Energia derivada dos resíduos

 

I) Energia derivada dos resíduos


Os resíduos domésticos têm quase metade do potencial energético do carvão.



A recuperação de energia a partir da porção não reciclável dos resíduos domésticos é uma opção válida tanto económica quanto ecologicamente. Os 230 milhões de toneladas de resíduos sólidos municipais (RSM) que são produzidos anualmente na Europa poderiam preencher cinco por cento das necessidades energéticas do continente.

A produção de resíduos continua a superar o crescimento económico e a Organização para Cooperação Económica e Desenvolvimento (OCED) informou que a produção de resíduos municipais nos países que fazem parte da OCED deve crescer substancialmente até 2020. Juntamente com a reciclagem e a compostagem, o reaproveitamento da energia derivada dos resíduos (EDR) tem um papel importante na disposição de resíduos e na recuperação de recursos.

As principais virtudes da recuperação de energia são:
· reduzir o volume de resíduos;
· produzir resíduos inertes;
· benefícios financeiros obtidos a partir dos resíduos;
· desviar o fluxo de resíduos biodegradáveis;
· um modo prático de disponibilizar os aumentos na produção de resíduos.

II) Factores em debate



a) Aceitação por parte do público

Há quatro razões principais para a má aceitação por parte do público quanto aos projectos de EDR:
1) a relutância em aceitar a criação de novos projectos em larga escala;
2) o temor que haja emissões de poluentes nocivos à saúde;
3) a EDR continuará a gerar cinzas que devem ser levadas para os aterros, com isso há a preocupação de que o entusiasmo com a reciclagem possa diminuir;
4) a preocupação com o tamanho das instalações, pois grandes unidades criam a necessidade de uma maior área de colecta de resíduos, o que pode afectar os sistemas de colecta locais.

Contudo, há muitos exemplos de adaptação de usinas de EDR aos locais onde se encontram, normalmente porque elas estão instaladas há muito tempo e as comunidades já se familiarizaram com a sua presença. Há também exemplos de novas instalações que rapidamente se tornaram parte da comunidade. A unidade de Dundee, na Escócia, assinou um documento através do qual se comprometia a manter uma Política de Boa Vizinhança, o que obriga a empresa de incineração Dundee Energy Recycling a manter padrões acima dos que são exigidos pela lei, de forma a não prejudicar os seus vizinhos na comunidade.


b) Dioxinas

As dioxinas pertencem a um grupo de produtos químicos presentes na natureza e alguns desses produtos são cancerígenos. As dioxinas também são formadas durante certos processos industriais como é o caso do papel e das indústrias metalúrgicas. Esses produtos também se formam durante a queima de produtos orgânicos como o carvão e a madeira. As pesquisas feitas no Reino Unido mostraram que a incineração de resíduos sólidos municipais (RSM) aumentou em 0,1 por cento o lançamento de dioxinas na atmosfera no ano 2000.

Um estudo nacional realizado pela Agência Suíça do Meio ambiente concluiu que a maior fonte de dioxinas na Suíça actualmente é a queima de resíduos domésticos nas próprias residências. A incineração controlada dos RSM resulta na emissão anual de 16 g de dioxinas, enquanto a queima de lixo feita em casa gera uma emissão de 27 a 30g por ano.

Material versus energia
Há uma preocupação em saber se a reciclagem de materiais e a recuperação de energia proporcionam a mesma economia.
Muitas pessoas concordam que se deve tentar fazer a reciclagem de materiais antes de se pensar na recuperação de energia. Mas, a recuperação é uma opção válida como proposta de gerenciamento integrado de resíduos e recursos.
O facto de muitos materiais recicláveis, como o vidro, o alumínio e o aço, não serem combustíveis, faz com que a sua retirada melhore o desempenho da fábrica de EDR. A remoção de resíduos orgânicos húmidos, para utilizá-los na compostagem, também auxilia a operação das fábricas.
A análise correcta das fontes geradoras de resíduos e dos seus volumes, feita anteriormente à construção de uma fábrica, pode reduzir o conflito entre a reciclagem de materiais e a recuperação de energia.


c) Reaproveitamento das cinzas

As cinzas provenientes do incinerador também podem tornar-se uma fonte de poluição, mas há evidências cada vez maiores de que alguns dos resíduos gerados podem ainda ser reaproveitados.
Nos Estados Unidos há um crescente interesse em aplicações marítimas, tais como a prevenção de erosão de áreas costeiras e a construção de recifes artificiais. Na Alemanha, metade das cinzas que vão para o fundo do incinerador (resíduos da queima) é usada como material de construção de estradas e para fabrico de barreiras à prova de som.

Na Holanda pretende-se usar 80 por cento de todos os subprodutos do incinerador de RSM. Actualmente, 40 por cento das cinzas captadas pelo equipamento de controlo de poluição são usados como agregado para asfalto. Cerca de 60 por cento das cinzas do fundo dos incineradores (mais de dois milhões de toneladas por ano) já são utilizadas como base para estradas, aterros e como agregado para betão. Na Dinamarca as cinzas de fundo vêm sendo utilizadas desde 1974. Quase três quartos (72 por cento) são usados como
sub-base em estacionamentos, ciclovias e estradas.



