da Dissertação

Transcrição

da Dissertação

,
UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
Programa de Pós-Graduação em
Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental
Mestrado em Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental
DISSERTAÇÃO
Biometanização Seca de Resíduos Sólidos Urbanos
Estado da Arte e Análise Crítica das Principais Tecnologias
Autor: Felipe Correia de Souza Pereira Gomes
Ouro Preto, MG
2010
UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
Programa de Pós-Graduação e
Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental
Mestrado em Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental
Felipe Correia de Souza Pereira Gomes
“Biometanização Seca de Resíduos Sólidos Urbanos - Estado da
Arte e Análise Crítica das Principais Tecnologias”
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em
Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental, Universidade
Federal de Ouro Preto, como parte dos requisitos necessários
para a obtenção do título: “Mestre em Sustentabilidade
Socioeconômica e Ambiental – Área de Concentração:
Ambientometria
Orientador: Prof. Dr. Sérgio Francisco de Aquino
Ouro Preto, MG
2010
ii
Gomes, Felipe Correia de Souza Pereira.
BIOMETANIZAÇÃO SECA DE RSU – Estado da Arte e Análise Crítica das Principais Tecnologias 2010.
Orientador: Prof. Dr. Sérgio Francisco de Aquino
Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Ouro Preto. Núcleo de Pesquisas em Recursos
Hídricos – Pró-Água. Programa de Pós-Graduação em Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental
1. Biometanização. 2. Resíduos Sólidos Urbanos. 3. Valorga. 4. Laran. 5. Kompogas.
6. Dranco. Núcleo de Pesquisas em Recursos Hídricos – Pró-Água. Programa de Pós-Graduação em
Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental II. Título: BIOMETANIZAÇÃO SECA DE RSU – Estado
da Arte e Análise Crítica das Principais Tecnologias
CDU:XXX
iii
Ficha de aprovação
iv
Dedico esta conquista ao meu irmão Samuel,
que, mesmo não estando mais por aqui,
continua a me inspirar.
v
Agradecimentos
vi
SUMÁRIO
SUMÁRIO ............................................................................................................................................................. vii
LISTA DE TABELAS ............................................................................................................................................ ix
LISTA DE FIGURAS .............................................................................................................................................. x
LISTA DE ABREVIAÇÕES, SIGLAS, E SÍMBOLOS ....................................................................................... xiii
RESUMO ............................................................................................................................................................... xv
ABSTRACT .......................................................................................................................................................... xvi
1. Introdução ........................................................................................................................................................ 1
2. Objetivos ........................................................................................................................................................ 10
3. Materiais e métodos ....................................................................................................................................... 11
3.1
Levantamento do Estado da Arte da Biometanização de RSU .............................................................. 11
3.2
Visitas Técnicas a Plantas Comerciais de Biometanização de RSU ...................................................... 11
3.3
Complementação das informações obtidas com a aplicação dos questionários ..................................... 13
3.4
Consolidação das informações .............................................................................................................. 13
3.5
Análise crítica das tecnologias............................................................................................................... 13
4. Contextualização ............................................................................................................................................ 15
4.1
Apresentação do Problema .................................................................................................................... 15
4.1.1
Sistemas de Disposição Final ........................................................................................................... 16
4.1.2
Sistemas de Tratamento ................................................................................................................... 17
4.2
O Processo de Digestão Anaeróbia ........................................................................................................ 21
4.3
O Biogás ................................................................................................................................................ 23
4.4
Breve histórico da biometanização e utilização do biogás .................................................................... 25
4.5
A Biometanização de RSU no Brasil ..................................................................................................... 29
4.6
Potencial Energético Brasileiro a partir da implantação de unidades de Biometanização de RSU. ...... 34
4.7
Configurações das Tecnologias para Biometanização de FORM .......................................................... 36
4.7.1
Sistemas Batelada vs. Sistema Contínuo ......................................................................................... 38
4.7.2
Biodigestores Via Seca vs. Via Úmida ............................................................................................ 39
4.7.3
Biodigestores de Mistura Completa vs. Fluxo Pistão ...................................................................... 41
4.7.4
Faixa Mesofílica vs. Faixa Termofílica ........................................................................................... 42
4.7.5
Sistemas de Único Estágio vs. Multiestágio .................................................................................... 43
4.8
Evolução da Biometanização de RSU ................................................................................................... 44
4.9
Tecnologias de Biometanização Seca de RSU ...................................................................................... 50
4.9.1
O Processo Dranco ........................................................................................................................... 50
4.9.2
O Processo Kompogas ..................................................................................................................... 53
4.9.3
O Processo Valorga.......................................................................................................................... 56
4.9.4
O Processo Laran (Ex - Linde-BRV) ............................................................................................... 60
5. Visitas Técnicas às Plantas de Biometanização ............................................................................................. 63
