Utilização do Biogás de Aterro Sanitário para Geração de Energia

Transcrição

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
ESCOLA DE ENGENHARIA
ENGENHARIA MECÂNICA
NATALIE JIMENEZ VÉRDI DE FIGUEIREDO
“UTILIZAÇÃO DO BIOGÁS DE ATERRO SANITÁRIO PARA
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E ILUMINAÇÃO A GÁS –
ESTUDO DE CASO”.
São Paulo
2007
2
NATALIE JIMENEZ VÉRDI DE FIGUEIREDO
“UTILIZAÇÃO DO BIOGÁS DE ATERRO SANITÁRIO PARA GERAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA E ILUMINAÇÃO A GÁS – ESTUDO DE CASO”.
Trabalho de Graduação Interdisciplinar
apresentado ao Curso de Engenharia
Mecânica, da Escola de Engenharia da
Universidade Presbiteriana Mackenzie, como
requisito parcial para obtenção do grau de
Bacharel em Engenharia Mecânica.
ORIENTADOR: Profa. Dra. SÍLVIA MARIA STORTINI GONZÁLEZ VELÁZQUEZ
São Paulo
2007
3
Aos meus pais, cujo exemplo e apoio me
fizeram ser quem sou hoje; que abdicaram de
muitos sonhos para que os meus pudessem ser
realizados.
4
AGRADECIMENTOS
Agradeço à minha mãe, por seu amor incondicional, por todo apoio que ofereceu e toda
paciência que teve durante esses cinco anos; em quem sempre me espelhei. Ao meu pai por
toda determinação e confiança que demonstrou ter. Espero que possa ter lhes retribuído e que
todo sacrifício tenha valido a pena.
À amiga e professora Sílvia por todo apoio, paciência e incentivo, além de toda confiança
depositada durante os semestres de monitoria e orientação.
Aos meus irmãos em quem desde pequena me espelhei e que me agüentam mesmo nos piores
dias e à minha pequenina irmã “Cacau" que sempre tem um sorriso lindo e um abraço
carinhoso quando necessário.
À minha grande amiga Christiane, praticamente irmã, que há 15 anos está ao meu lado e com
quem sempre posso contar.
Enfim, a todos aqueles que contribuíram direta ou indiretamente para o meu sucesso. A todos
amigos e professores que fizeram com que conseguisse tornar meu sonho realidade.
5
“A verdadeira medida de um homem não é
como ele se comporá em momentos de
conforto e conveniência, mas como ele se
mantêm em tempos de controvérsia e desafio”.
(Martin Luther King)
6
RESUMO
A intensificação das atividades humanas nas últimas décadas tem gerado um acelerado
aumento na produção de resíduos sólidos (lixo), tornando-se um grave problema para as
administrações públicas. O aumento desordenado da população e o crescimento sem
planejamento de grandes núcleos urbanos dificultam as ações de manejo dos resíduos além de
que, o uso de lixões nos grandes centros urbanos ainda é muito comum, o que acarreta
problemas de saúde e ambientais. A decomposição da matéria orgânica promove a liberação
do biogás, cujos principais constituintes são o gás carbônico e o metano, que corresponde a
cerca de 50% e é um gás de efeito estufa, cuja emissão favorece o aquecimento global. Além
disso, gera odores desagradáveis e oferece riscos de explosão. Os aterros sanitários são
considerados atualmente uma das alternativas mais interessantes para geração do biogás, visto
que podem dispor de técnicas de captação dos gases liberados através de dutos de captação e
queima posterior em flares, onde o metano, principal constituinte do biogás, será
transformado em gás carbônico, que possui um potencial de aquecimento global cerca de 20
vezes menor. Nestes aterros também existem dutos para captação do chorume, líquido
proveniente da decomposição de resíduos orgânicos que se não for devidamente coletado,
acarreta poluição dos recursos hídricos. Além da oportunidade de reduzir os danos ambientais
é possível utilizar o biogás como combustível, gerando energia elétrica e até mesmo
iluminação a gás. Portanto, neste estudo é avaliado o potencial de geração de biogás do Aterro
Essencis – CTR Caieiras, na cidade de Caieiras, SP, e verificada a viabilidade da implantação
de um projeto de geração de energia elétrica e iluminação a gás com o biogás proveniente do
mesmo, por meio de um estudo de caso. As tecnologias de conversão energética também são
objeto de estudo, além da seleção da melhor alternativa para a conversão energética do biogás
de aterro, o motor ciclo Otto.
Palavras-chave: Aterro Sanitário. Biogás. Energia Elétrica. Resíduos Sólidos.
7
ABSTRACT
The intensification of the human activities in the last few decades has generated a speed up
increase in the production of solid waste, becoming a serious problem for the public
administrations. The disordered increase of the population and the growth without planning of
great urban nucleus difficult the handling actions handling of the residues, besides the use of
open dumps in the great urban centers is still very common, which causes problems health
and environmental. The organic matter decomposition promotes the release of biogas, whose
main constituents are the carbonic gas and the methane, that corresponds how 50% and is a
greenhouse gas, emission favors the global heating. Moreover, it generates awkward odors
and it offers explosion risks. The landfill are currently considered one of the most interesting
alternatives for generation of biogas, since they can make use of techniques of captation of
the gases set free through captation ducts and afterward burns in a flare, where the methane,
main constituent of biogas, will be transformed into carbonic gas, that possess a global
heating potential about 20 times smaller. In this landfill also exist ducts for captation of the
chorume, liquid proceeding from the decomposition of organic residues that if duly will not
be collected, cause pollution of the hydrics resources. Beyond the chance to reduce the
ambient damages it is possible to use biogas as combustible, generating electric energy and
even though illumination the gas. Therefore, in this study is evaluated the potential of
generation of biogas of Landfill Essencis - CTR Caieiras, in the city of Caieiras, SP, and
verified the viability of the implantation of a project of generation of electric energy and
illumination the gas with biogas proceeding from the same, by means of a case study. The
technologies of energy conversion also are study object, beyond the selection of the best
alternative for the energy conversion of biogas of landfill, the motor cycle Otto.
Keywords: Landfill. Biogas. Electric Energy. Solid Residues.
8
LISTA DE SIGLAS
ABNT
BEN
Associação Brasileira de Normas Técnicas
Balanço Energético Nacional
CAGECE
Companhia de Água e Esgoto do Ceará
CENBIO
Centro Nacional de Referência em Biomassa
CETESB
Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
CIAS
Consórcio Intermunicipal para Aterro Sanitário
CNPq
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
CTR
Centro de Tratamento de Resíduos
GLP
Gás Liquefeito de Petróleo
EPA
Environmental Protection Agency
ESTRE
Empresa de Saneamento e Tratamento de Resíduos
IBGE
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IPCC
Intergovernmental Panel on Climate Change
MME
Ministério de Minas e Energia
PEAD
Polietileno de Alta Densidade
PIB
Produto Interno Bruto
PNSB
Pesquisa Nacional de Saneamento Básico
PDD
Project Design Document
9
LISTA DE ESQUEMAS
Esquema 1
Método da Trincheira
38
Esquema 2
Método de Rampa
38
Esquema 3
Método de Áreas
39
Esquema 4
Esquema de retenção e coleta de fluidos em locais de disposição de 39
resíduos sólidos
Esquema 5
Corte esquemático de um aterro
40
Esquema 6
Impermeabilização do solo
41
Esquema 7
Funcionamento do motor Diesel
55
Esquema 8
Desenho esquemático das etapas de funcionamento de um motor ciclo 57
Otto
Turbina a gás
59
Esquema 9
Esquema 10 Esquema construtivo. (a) aterro classe I (b) aterro classe II
68
Esquema 11 Estrutura técnica do sistema de captação e queima do biogás
72
Esquema 12 Dreno para captação do biogás
72
Esquema 13 Poste de iluminação a gás
81
Esquema 14 Sistema integrado de captação e conversão do biogás em energia
83
10
LISTA DE FLUXOGRAMAS
Fluxograma 1 Classificação dos Resíduos Sólidos
35
Fluxograma 2 Turbina a gás: (a) circuito aberto – processo real de combustão interna;
(b) circuito fechado
50
Fluxograma 3 (a) Ciclo de ar-padrão de turbina a gás regenerativa. (b) Diagrama T x s
do sistema regenerativo
52
Fluxograma 4 Microturbina baseada no ciclo Brayton aberto
54
11
LISTA DE FOTOGRAFIAS
Fotografia 1
Colocação de geomembrana de PEAD em aterro sanitário
41
Fotografia 2
Geomembrana de PEAD em aterro sanitário
41
Fotografia 3
Tanque de chorume
42
Fotografia 4
Instalação dos dutos de captação de chorume
42
Fotografia 5
Drenos de chorume
43
Fotografia 6
Canalização de Águas Pluviais
43
Fotografia 7
Tubos de coleta de biogás
45
Fotografia 8
Tubos de coleta de biogás
45
Fotografia 9
Compressores para flare
46
Fotografia 10
Flare
48
Fotografia 11
Microturbina Capstone
60
Fotografia 12
Grupo gerador (motor ciclo Otto) de baixa potência
60
Fotografia 13
Grupo gerador (motor ciclo Otto) de alta potência
61
Fotografia 14
Vista do aterro classe I – CTR Caieiras
63
Fotografia 15
Vista do aterro classe II – CTR Caieiras
63
Fotografia 16
Vista aérea do aterro de Várzea Paulista
64
Fotografia 17
Vista do aterro de Sorocaba
65
Fotografia 18
Vista aérea do CGR – Paulínia
65
Fotografia 19
Impermeabilização do solo
66
Fotografia 20
Dreno de captação do biogás
66
Fotografia 21
Analisador instantâneo das características físico-químicas do biogás
67
Fotografia 22
Tanque de retenção de chorume
67
Fotografia 23
Tratamento do chorume
69
12
Fotografia 24
Transporte do biogás
69
Fotografia 25
Flare
70
Fotografia 26
Motogerador LANDSET
80
Fotografia 27
Poste de iluminação a gás
82
13
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1
Consumo mundial de energia primária
17
Gráfico 2
Consumo de energia primária no Brasil
18
Gráfico 3
26
Gráfico 4
Relação entre o poder calorífico do biogás e porcentagem de metano em
volume
Destinação final do lixo no Brasil
36
Gráfico 5
Destino do lixo para Aterros Sanitários
37
Gráfico 6
Ciclo de ar-padrão ideal Brayton
51
Gráfico 7
Eficiência térmica do ciclo de ar padrão frio Diesel, k=1,4
56
Gráfico 8
Eficiência térmica do ciclo de ar padrão frio Otto, k=1,4
58
Gráfico 9
Comportamento da vazão de metano
77
Gráfico 10
(a) Curva de comportamento da potência. (b) Curva de comportamento da
energia
78
14
LISTA DE TABELAS
Tabela 1
Propriedades físicas do metano, gás carbônico e gás sulfídrico
26
Tabela 2
Equivalência de 1Nm³ de biogás em relação a outros combustíveis
27
Tabela 3
Comparação entre os principais gases
30
Tabela 4
Regiões com serviço de limpeza urbana e/ou coleta de lixo, por percentual
de lixo coletado
32
Tabela 5
Tempo de degradação dos resíduos sólidos
36
Tabela 6
Comparação das emissões entre as tecnologias de conversão
59
Tabela 7
Previsão da quantidade de resíduos e ser depositados no CTR Caieiras
71
Tabela 8
Vazão de metano (CH4)
76
Tabela 9
Potência e energia disponível em função da vazão de metano
79
15
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO
17
1.1
OBJETIVOS
20
1.1.1 Objetivo Geral
20
1.1.2 Objetivo Específico
20
1.2
JUSTIFICATIVA
20
1.3
METODOLOGIA
21
2
O ESTADO DA ARTE DO BIOGÁS
23
2.1
HISTÓRICO DO BIOGÁS
23
2.2
FORMAÇÃO DO BIOGÁS
24
2.2.1 Aspectos físico-químicos
25
2.2.2 Fatores que influenciam a geração de biogás
27
2.3
COMPARAÇÃO DO BIOGÁS COM OUTROS GASES
29
3
31
3.3
RESÍDUOS SÓLIDOS
CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS QUANTO À NATUREZA OU
ORIGEM
CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS QUANTO AOS RISCOS
POTENCIAIS AO MEIO AMBIENTE
TEMPO DE DECOMPOSIÇÃO DOS RESÍDUOS
3.4
ATERRAMENTO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS
37
3.1
3.2
4
32
34
34
ATERRO SANITÁRIO
SISTEMA DE COLETA, EXTRAÇÃO E TRATAMENTO DO BIOGÁS DE
4.1
ATERRO
4.1.1 Captação do biogás
44
4.1.2 Sistema de compressão
46
4.1.3 Sistema de tratamento de condensado
47
4.1.4 Queima do biogás
47
4.1.5 Sistema de tratamento do biogás
48
5
TECNOLOGIAS DE CONVERSÃO DO BIOGÁS
49
5.1
TURBINAS A GÁS
49
40
45
5.1.1 Ciclo de ar-padrão ideal Brayton
50
5.1.2 Ciclo Brayton com regeneração
51
5.1.3 Microturbinas
53
5.2
54
MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
16
5.2.1 Motores ciclo Diesel
55
5.2.2 Motores ciclo Otto
57
5.3