III) Opções na recuperação de energia



a) Recuperação de gás de aterros

O gás de aterro é produzido pela decomposição de resíduos orgânicos em condições anaeróbias no local do aterro. Normalmente o gás de aterro é composto por 55% de metano, 40% de dióxido de carbono e pequenas quantidades de nitrogénio, hidrogénio e água. Esses gases podem ser colectados através de um rede de condutas horizontais e poços, que são instalados anteriormente e durante a disposição dos resíduos no local do aterro.
Os benefícios do aproveitamento do gás de aterro como fonte energética foram a solução para o problema dos vazamentos de gás nos aterros que frequentemente ofereciam risco de explosões.
Como o metano é um dos gases responsáveis pelo aumento do efeito de estufa, o seu uso como fonte de energia traz o benefício adicional de ajudar a reduzir o seu potencial de aumentar o aquecimento global.

b) Digestão anaeróbia

Os resíduos orgânicos podem ser fraccionados através da digestão anaeróbia (DA) e o gás metano produzido pode ser recuperado. A decomposição anaeróbia vem sendo utilizada extensivamente para o tratamento dos resíduos agrícolas e provenientes de esgotos. O seu uso no tratamento de RSM, normalmente nos resíduos de esgoto, produz um combustível que pode ser utilizado - como é o caso do gás de aterro - para alimentar os incineradores, na geração de electricidade ou, após ser purificado, para ser adicionado ao suprimento de gás.
Uma grande vantagem da DA é que todo o gás produzido pode ser colectado e utilizado, ao contrário do gás de aterro cuja eficiência da colecta é relativamente baixa (50% ou menos).
A DA também produz um resíduo sólido ou "digestato", que pode ser tratado e usado como fertilizante.



IV) Combustão



A técnica convencional de combustão de resíduos, chamada de incineração em massa, envolve a queima dos resíduos à medida que eles vão sendo enviados, após a retirada dos itens pesados.
Normalmente é feita a mistura dos resíduos para ajudar a queima. No passado as instalações para incineração eram projectadas com o único objectivo de processar os resíduos, mas as instalações actuais são, de um modo geral, projectadas para recuperar a energia dos resíduos na forma de vapor, água quente ou electricidade.

a) Combustível derivado de resíduos (CDR)

A produção de combustíveis derivados de resíduos (CDR) não é um processo recente. Esse método foi inicialmente desenvolvido como um meio de evitar-se a queima imediata dos RSM e, em vez disso, transformá-los num combustível que pudesse ser transportado e armazenado. A produção de CDR possibilita a subsequente conversão térmica de pequenas porções de resíduos combustíveis.

No caso da queima em massa não há uma grande necessidade de classificação ou de processamento dos resíduos. Entretanto, para a produção de CDR é aconselhável que os resíduos passem por uma série de estágios de processamento prévio.

Na sua forma mais simples, o CDR apresenta-se como um material bruto na forma de flocos, produzido a partir de RSM de origens diversas, que passaram por uma série de estágios de classificação e remoção magnética de materiais ferrosos e não ferrosos. Alternativamente, pode haver processos adicionais que transformarão o CDR num combustível adensado e pelotizado (ou em forma de cubos), o que facilitará o transporte e armazenagem. A transformação dos resíduos em CDR bruto ou pelotizado difere da queima em massa por ser feita em dois estágios, onde o primeiro estágio de processamento pode ser conduzido inteiramente à parte do segundo estágio de queima. Este último poderá acontecer num local diferente e a qualquer hora.

b) Combustão em leito fluidificado

A tecnologia de combustão em leito fluidificado é baseada num sistema no qual, ao invés de os resíduos serem queimados sobre uma grade (como ocorre nos processos de queima em massa), o leito de chamas é composto por partículas inertes como areia ou cinzas.
Quando o ar é bombeado através do leito, o material comporta-se como um fluido. Há muitos projectos diferentes de queimadores de leito fluidificado (LF). Por exemplo, os leitos de circulação e de bolhas.
Em qualquer caso há a necessidade de resíduos de tamanho uniforme.

Em comparação com a queima em massa, os sistemas de combustão em leito fluidificado possibilitaram a redução das emissões de gases, parcialmente devido ao próprio processo e, também, porque se pode acrescentar cal ao leito. Como aproximadamente um terço das despesas nas unidades de queima em massa é derivado do sistema de controlo de poluição do ar (CPA), torna-se possível economizar, já que os sistemas de leito fluidificado têm menores necessidades de CPA.

Por outro lado, as usinas de queima em massa não necessitam do pré-processamento dos resíduos. E, também, como são tipicamente maiores, há os benefícios advindos da produção em grande escala. Logo, os custos por tonelada de resíduos processados nos dois sistemas não chegam a ser acentuadamente diferentes.