5.1
Ecoparque de La Rioja .......................................................................................................................... 64
5.2
Ecoparc 2 ............................................................................................................................................... 68
5.3
Centro de Tratamiento de Residuos de Valladolid ................................................................................ 73
5.4
Biocompost - Planta de Tratamento de RSU de Vitória-Gasteiz para el Território Historico de Álava 76
6. Análise Crítica das Tecnologias de Biometanização ..................................................................................... 80
6.1
Histórico das Tecnologias ..................................................................................................................... 83
6.2
Aspectos Operacionais .......................................................................................................................... 88
6.3
Dados de Projeto.................................................................................................................................... 91
6.4
Dados Reais ........................................................................................................................................... 96
6.5
Discussão dos Resultados .................................................................................................................... 103
7. Conclusões ................................................................................................................................................... 107
8. Recomendações para estudos posteriores .................................................................................................... 111
9. Referências Bibliográficas ........................................................................................................................... 113
10. Anexos ......................................................................................................................................................... 126
Anexo 10.1 - Questionário Padrão Utilizado para Coleta de Dados Durante as Visitas Técnicas às Plantas de
Biometanização de RSU ................................................................................................................................... 126
vii
Anexo 10.2 – Biometanização na Espanha ....................................................................................................... 129
Anexo 10.3 - Comunicação realizada com os contatos nas plantas de biometanização visitadas .................... 132
Anexo 10.4 – Consolidação dos dados obtidos nas visitas técnicas ................................................................. 152
Anexo 10.5 - Relatório Fotográfico .................................................................................................................. 157
viii
LISTA DE TABELAS
Tabela 4.1 - Situação da disposição final de RSU nos 853 municípios de Minas Gerais ........................... 20
Tabela 4.2 - Situação da disposição final de RSU por população urbana atendida .................................... 20
Tabela 4.3 – Composição esperada do biogás em função do substrato digerido ........................................ 24
Tabela 4.4 – Composição média do biogás gerado na digestão de diversos tipos de resíduos orgânicos .. 24
Tabela 4.5 – Empreendimentos produtores de energia elétrica a partir do biogás, registrados na ANEEL 32
Tabela 4.6 – Estimativas de parâmetros operacionais de plantas TMB...................................................... 38
Tabela 4.7 – Comparativo da evolução de diferentes aspectos das tecnologias de biometanização de
resíduos....................................................................................................................................................... 49
Tabela 4.8 - Percentual máximo de disposição em aterros sanitários de matéria orgânica não estabilizada,
de acordo com a Diretiva Europeia 1999/31 .............................................................................................. 50
Tabela 4.9 – Produção e consumo energético de plantas de biometanização com tecnologia Dranco ....... 51
Tabela 4.10 – Custos de construção e de operação, requerimento de área e geração e consumo de energia
elétrica e calor de plantas em diferentes escalas com tecnologia Dranco ................................................... 51
Tabela 4.11 – Plantas-piloto e de demonstração construídas com tecnologia Dranco ............................... 52
Tabela 4.12 – Dados de consumo e geração de energia em plantas com tecnologia Kompogas54
Tabela 4.13 – Plantas-piloto e de demonstração construídas com tecnologia Kompogas .......................... 54
Tabela 4.14 - Resumo dos dados apresentados na proposta Kuttner para fornecimento de uma Planta
TMB para o processamento de 199.700t/ano de RSU. ............................................................................... 56
Tabela 4.15 – Plantas-piloto e de laboratório construídas com tecnologia Valorga ................................... 57
Tabela 4.16 - Balanço Energético de plantas de biometanização com tecnologia Valorga ........................ 58
Tabela 4.17 – Produção de biogás e energia em plantas com tecnologia Laran ......................................... 61
Tabela 4.18 – Plantas-piloto e de demonstração construídas com tecnologia Laran .................................. 61
Tabela 5.1 – Dados de entrada e saída do Ecoparque de La Rioja ............................................................. 65
Tabela 5.2 – Resumo dos equipamentos e estruturas do Ecoparque de La Rioja ....................................... 66
Tabela 5.3 - Dados de entrada e saída do Ecoparc 2 .................................................................................. 70
Tabela 5.4 - Dados de entrada de resíduos e produção de energia elétrica do CTR Valladolid ................. 75
Tabela 5.5 – Dados de entrada de resíduos e produção de energia e biogás da Biocompost ...................... 78
Tabela 6.1 – Critérios utilizados na definição dos pesos de cada um dos grupos de indicadores ............... 83
Tabela 6.2 – Matriz de resultados do grupo Histórico das Tecnologias ..................................................... 86
Tabela 6.3 – Matriz de resultados do grupo Aspectos Operacionais .......................................................... 90
Tabela 6.4 – Matriz de resultados do grupo Dados de Projeto ................................................................... 94
Tabela 6.5 – Matriz de resultado dos indicadores do grupo Dados Reais ................................................ 100
Tabela 6.6 – Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma simples ...... 103
Tabela 6.7 - Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma ponderada... 105
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 4.1– Sequências metabólicas e grupos microbianos envolvidos no processo de digestão anaeróbia
com redução de sulfato ............................................................................................................................ 22
Figura 4.2 – Usina de triagem e compostagem localizada na cidade de Uberaba/MG que possuía uma
unidade de biometanização de RSU. Na Figura (a) detalhe do fosso de recebimento de resíduos. Na