COMPARAÇÃO ENTRE AS TECNOLOGIAS DE CONVERSÃO
58
6
62
ESTUDO DE CASO
SELEÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DO ATERRO PARA IMPLEMENTAÇAO
62
DO PROJETO
LEVANTAMENTO DOS DADOS TÉCNICOS
71
6.1
6.2
6.3
6.4
7
DETERMINAÇÃO DO POTENCIAL DE BIOGÁS A SER PRODUZIDO
SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E ILUMINAÇÃO A
GÁS
CONCLUSÃO
73
REFERÊNCIAS
87
80
84
17
1 INTRODUÇÃO
Desde os anos 70, a crise no setor elétrico brasileiro vem se agravando, visto
que as tarifas da eletricidade se mantiveram mais baixas tornando inviáveis investimentos
necessários para que a oferta de energia fosse garantida. Entre 1992 e 1997 o crescimento no
consumo de eletricidade foi de mais de 16%, surgindo, dessa forma, grande preocupação com
o déficit de energia e riscos de interrupção no fornecimento (VELÁZQUEZ, 2000).
Diminuir a dependência de combustíveis fósseis e não renováveis e buscar
soluções ambientalmente corretas, como a utilização da biomassa como fonte de energia, não
apenas reduzirá os impactos globais pela queima de combustíveis fósseis como também
contribuirá com a matriz energética dos países.
Nota-se, a partir do Gráfico 1, a dependência mundial de fontes não
renováveis de energia.
Gráfico 1: Consumo Mundial de Energia Primária
Fonte: BEN, 2006.
O principal consumo energético brasileiro é de fonte hidráulica (eletricidade
primária) e petróleo. A utilização de biomassa contribui com cerca de 29,7% para geração de
18
energia elétrica, como se pode observar no Gráfico 2 a seguir:
Gráfico 2: Consumo de energia primária no Brasil
Fonte: BEN, 2006.
No Brasil, o PIB tem apresentado crescimento, porém a geração energética
vem se mantendo em patamares estáveis e baixos diante do crescente. Porém, as emissões de
dióxido de carbono crescem muito em relação ao PIB, aumentando então a preocupação com
o meio ambiente. Com a necessidade do aumento da geração de energia, a busca de
alternativas energéticas através de fontes de energia renovável tem sido tema de muito
interesse.
O gás metano é importante fonte de energia e também um gás de efeito estufa
com potencial de aquecimento cerca de 20 vezes maior que o dióxido de carbono e
responsável por 25% do aquecimento global (EPA, 2007). Uma das fontes emissoras de gases
são os aterros e lixões.
Desta forma, a geração de energia por meio da utilização do biogás de aterros
se enquadra nos quesitos de desenvolvimento sustentável, visto que deixaria de ser lançado na
atmosfera grande quantidade de metano.
A presente pesquisa visa o estudo do biogás proveniente de aterro sanitário e
19
sua conversão em energia elétrica e iluminação a gás.
No segundo capítulo é apresentado o histórico do biogás, seus aspectos físicoquímicos o os fatores que influenciam na sua geração. Também é realizada a comparação do
biogás com outros gases combustíveis usuais.
No terceiro capítulo são apresentados os resíduos sólidos, sua classificação
quanto à origem e quanto aos riscos potenciais ao meio ambiente. É mostrado que, para fins
de geração de biogás, a alternativa mais interessante é ao aterramento dos resíduos.
No quarto capítulo tem-se a definição de aterro sanitário e são apresentados os
sistemas de coleta, extração e tratamento do biogás de aterro, desde sua captação e tratamento,
até a sua queima.
No capítulo cinco, são estudadas as tecnologias de conversão do biogás em
energia elétrica e iluminação a gás por meio de uma análise comparativa entre turbinas a gás,
microturbinas a gás e motores de combustão interna, ciclo Diesel e ciclo Otto.
No sexto capítulo é realizado um estudo de caso na Central de Tratamento de
Resíduos – Caieiras, controlada pelo grupo Essencis, localizado na cidade de Caieiras, onde
será instalado um sistema de geração de energia elétrica e outro de iluminação a gás. Foi
realizada, neste capítulo, a determinação do potencial de biogás a ser produzido além da
potência e energia disponíveis. O sistema de geração de energia elétrica e iluminação a gás
que será implantado no aterro foi apresentado, além dos cálculos de consumo de biogás
necessários.
O capítulo seis trata das conclusões de pesquisas desenvolvidas no presente
trabalho, demonstrando a viabilidade técnica e econômica da implementação desse sistema.
20
1.1 OBJETIVOS
1.1.1
Objetivo geral
O objetivo geral deste trabalho é apresentar o estado da arte do biogás e as
principais tecnologias da sua conversão em energia elétrica e iluminação, por meio de um
estudo de caso.
1.1.2 Objetivo específico
O objetivo específico deste trabalho é aplicar o conhecimento relativo ao
biogás e suas tecnologias de conversão em energia elétrica e iluminação a gás por meio de um
estudo de caso avaliando sua viabilidade técnica e econômica.
1.2 JUSTIFICATIVA
Os aterros são responsáveis por grande parte das emissões de gás metano na
atmosfera; o que é um grande problema visto que o metano é 21 vezes mais prejudicial se
comparado ao dióxido de carbono. Além disso, tem-se a formação do chorume, líquido
proveniente de resíduos sólidos; resultado principalmente da água de chuva que se infiltra no
lixo e da decomposição biológica da parte orgânica dos resíduos sólidos; altamente poluidor
(PROJETO APOEMA, 2006), que acarreta na poluição dos recursos hídricos, o que gera
conseqüências negativas em nosso abastecimento além da fauna e flora aquáticas.
Desta forma, este trabalho pretende apresentar a possibilidade de diminuição
das emissões de metano para a atmosfera e a busca de novas tecnologias para geração de
21
energia elétrica por meio de uma fonte renovável, bem como o incentivo ao saneamento
básico. Além disso, representará oferta de energia, reduzindo o consumo de energia
proveniente de fontes não renováveis.
1.3 METODOLOGIA
A metodologia utilizada para o desenvolvimento deste trabalho foi o estudo de
caso. A primeira parte do trabalho foi realizada teoricamente, baseada em pesquisas em
artigos técnicos, relatórios, dissertações de mestrado, teses de doutorado, juntamente com a
literatura disponível. Dessa forma, foi feito o levantamento do estado da arte do biogás, além
da classificação dos resíduos sólidos e métodos de aterramento desses resíduos em aterros
sanitários. Um estudo comparativo das técnicas de conversão de biogás em energia também
foi realizado.
O estudo de caso realizado, complementa e comprova a teoria por meio de um
caso real de geração de energia elétrica e iluminação a gás, em um aterro sanitário. Para tal,
foram realizadas pesquisas de campo no aterro selecionado e contato direto com a equipe
executora do projeto.
Desta forma, foram seguidas as cinco características gerais de um estudo de
caso, conforme Yin (2001): ser significativo, abordando temas teóricos importantes e de
interesse do público geral; ser completo, demonstrando que o pesquisador realizou grande
esforço para coletar evidências pertinentes; considerar perspectivas alternativas; exibir
suficiente evidência, para que se consiga atingir o que se pretendeu ilustrar e, finalmente, ser
atrativo, com redação clara e interessante.
A metodologia estudo de caso tem início com a seleção de um aterro para a
implementação do projeto e sua caracterização. Na fase seguinte, é feito o levantamento dos
22
dados técnicos, onde foram descritas as principais características do aterro e os sistemas já
instalados para captação e queima do biogás. Foram realizados, então, os cálculos para
determinação do potencial de biogás a ser produzido e, por meio de software específico,
estimadas a potência disponível e a capacidade de geração de energia elétrica no aterro em
questão. A última etapa da metodologia consistiu na apresentação do sistema de geração de
energia elétrica e de iluminação a gás, que são utilizados no Estudo de Caso, além da
estimativa do consumo de biogás pelos mesmos.
23
2 O ESTADO DA ARTE DO BIOGÁS
O biogás, até pouco tempo, era considerado como um subproduto obtido por
meio da decomposição de lixo urbano, do tratamento de efluentes domésticos e resíduos
animais. Porém, a alta dos preços dos combustíveis convencionais e o crescente
desenvolvimento econômico vem estimulando pesquisas de fontes renováveis para produção
de energia tentando criar, deste modo, novas formas de produção energética que possibilitem
a redução da utilização dos recursos naturais esgotáveis.
A conversão energética do biogás pode ser apresentada como uma solução para
o grande volume de resíduos produzidos por atividades agrícolas e pecuárias, destilarias,
tratamento de esgotos domésticos e aterros sanitários, visto que reduz o potencial tóxico das
emissões de metano ao mesmo tempo em que produz energia elétrica, agregando, desta forma,
ganho ambiental e redução de custos (COSTA, 2002).
2.1 HISTÓRICO DO BIOGÁS
Segundo Coelho (2001), a descoberta do biogás, também denominado gás dos
pântanos, foi atribuída a Shirley em 1667. Já em 1776 Alessandro Volta reconheceu a
presença de metano no gás dos pântanos. No século XIX o aluno de Louis Pasteur Ulysse
Grayon realizou a fermentação anaeróbia (decomposição sem presença de oxigênio) de uma
mistura de estrume e água, a 35ºC, obtendo então 100 litros de gás/m³ de matéria. No ano de
1884, ao apresentar os trabalhos do seu aluno à Academia das Ciências, Louis Pasteur
considerou que a fermentação podia construir uma fonte de aquecimento e iluminação
(PECORA, 2006).
Nas décadas de 50 e 60, Índia e China foram os primeiros países a utilizar o
24
processo de biodigestão, sendo que desenvolveram seus próprios modelos de biodigestores. A
tecnologia da digestão anaeróbia foi trazida para o Brasil com a crise do petróleo na década de
70. Diversos programas de difusão foram implantados no nordeste, porém os resultados não
foram satisfatórios e os benefícios obtidos não foram suficientes para dar continuidade ao
programa (COELHO, 2001).
De acordo com Pecora (2006), com a crise do petróleo, diversos países
buscaram alternativas para sua substituição, acarretando em um grande impulso na
recuperação de energia gerada pelos processos de tratamento anaeróbio. Porém, as soluções
para os problemas de desenvolvimento devem ser apropriadas às necessidades, capacidades e
recursos humanos, recursos financeiros e cultura. Deste modo, o impulso recebido durante a
crise não chegou a substituir os recursos não renováveis por fontes renováveis.
2.2 FORMAÇÃO DO BIOGÁS
O biogás é formado a partir da degradação da matéria orgânica. Sua produção é
possível a partir de uma grande variedade de resíduos orgânicos como lixo doméstico,
resíduos de atividades agrícolas e pecuárias, lodo de esgoto, entre outros. É composto
tipicamente por 60% de metano, 35% de dióxido de carbono e 5% de uma mistura de outros
gases como hidrogênio, nitrogênio, gás sulfídrico, monóxido de carbono, amônia, oxigênio e
aminas voláteis. Dependendo da eficiência do processo, o biogás chega a conter entre 40% e
80% de metano (PECORA, 2006).
Até ser compactado e coberto, o lixo permanece por certo tempo descoberto no
aterro, em contato com o ar atmosférico. Neste período já é verificada a presença do biogás,
que continuará sendo emitido após a cobertura e encerramento da célula do aterro (ENSINAS,
2003).
25
A formação e taxa de geração dos principais constituintes do aterro é variável
ao longo do tempo. Em condições normais, a taxa de decomposição atinge um pico entre o
primeiro e segundo ano e diminui continuamente por alguns anos. No aterro Essencis, por
exemplo, as atividades tiveram início em setembro de 2002 e a primeira célula do aterro foi
fechada por volta de agosto de 2004. Nesta célula, chamada de fase 1, houve a deposição de
grande quantidade de resíduo industrial, o que não favorece a formação do biogás, pois não
gera metano. Porém, segundo dados coletados a partir de informações de técnicos do aterro,
uma previsão geral é que a geração do biogás após o encerramento da célula se prolongue por
cerca de 20 anos (FREITAS, 2007).
2.2.1 Aspectos físico-químicos
Visto que no biogás as concentrações de outros gases são muito pequenas se
comparados ao metano e gás carbônico, pode-se restringir as propriedades físico-químicas
