerado pelos compostos orgânicos.
Dentre muitas técnicas existentes hoje no mercado para o tratamento de material orgânico proveniente do lixo, podemos mencionar a biodigestão anaeróbica*, que promove a geração de biogás e fertilizantes para plantações.
(*) A melhor tecnologia a ser empregada no tratamento da matéria orgânica, assim como o percentual a ser tratado, dependerá principalmente do volume e características químicas do material.
Tratamento e Energia
RecicláveisCinzas e inertes
Energia
Resíduo Sólido Urbano
Usina Valorização Energética RSU
Aterros simples, construção ou asfalto
Parte do material orgânico
Biogás, fertilizantes, biodiesel
Unindo as principais tendências no tratamento de resíduos sólidos urbanos – a reciclagem, biodigestão e o tratamento térmico com geração de energia – o Grupo Combustol-Metalpó atua na engenharia, fabricação, instalação e acompanhamento técnico de Usina de Tratamento e Valorização Energética dos Resíduos Sólidos Urbanos, oferecendo ao mercado soluções do tipo “chave-na-mão” na implantação completa deste tipo de planta.
Tratamento e Energia
Os lixões e aterros existentes no Brasil já estão, em sua grande maioria, saturados. Apesar disso, uma parte insignificante dos resíduos brasileiros é transformado em energia, ao contrário dos países Europeus, que processam 130 milhões de toneladas de lixo, gerando energia elétrica e térmica em mais de 700 instalações.
Na Europa, 20% dos RSU são destinados à plantas de tratamento térmico com geração de energia elétrica ou térmica.
Holanda, Suíça e Dinamarca tratam mais de 40% de seus RSU neste tipo de usina.
No Japão, 79% dos RSU são destinados ao tratamento térmico com geração de energia.
Nos EUA, 13% dos RSU tem a mesma destinação.
Tecnologias – a serem definidas caso a caso
Município- Licita Concessão por Longo Prazo (25 anos)
dos Serviços de Destinação Final de RSU :- Garantia de Fornecimento dos RSU- Garantia do Pagamento dos Serviços- Disponibilização de área para usina
Investidor – Gerador de Energia / Aterros / Cooperativas / Indústrias
em Geral
Usina de Tratamento e Reciclagem
Energética de RSU
Separa Materiais Recicláveis
Trata Resíduos Orgânicos
Trata Resíduos não Recicláveis
Gera Energia Elétrica/Térmica
IMPLANTAÇÃO GERAL DA USINA
Modelo da Solução
1 – Silo recepção RSU
2 – Moega de alimentação e pórtico retirada peças grande porte
3 – Esteiras para segregação de recicláveis e orgânicos
4 – Tambor revolvedor
5 – Eletro-imã
6 – Silo Combustível Derivado de Resíduos (CDR)
Processo: Pré-Tratamento
7 – Forno e Câmara Pós-Queima
8 – Caldeira de Recuperação
9 – Turbina e Gerador
10 – Lavador Primário
11 – Lavador Secundário
12 – Decantador
13 – Equip. Aux. Ger. Energia
Processo: Tratamento Térmico
Processo: Tratamento Orgânico*
14 – Biodigestor anaeróbico principal
15 – Tanque de biogás / biodigestor secundário
16 – Estocagem Fertilizante
17 – Unidade de Cogeração
(*) Exemplo de tratamento da matéria orgânica proveniente do RSU, utilizando tecnologia de biodigestão anaeróbica acelerada, para geração de biogás e fertilizante, com unidade de cogeração conectada a rede de energia elétrica.
Case de estudo para atender cidade com população de aproximadamente 400.000 habitantes (12,5 Mg/hora = 300 t/dia)
Case 12,5 Mg/h
Case 12,5 Mg/h
Composição do RSU - hipótese % Peso UmidadePolietileno 14,20 2,00Policloreto de vinila 2,50 2,00Papel, misturado 6,12 20,00Papel jornal 1,02 20,00Papel embalagem (marrom) 0,51 20,00Revistas 1,02 20,00Caixas corrugadas 0,51 20,00Restos de papel comercial 1,02 20,00Comida e vegetal 26,00 80,00Cascas e sementes 6,50 80,00Lixo misturado I 26,00 80,00Mistura vegetação 6,50 80,00Couro 0,78 10,00Borracha 0,78 10,00Madeira pesa - lixo 1,56 10,00Trapos 0,78 10,00Vidro 0,50 0,00Embalagem leite revestida 1,20 10,00Inertes tipo I 1,50 0,00Inertes tipo II 1,00 10,00
Como um estudo de casos, tomemos com exemplo a composição gravimétrica do lixo de uma certa cidade brasileira, conforme abaixo detalhada. Para este estudo, não faríamos a separação de material orgânico devido ao poder calorífico do RSU, que atinge valores adequados para tratamento térmico total da massa.