Figura (b) detalhe da área de triagem manual. Na Figura (c) detalhe do interior do digestor com elevado
acúmulo de materiais impróprios. ........................................................................................................... 30
Figura 4.3 - Layout do Ecopolo Bioenergético do Aterro do Caju. ......................................................... 33
Figura 4.4 – Fluxo de materiais e balanço de massa de uma planta padrão de biometanização de RSU 37
Figura 4.5 – Balanço energético típico de plantas de biometanização de RSU ....................................... 38
Figura 4.6 – Modelo esquemático de um digestor de mistura completa .................................................. 41
Figura 4.7 - Modelo esquemático de um digestor de fluxo pistão ........................................................... 42
Figura 4.8 – Capacidade Instalada de Biometanização de RSU na Europa ............................................. 44
Figura 4.9 – Evolução das tecnologias de biometanização via seca de RSU (Tecnologias Kompogas,
Linde BRV, Dranco e Valorga) ............................................................................................................... 45
Figura 4.10 - Evolução das tecnologias de biometanização via úmida de RSU (Tecnologias Linde KCA,
BTA, AMB, Biostab, Citec, Wassa, Wabio e Ecoenergy) ...................................................................... 46
Figura 4.11 – Evolução da capacidade instalada das plantas de biometanização de resíduos orgânicos na
Europa ..................................................................................................................................................... 47
Figura 4.12 – Evolução das plantas europeias de biometanização de resíduos que operam na faixa
mesofílica (35° a 40°C) e na faixa termofílica (50° a 55°C) ................................................................... 48
Figura 4.13 – Modelos esquemáticos de um digestor com a tecnologia Dranco ..................................... 52
Figura 4.14 – Na figura (a) é apresentado um modelo esquemático de um digestor com tecnologia
Kompogas e na figura (b) um detalhe do sistema de agitação de um dos digestores construídos no
Ecoparque de La Rioja. ........................................................................................................................... 54
Figura 4.15 - Modelo esquemático de um digestor com tecnologia Valorga .......................................... 59
Figura 4.16 – Digestor da planta de La Coruña, Espanha o qual, devido a problemas operacionais,
explodiu. .................................................................................................................................................. 59
Figura 4.17 - Modelo esquemático de um digestor com tecnologia Laran .............................................. 62
Figura 4.18 – Detalhes de digestores com tecnologia Laran. Na Figura (a) detalhe para os agitadores
mecânicos do digestor da cidade de Baar, Suíça. Na Figura (b) detalhe para o sistema de aquecimento
de um digestor, via serpentinas instaladas nas paredes. .......................................................................... 62
Figura 5.1 – Imagem de satélite do Ecoparque de La Rioja .................................................................... 66
Figura 5.2 – Layout do Ecoparque de La Rioja ....................................................................................... 67
Figura 5.3 – Detalhe da “praça de guerra” formada devido à necessidade recorrente de desobstrução do
sistema de extração. ................................................................................................................................. 68
Figura 5.4 – Imagem de satélite do Ecoparc 2 ......................................................................................... 71
Figura 5.5 – Layout do Ecoparc 2............................................................................................................ 71
Figura 5.6 – Detalhe da operação de remoção dos inertes sedimentados no interior de um dos digestores
do Ecoparc 2. (a) Detalhe do guindaste utilizado para remoção do material. (b) Detalhe do orifício
aberto no topo do digestor para a entrada dos equipamentos e remoção do material sedimentado. (c)
Detalhe do interior do digestor durante o procedimento de limpeza. (d) Detalhe das caçambas onde eram
lançados os materiais extraídos do interior do digestor. .......................................................................... 73
Figura 5.7 – Imagem de satélite do CTR Valladolid ............................................................................... 75
Figura 5.8 – Fluxograma da Planta TMB de Vitória-Gasteiz .................................................................. 79
Figura 5.9 - Imagem de satélite do CTR Valladolid ................................................................................ 79
Figura 6.1 - Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma simples .... 105
Figura 6.2 - Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma ponderada 106
Figura 10.1 – Setor de pesagem dos caminhões .................................................................................... 158
Figura 10.2 – Entrada do Ecoparque de La Rioja .................................................................................. 158
Figura 10.3 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a grua que move os resíduos do fosso
para a correia transportadora ................................................................................................................. 159
Figura 10.4 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a correia transportadora inicial .......... 159
Figura 10.5 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o trommel .................................................... 160
x
Figura 10.6 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as correias transportadoras .......................... 160
Figura 10.7 – Digestores – destaque para o sistema de agitação ........................................................... 161
Figura 10.8 – Digestores........................................................................................................................ 161
Figura 10.9 – Digestores – destaque para a tubulação de alimentação .................................................. 162
Figura 10.10 – Digestores...................................................................................................................... 162
Figura 10.11 – Digestores – destaque para o sistema de alimentação ................................................... 163
Figura 10.12 – Digestores – destaque para a área denominada “praça de guerra”, onde ocorre o acúmulo
de lodo devido ao entupimento das tubulações de extração .................................................................. 163
Figura 10.13 – Sistema de tratamento do ar ambiente – destaque para scrubber .................................. 164
Figura 10.14 – Setor de pesagem dos caminhões .................................................................................. 165
Figura 10.15 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para o caminhão basculando os resíduos no