apenas a esses dois componentes. Porém, esses gases presentes em menor quantidade, como
por exemplo, o gás sulfídrico, influenciam na escolha da tecnologia de operação, limpeza e
combustão (PECORA, 2006). Algumas propriedades físicas do metano, gás carbônico e gás
sulfídrico podem ser observadas na Tabela 1.
O principal componente do biogás é o metano, quando se trata de utilizá-lo
como combustível. Segundo Alves (2000), a presença de substâncias não combustíveis no
biogás (água, dióxido de carbono) prejudica o processo de queima tornando-o menos
eficiente. Estas substâncias entram com o combustível no processo de combustão e absorvem
parte da energia gerada. O poder calorífico do biogás se torna menor à medida que se eleva a
concentração das impurezas.
Segundo Pecora, 2006, outros aspectos importantes que devem ser
26
considerados são a umidade, visto que afeta a temperatura da chama, diminuição do poder
calorífico e limites de inflamabilidade. Outro parâmetro importante quando se deseja a
manipulação do gás para armazenamento é o volume específico, representado pelo peso
específico. Estudos realizados mostraram que, de acordo com a quantidade de metano no
biogás seu poder calorífico aumenta, visto que o CO2 é a forma mais oxidada do carbono não
podendo ser queimado.
Tabela 1: Propriedades físicas do metano, gás carbônico e gás sulfídrico.
Dióxido de
Gás Sulfídrico
Propriedades
Metano (CH4)
Carbono (CO2)
(H2S)
Peso Molecular
16,04
44,01
34,08
Peso Específico
0,555ª
1,52ª
1,189b
Ar=1
Volume
1473,3cm³/ga
543,1cm³/ga
699,2cm³/ga
Específico
Capacidade
Calorífica, Cp, a 1 0,775 kcal/kgoCa 0,298 kcal/kgoCa 0,372 kcal/kgoCa
atmosfera
Relação CP/CV
1,307
1,303
1,320
Poder Calorífico
13,268 kcal/kg
0 kcal/kg
4,633 kcal/kg
Limite de
5-15% por
4-46% por
Nenhum
Inflamabilidade
volume
volume
Obs.: a -60 º C, 1 atm; b -70 º C, 1 atm; c -77 º C, 1 atm.
Fonte: PECORA, 2006.
O Gráfico 3 mostra a relação entre o poder calorífico do biogás (kcal/m³) e a
porcentagem de metano, em volume, presente no mesmo.
Gráfico 3: Relação entre o poder calorífico do biogás e porcentagem de metano em volume.
Fonte: ALVES, 2000.
27
A equivalência energética do biogás em relação a outros combustíveis é
determinada levando em conta o poder calorífico e a eficiência média de combustão. A Tabela
2 mostra a equivalência de 1Nm³ de biogás.
Tabela 2: Equivalência de 1Nm³ de biogás em relação a outros combustíveis.
Quantidade
Combustível
equivalente a 1Nm³ de
biogás
Carvão Vegetal
0,8 kg
Lenha
1,5 kg
Óleo Diesel
0,55 l
Querosene
0,58 l
Gasolina Amarela
0,61 l
GLP (Gás Liquefeito de Petróleo) 0,45 l
kWh
1,43
Álcool Carburante
0,80 l
Carvão Mineral
0,74 kg
Fonte: CARDOSO FILHO, 2001.
O biogás pode substituir outros combustíveis utilizados na indústria. Como
pode ser verificado na Tabela 2, com 1Nm³ de biogás obtêm-se a energia equivalente à de 1,5
kg de lenha ou 0,74 kg de carvão mineral, por exemplo.
Visto que é uma fonte primária de energia, o biogás pode ser utilizado para
iluminação de residências, aquecimento de água, além de aquecimento de caldeiras e fornos
em usos industriais. O biogás não é tóxico, porém atua sobre o organismo humano diluindo o
oxigênio, o que pode provocar morte por asfixia. Não é solúvel em água e sua combustão não
libera resíduos (LIMA, 2005).
2.2.2 Fatores que influenciam a geração do biogás
Segundo FILHO (2005), a capacidade de um aterro gerar gás vai depender de
muitos fatores como, por exemplo, a composição do resíduo, umidade, pH, entre outros. Os
fatores que afetam a geração de biogás são descritos a seguir:
28
a) Composição do resíduo – quanto maior a porcentagem de material orgânico no
resíduo, maior será o potencial de produção de biogás no aterro. Resíduos de alimentos são
exemplos de matéria orgânica facilmente decomposta, o que acelera a taxa de produção do
gás. Materiais que se decompõe lentamente, como grandes pedaços de madeira, não
contribuem significantemente com a geração de gás;
b) Umidade – Depende da umidade inicial do resíduo, da infiltração da água da superfície
e do solo, e da água produzida na decomposição. Quanto maior o teor de umidade, maior será
a taxa de produção do biogás;
c) Tamanho das partículas – quanto menor a unidade da partícula, maior será a área da
superfície específica e, portanto, a decomposição será mais rápida se comparada a uma
partícula de menor área. Por exemplo, a decomposição de um tronco de madeira ocorrerá
mais rápida se este for cortado em pedaços menores ao invés de ser disposto inteiro;
d) Idade do resíduo – a geração do biogás num aterro possui duas variáveis dependentes
do tempo: tempo de atraso (período que vai da disposição do resíduo até o início da geração
do metano) e tempo de conversão (período que vai da disposição do resíduo até o término da
geração do metano);
e) pH – Dentro da faixa ótima de pH a produção do metano é maximizada e fora dessa
faixa – um pH abaixo de 6 ou acima de 8 – a produção de metano fica estritamente limitada;
f) Temperatura – As condições de temperatura de um aterro influenciam os tipos de
bactérias predominantes e o nível de produção de gás. As máximas temperaturas do aterro
freqüentemente são alcançadas dentro de 45 dias após a disposição dos resíduos, como um
resultado da atividade aeróbia microbiológica. Elevadas temperaturas de gás dentro de um
aterro são o resultado da atividade biológica. As temperaturas típicas do gás produzido eu um
aterro variam, tipicamente, entre 30 a 60º C; e
g) Outros fatores – Outros fatores que podem influenciar a taxa de geração de gás são os
29
nutrientes, bactérias, compactação de resíduos, dimensões do aterro (área e profundidade),
operação do aterro e processamento de resíduos variáveis.
2.3 COMPARAÇÃO DO BIOGÁS COM OUTROS GASES
O crescimento de pesquisas de fontes alternativas de energia teve início devido
à crise energética mundial. Atualmente, os combustíveis fósseis representam grande parcela
do consumo do setor energético, porém o encarecimento desses combustíveis e os prejuízos
ambientais por eles provocados tornarão viáveis, de forma progressiva, outras fontes
energéticas consideradas, ainda, não econômicas. O gás metano, constituinte do biogás em
grande proporção, pode ser apresentado como uma importante alternativa energética, visto
que, por estar presente no lixo e no esgoto é, praticamente, inesgotável. Portanto, o biogás
pode realizar significativo papel na substituição do petróleo e seus derivados (LAENDER,
2004). Na Tabela 3 são mostradas as principais diferenças entre o biogás e os demais gases
combustíveis usuais.
Existe uma importante diferença quanto à origem dos gases citados na Tabela
3. Enquanto o biogás de aterro é obtido por meio da degradação da matéria orgânica os
demais gases provêm de processos industriais, excetuando-se o gás natural que é encontrado
em reservatórios de petróleo e gás no subsolo. O GLP, como pode ser observado, é o único
que possui peso molecular maior que o do ar, resultando, em caso de vazamento, maior
concentração nos níveis do solo enquanto os demais se dispersam rapidamente (CONPET,
1997).
O gás de rua é o de menor poder calorífico, necessitando então de maior
quantidade de gás quando comparado aos outros gases para liberar a mesma quantidade de
energia na queima. Segundo Yura (2006), o poder calorífico do biogás varia de 5.000 a 7.000
30
kcal/m³, dependendo da quantidade de metano presente na mistura.
Tipos de gás
ORIGEM
Tabela 3: Comparação entre os principais gases
GÁS
GÁS DE
GÁS DE
BIOGÁS
GLP
NATURAL
RUA
REFINARIA
Reforma
Destilação de
termo
Reservatórios
Processos de
Aterros
petróleo e
catalítica de
de petróleo e
refino de
Sanitários
processamento gás natural ou
de gás
petróleo
de gás natural
de nafta
petroquímica
PESO
MOLECULAR
27
17 a 21
44 a 56
16
24
PODER
CALORÍFICO
kcal/m³
5.600
Rico: 10.900
Processado:
9.300
24.000 a
32.000
4.300
10.000
DENSIDADE
RELATIVA
0,923
0,58 a 0,72
1,5 a 2,0
0,55
0,82
PRINCIPAIS
COMPONENTES
Metano,
dióxido de
carbono e
hidrogênio
Metano e
etano
Propano e
butano
Fonte: CONPET, 1997.
Hidrogênio,
metano,
Hidrogênio,
nitrogênio,
nitrogênio,
monóxido de metano, etano
carbono
31
3 RESÍDUOS SÓLIDOS
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), NBR 10004, define
resíduos sólidos como resíduos nos estados sólidos ou semi-sólidos, que resultam de
atividades da comunidade de origem: industrial, doméstica, hospitalar, comercial, agrícola, de
serviços e de varrição. Incluem-se os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água,
aqueles gerados em equipamentos, instalações de controle de poluição e líquidos cujas
particularidades tornem inviável seu lançamento na rede pública de esgoto, ou exijam
soluções técnicas economicamente inviáveis.
O aumento desordenado da população e o crescimento sem planejamento de
grandes núcleos urbanos dificulta as ações de manejo dos resíduos. Por falta de recursos,
essas ações acabam sendo postergadas acarretando problemas de saúde e ambientais.
Segundo dados da Pesquisa Nacional de Saneamento Básico (PNSB) do ano de
2000, do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), dos 5475 municípios do
Brasil, apenas 1814 possuíam 100% de serviços de limpeza urbana e/ou coleta de lixo,
representando uma faixa de apenas 33%. Os dados são ilustrados na Tabela 4.
Esses resíduos, quando acumulados no meio ambiente, de forma inadequada,
causam problemas de poluição e caracterizam também um desperdício da matéria
originalmente utilizada. Os resíduos sólidos infectantes apresentam risco à saúde pública e ao
meio ambiente devido à presença de agentes biológicos, entretanto os resíduos sólidos
comuns não apresentam tais riscos, como pode ser observado na classificação a seguir.
32
Tabela 4: Regiões com serviço de limpeza urbana e/ou coleta de lixo, por percentual de lixo coletado.
Municípios com serviços de limpeza urbana e/ou coleta de lixo
REGIÃO
Percentual de domicílios com lixo coletado (%)
Total
Mais
Mais
Mais
Mais
Até 50 de 50 a de 70 a de 80 a de 90 a
70
80
90
99
Com
100
Não sabe
ou sem
declaração
Norte
445
66
139
99
74
18
33
16
Nordeste
1769
241
357
329
306
131
345
60
Sudeste
1666
28
84
163
270
190
854
77
Sul
1149
148
127
132
202
134
367
39
Centro-Oeste
446
6
21
48
102
52
215
2
Brasil
5475
489
728
771
954
525
1814
194
Fonte: PNSB; IBGE, 2000.
3.1 CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS QUANTO À NATUREZA OU
ORIGEM
Segundo IBAM, 2001 os resíduos podem ser classificados, quanto à sua
natureza ou origem, da seguinte forma:
a) Resíduos domiciliares: são os gerados nas atividades diárias em residências,
constituídos geralmente por restos de alimentos, jornais e revistas, embalagens em geral,
papel higiênico e diversos outros itens como até alguns resíduos tóxicos;
b) Resíduos comerciais: são gerados em estabelecimentos comerciais variando de acordo
com a atividade desenvolvida. São, normalmente, constituídos dos mesmos itens encontrados
33
no lixo doméstico, porém em maior proporção;
c) Resíduos urbanos: são gerados pela limpeza pública (ruas, praças, praias, terrenos,
entre outros) e constituídos por restos vegetais diversos, corpos de animais, embalagens;
d) Entulho: resíduos gerados pela construção civil, compostos em sua maioria, por uma
mistura de materiais inertes como concreto, argamassa, madeira, plásticos, metais e terra.
Também podem conter materiais que conferem toxidade como tintas, solventes e peças de
amianto;
e) Resíduos especiais: são gerados por hospitais, farmácias, indústrias e merecem
cuidados especiais em seu manuseio, transporte ou disposição final. Geralmente, o tratamento
mais indicado é a incineração;
f) Resíduos de Portos, Aeroportos, Terminais Rodoviários e Ferroviários: possuem
legislação própria e não se encaixam nos urbanos e nos comerciais, pois podem hospedar
doenças provenientes de outras cidades, estados ou países. São constituídos por restos de
alimentos e material de higiene pessoal;
g) Resíduos industriais: são gerados pelas atividades industriais apresentando
características diversificadas, pois dependem do tipo do produto manufaturado podendo ser
exemplificados por óleos, plásticos, papel, madeira, borracha, metal, vidros, fibras, resíduos