PCI = 2.100 kcal/kg
DADOS TÉCNICOS
Capacidade Ano: 102.000 ton
Disponib. linha: 340 dia/ano
PCI do resíduo: 2.100 kcal/kg
Cinzas/Rejeitos: 8-15% (peso)
Área demandada.: +/- 18.000 m²
Case 12,5 Mg/h
Capacidade de
Tratamento(ton/dia)
ENERGIA ELÉTRICA
ResidênciasAtendidas
média nacional EPE: 140kWh/mês
Energia Gerada(MWh/h)
Energia Exportável
(MWh/h)
Energia Exportável
MWh/mês MWh/ano
300 6,6 5,6 4.032 45.696 28.800
Usinas Comerciais
Capacidade de
Tratamento(ton/dia)
ENERGIA ELÉTRICA
ResidênciasAtendidas
média nacional EPE: 140kWh/mês
Energia Gerada(MWh/h)
Energia Exportável
(MWh/h)
Energia Exportável
MWh/mês MWh/ano
150(1 módulo) 3,3 2,8 2.016 22.848 14.400
300(1 ou 2 módulos) 6,6 5,6 4.032 45.696 28.800
600(2 módulos) 13,2 11,2 8.064 91.392 57.600
Base: PCI 2100 Kcal/Kg
• Os equipamentos são desenvolvidos em um conceito modular com o objetivo de facilitar futuras ampliações necessárias, sem grandes complicações ou modificações nas plantas existentes, assim como atender grande parte das cidades brasileiras.
Vantagens Técnicas
• Reciclagem energética: em média 3,3 MW de energia nova gerada e 9 MW de energia conservada (materiais reciclados) a cada 150 ton/dia de RSU
• Emissão de acordo com normas ambientais – CONAMA 316/2002 e SMA 079 de 04.11.2009 da Secretaria de Estado do Meio Ambiente do Governo do Estado de São Paulo – baseada nas mais recentes normas Européias
• Lavagem de gases em circuito fechado - não há efluentes líquidos
• Destruição térmica orgânicos (>900°C) e eventual biodigestão controlada evita a emissão de gases de efeito estufa e dos POPs (Poluentes Orgânicos Persistentes)
• Redução peso/volume dos RSU em até 90%
Vantagens Técnicas
• Não exige extensas áreas para implantação (18.000 m² para usina de 300 ton/dia)
• Solução técnica em sintonizada com a recomendação do IPCC/ONU e com os princípios da Convenção de Estocolmo sobre POPs.: “sistema fechado, elevada temperatura de tratamento dos resíduos e dos gases, tempo de residência adequado, lavagem dos gases em sistema fechado”
• Uso de 100% de equipamentos de fabricação e fornecimento nacional, agilizando eventuais reparos e a manutenção.
Vantagens Técnicas
• Usina auto-suficiente, ou seja, não necessita de energia externa para funcionamento
• Se for necessário utilizar sistema de tratamento de orgânicos no pré-tratamento do RSU, pode-se gerar fertilizantes e energia elétrica para comercialização adicional
• Para cada R$ 1,00 gasto em saneamento, pode-se reduzir até R$ 4,00 em gastos com saúde
• Eliminação dos poluentes biológicos gerados por aterros e lixões (vírus, micróbios, bactérias, etc), além de dispersão de insetos, pequenos animais transmissores de doenças (moscas, baratas, ratos, dengue, leptospirose, etc)
• Eliminação dos odores provindos dos aterros e lixões
• Recuperação ambiental das áreas de aterros e lixões – valorização dos locais que hoje recebem RSU
• Inclusão social de catadores com condições dignas de trabalho
Vantagens para as Cidades
• Reconhecimento da sociedade na aplicação de soluções ecologicamente corretas para o tratamento de RSU
• Possibilidade em alimentar 30% da população com energia vinda da unidade de tratamento térmico do lixo, ou utilização da energia gerada para iluminação urbana.
• Modelo técnico-econômico é construído com base na premissa de não onerar os gastos da cidade em tratamento dos RSU
Vantagens para as Cidades
• Solução técnica em sintonizada com a recomendação do IPCC/ONU e com os princípios da Convenção de Estocolmo sobre POPs.: “sistema fechado, elevada temperatura de tratamento dos resíduos e dos gases, tempo de residência adequado, lavagem dos gases em sistema fechado”
• Utilização das cinzas e inertes do processo de tratamento térmico do lixo para carregamento de asfalto, construção de casas, etc (1 casa popular por dia para cada 150 ton/dia de lixo*)
Premissas
Capacidade de Tratamento
300 t/dia103.500 t/ano
Energia Exportável 48.384 MWh/ano
Créditos de Carbono 60.000 ton. CO2 eq./ano
Estimativa Investimento tbd
Financiamento (80%) Prazo 10 anos TJLP + 3% aa
Taxa Disposição Final R$ 45,00/ton Mercado
Venda Energia Elétrica R$ 160,00/MW Média
Créditos de CarbonoR$ 27,00/ ton.
CO2 eq.US$ 15.00
R$ / ano
Receitas Líquidas tbd
Custos Variáveis tbd
Custos Fixos & Manutenção
tbd
TIR (25 anos) 16,5% aa
Modelo Econômico
Projeto com base no tratamento térmico de 300 toneladas por dia de RSU, com PCI do resíduo em 2.100 kcal/kg, sem necessidade de sistema de tratamento adicional de orgânicos