fosso de recebimento ............................................................................................................................. 165
Figura 10.16 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para fosso de recebimento de resíduos .... 166
Figura 10.18 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a pá carragadeira limpando a área onde
os caminhões basculam os resíduos no fosso ........................................................................................ 167
Figura 10.19 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a correia transportadora inicial ........ 167
Figura 10.20 – Sistema de pré-tratamento ............................................................................................. 168
Figura 10.21 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o interior do trommel, onde podem ser vistos
os rompedores de sacos ......................................................................................................................... 168
Figura 10.22 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o interior do trommel, onde podem ser vistos
os rompedores de sacos ......................................................................................................................... 169
Figura 10.23 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os triadores manuais .................................. 169
Figura 10.25 – Sistema de pré-tratamento – destaque para a prensa enfardadora de materiais recicláveis
............................................................................................................................................................... 170
Figura 10.26 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os resíduos de planta, após serem embalado
para envio ao aterro sanitário ................................................................................................................ 171
Figura 10.27 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os resíduos de planta embalados, sendo
transportados para o aterro sanitário ...................................................................................................... 171
Figura 10.28 – Vista dos Digestores ...................................................................................................... 172
Figura 10.29 – Vista dos Digestores e gasômetro ................................................................................. 172
Figura 10.30 – Vista dos Digestores e gasômetro ................................................................................. 173
Figura 10.31 – Digestores – destaque para os mangotes de injeção de biogás comprimido para agitação
do material em digestão ......................................................................................................................... 173
Figura 10.32 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para as tubulações e
sopradores.............................................................................................................................................. 174
Figura 10.33 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para o biofiltro de remoção
do gás sulfídrico .................................................................................................................................... 174
Figura 10.34 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para as tubulações do
biofiltro de remoção do gás sulfídrico ................................................................................................... 175
Figura 10.35 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para o material de
preenchimento do biofiltro de remoção do gás sulfídrico ..................................................................... 175
Figura 10.36 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para o gasômetro ......... 176
Figura 10.37 – Motor de cogeração para produção de biogás e energia ................................................ 176
Figura 10.38 – Motor de cogeração para produção de biogás e energia ................................................ 177
Figura 10.39 – Flare para queima do biogás excedente ........................................................................ 177
Figura 10.40 – Centrífuga do sistema de desidratação .......................................................................... 178
Figura 10.41 – Fase líquida do sistema de desidratação ........................................................................ 178
Figura 10.42 – Fase sólida do sistema de desidratação ......................................................................... 179
Figura 10.43 – Sistema de pós-tratamento – destaque para a entrada dos túneis de compostagem ....... 179
Figura 10.44 – Triturador de poda verde ............................................................................................... 180
Figura 10.45 – Sistema de pós-tratamento – destaque da máquina utilizada para esvaziar e encher os
túneis de compostagem.......................................................................................................................... 180
Figura 10.46 – Lavadores para tratamento do ar ambiente .................................................................... 181
xi
Figura 10.47 – Sistema de tratamento de efluentes líquidos – destaque para as micromembranas ....... 181
Figura 10.49 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o galpão aberto .......................................... 182
Figura 10.50 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as prensas enfardadoras de material reciclável
............................................................................................................................................................... 183
Figura 10.51 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as cabines de triagem e correias
transportadoras ...................................................................................................................................... 183
Figura 10.53 – Sistema de pré-tratamento – destaque para uma das cabines de triagem. ..................... 184
Figura 10.54 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os containeres de armazenamento temporário
do material reciclável triado .................................................................................................................. 185
Figura 10.56 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as correias transportadoras ........................ 186
Figura 10.57 – Sistema de pré-tratamento – área de triagem manual .................................................... 186
............................................................................................................................................................... 187
Figura 10.59 – Sistema de extração e desidratação – destaque para a prensa ....................................... 187
Figura 10.60 – Sistema de extração – destaque para o tanque de vácuo ............................................... 188
Figura 10.61 – Motor do sistema de agitação do material em digestão ................................................. 188
Figura 10.62 – Rosca sem fim do sistema de introdução ...................................................................... 189
Figura 10.63 – Sistema de pós-tratamento – destaque para a entrada dos túneis de compostagem ....... 189