alcalinos e ácidos;
h) Resíduos radioativos: são provenientes das atividades nucleares (resíduos de
atividades com urânio, césio, tório, radônio e cobalto) devendo ser manuseados apenas com
equipamentos e técnicas adequadas; e
i) Resíduos agrícolas: gerados nas atividades pecuárias e agrícolas como embalagens de
ração, adubos, etc. O lixo proveniente de fertilizantes químicos e pesticidas são tidos como
tóxicos e necessitam de tratamento especial.
34
3.2 CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS QUANTO AOS RISCOS POTENCIAIS
AO MEIO AMBIENTE
Segundo a NBR 10004 (ABNT, 2004), os resíduos sólidos são classificados em
dois grupos: perigosos e não-perigosos. Este último ainda pode ser subdividido em inertes e
não- inertes:
a) Resíduos Classe I: denominados perigosos, são os resíduos sólidos que, devido às suas
características, podem apresentar riscos à saúde pública. As características que conferem
periculosidade a um resíduo são a inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e
patogenicidade (ou contaminantes);
b) Resíduos Classe II: denominados não-perigosos, são os resíduos sólidos que não
apresentam riscos ao ser humano e ao meio ambiente, sendo subdivididos em:
c) Resíduos Classe II A: denominados inertes, são os resíduos sólidos que, submetidos a
testes de solubilização, não tenham nenhum de seus constituintes solubilizados em
concentrações superiores aos padrões de potabilidade de águas, excetuando-se os padrões
relativos ao aspecto, cor, turbidez e sabor; e
d) Resíduos Classe II B: denominados não inertes, são os resíduos que não se enquadram
na Classe I ou na Classe II A, podendo ter propriedades, tais como, combustibilidade,
biodegradabilidade, ou solubilidade em água.
Essa classificação pode ser representada conforme o Fluxograma 1.
3.3 TEMPO DE DECOMPOSIÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS
No Brasil a cada 100 habitantes, 75 moram em cidades e o restante na zona
35
rural. Devido ao aumento da migração da zona rural para as grandes cidades ocorre o
desequilíbrio do gerenciamento do lixo, forçando as prefeituras a correrem contra o tempo
para disponibilizar lugares para disposição correta do lixo urbano (FILHO, 2005).
Fluxograma 1: Classificação dos Resíduos Sólidos.
Fonte: ABNT, 2004.
Segundo o PNSB; IBGE, 2000, a disposição final do lixo no Brasil está assim
representada conforme a Gráfico 4 a seguir. Este gráfico evidencia a desproporção entre a
disposição correta e incorreta do lixo, pois parte dele não é coletado, permanecendo nos
logradouros ou sendo descartado em lugares públicos, terrenos baldios, encostas ou cursos de
36
água. O lixo destinado de forma errada é prejudicial ao meio ambiente. A Tabela 5 mostra o
tempo que a natureza leva para biodegradar alguns materiais presentes na composição do lixo,
quando há condições favoráveis para este processo de decomposição.
Gráfico 4 – Destinação final do lixo no Brasil
Fonte: PNSB; IBGE, 2000.
Tabela 5: Tempo de degradação dos resíduos sólidos
Material
Tempo de Degradação
Papel
3 a 6 meses
Jornal
6 meses
Toco de cigarro
20 meses
Chiclete
5 anos
Pedaço de pano
6 meses a 1 ano
Fralda descartável comum
450 anos
Fralda descartável biodegradável
1 ano
Latas e copos de plástico
50 anos
Latas de aço
10 anos
Tampas de garrafa
150 anos
Isopor
8 anos
Garrafa plástica
400 anos
Pneus
600 anos
Vidro
Indeterminado
Fonte: CAGECE, 2005.
37
3.4 ATERRAMENTO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS
Para fins de geração de biogás, a alternativa mais interessante é a de aterros
sanitários, visto que eles dispõem de técnicas de captação dos gases liberados, porém como se
pode verificar no Gráfico 5 a seguir, poucos municípios destinam lixo para aterros sanitários.
Gráfico 5 - Destino do lixo para Aterros Sanitários.
Fonte: Atlas de Saneamento, IBGE, 2000.
Segundo Filho (2005), o processo de aterramento dos resíduos pode ser
executado de três formas:
a) Método da Trincheira ou Vala – consiste na abertura de valas onde o
lixo é disposto, compactado e posteriormente coberto com solo (Esquema 1). As valas
podem ser de grande ou pequena dimensão.
b) Método de Rampa ou Escavação Progressiva – consiste na escavação da
rampa, onde o lixo é disposto, compactado pelo trator e posteriormente coberto com solo.
(Esquema 2). É empregado, geralmente, em áreas de meia encosta, onde o solo natural
38
ofereça condições para ser escavado e possa ser então utilizado como material de
cobertura.
Esquema 1 – Método da Trincheira.
Fonte: FILHO, 2005.
Esquema 2 – Método de Rampa.
Fonte: FILHO, 2005.
c) Método de Área – empregado na maioria das vezes em locais cuja
topografia é plana e o lençol freático é raso (nível bem baixo). O Esquema 3 a seguir
ilustra o método apresentado.
A opção por uma desses métodos dependerá de fatores como características
físicas e geográficas da área e do volume do lixo disposto (FILHO, 2005). O Esquema 4
39
ilustra o esquema da coleta dos gases feita por tubos que os conduzirão a uma unidade de
beneficiamento.
Esquema 3 – Método de Área.
Fonte: FILHO, 2005.
Esquema 4- Retenção e coleta de fluidos em locais de disposição de resíduos sólidos.
Fonte: ALVES, 2000.
As superfícies inferior e superior devem ser compostas por material
impermeável para evitar a contaminação do solo pelo chorume, resíduo líquido altamente
poluidor, proveniente de resíduos sólidos resultado de infiltrações de água de chuva e da
decomposição biológica da parte orgânica dos resíduos sólidos (SEMA, 2007).
40
4 ATERRO SANITÁRIO
O aterro sanitário é a forma de disposição final de resíduos sólidos urbanos no
solo através do seu confinamento em camadas cobertas com terra, atendendo às normas
operacionais, de modo a evitar danos ou riscos à saúde pública e à segurança, minimizando os
impactos ambientais. O esquema de um aterro sanitário pode ser representado conforme o
Esquema 5.
Esquema 5: Corte esquemático de um aterro.
Fonte: RECICLOTECA, 2007.
Segundo AMBIENTE BRASIL, durante a projeção do aterro são realizados
estudos geológicos e topográficos para selecionar a área a ser destinada, de forma que o meio
ambiente não seja comprometido com a sua instalação. A impermeabilização do solo é feita
por meio de camadas de argila e uma geomembrana de polietileno de alta densidade (PEAD)
para evitar infiltração dos líquidos percolados (chorume) no solo, como pode ser visto no
Esquema 6 e nas Fotografias 1 e 2 a seguir.
41
Esquema 6: Impermeabilização do solo.
Fonte: SANTEC RESÍDUOS, 2005.
Fotografia 1: Colocação de geomembrana de PEAD em aterro sanitário.
Fotografia 2: Geomembrana de PEAD em aterro sanitário.
42
O lixo é depositado sobre o terreno e depois recoberto com camadas do solo
do próprio local, isolando-o do meio ambiente. Formam-se então câmaras, nas quais é
produzido o gás e liberado o chorume. O chorume é captado através de tubulações e escoado
para tanques de tratamento (Fotografia 3). O sistema de drenagem do chorume pode ser
observado nas Fotografias 4 e 5.
Fotografia 3: Tanque de chorume.
Fonte: CENBIO, 2006.
Fotografia 4: Instalação dos dutos de captação de chorume.
43
Fotografia 5: Drenos de chorume.
Para evitar o excesso de água de chuva, são colocados tubos ao redor do aterro,
que permitem o desvio dessa água (Fotografia 6), que são armazenados em lagos para
posterior utilização.
Fotografia 6: Canalização de Águas Pluviais.
Fonte: CIAS, 2003.
Os gases liberados durante a decomposição dos resíduos são captados e podem
ser queimados em flare ou ainda utilizados como fonte de energia. O local da instalação do
44
aterro deve ser cuidadosamente escolhido, abrangendo grandes dimensões e, devido a alguns
inconvenientes como mau cheiro, tráfego de caminhões de lixo, etc., deve estar localizado
distante das concentrações urbanas.
4.1 SISTEMAS DE COLETA, EXTRAÇÃO E TRATAMENTO DO BIOGÁS DE ATERRO
A forma mais simples de coletar gases do aterro é através da extração do
biogás por meio de tubos verticais perfurados. Podem ser colocados tubos de sucção
horizontais quando o lixo ainda está sendo depositado no aterro e assim ele poderá ser
extraído desde o início da sua produção (WILLUMSEN, 2001). Em aterros sanitários
construídos conforme a norma nacional vigente, já está prevista a colocação desta tubulação
para a coleta do gás.
Algumas vezes, uma membrana impermeável protetora é colocada sobre o
aterro e assim, quase todo o biogás pode ser coletado e recuperado. Porém esta solução é
muito cara, utilizada em países com demanda limitada. Essa membrana obstrui a entrada de
água impedindo assim a formação do biogás. Para que haja continuidade na produção de
biogás, se faz necessária a injeção de água sob a membrana ou promover a recirculação do
chorume injetando-o da mesma maneira.
Um sistema padrão de coleta do biogás de aterro é composto por poços de
coleta e tubos condutores, sistema de compressão e sistema de purificação do biogás. O
sistema de coleta possui tubos verticais perfurados ou canais e em alguns casos membrana
protetora. Além disto, a maioria dos aterros sanitários com sistema de recuperação energética
possui flare para queima do excesso do biogás ou para uso durante os períodos de manutenção
dos equipamentos (MUYLAERT, 2000; WILLUMSEN, 2001).
45
4.1.1 Captação do Biogás
A coleta de gás normalmente começa após uma porção do aterro ser fechada.
Cada uma das pontas do tubo é conectada a uma tubulação lateral que transporta o gás para
um coletor principal. O sistema de coleta (Fotografia 7 e 8) deve ser planejado para que o
operador possa monitorar e ajustar o fluxo de gás se necessário (MUYLAERT, 2000). O
biogás é succionado do aterro por meio de pressão nos tubos de transmissão.
Fotografia 7: Tubos de coleta de biogás.
Fotografia 8: Tubos de coleta de biogás.
A conexão entre poço com a bomba e o sistema de utilização pode ser feita de
46
diversas maneiras. Os poços são ligados a um tubo principal que percorre o aterro. O
problema deste sistema é a dificuldade de regular a quantidade e qualidade do biogás, além de
encontrar o local do vazamento quando todos os tubos estão ligados a um grande sistema.
Para uma operação mais segura, econômica e com melhores condições para os trabalhadores,
uma solução é ter um tubo para cada poço ligado a uma bomba e uma casa de regulagem
(WILLUMSEN, 2001).
4.1.2 Sistema de Compressão
A sucção do gás dos poços de coleta é realizada por um compressor. Os
compressores (Fotografia 9) também podem ser necessários para comprimir o gás antes de
entrar no sistema de recuperação energética. O tamanho, tipo e número de compressores
necessários dependerão da taxa do fluxo de gás e do nível de compressão desejado, que pode
ser determinado pelo equipamento de conversão energética (TOLMASQUIM, 2003).
Fotografia 9: Compressores para flare.
47
4.1.3 Sistema de Tratamento de Condensado
Quando o biogás (quente) produzido pelo aterro passa pela tubulação, acaba
resfriando formando então um condensado. Caso não se remova esse condensado o sistema de
coleta pode ser bloqueado interrompendo, então, o processo de recuperação de energia. O
controle do condensado tem início no sistema de coleta onde são utilizados conectores e tubos
inclinados para permitir a drenagem em tanques e após a coleta o condensado é removido. Os
métodos para disposição do condensado são: descarga no sistema público de esgoto, sistema
de tratamento local, e recirculação para o aterro sanitário. O melhor método dependerá das
características do condensado (em função dos componentes do lixo local), do custo do
tratamento, além da legislação e regulação vigentes (TOLMASQUIM, 2003).
4.1.4 Queima do biogás
O flare (Fotografia 10) é um dispositivo utilizado na ignição e queima do
biogás. É considerado um componente de cada opção de recuperação de energia, visto que
pode ser necessário durante as etapas de início do processo e manutenção do sistema.
Também pode ser utilizado para queima do biogás excedente entre os upgrades
de sistemas, podendo ser abertos (ou vela) ou enclausurados. Estes últimos são mais caros,
mas podem ser requeridos porque proporcionam testes de concentração e podem obter