Devido ao facto de os sistemas de LF serem tipicamente menores, o seu uso torna-se mais apropriado para comunidades menores. A necessidade de se processarem previamente os resíduos para reduzir o seu tamanho e torná-los uniformes antes da combustão numa usina de LF cria a oportunidade de maximizar a reciclagem dos materiais. Os metais podem ser separados dos outros resíduos à medida que são triturados, sofrendo redução de tamanho. Mas esses resíduos metálicos devem ser mantidos limpos para que a reciclagem da maioria dos outros materiais seja bem sucedida, e isto requer uma pré-selecção na fonte para que não haja mistura.


c) Gaseificação e pirólise

A gaseificação é o processo de reacção do carbono com o vapor de água para produzir hidrogénio e monóxido de carbono. A gaseificação converte uma matéria-prima sólida ou líquida em gás através da oxidação parcial, sob a aplicação de calor.

A pirólise é um processo formado por uma série de reacções complexas, iniciadas quando um material é aquecido (400 a 800ºC), na ausência de oxigénio, para produzir correntes de vapores condensáveis e não condensáveis e resíduos sólidos. O calor fracciona a estrutura molecular dos resíduos, libertando compostos de carbono na forma líquida, sólida e gasosa, que poderão ser utilizados como combustíveis.

Ambas as tecnologias foram primariamente usadas para fontes específicas - e geralmente únicas - de resíduos não misturados, como pneus e plásticos, ou então para se processar os CDR.

Entretanto, na Alemanha, uma usina de pirólise vem processando resíduos municipais desde 1985. Em 1983, na cidade de Günzburg, na Bavária, a empresa de limpeza urbana alemã Deutsche Babcock recebeu autorização para que sua usina entrasse em operação e, desde 1985 a usina está em actividade permanente.

Os resíduos triturados são colocados num tambor rotativo aquecido por chamas de gás, onde as temperaturas variam de 400 a 500º C. O gás passa por um separador ciclónico para a remoção das partículas brutas e então é direccionado para uma câmara de pós-combustão onde a temperatura é de 1200ºC. Actualmente os sistemas de pirólise e de gaseificação não são considerados próprios para processar grandes volumes de RSM não tratados e misturados.


V) Tendências



Um factor fundamental é a crescente pressão para que se faça o reprocessamento de materiais de acordo com a política de gestão de fontes geradoras de resíduos. Isso conduz ao aumento da colecta e à separação de materiais, que também levam a uma maior selecção da fracção de alto valor calorífico e, ainda, de uma menor quantidade de materiais perigosos.

a) Estados Unidos

Em 1999 havia 122 centrais de EDR nos Estados Unidos - mais três do que no ano anterior. De uma maneira geral, a proporção de resíduos incinerados passou de nove% em 1997 para 7,5% em 1998, principalmente como resultado do aumento das taxas de reciclagem e compostagem. Os dados da Agência de Protecção Ambiental dos Estados Unidos mostram que, em termos relativos e absolutos, os dados mais recentes indicam que tanto a reciclagem de materiais quanto a recuperação de energia alcançaram juntos os valores de pico.

b) Europa

Na Europa a proporção de resíduos incinerados com recuperação de energia varia de 7% (Itália, 1997) a 58% (Dinamarca, 1996). No Reino Unido a EDR contabilizou 8% dos resíduos municipais e 4% dos comerciais em 1998/99.
Um estudo sobre as centrais de EDR europeias com capacidade de mais de 30 mil toneladas por ano mostrou que 96% recuperam energia e que a capacidade média é de 177 mil toneladas por ano.


Conclusões



A experiência mostra que os países que obtiveram sucesso em deter o crescimento da produção de resíduos através do aumento da reciclagem e da compostagem também foram beneficiados por um rápido crescimento da infra-estrutura, aliado a um crescimento paralelo do reaproveitamento de EDR. Os padrões mais rígidos (como os da Suécia) fizeram com que a emissão de poluentes fosse diminuída substancialmente.
Não restam dúvidas de que os benefícios obtidos com a recuperação de energia a partir dos resíduos são muito superiores aos que se conseguiriam com a sua simples disposição. Contudo, apesar desses benefícios, há relativamente poucos países onde são criadas opções para a recuperação de energia como parte de um programa integrado de gerenciamento de resíduos. Isso deverá mudar no futuro se quisermos optimizar nossas estratégias voltadas para os resíduos.
No futuro, haverá uma diminuição dos resíduos não tratados que vão para os aterros e, assim, haverá maior necessidade de infra-estruturas de tratamento. O aperfeiçoamento das tecnologias de combustão trará maior eficiência ao processamento e, dessa forma, a recuperação de recursos (metais, energia e cinzas) irá tornar-se mais integrada ao tratamento de resíduos.
Inevitavelmente, o crescente interesse será mostrado através do desenvolvimento de novos processos, como aconteceu com a pirólise e com a gaseificação e, na maioria das vezes, haverá muito espaço para o sector privado.



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Inserido em: 2004.01.02 Última actualização: 2014.04.20

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