Figura 10.64 – Sistema de pós-tratamento – destaque da máquina utilizada para encher e esvaziar os
túneis de compostagem.......................................................................................................................... 190
Figura 10.65 – Sistema de pós-tratamento – destaque do interior de um túnel de compostagem ......... 190
Figura 10.66 – Sistema de recepção de resíduos – vista da cabine de comanda da grua que move os
resíduos do fosso para a correia transportadora ..................................................................................... 191
Figura 10.67 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os trommels ............................................... 191
Figura 10.69 – Sistema de pré-tratamento – destaque para uma cabine de triagem .............................. 192
Figura 10.72 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os materiais recicláveis recuperados após
serem enfardados ................................................................................................................................... 194
Figura 10.73 – Sistema de tratamento do ar ambiente ........................................................................... 194
Figura 10.74 – Digestor e container de armazenamento do motor de cogeração .................................. 195
Figura 10.75 – Digestor e container de armazenamento do motor de cogeração .................................. 195
Figura 10.76 – Flare para queima do biogás excedente ........................................................................ 196
Figura 10.77 – Flare - detalhe do sistema de ventilação ...................................................................... 196
Figura 10.78 – Container de armazenamento do motor de cogeração ................................................... 197
Figura 10.79 – Sistema de extração do material digerido ...................................................................... 197
Figura 10.80 – Sistema de extração do material digerido ...................................................................... 198
Figura 10.81 – Sistema de agitação do material em digestão ................................................................ 198
Figura 10.82 – Tubulação do sistema de extração do material digerido ................................................ 199
Figura 10.83 – Sistema de pós-tratamento – área de compostagem ...................................................... 199
xii
LISTA DE ABREVIAÇÕES, SIGLAS, E SÍMBOLOS
AC
Antes de Cristo
AGV
Ácidos Graxos Voláteis
ANEEL
Agência Nacional de Energia Elétrica
ARTI
Appropriate Rural Technology Institute (Instituto de Tecnologia Rural
Adequada)
atm
Atmosfera
BARC
Bhabha Atomic Research Centre (Centro de Pesquisa Atômica Bhabha)
BIG
Banco de Informações de Geração
BSP
Biogas Support Program (Programa de Suporte ao Biogás)
CEG
Companhia Estadual de Gás
CGTEE
Companhia de Geração Térmica de Energia Elétrica
COMLURB Companhia Municipal de Limpeza Urbana
COPAM
Conselho Estadual de Política Ambiental
CO2
Dióxido de Carbono
CH4
Metano
ºC
Graus Celsius
CTR
Centro de Tratamiento de Residuos (Centro de Tratamento de Resíduos)
DA
Digestão Anaeróbia
DMLU
Departamento Municipal de Limpeza Urbana
ERDA
Energy Research and Development Administration (Administração de Pesquisa
e Desenvolvimento em Energia)
ETE
Estação de Tratamento de Efluentes
EUA
Estados Unidos da América
FEAM
Fundação Estadual do Meio Ambiente
FORM
Fração Orgânica dos Resíduos Municipais
GDL
Gás do Lixo
GEE
Gases Causadores de Efeito Estufa
GMV
Gás Metano Veicular
GN
Gás Natural
GWh
Gigawatts-hora
xiii
hab
Habitante
H2S
Gás Sulfídrico ou Ácido Sulfídrico
kg
Quilograma
KJ
Quilo joule
kWh
Quilowatts-hora
L
Litro
MOR
Matéria Orgânica Residual
MS
Matéria Seca
MSW
Municipal Solid Waste (Resíduos Sólidos Urbanos)
MW
Megawatts
m
3
Metros Cúbicos
N2
Nitrogênio
ONG
Organização Não Governamental
OWS
Organic Waste System (Sistemas de Resíduo Orgânico)
Pa
Pascal
PCI
Poder Calorífico Inferior
PET
Tereftalato de Polietileno
PIE
Produção Independente de Energia
ppmV
Partes por milhão de volume
RJ
Rio de Janeiro
RSU
Resíduos Sólidos Urbanos
SIN
Sistema Interligado Nacional
ST
Sólidos Totais
SV
Sólidos Voláteis
t
Tonelada
TDS
Tempo de Detenção de Sólidos
TJ
Tera joule
TMB
Tratamento Mecânico Biológico
TWh
Terawatts-Hora
UE
União Europeia
%
Porcentagem
xiv
RESUMO
A gestão adequada dos resíduos sólidos urbanos (RSU) é um dos principais desafios da
administração pública na atualidade. Por outro lado, a viabilização de fontes alternativas de
energia e a redução da emissão de gases causadores do efeito estufa são necessidades globais
imediatas. Frente a este cenário, a produção de energia elétrica – a partir do biogás gerado no
tratamento de resíduos orgânicos via biometanização, enfoque denominado “Waste to Energy”
– é uma nova tendência tecnológica que se vem consolidando mundialmente. As recentes
restrições adotadas pelos países membros da União Europeia e pela Índia quanto à disposição
de resíduos orgânicos em aterros sanitários têm contribuído ainda mais para a disseminação
dessas tecnologias. Atualmente, está disponível no mercado uma grande variedade de
tecnologias de biometanização de RSU; entretanto, a definição da tecnologia mais eficiente a
ser adotada não é uma tarefa simples. Visitas técnicas foram realizadas em, pelo menos, uma
planta das tecnologias líderes de mercado ─ Valorga, Laran, Kompogas e Dranco ─ de forma
a verificar in loco a realidade operacional dessas unidades e discutir com operadores as
potencialidades e vulnerabilidades de cada uma delas. De forma a auxiliar na definição da
tecnologia mais adequada para a construção de uma planta-piloto no Estado de Minas Gerais,
o presente estudo elaborou uma metodologia de avaliação, composta por 35 indicadores,
agrupados nos temas: Histórico das Tecnologias; Aspectos Operacionais; Dados de Projeto; e
Dados Reais. No intuito de otimizar uma análise crítica das tecnologias atualmente disponíveis
no mercado internacional, a metodologia desenvolvida avaliou a experiência acumulada e o
desempenho real, funcionando como uma ferramenta para auxiliar na tomada de decisão. A
metodologia desenvolvida foi aplicada na análise das quatro plantas de biometanização de
RSU visitadas. Apresentando o melhor desempenho no grupo Histórico das Tecnologias e o
segundo melhor nos Dados Reais, a Valorga foi a tecnologia com maior pontuação, atingindo
62,33 pontos. Destacando-se nos grupo Dados Reais e Aspectos Operacionais, a tecnologia
Laran apresentou o segundo melhor desempenho e somou 61,76 pontos. Com um bom
desempenho no grupo Dados de Projeto, a tecnologia Kompogas alcançou o terceiro melhor
resultado e obteve 57,81 pontos. Já a tecnologia Dranco, mesmo apresentando um bom
resultado no grupo Aspectos Operacionais, foi a de pior desempenho, somando apenas 44,24
pontos. Todas as tecnologias avaliadas apresentaram problemas operacionais, o que demonstra
que as mesmas ainda não estão completamente desenvolvidas. A construção de uma plantapiloto no Estado de Minas Gerais deve se embasar nas tecnologias existentes, entretanto
focada na resolução dos problemas observados e otimizando as potencialidades de cada uma
delas, de forma a desenvolver uma tecnologia nacional, adaptada à realidade brasileira.