eficiências de combustão altas. Além do que, flares enclausurados podem reduzir o nível de
ruído e iluminação (MUYLAERT, 2000).
48
Fotografia 10: Flare.
4.1.5 Sistema de Tratamento do Biogás
Após a coleta e antes da sua utilização no processo de conversão de energia, o
biogás é tratado para a remoção de algum condensado que não foi coletado, assim como
particulados e impurezas em geral. Para sua utilização em caldeiras, um tratamento mínimo é
requerido; em gasodutos é indispensável um tratamento extensivo para remover o CO2. No
caso da geração de energia podem ser utilizados filtros para a remoção de impurezas, visto
que estas podem danificar os componentes do motor ou da turbina, reduzindo a eficiência do
sistema. (TOLMASQUIM, 2003).
49
5 TECNOLOGIAS DE CONVERSÃO DO BIOGÁS
Pecora (2006) diz que a conversão energética do biogás é o processo de
transformação da energia química das moléculas do biogás, por meio de uma combustão
controlada, em energia mecânica, que por sua vez será convertida em energia elétrica.
As tecnologias convencionais para a transformação energética do biogás são as
turbinas a gás e os motores de combustão interna, que estão detalhadas a seguir. Existem
também tecnologias emergentes como as células de combustíveis que, ainda em fase de
desenvolvimento e aperfeiçoamento, pode ser considerada uma tecnologia promissora
(CASTRO, 2006).
5.1 TURBINAS A GÁS
As turbinas a gás podem ser classificadas, de acordo com o ciclo de operação,
em ciclo fechado e ciclo aberto, sendo o último, o mais comum. O modo aberto é ilustrado no
Fluxograma 2a, onde o fluido de trabalho é comprimido (no compressor) elevando-se a
pressão. Este processo não tem nenhum calor adicionado, visto que o compressor, em
condições ideais, opera em regime adiabático, fazendo com que o trabalho de compressão
aumente a temperatura do ar. Este então entra na câmara de combustão e, em contato com o
combustível, reage, iniciando o processo de queima. Os gases resultantes da combustão, à
elevada temperatura, expandem-se na turbina gerando energia mecânica, além de acionar o
compressor. O trabalho útil produzido é calculado pela diferença entre o trabalho da turbina e
o consumido pelo compressor. No ciclo fechado, ilustrado no Fluxograma 2b, os gases que
deixam a turbina passam por um trocador de calor onde sofrem resfriamento para entrar
novamente no compressor (MORAN; SHAPIRO, 2002). Esta configuração apresenta,
50
portanto, melhor aproveitamento do calor e a possibilidade de operação em pressões elevadas
(SANTOS, 2003).
Fluxograma 2 – Turbina a gás: (a) circuito aberto – processo real de combustão interna; (b) circuito
fechado – aproximação por um processo ideal de transferência de calor.
Fonte: CASTRO, 2006.
Segundo Moran e Shapiro (2002), visando à simplificação do processo, o
estudo de instalações de potência com turbinas a gás é a de uma análise de ar-padrão, onde
sempre são estabelecidas duas hipótese: o ar é o fluido de trabalho (se comporta como gás
ideal) e o aumento de temperatura que seria obtido por meio da combustão é realizado por
meio de uma fonte externa de calor. Pode-se dizer, ainda, que o ciclo aberto é o processo real
de combustão interna enquanto que o ciclo fechado é a aproximação de um processo ideal de
transferência de calor.
5.1.1 Ciclo de ar-padrão ideal Brayton
Nas condições simplificativas anteriormente citadas (ciclo fechado), os
sistemas de potência equipados com turbinas a gás operam de acordo com o ciclo de Brayton
51
e são compostos por quatro processos. De acordo com as idealizações do ar-padrão,
desconsiderando as perdas por transferência de calor para o ambiente e as perdas de carga por
atrito, além de que o ar escoa a pressão constante através do trocador de calor, os processos no
compressor e na turbina são considerados isoentrópicos (MORAN; SHAPIRO, 2002). Os
quatro processos envolvidos são descritos a seguir e podem ser observados no Gráfico 6.
Gráfico 6: Ciclo de ar-padrão ideal Brayton.
Fonte: MORAN; SHAPIRO, 2002.
Por meio do Gráfico 6, podem-se identificar os quatro processos:
1-2: Compressão isoentrópica no compressor;
2-3: Aumento de temperatura a pressão constante;
3-4: Expansão isoentrópica na turbina e;
4-1: Recuperação de calor a pressão constante.
5.1.2 Ciclo Brayton com regeneração
Caso os gases provenientes da turbina fossem descarregados diretamente para o
ambiente, grande quantidade de energia estaria sendo desperdiçada, visto que a temperatura
de saída desses gases é normalmente superior à ambiente. Através de um trocador de calor
(regenerador) é possível utilizar esse potencial energético pré-aquecendo o ar antes de entrar
52
na câmara de combustão, reduzindo a quantidade de combustível a ser queimado (MORAN;
SHAPIRO, 2002). O ciclo ar-padrão Brayton com regenerador é mostrado no Fluxograma 3a.
O gás que deixa a turbina é resfriado do estado 4 ao estado y e o ar que deixa o compressor é
aquecido do estado 2 ao estado x (Fluxograma 3b).
Fluxograma 3 – (a) Ciclo de ar-padrão de turbina a gás regenerativa. (b) Diagrama T x s do sistema
regenerativo.
Ainda segundo Moran e Shapiro (2002), para que ocorra o aumento da
temperatura do estado x ao estado 3 é necessária a transferência de calor de uma fonte externa
e, portanto, o calor adicionado por unidade de massa é dado pela Equação 1:
⋅
Q entra
⋅
m
= h3 − hx , onde:
.
m : vazão mássica (kg/s)
h3: entalpia no ponto 3 (kJ/kg)
hx: entalpia no ponto x (kJ/kg)
(Eq. 1)
53
Visto que o calor adicionado é reduzido e a potência líquida não sofre alteração
com a presença de um regenerador, conclui-se que a eficiência térmica aumenta.
5.1.3 Microturbinas
As microturbinas possuem o mesmo princípio de funcionamento das turbinas a
gás de circuito aberto, apresentando possibilidade de geração de eletricidade em pequena
escala. Apresenta alta confiabilidade, simplicidade de projeto, é compacta, de fácil instalação
e manuseio. Foram, inicialmente, construídas para aplicações em transporte como motores de
ônibus e turbinas de aviões e, posteriormente, aplicadas em sistemas de geração de energia
elétrica e cogeração (GOMES et. al., 2001).
A redução no consumo de combustível e máxima geração de potência, elevam
a eficiência do ciclo. Pode-se realizar o resfriamento do ar de combustão na entrada do
compressor, obtendo-se, desta forma, melhor eficiência e potência destes ciclos, já que o ar, a
elevadas temperaturas apresenta menor densidade, reduzindo a massa de ar a ser fornecida à
turbina. O resfriamento do ar pode ser feito com a utilização de sistemas evaporativos por
painéis de contato (PEREIRA, 2003).
O Fluxograma 4 mostra uma microturbina constituída basicamente por um
ciclo Brayton aberto com um painel evaporativo acoplado à entrada de ar do compressor. No
resfriador evaporativo direto (RED) o ar sofre resfriamento e umidificação antes de entrar no
compressor (1). Na saída do compressor o ar é insuflado para a câmara de combustão (CC)
onde é queimado com o combustível gerando os produtos de combustão que sofrerão
expansão na microturbina a gás (GMT) gerando trabalho de eixo (PIMENTA; CASTRO,
2003).
54
5.2 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
O motor de combustão interna é assim chamado por realizar trabalho
queimando uma mistura de vapor e combustível dentro de um cilindro. O trabalho mecânico é
gerado com a transformação do movimento retilíneo do pistão em circular por meio de um
virabrequim. É um mecanismo amplamente utilizado, por ser um processo prático e apresenta
grande durabilidade (CORREA, 2003).
Fluxograma 4: Microturbina baseada no ciclo Brayton aberto.
Fonte: PIMENTA; CASTRO, 2003.
Ainda segundo Correa (2003), em 1876, o engenheiro alemão chamado
Nikolaus August Otto desenvolveu um motor com o conceito de 4 tempos que foi introduzido
no mundo em 1878, e até hoje é conhecido como motor de ciclo Otto. No ano de 1892,
Rudolph Diesel, outro engenheiro alemão, eliminou a necessidade de um circuito elétrico para
o início da combustão, criando um motor similar ao de ciclo Otto em que o ar é comprimido a
alta pressão tendo sua temperatura elevada suficientemente de modo a promover a ignição
espontânea do combustível. Esse motor foi então denominado de ciclo Diesel.
O ciclo Otto e o ciclo Diesel são muito parecidos. A diferença principal está no
processo de adição de calor, visto que o Otto ocorre a volume constante (isocórico) e o Diesel
ocorre à pressão constante (isobárico) (CASTRO, 2006). Estes ciclos são estudados a seguir.
55
5.2.1 Motores Ciclo Diesel
Motores de ciclo Diesel são aqueles em que o combustível é injetado no final
da compressão do ar. Como a pressão do combustível é maior que a do ar aquecido, ocorre a
combustão por auto-ignição. Este processo não se limita apenas a combustíveis líquidos;
atualmente já são produzidos motores conhecidos como de combustível misto ou conversível
que utilizam gás como combustível no processo Diesel (PEREIRA, 2006).
O Esquema 7 mostra os quatro ciclos do motor Diesel. No primeiro estágio (A)
o ar é aspirado através da válvula de entrada para o interior do cilindro. O pistão então sobe
comprimindo (com taxa muito elevada) o ar do cilindro durante o segundo estágio (B) e a
temperatura é elevada. A injeção do combustível a alta pressão ocorre no terceiro estágio (C),
onde ao entrar em contato com o ar comprimido a alta temperatura promove a combustão
espontânea e força o pistão para baixo. No último estágio (D) os gases são liberados pela
válvula de exaustão pelo movimento de subida do pistão.
Esquema 7: Funcionamento do motor Diesel
Fonte: CASTRO, 2006.
No ciclo Diesel, com o aumento da taxa de compressão ocorre o aumento da
eficiência térmica do ciclo, o que pode ser observado no Gráfico 7. Neste gráfico é possível
observar que o mesmo acontece para o ciclo Otto, diferenciando-se do ciclo Diesel apenas
pela razão de corte, expressa pela Equação 2, lembrando que, no ciclo Diesel, o processo 2-3
56
é a adição de calor ao fluido à pressão constante, no ciclo Diesel e a volume constante, no
ciclo Otto.
rc =
V3
, onde:
V2
(Eq. 2)
rc: razão de corte
V3: volume no ponto 3
V2: volume no ponto 2
A constante k é relação entre calores específicos em função somente da
temperatura e pode ser vista na Equação 3 ( MORAN; SHAPIRO, 2002). Portanto, com a
mesma taxa de compressão, o ciclo Diesel apresenta menor eficiência térmica se comparado
ao ciclo Otto.
k=
c p (T )
c v (T )
, onde:
k: constante
cp(T): calor específico à pressão constante
cv(T): calor específico à volume constante
Gráfico 7: Eficiência térmica do ciclo de ar padrão frio Diesel, k=1,4.
(Eq. 3)
57
5.2.2 Motores Ciclo Otto
Os motores de ciclo Otto aspiram a mistura ar-combustível antes de ser
comprimida no interior dos cilindros e a combustão da mistura é dada por centelha produzida
numa vela de ignição (PEREIRA, 2006).
O Esquema 8 mostra os quatro tempos do motor Otto, assim designado, pois
seu funcionamento ocorre seqüencialmente em quatro etapas. Castro (2006) lista, na
seqüência, as 4 etapas do funcionamento do motor Otto.
Primeiro tempo: abertura da válvula de admissão através da qual é injetada no
cilindro a mistura ar-combustível e o pistão é empurrado para baixo com o movimento do
virabrequim.
Segundo tempo: fechamento da válvula de admissão e compressão da mistura
(taxa da ordem de 10:1) e conforme o pistão sobe (antes de chegar à parte superior) a vela
gera uma faísca.
Esquema 8: Desenho esquemático das etapas de funcionamento de um motor ciclo Otto
Fonte: PECORA, 2006.
Terceiro tempo: explosão da mistura e expansão dos gases quentes formados
na explosão. Esta expansão promove uma força que faz com que o pistão desça.
58
Quarto tempo: Abertura da válvula de escape através do qual os gases são
expulsos pelo pistão.
A eficiência térmica do ciclo Otto é função apenas da taxa de compressão em
relação diretamente proporcional, como pode se verificar no Gráfico 8. Seria interessante,
portanto, que motores de combustão interna possuíssem razões de compressão elevadas,
porém, é estabelecido um limite superior de compressão para motores ciclo Otto devido à
possibilidade de auto-ignição, que ocorre caso a temperatura da mistura não queimada se
torne muito alta antes que a mistura seja consumida pela frente de chama. A auto-ignição
pode causar ondas de alta pressão que provocam perda de potência e danos no motor.
5.3 COMPARAÇÃO ENTRE AS TECNOLOGIAS DE CONVERSÃO
De acordo com estudos realizados por Coelho (2001), algumas tecnologias
disponíveis comercialmente serão descritas na Tabela 6 a seguir.
Gráfico 8: Eficiência térmica do ciclo de ar padrão frio Otto, k=1,4.
59
Tabela 6: Comparação das emissões entre as tecnologias de conversão.
Emissões de NOx
Tecnologia de
Potência Instalada
Rendimento Elétrico
partes por milhão
Conversão
(ppm)
Motores a Gás (Ciclo
30 kW – 20 MW
30% - 40%
250 – 3000
Otto)
Turbinas a Gás
500 kW – 150 MW
20% - 30%
35 – 50
(Médio Porte)
Microturbinas
30 kW – 100 kW
24% - 28%
<9
(Pequeno Porte)
No Esquema 9 pode-se observar o corte de uma turbina a gás enquanto que a
Fotografia 11 mostra a microturbina Capstone. As Fotografias 12 e 13 mostram o motor ciclo
Otto de baixa e alta potência, respectivamente.
Observa-se que os motores possuem maior eficiência de conversão elétrica,
porém, as turbinas a gás podem apresentar um aumento no seu rendimento quando operadas
no sistema de cogeração (calor e eletricidade). Nas turbinas e microturbinas, a taxa de
emissão de NOx, gás de grande impacto quando relacionado ao efeito estufa, é muito menor
quando comparada à taxa de emissão dos motores, sendo vantajosa a utilização deste tipo de
tecnologia (CENBIO, 2006b).
Esquema 9: Turbina a gás.
Fonte: SOLAR TURBINES, 2006.
60
Fotografia 11: Microturbina Capstone.
Fotografia 12: Grupo gerador (motor ciclo Otto) de baixa potência.
61
Fotografia 13: Grupo gerador (motor ciclo Otto) de alta potência.
A conversão de motores ciclo Diesel para ciclo Otto por meio de adaptações
necessárias como, por exemplo, a substituição dos bicos injetores por velas de ignição pode
ser uma alternativa tecnológica. Por meio dessa conversão é possível aproveitar a alta taxa de
compressão dos motores Diesel para compensar o baixo poder calorífico do biogás (CENBIO,
2006b).
62
6 ESTUDO DE CASO – GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E ILUMINAÇÃO A
GÁS A PARTIR DO BIOGÁS PROVENIENTE DE ATERRO SANITÁRIO.
O estudo de caso descrito a seguir é baseado no projeto “Aproveitamento do
Biogás Proveniente do Tratamento de Resíduos Sólidos Urbanos para Geração de Energia
Elétrica e Iluminação a Gás”, desenvolvido pelo Centro Nacional de Referência em Biomassa
(CENBIO) com o financiamento do Ministério de Minas e Energia (MME).
O projeto está sendo implantado no Aterro Essencis, na Central de Tratamento
de Resíduos (CTR), localizado em Caieiras, na Rodovia dos Bandeirantes, km 33, SP,
controlado pelo Grupo Essencis. A CTR Caieiras é a maior Central de Tratamento de
Resíduos da América Latina. Inaugurada em março de 2002, recebe resíduos domiciliares,
industriais e de serviços de saúde, em uma área total de 3.500.000 m², sendo 43% dela coberta
com vegetação nativa cultivada na própria unidade.
No aterro em questão são tratados resíduos classe I (Fotografia 14) e II
(Fotografia 15) e efluentes, além de serem realizados pré-tratamentos, reaproveitamento,
operação e gerenciamento, serviços de laboratório, remediação, co-processamento e
reciclagem. A expectativa de vida útil é de 50 anos para o aterro classe I e de 60 anos para o
aterro classe II (CENBIO, 2006b).
As fases de implementação do projeto como a escolha e caracterização do
aterro, o levantamento dos dados técnicos e a determinação do potencial de biogás a ser
produzidos são detalhadas a seguir.
6.1 SELEÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DO ATERRO PARA IMPLEMENTAÇAO DO
PROJETO
Para a seleção do aterro, o CENBIO realizou pesquisas baseando-se em
63
critérios como localização, quantidade e tipo de resíduos recebidos pelo mesmo, infraestrutura, apoio e interesse do aterro na implementação do projeto. As pesquisas foram feitas
pela Internet, contatos telefônicos, por visitas em campo, contando com o apoio da
Companhia de Saneamento Básico (CETESB) (CENBIO, 2006b).
Fotografia 14: Vista do aterro classe I – CTR Caieiras.
Fonte: ESSENCIS, 2007.
Fotografia 15: Vista do aterro classe II – CTR Caieiras.
64
Inicialmente, foi escolhido o aterro de Várzea Paulista (Fotografia 16), que
possui uma área de 128.000 m² e se enquadrava perfeitamente às especificações citadas,
porém, em setembro de 2006 o CENBIO tomou conhecimento, por meio da CETESB, de
problemas resultantes do vazamento de metano proveniente do aterro que, além de causar
incômodo aos moradores vizinhos, ainda havia provocado a morte de um deles. Dessa forma
não seria possível conseguir o licenciamento ambiental para os sistemas de geração de energia
elétrica e iluminação a gás, o que impediu a implementação do projeto no local (CENBIO,
2006b).
Fotografia 16: Vista aérea do aterro de Várzea Paulista.
Fonte: CIAS, 2004.
Foram realizadas então outras visitas como ao aterro de Sorocaba (Fotografia
17), que possui uma área de aproximadamente 400.000 m² e recebe, aproximadamente, 350
toneladas por dia de resíduos domésticos, industriais e hospitalares provenientes apenas da
cidade de Sorocaba. Um dos problemas encontrados neste aterro foi a falta de drenos para
captação de biogás e a demora no aterramento do lixo, que pôde ser observada pela
quantidade significativa de urubus sobre a parcela do lixo descoberto.
65
Fotografia 17: Vista do aterro de Sorocaba.
Em outubro de 2006, foi realizada uma visita ao Centro de Gerenciamento de
Resíduos de Paulínia (CGR), administrado pela Empresa de Saneamento e Tratamento de
Resíduos Ltda (ESTRE) e localizado na cidade de Paulínia, SP. O CGR (Fotografia 18),
habilitado para receber resíduos de classe I, IIA e IIB, possui uma área de 705.000 m² e trata
resíduos da própria cidade, além de cidades da região como Americana, Sumaré, Jaguariúna,
Hortolândia e Santo Antônio da Posse (CENBIO, 2006b).
Fotografia 18: Vista aérea do CGR – Paulínia.
66
O CGR é composto por usina de triagem de materiais recicláveis, aterro
sanitário, unidade de biorremediação (redução de hidrocarbonetos do solo por meio de
microorganismos) e está habilitado para receber resíduos de classes IIA e IIB, além de tratar
resíduos classe I. O aterro utiliza geomembrana de polietileno de alta densidade (PEAD) para
impermeabilização do solo (Fotografia 19). O biogás é captado através de drenos (Figura 20)
e, então, transportado até uma central onde é analisado (Fotografia 21) e posteriormente
queimado em flare (CENBIO, 2006b).
Fotografia 19: Impermeabilização do solo.
Fonte: CENBIO, 2006b.
Fotografia 20: Dreno de captação do biogás.
67
Fotografia 21: Analisador instantâneo das características físico-químicas do biogás.
O chorume captado é enviado a um tanque de retenção (Fotografia 22) onde é
armazenado e, posteriormente, transportado para uma estação de tratamento.
Fotografia 22: Tanque de retenção de chorume.
Em novembro de 2006, o CENBIO se reuniu com a equipe técnica do aterro
da Essencis – CTR Caieiras. Além das características já citadas, o aterro executou
68
impermeabilização inferior constituída por uma camada de argila aplicada na base do aterro e
geomembrana texturizada de PEAD instalada na base e nos taludes do aterro, evitando a
contaminação do solo e do lençol freático. O aterro conta também com um dreno testemunho,
instalado na base do aterro, para drenagem e posterior monitoramento das águas subterrâneas
(Esquema 10).
Esquema 10: Esquema construtivo. (a) aterro classe I (b) aterro classe II.
O aterro conta com um sistema de coleta e remoção de chorume, instalado
acima do sistema de impermeabilização, que o conduz para uma bacia localizada à jusante do
aterro. Em seguida, o chorume é captado e levado para ser tratado em uma Estação de
Tratamento de Efluentes como se pode observar na Fotografia 23.
O grupo Essencis já realiza a captação do biogás das células do aterro por
exaustão forçada promovida pelos sopradores instalados no sistema e o transporta através de
uma rede de tubos conectados (Fotografia 24), promovendo posteriormente a sua queima em
flare (Fotografia 25), reduzindo, desta forma, a emissão de compostos mais poluentes como o
metano, que segundo a EPA (2007), é cerca de 20 vezes mais prejudicial que o CO2.
69
Fotografia 23: Tratamento do chorume.
Fotografia 24: Transporte do biogás.
70
Fotografia 25: Flare.
Concluiu-se, portanto, que após as visitas realizadas, os aterros gerenciados
pela Estre e Essencis se mostraram apropriados para a implantação do projeto, pois possuem
infra-estrutura, além de drenos de saída de biogás que possibilitam sua captação, purificação e
compressão, além de sua utilização como combustível no sistema de geração de energia
elétrica e iluminação a gás. Os dois aterros demonstraram interesse na implementação do
projeto e operação do sistema, entretanto selecionou-se o aterro sanitário de Caieiras por ser
geograficamente mais próximo ao CENBIO e apresentar maior interesse da equipe técnica na
participação ativa da instalação e monitoramento dos sistemas (CENBIO, 2006b).
71
6.2 LEVANTAMENTO DOS DADOS TÉCNICOS
A CTR Caieiras iniciou suas atividades em 2002. O fluxo diário de resíduos era
da ordem de 3.000 toneladas, sendo aproximadamente 60% de origem domiciliar. Desde o
início do ano de 2007 o aterro já recebia cerca de 6.000 t/dia de lixo e a partir do mês de
setembro, devido ao fechamento do aterro São João, localizado no município de São Paulo, o
aterro Essencis passou a receber 75% do lixo da cidade de São Paulo, totalizando 9.000 a
10.000 toneladas de lixo diárias. A Tabela 7 apresenta a previsão da quantidade de lixo a ser
recebido pelo aterro até o ano de 2024.
Tabela 7: Previsão da quantidade de resíduos e ser depositados no CTR Caieiras
Quantidade de resíduo Quantidade de resíduo
Ano
estimada (t/ano)
recebida (t/ano)
2002
70.980
2003
415.797
2004
454.349
2005
701.725
2006
735.517
2007
2.069.857
2008
2.400.000
2009
2.400.000
2010
2.400.000
2011
2.400.000
2012
2.400.000
2013
2.400.000
2014
2.400.000
2015
2.400.000
2016
2.400.000
2017
2.400.000
2018
2.400.000
2019
2.400.000
2020
2.400.000
2021
2.400.000
2022
2.400.000
2023
2.400.000
2024
2.400.000
Fonte: CENBIO, 2006c.
O sistema de captação e queima do biogás (Esquema 11) que o aterro possui,
72
inclui poços igualmente distribuídos para extração de biogás (Esquema 12) por exaustão
forçada (pressão negativa) com sopradores, rede de tubos conectados transportando o biogás
até a unidade de tratamento, equipamento para o tratamento do biogás antes de ser enviado
para queima e cobertura integral de material impermeável, como PVC, sobre a massa de
resíduos (CENBIO, 2006c).
Esquema 11: Estrutura técnica do sistema de captação e queima do biogás
Fonte: PDD (versão português), 2005.
Esquema 12: Dreno para captação de biogás.
Fonte: PDD (versão português), 2005.
A tecnologia de geração de energia elétrica utilizada no projeto é o motor ciclo
Otto, visto que, para a conversão energética do biogás, os motores de combustão interna
73
possuem maior eficiência e menor custo (CENBIO, 2005).
As turbinas a gás possuem maior eficiência global de conversão quando
operadas no sistema de cogeração, porém, por ser um equipamento importado possui alto
custo de operação e manutenção, além de elevado valor. Elas também exigem um maior
controle das propriedades do biogás quando comparadas aos motores convencionais
(CENBIO, 2005).
As microturbinas exigem um processo rigoroso de purificação e limpeza do
gás, o que não é necessário no grupo-gerador, que suporta o uso do biogás in natura e
dispensa a compressão, visto que seu princípio de funcionamento é por aspiração (CENBIO,
2005).
6.3 DETERMINAÇÃO DO POTENCIAL DE BIOGÁS A SER PRODUZIDO
Para o cálculo do potencial de geração de biogás no aterro foi utilizada a
metodologia sugerida pelo Intergovernamental Panel on Climate Change - IPCC (1996) a
partir de dados fornecidos pelo aterro Essencis – CTR Caieiras (CAIEIRAS, 2004). Portanto,
têm-se as seguintes equações:
L0 = MCF × DOC × DOCF × F ×
16
, onde:
12