Palavras-chave: Biometanização, resíduos sólidos urbanos, Laran, Valorga, Kompogas, Dranco, análise crítica,
metodologia de avaliação.
xv
ABSTRACT
An effective management of municipal solid waste (MSW) is one of the major challenges
faced by managers nowadays. Furthermore, the availability of alternative energy sources and
the reduction of greenhouse gases emissions are immediate demands all over the world. Face
to such requirements, a new technological trend that has been consolidated globally is the
production of electricity from the biogas generated by the treatment of organic wastes by
means of biomethanization, tendency named “Waste to Energy”. Moreover, recent restrictions
adopted by European Union Member States and India related to the final disposal of organic
waste at landfills has contributing to the dissemination of such technologies. Currently, a
broad variety of biomethanization are available at the market, nevertheless, the selection of the
most suitable technology is not a simple task. In order to give support to a comprehensive
evaluation on that theme, technical visits were realized at least in one of the plants running
with the leading dry biomethanization technologies for MSW - Valorga, Laran, Kompogas and
Dranco. These visits allowed to check in situ the operational reality of the plants, as well as
gave space to a broad discussion with the operators about the potentials and vulnerabilities of
each technologies evaluated. Aiming to contribute to the definition of the most suitable
biomethanization technology to be adopted as pilot-plant in Minas Gerais State, the present
research developed a assessment methodology encompassed by 35 indicators, grouped into the
following themes: Historic of Technologies; Operational Aspects; Projected Performance;
Real Performance. In order to optimize a critical analysis of the technologies currently
available at the international market, the developed methodology evaluate the accumulated
experience and the real performance of the systems covered by the research, being a tool to
support the decision making of state authorities searching for the most appropriate technology
to be adopted by a project to be carried out in Minas Gerais. The developed methodology was
applied for assess of four dry biomethanization plants of MSW currently running with
Valorga, Laran, Kompogas and Dranco technologies. The Valorga technology presented the
best score with concerns to the Historic of Technology indicator and the second position
regarding Real Performance, reaching 62,33 points. At the group Real Performance and
Operational Aspects, the leading technology was the Lara system that showed the second
major global performance, grading 61,76 points. Achieving a good score at the group
Projected Performance, the Kompogas technology remained at the third position and gained
57,81 points. Finally, the Dranco technology, even getting a good score concerning
Operational Aspects, presented the worst global performance scoring only 44,24 points.
Despite the positive results, it has become evident that all the technologies evaluated presented
operational problems, which attests that they are still under development. For that reason, the
present research believe that the construction of a pilot-plant in Minas Gerais State has to be
based on the existent range of technologies, but focusing on the development of a national
model able to be integrally suitable for the Brazilian reality.
Keywords: Biomethanization, municipal solid waste, Laran, Valorga, Kompogas, Dranco, critical analysis,
assessment methodology.
xvi
1. Introdução
A busca por alternativas energéticas que minimizem a dependência da sociedade moderna por
combustíveis fósseis tem sido objeto de inúmeras pesquisas no âmbito mundial. Com o intuito
de reduzir os impactos globais provocados pela queima do petróleo e seus derivados, fontes
renováveis e que emitem uma menor quantidade de carbono são cada vez mais demandadas e
pesquisadas.
É sabido que uma parcela significativa das emissões globais de gases causadores do efeito
estufa (GEE) é originária da disposição inadequada de resíduos orgânicos, uma vez que resulta
em processos anaeróbios de decomposição. Aliando-se o correto gerenciamento de resíduos, a
diminuição da emissão de GEE e geração de energia renovável, a digestão anaeróbia
controlada, ou biometanização, é, atualmente, uma rota tecnológica que vem se destacando
mundialmente no tratamento da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (RSU).