L0 : potencial de geração de metano do resíduo (m³ biogás/kgRSD)
MCF : fator de correção do metano (%)
DOC : fração de carbono degradável (kgC/kgRSD)
DOCF : fração de DOC dissolvida (kgC/kgRSD)
F : fração de metano no biogás
(Eq. 4)
74
16
/12 : conversão de carbono (C) para metano (CH4)
RSD : resíduo sólido domiciliar
MCF = 1 (aterro bem gerenciado)
DOC = 0,40 A + 0,17 B + 0,15C + 0,30 D
(Eq. 5)
Em função das grandes quantidades de alimentos e resíduos orgânicos que são
depositados juntos, a Equação 5 foi modificada para:
DOC = 0,40 A + 0,16( B + C ) + 0,30 D , onde:
(Eq. 6)
A : percentual de papelão e tecidos = 22%
B+C : alimentos e outros resíduos orgânicos = 55%
D : resíduos de madeira = 2%
Resultando em DOC = 0,174
DOCF = 0,014T + 0,28 = 0,77, onde :
(Eq. 7)
T : temperatura (ºC) na zona anaeróbia dos resíduos, estimada em 35º C
F = 40% [medições no local indicaram a presença de 40% de metano (CH4) no biogás, com
pouca diluição de ar].
Portanto, substituindo os valores anteriormente calculados (Equação 6 e 7) na
Equação 4, tem-se L0 = 0,071 kg
CH4/kgRSD.
Considerando a densidade do CH4 (0º C e 1,013
75
bar) como 0,0007168 t/m³, tem-se L0 = 99,69 m³CH4/t RSD (CENBIO, 2006d).
A vazão de metano, em m³CH4/ano, pode ser calculada da seguinte forma:
LFG = k × Rx × L0 × e − k ( x −T ) , onde:
k=
ln 2
t1
(Eq.8)
(Eq. 9)
2
Rx : fluxo de resíduo no ano (t/ano)
X : ano atual
T : ano de deposição do resíduo no aterro
t1/2 : tempo médio para 50% da decomposição = 9 anos
k : constante de decaimento (1/ano) = 0,077
A Tabela 8 mostra a vazão de metano no aterro Essencis – CTR Caieiras, desde
o ano de 2002 até a previsão para 2040. A concentração de metano presente no biogás durante
o ano de 2007 está na média de 40%.
A quantidade de metano gerado no ano de 2007 é estimada em 23.392.100,50
m³ CH4/ano ou 2.670,33 m³ CH4/h, conforme apresentado na Tabela 8. O comportamento
crescente da curva apresentada no Gráfico 9 corresponde ao período em que o aterro recebe
lixo, pois a cada tonelada de lixo, soma-se um novo potencial. O último ano de deposição de
resíduos no aterro é dado pelo ponto máximo da curva. No decaimento, a curva é dirigida pela
constante k, referente à degradação da matéria orgânica no tempo.
76
Tabela 8: Vazão de metano (CH4)
Ano
m3CH4/ano
m3CH4/h
2002
217.935,22
24,88
2003 1.478.436,72
168,77
2004 2.763.891,37
315,51
2005 4.713.617,87
538,08
2006 6.622.603,97
756,01
2007 12.487.039,01
1.425,46
2008 28.395.784,08
3.241,53
2009 40.456.778,23
4.618,35
2010 53.235.520,12
6.077,11
2011 62.185.802,93
7.098,84
2012 70.472.778,97
8.044,84
2013 78.145.606,01
8.920,73
2014 85.249.798,71
9.731,71
2015 91.827.498,64 10.482,59
2016 97.917.724,28 11.177,82
2017 103.556.602,39 11.821,53
2018 108.777.582,43 12.417,53
2019 113.611.634,87 12.969,36
2020 118.087.434,98 13.480,30
2021 122.231.532,89 13.953,37
2022 126.068.511,09 14.391,38
2023 129.621.130,28 14.796,93
2024 132.910.464,34 15.172,43
2025 123.060.450,37 14.048,00
2026 113.940.422,38 13.006,90
2027 105.496.280,99 12.042,95
2028 97.677.936,17 11.150,45
2029 90.439.010,02 10.324,09
2030 83.736.561,74
9.558,97
2031 77.530.832,90
8.850,55
2032 71.785.011,52
8.194,64
2033 66.465.013,81
7.587,33
2034 61.539.281,90
7.025,03
2035 56.978.596,71
6.504,41
2036 52.755.904,57
6.022,36
2037 48.846.156,76
5.576,05
2038 45.226.160,93
5.162,80
2039 41.874.443,52
4.780,19
2040 38.771.122,38
4.425,93
Fonte: CENBIO, 2006d.
Metano (m³/h)
77
Metano captado pelo projeto (m³/h)
18000
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
2002
2006
2010
2014
2018
2022
2026
2030
2034
2038
Ano
Gráfico 9: Comportamento da vazão de metano.
Fonte: Acervo próprio.
Para a determinação da potência e energia disponível foram utilizadas as
seguintes equações:
Px =
Qx × Pcme tan o
k
, onde:
× Ec ×
31536000
1000
(Eq. 10)
Px : potência disponível a cada ano (kW)
Qx : vazão de metano a cada ano (m³CH4/ano)
Pc : poder calorífico de metano = 35,53.106 J/m³CH4
Ec : eficiência de coleta de gases (%) = 75%
K = 1000 (adimensional)
Edisp =
Px
, onde:
365 × 24
(Eq. 11)
78
Edisp : energia disponível (kW)
Px : potência disponível (kW)
365 : dias/ano
24 : h/dia
Na Tabela 9 são apresentados os resultados dos cálculos da potência e energia
disponível no aterro, em função da vazão de metano. Os valores disponíveis para o ano de
2007 são: potência de 3,94 MW e energia de 82,37 MWh/dia. O comportamento da curva de
disponibilidade de potência e energia pode ser observado no Gráfico 10 a e b,
Potência (MW)
50
45
40
En erg ia (M W h /d ia)
Po tên cia (M W)
respectivamente.
Energia (MWh/dia)
1000
900
800
35
700
30
600
25
500
20
400
15
300
10
200
5
100
0
0
2002 2006 2010 2014 2018 2022 2026 2030 2034 2038
Ano
2002 2006 2010 2014 2018 2022 2026 2030 2034 2038
Ano
Gráfico 10: (a) Curva de comportamento da potência. (b) Curva de comportamento da energia.
O ponto máximo da curva corresponde ao último ano de deposição de resíduos
no aterro e, no decaimento, a curva é dirigida pela constante k, referente à degradação da
matéria orgânica no tempo.
79
Ano
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
2031
2032
2033
2034
2035
2036
2037
2038
2039
2040
Tabela 9: Potência e energia disponível em função da vazão de metano.
Potência disponível
Energia disponível
m3CH4/ano
m3CH4/h
(MW)
(MWh/dia)
217.935,22
24,88
0,07
1,44
1.478.436,72
168,77
0,47
9,75
2.763.891,37
315,51
0,87
18,23
4.713.617,87
538,08
1,49
31,09
6.622.603,97
756,01
2,09
43,69
12.487.039,01
1.425,46
3,94
82,37
28.395.784,08
3.241,53
8,97
187,31
40.456.778,23
4.618,35
12,78
266,87
53.235.520,12
6.077,11
16,82
351,16
62.185.802,93
7.098,84
19,65
410,20
70.472.778,97
8.044,84
22,26
464,86
78.145.606,01
8.920,73
24,69
515,48
85.249.798,71
9.731,71
26,93
562,34
91.827.498,64
10.482,59
29,01
605,73
97.917.724,28
11.177,82
30,93
645,90
103.556.602,39
11.821,53
32,72
683,10
108.777.582,43
12.417,53
34,36
717,54
113.611.634,87
12.969,36
35,89
749,42
118.087.434,98
13.480,30
37,31
778,95
122.231.532,89
13.953,37
38,62
806,28
126.068.511,09
14.391,38
39,83
831,59
129.621.130,28
14.796,93
40,95
855,03
132.910.464,34
15.172,43
41,99
876,73
123.060.450,37
14.048,00
38,88
811,75
113.940.422,38
13.006,90
36,00
751,59
105.496.280,99
12.042,95
33,33
695,89
97.677.936,17
11.150,45
30,86
644,32
90.439.010,02
10.324,09
28,57
596,57
83.736.561,74
9.558,97
26,45
552,36
77.530.832,90
8.850,55
24,49
511,42
71.785.011,52
8.194,64
22,68
473,52
66.465.013,81
7.587,33
21,00
438,43
61.539.281,90
7.025,03
19,44
405,94
56.978.596,71
6.504,41
18,00
375,85
52.755.904,57
6.022,36
16,67
348,00
48.846.156,76
5.576,05
15,43
322,21
45.226.160,93
5.162,80
14,29
298,33
41.874.443,52
4.780,19
13,23
276,22
38.771.122,38
4.425,93
12,25
255,75
Fonte: CENBIO, 2006d.
80
6.4 SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E ILUMINAÇÃO A GÁS
O conjunto motogerador de energia elétrica a ser instalado na planta de biogás
do aterro Essencis – CTR Caieiras é o LANDSET, desenvolvido pela empresa Brasmetano.
Segundo a fabricante (BRASMETANO, 2007), os conjuntos motogeradores LANDSET
(Fotografia 26) são capazes de gerar energia a partir do biogás de aterros sanitários. São
compostos por motores ciclo Otto adaptados para funcionar a biogás, com potência nominal
de 230 kW, de fabricação brasileira, e fornecidos prontos para instalação em container de 6
metros. Os sistemas de ignição e alimentação são gerenciados eletronicamente e existe uma
unidade independente de resfriamento e controle de temperatura. A aspiração do biogás
dispensa central para sua sucção e bombeamento, já que é feita pelo conjunto motorcompressor. Possui vida útil de 40 a 80 mil horas. O calor rejeitado pelos motores poderá ser
utilizado pelo aterro para evaporação do chorume.
Fotografia 26: Motogerador LANDSET.
81
A tecnologia de iluminação a gás que será utilizada é da empresa CBTAG –
Tecnologia e Automação do Gás, que desenvolveu um sistema para a automação do gás que
permite iluminar e aquecer áreas urbanas e rurais, oferecendo uma alternativa energética
limpa que combina a utilização do gás como matéria-prima principal e possui automatização
para acender e apagar os postes de iluminação (Esquema 13).
A função básica da automação para iluminação a gás é a de acender
automaticamente todas as lâmpadas dos postes ao anoitecer ou quando a iluminação do sol for
muito baixa e o de apagá-los ao amanhecer. A automação terá itens de segurança no que se
refere a incêndio e vazamentos de gás.
O sistema de iluminação a gás que será instalado no aterro Essencis – CTR
Caieiras contará com 7 postes de iluminação a biogás, cada um com dois pontos luminosos
(Fotografia 27) que, segundo o fabricante, consomem, cada, 0,4 m³ de biogás por hora.
Portanto, o consumo total de biogás será de 5,6 m³ /h.
Esquema 13: Poste de iluminação a gás
Fonte: CBTAG, 2007.
82
Fotografia 27: Poste de iluminação a gás.
Segundo dados do fabricante, a eficiência elétrica do motor LANDSET é de
28%. Desta forma, através dos dados coletados no aterro Essencis – CTR Caieiras, é possível
estimar a vazão de biogás necessária para a alimentação do mesmo:
•
Q BIOGÁS × % METANO × PCI
860
×η = Pot GERADA , onde:
% metano: 40%
Poder Calorífico Inferior: 8500 kcal/m³
PotGERADA: 200 kW
860: conversão kcal - kW
•
Resultando em Q BIOGÁS = 180,7 m3 / h
(Eq. 9)
83
Portanto o consumo de biogás pelo grupo gerador LANDSET é estimado em
180,7 m³/h. Como o consumo pelos postes de iluminação a gás é de 5,6m³/h, a soma do
biogás a ser consumido é de 186,3 m³/h, ou, considerando concentração de metano de 40%,
74,5 m³ /h de metano. Como temos uma vazão de metano de 1.425,4 m³/h, haverá um
excedente de 1350,9 m³/h que continuará sendo queimado em flare. No Esquema 14 é
possível visualizar o sistema integrado da captação do biogás no aterro em questão.
Esquema 14: Sistema integrado de captação e conversão do biogás em energia.
Fonte: Brasmetano, 2007.
O conjunto motogerador utilizado terá interligação com a rede de energia
elétrica do aterro e, através dessa interligação toda energia produzida no processo será
utilizada pelo aterro Essencis. Considerando a potência de 200 kWh sendo gerada durante um
mês inteiro ininterruptamente, visto que o biogás é gerado 24 h/dia, chegar-se-ia ao total de
144 MW/mês. No mês de setembro de 2007 o consumo de energia elétrica no aterro Essencis
foi de 50 GW, representando um gasto de cerca de R$ 26.000,00. Portanto a energia gerada
poderá ser utilizada pelo próprio aterro e a energia excedente, vendida.
84
7 CONCLUSÃO
Atualmente, a sociedade e a administração pública, se deparam com um grande
desafio quanto à gestão dos resíduos sólidos. Sua produção vem aumentando devido à
intensificação das atividades humanas nas últimas décadas, dificultando o manejo e
disposição correta dos mesmos. Quando dispostos de forma inadequada, como em lixões, por
exemplo, geram metano, cuja emissão para atmosfera contribui com o aumento do
aquecimento global, por se tratar de um gás de efeito estufa.
Este trabalho mostrou que, por meio de gestão eficiente dos resíduos sólidos
urbanos é possível aproveitar o potencial energético do biogás e conseqüentemente diminuir o
consumo de combustíveis fósseis, reduzindo assim o impacto ambiental e contribuindo para
melhoria social e econômica.
Concluiu-se, então, que os aterros sanitários representam uma das alternativas
mais interessantes para a disposição final do lixo, considerando, posteriormente, a geração de
biogás, pois dispõem de técnicas de captação dos gases liberados através de dutos e queima
em flares, onde o metano, principal constituinte do biogás, é transformado em gás carbônico,
com potencial de aquecimento global cerca de 20 vezes menor. O aterro Essencis – CTR
Caieiras, objeto do estudo de caso, conta também com dutos para captação do chorume que,
se não for devidamente coletado, acarretará poluição dos recursos hídricos.
O presente estudo mostrou que o aterro Essencis possui um potencial de
geração de energia elétrica de aproximadamente 3,94 MW em 2007, podendo chegar a 42
MW no ano de seu encerramento, 2024.
A metodologia utilizada para a previsão da geração de metano nos próximos
anos mostrou-se adequada, pois considera importantes fatores em seus cálculos, como o
potencial de produção de metano de acordo com a composição do lixo, fluxo de resíduo anual,
85
tempo de deposição de resíduo no aterro e constante de decaimento, aproximando-se, dessa
forma, das condições reais de trabalho.
A implantação de um sistema de geração de energia em um aterro tem alto
custo, porém, é a solução eficaz para problemas provocados pela emissão de metano,
reduzindo dessa forma a emissão de gases de efeito estufa. A energia gerada pelo sistema
poderá ser consumida pelo próprio aterro e a excedente vendida para empresas privadas.
Portanto, o retorno dos investimentos se dá em um curto intervalo de tempo, justificando a
viabilidade econômica deste projeto.
O estudo das técnicas para conversão energética mostrou que os motores ciclo
Otto, além de apresentar baixo custo quando comparados às turbinas e microturbinas a gás,
possuem alta eficiência quando operados com biogás. Visto que no mercado brasileiro estão
disponíveis motores Otto a biogás, assim como técnicos especializados, torna-se viável a
instalação dos mesmos no aterro em questão.
Devido à alta capacidade de geração de energia elétrica e iluminação a gás a
partir do biogás de aterros sanitários e o elevado consumo energético no setor elétrico
brasileiro, a proposta deste trabalho poderá ser considerada viável, visto que a geração a partir
de biogás pode diminuir sobrecarga das concessionárias, além da diminuição da emissão de
gases de efeito estufa. Portanto, é evidente a impossibilidade de esgotar o assunto proposto
neste trabalho, não só pela complexidade tecnológica, mas pelo estágio de desenvolvimento
de políticas do setor elétrico. A legislação brasileira não requer que o gás de aterro seja
queimado, sendo o monitoramento da saída do gás o único requerimento, de modo a evitar
fogo e explosões. Nem a queima de gás de aterro, nem sua extração ativa e subseqüente
geração de eletricidade é requerida.
O fato de não existir legislação técnica específica para captação, queima e
geração de energia elétrica a partir de biogás, aliada à falta de investimento e falta de
86
experiência de muitos envolvidos (clientes, projetistas, operadores), poucos aterros no país
encontram-se em situação adequada. É, portanto, de grande importância, que sejam realizados
estudos e monitoramento do sistema em funcionamento, visto que o mesmo encontra-se ainda
em fase de implementação, para que possa servir de modelo para o desenvolvimento de
projetos futuros.
87
REFERÊNCIAS
Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Resíduos sólidos: classificação - NBR
10004. São Paulo, 2004.
ALVES, J. W. S. Diagnóstico técnico institucional da recuperação e uso energético do
biogás gerado pela digestão anaeróbia de resíduos. (Dissertação de Mestrado). Programa
Interunidades de Pós-Graduação em Energia (PIPGE) do Instituto de Eletrotécnica e Energia
(IEE) da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2000.
AMBIENTE BRASIL – Ambiente Brasil. Coleta e disposição final do lixo. Disponível em:
http://www.ambientebrasil.com.br/. Acesso em: 14/11/2006.
Balanço Energético Nacional (BEN). Disponível em http://www.mme.gov.br/. Acesso em
05/11/2006.
BRASMETANO – Brasmetano. Motogeradores a biogás. Disponível em
http://www.brasmetano.com.br/. Acesso em: 10/05/2007.
Companhia de Água e Esgoto do Ceará (CAGECE). Tempo de degradação dos resíduos
sólidos. Disponível em: http://www.cacege.com.br. Acesso em 20/03/2007. Ceará, 2005.
CAIEIRAS – Aterro Essencis – CTR Caieiras. Redução das emissões de gases de aterro –
Caieiras, SP. Documento de concepção de projeto (DPC), Versão 0. Caieiras, SP, 2004.
CARDOSO FILHO, E. P. Fatores que influenciam na digestão anaeróbia de efluentes
líquidos. Sem publicação. CETESB, 2001.
CASTRO, R. Energias renováveis e produção descentralizada. DEEC, Área Científica de
Energia, Instituto Superior Técnico da Universidade Técnica de Lisboa, 2006.
California Energy Comission (CEC). Microturbine. Disponível em:
http://www.energy.ca.gov. Acesso em: 10/05/2007.
CBTAG – Tecnologia e Automação a Gás. Documentos cedidos pela CBTAG. São Paulo,
2007.
Centro Nacional de Referência em Biomassa (CENBIO). Projeto Instalação e Testes de uma
Unidade de Demonstração de Geração de Energia Elétrica a partir de Biogás de Tratamento
de Esgoto – ENERG-BIOG. Relatório Técnico Final. São Paulo, 2005.
____(2006a). Identificação dos aterros disponíveis nas regiões SE, CO e NE do país,
quantidade, tipos de resíduo e infra-estrutura. Relatório de Atividades. São Paulo, 2006.
____(2006b). Escolha e caracterização do aterro para implementação do projeto. Relatório
de Atividades. São Paulo, 2006.
88
____(2006c). Levantamento de dados técnicos e estudo das alternativas de produção de
eletricidade a partir de biogás, no aterro escolhido para a elaboração do projeto. Relatório
de Atividades. São Paulo, 2006.
____(2006d). Determinação do potencial de biogás a ser produzido e do potencial de
eletricidade a ser gerado. Relatório de Atividades. São Paulo, 2006.
Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB). Biogás, geração e uso
energético. Manual do usuário do programa de computador. Versão 1.0. São Paulo, 2006.
Companhia Hidroelétrica de São Francisco (CHESF). Inventário de fontes energéticas
brasileiras. Resíduos sólidos urbanos (lixo). Departamento de Engenharia e Geração /
Divisão de Tecnologia de Energia. Volume II: Tecnologias. Rio de Janeiro, 1987.
Consórcio Intermunicipal para Aterro Sanitário (CIAS). Relatório de Atividades. Várzea
Paulista, 2003.
____(2004). Relatório de Atividades. Várzea Paulista, 2004.
COELHO, S. T.; SILVA, O. C.; VARKULYA, A. Jr.; AVELLAR, L. H. N.; FERLING, F. F.
Estado da arte do biogás. Relatório de acompanhamento. CENBIO – Centro Nacional de
Referência em Biomassa. São Paulo, 2001.
CONPET – Programa nacional da racionalização do uso dos derivados de petróleo e do gás
natural. Gás natural. Disponível em: http://www.conpet.org.br/. Acesso em 13/04/2007.
CORREA, A. S. A influência da folga de válvulas na geração de ruído e vibração no motor
fire 999cc 8v. (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal de Santa Catarina, UFSC,
Florianópolis, 2003.
COSTA, D. F. Biomassa como fonte de energia, conversão e utilização. (Monografia).
Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia (PIPGE) do Instituto de Eletrotécnica
e Energia (IEE) da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2002.
ENSINAS, A. V. Estudo da geração de biogás no aterro sanitário Delta em Campinas/SP.
(Dissertação de Mestrado) Universidade de Campinas, UNICAMP, Campinas, 2003.
Environmental Protection Agency (EPA). Methane. Disponível em: www.epa.gov/methane/.
Acesso em: 09/08/2006.
ESSENCIS – Essencis Soluções Ambientais. Aterros classe I, II e III. Disponível em:
http://www.essencisl.com.br/. Acesso em: 09/05/2007.
FILHO, L. F. B., Estudo de gases em aterros de resíduos sólidos urbanos. (Dissertação de
Mestrado). Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Rio de Janeiro, 2005.
FREITAS F., Mensagem recebida por [email protected], em 13 abril. 2007.
GOMES, E. E. B; COBAS, V. R. M.; NASCIMENTO, M. A. R.; LORA, E. E. S.; NETO, L.
J. M. Aspectos econômicos e ambientais da aplicação de microturbinas a gás natural na
89
geração distribuída. (Artigo). Escola Federal de Engenharia de Itajubá, EFEI, Itajubá, MG,
2001.
Instituto Brasileiro de Administração Municipal (IBAM). Classificação dos resíduos sólidos.
Disponível em: http://www.ibam.org.br/. Acesso em 25/09/2006.
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Guia para inventários nacionais de
gases de efeito estufa. Módulo 6: Lixo. Volume 2: Livro de trabalho de 1996.
LAENDER, A. T. Combustíveis gasosos: biogás. Disponível em http://www.demec.ufmg.br/.
Departamento de engenharia mecânica, DEMEC. Acesso em 19/04/2007.
LIMA, F. P. Energia no tratamento de esgoto: Análise tecnológica e institucional para
conservação de energia e uso do biogás. (Dissertação de Mestrado). Programa Interunidades
de Pós-Graduação em Energia (PIPGE) do Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da
Universidade de São Paulo, São Paulo, 2005.
MORAN, M. J.; SHAPIRO, H. N. Princípios da Termodinâmica para Engenharia. 4ª edição,
Editora LTC, Rio de Janeiro, RJ, 2002.
MUYLAERT, M. S.; AMBRAM, R.; CAMPOS, C. P.; MONTEZ, E. M.; OLIVEIRA, L.B. Consumo de energia e aquecimento do planeta – Análise do mecanismo de desenvolvimento
limpo (MDL) do Protocolo de Quioto – Estudo de Caso. Editora COPPE, 247 p., Rio de
Janeiro, 2000.
Project Design Document (PDD ), versão português. Redução de Emissões de Gás de Aterro.
Documento de Concepção de Projeto (MDL DCP).– Caieiras, SP. Versão 2, 2005.
PECORA, V., Implantação de uma unidade demonstrativa de geração de energia elétrica a
partir do biogás de tratamento do esgoto residencial da USP – Estudo de Caso (Dissertação
de Mestrado). Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia (PIPGE) do Instituto de
Eletrotécnica e Energia (IEE) da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006.
PEREIRA, W.C., Projeto de sistemas de climatização por resfriamento evaporativo
(Relatório de Graduação). UNB, Universidade de Brasília, Brasília, 2003.
PEREIRA, J. C., Motores e Geradores – Princípio de funcionamento, instalação e
manutenção de grupos diesel geradores. Disponível em http://www.joseclaudio.eng.br.
Acesso em 02/05/2006.
PIMENTA, J. M. D.; CASTRO, W. P. Simulação computacional do desempenho de painéis
evaporativos acoplados a microturbinas a gás. VIII Congresso Brasileiro de refrigeração,
ventilação e condicionamento de ar. Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade de
Brasília, Brasília, 2003.
Pesquisa Nacional de Saneamento Básico (PNSB) / Fundação Instituto Brasileiro de
Geografia e Estatística (IBGE). Número de distritos com serviço de limpeza urbana e/ou
coleta de lixo, por percentual de lixo coletado, 2000.
90
PROJETO APOEMA – Projeto APOEMA – Educação Ambiental. Disponível em
http://www.apoema.com.br/. Acesso em 26/11/2006.
RECICLOTECA. Sistema de Tratamento de Resíduos. Disponível em
http://www.recicloteca.org.br. Acesso em 02/04/2007.
SANTEC RESÍDUOS. Estudo e análises geológicas e geotécnicas. Disponível em
http://www.santecresiduos.com.br. Acesso em 02/047/2007. SC, 2005
SANTOS, A.A. Análise técnico-econômica da utilização de um gerador a gás natural em
um sistema de cogeração: estudo de caso (Dissertação de Mestrado). Universidade Estadual
Paulista, Guaratinguetá, 2003.
SOLAR TURBINES – Gás Turbine Overview. Disponível em: http://mysolar.cat.com.
Acesso em: 15/11/2006.
TOLMASQUIM, M. T. Fontes Renováveis de Energia no Brasil – Editora Interciência, 515
p., Rio de Janeiro, 2003.
VAN WYLEN, J.G., SONNTAG, R.E., BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica.
Tradução da 6ª Edição Americana – Editora Edgard Blücher. São Paulo, 2003.
VELÁZQUEZ, S.G., A cogeração de energia no segmento de papel e celulose: contribuição
à matriz energética no Brasil. (Dissertação de Mestrado) Programa Interunidades de PósGraduação em Energia (PIPGE) do Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da Universidade
São Paulo, São Paulo, 2000.
WILLUMSEN, H. C. Energy recovery from landfill gas in Denmark and Worldwide. LG
Consultant, 2001.
YIN, R. K. Estudo de caso: planejamento e métodos. Tradução Daniel Grassi. 2. ed.
Porto Alegre: Bookman, 2001.
YURA, D.; TURDERA, M. V. Estudo da viabilidade de um biodigestor no município de
Dourados. (Trabalho de pesquisa). Universidade Estadual do Mato Grosso do Sul, UEMS,
2006.

Utilização do Biogás de Aterro Sanitário para Geração de Energia

Transcrição

Documentos relacionados

23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e - Web

Tendências sobre a utilização e valorização de Biogás

EMPRESA PERFIL PROCURA NO BRASIL Seminário Energias

ecoefici`ncia da coleta e tratamento do biog`s em aterro sanit`rio

perfil - Câmara Brasil-Alemanha de São Paulo

Informações sobre realização de aterro e corte

Comemoração de fim de ano 2012

transformar resíduos em energia

II SIGERA BIODIGESTÃO ANAERÓB

Biogás