Segundo Energaia (2006), a digestão anaeróbia (DA) é um processo biológico de degradação
da matéria orgânica que ocorre na ausência de oxigênio. O principal subproduto gerado é o
biogás, energético constituído principalmente por metano. Por meio de técnicas de engenharia,
o biogás é tratado e utilizado como combustível para diversos fins, resultando em energia
térmica ou mecânica.
Segundo RISE-AT (1998), o biogás é constituído por metano (55-70%), dióxido de carbono
(30-45%) e de 200 a 4.000 ppmV de gás sulfídrico (H2S). De acordo com Giacaglia e Silva
Dias (1993), o biogás encontra-se saturado em vapor d'água, apresentando ainda traços de N2 e
outros compostos.
A produção do biogás ocorre naturalmente em ambientes úmidos sem a presença de oxigênio,
tais como pântanos, sedimentos de rios, lagos e mares, minas de carvão, no trato digestivo de
animais, entre outros. Segundo Chernicharo (1997), estima-se que a digestão anaeróbia com
formação de metano seja responsável pela completa mineralização de 5 a 10% de toda a
matéria orgânica disponível no planeta.
1
Atualmente, a utilização de biogás com finalidades energéticas já é uma realidade, sendo
aproveitado para cocção, iluminação, geração de vapor, geração de calor e energia elétrica em
motores de ciclo combinado, como Gás Metano Veicular (GMV), em turbinas ou no
lançamento nas redes de distribuição de gás natural (COLDEBELLA, 2006, TNTG, 2003,
Pace Project , 2010, COSTA, 2006, DIRKSE, 2006, DEUBLEIN e STEINHAUSER, 2008,
SCHMID, 2008, IEA Bioenergy, 2005, FIGUEIREDO, 2007, OLIVEIRA, 2009, GODLOVE,
2010, ZANETTE, 2009, STERNAD, 2010, SANTIANES et al, 2009, NAVICKAS e
VENSLAUSKAS, 2008, CLEMENTSON, 2007, LAM et al, 2009, CHEN et al, 2010, The
AgSTAR Program, 2010, VANZIN et al, 2005, BLEY, 2010, COELHO, 2001, FERNANDES
e DIAS, 2010, LANDAHL, 2003, LI, 2006, MUTHUPANDI, 2007, NES, 2006). Não
obstante, diversas pesquisas estão sendo realizadas na esfera mundial com foco na otimização
dos sistemas de produção e consumo do biogás, de forma a aumentar a eficiência energética
desses sistemas, tornando-os mais competitivos quando comparados a outras fontes de
energia. A utilização de ferramentas de engenharia e de biotecnologia em processos
anaeróbios é cada vez mais empregada, de forma a controlar e otimizar o processo de
degradação da matéria orgânica (THIELE, 2008, ELIYAN et al., 2007, MOLETTA, 2009,
DE BAERE, 2008, DE BAERE, L. e MATTHEEUWS, B., 2008, RAPPORT et al, .2008,
ARCHER et al., 2005, AUSTERMANN et al., 2007, BANKS, 2009, BURNLEY, 2006,
CHENG, 2009, CHRZASTEK, 2009, EDELMANN, W e ENGELI, H. 2005, FULFORD,
2009, GAUTAM et al., 2009, KELLEHER, 2007, CARDINALI-REZENDE et al., 2008,
CARDINALI-REZENDE et al., 2009).
De acordo com Nogueira (1986), a primeira planta de biometanização com aproveitamento
energético foi construída em 1857 em Bombaim, Índia, onde o biogás era utilizado para
cocção. A partir de uma unidade composta por um tanque séptico para o tratamento de
efluentes sanitários, o biogás era captado e utilizado em um hospital de hansenianos. Desde
então, a engenharia para a produção de unidades de biometanização vem sendo aprimorada,
sendo atualmente aplicada no tratamento dos mais variados tipos de efluentes líquidos ricos
em matéria orgânica. Entretanto, é apenas nas últimas duas décadas que a utilização dessa
tecnologia no tratamento da fração orgânica dos RSU vem-se tornando uma realidade (DE
BAERE E MATTHEEUWS, 2008).
2
Pelo fato de os sistemas de digestão anaeróbia terem sido desenvolvidos inicialmente para o
tratamento de efluentes líquidos, a sua utilização no tratamento dos RSU constituiu-se em uma
adaptação dessas tecnologias e, dada às particularidades dos resíduos, os sistemas enfrentam
diversas dificuldades para operarem de forma adequada. Devido ao RSU ser um material
heterogêneo, a digestão anaeróbia da fração orgânica dos resíduos municipais (FORM)
apresenta problemas operacionais distintos dos observados no tratamento de efluentes
líquidos. O acúmulo de plásticos, pedras e outros materiais impróprios no interior do digestor,
dificuldades na mistura e homogeneização do material em digestão e a obstrução das linhas de
introdução e extração são alguns dos problemas operacionais enfrentados pelas unidades
industriais de tratamento dos RSU hoje em operação. Segundo Guatellas (2008), de 99 plantas
de biometanização de RSU instaladas na Espanha, doze encerraram suas atividades, vinte
estão passando por problemas operacionais e sessenta por problemas econômicos.
Sendo assim, pode-se dizer que a tecnologia de biometanização dos RSU ainda não está
completamente desenvolvida e que esforços são empreendidos para a minimização das
limitações enfrentadas pelas unidades industriais hoje em operação. Entretanto, apesar das
dificuldades, observa-se que nos últimos anos houve um incremento significativo na
capacidade instalada mundial para tratamento anaeróbio dos RSU, especialmente na Europa.
Segundo De Baere e Mattheeuws (2008), de 1990 a 2010 a capacidade instalada das plantas de
biometanização de RSU na Europa aumentou em quase 6.000%, passando de 87.000t/ano para
5.204.000t/ano. De acordo com Söderman (2003), 7% da energia utilizada para aquecimento e
geração de energia na Suécia vêm dos resíduos sólidos. A ampliação na utilização de
processos anaeróbios deve-se, basicamente, a fatores como os elevados preços da energia, às
restrições ambientais para a disposição de matéria orgânica em aterros sanitários e às
dificuldades na implantação de novos aterros ou na expansão dos existentes.
A fração orgânica dos RSU, dependendo de como é coletada, pode ser é classificada de duas
maneiras. Quando ocorre a segregação da matéria orgânica na fonte de geração e a coleta é
realizada separadamente dos demais resíduos sólidos, é denominada Fração Orgânica dos
Resíduos Municipais (FORM). Quando não há a segregação na fonte de geração e a fração
orgânica é recuperada em unidades de triagem, é classificada como Matéria Orgânica Residual
(MOR). Em plantas de tratamento mecânico-biológico, ou plantas TMB, o tratamento da MOR
3
é sempre mais oneroso e complexo, apresentando grandes dificuldades operacionais devido a
esse material possuir uma maior quantidade de impróprios ao processo de biometanização do
que a FORM.
Plantas TMB são unidades que combinam diferentes técnicas de separação das diversas
frações dos RSU e estabilização da fração orgânica via digestão anaeróbia e/ou compostagem.
Essas unidades são compostas basicamente por seis etapas, sendo elas: pré-tratamento;
biometanização; recuperação, tratamento e aproveitamento do biogás; tratamento/disposição
final da fração sólida residual; tratamento dos efluentes líquidos; sistema de captação e
tratamento do ar atmosférico (sistemas de desodorização).
Essas plantas geralmente são construídas em galpões que operam a pressões negativas,
coletando e tratando o ar ambiente de forma a minimizar impactos oriundos da geração de
maus odores. Esses galpões possuem sistemas de coleta e direcionamento do ar ambiente a
sistemas de desodorização, geralmente constituídos por uma etapa de tratamento químico via
scrubbers1 (ácido e básico) seguida para uma de tratamento biológico via biofiltros. Nessas
unidades ocorre a remoção de elementos como o gás amônia e compostos orgânicos voláteis.
Nas unidades de pré-tratamento, o resíduo recebido passa por processos físicos de triagem,
cujo objetivo é a recuperação da maior quantidade possível de materiais recicláveis (vidros,
plásticos, metais, entre outros), impróprios ao processo de digestão anaeróbia. Nessa etapa
podem ser empregados processos mecanizados de triagem, que utilizam equipamentos como
eletroímãs, indutores Focault, mesas densimétricas, trommels2 e processos manuais, em que
operários atuam como catadores, separando as diversas frações de materiais não
biodegradáveis.
Uma vez separados os materiais impróprios, a fração orgânica é triturada e direcionada a
digestores anaeróbios, nos quais, via processos biológicos, ocorre uma estabilização parcial
desse material, resultando na produção de biogás e lodo digestado ou digerido. O biogás é
1
Scrubbers são lavadores de gases.
Trommels são peneiras rotativas utilizadas para a separação dos resíduos em duas ou mais frações
granulométricas distintas.
2
4
captado, condicionado (remoção da umidade, gás sulfídrico e, ocasionalmente, dióxido de
carbono) e direcionado ao sistema de aproveitamento energético.
Após a passagem pelo digestor, o material digestado é desumidificado por centrífugas e
prensas, e, posteriormente, peneirado para a remoção de impurezas (plásticos, pedras, vidros e
outros). A fração sólida é encaminhada a unidades de compostagem, e a fração líquida a
estações de tratamento de efluentes (ETE).
As ETEs de Plantas TMB de RSU são utilizadas para a remoção da carga poluidora dos efluentes
líquidos gerados no processo de desumidificação do digestado. Esse efluente costuma apresentar
elevadas concentrações de matéria orgânica e amônia (COLTURATO, 2009). Geralmente essas
unidades utilizam processos de nitrificação-desnitrificação seguidos por sedimentadores ou
sistemas de ultrafiltração seguido por osmose reversa.
A fração sólida proveniente do processo de desumidificação do digestado geralmente é direcionada
a sistemas de aeróbios para pós-tratamento e estabilização. Geralmente são utilizados túneis de
compostagem com aeração pela base e unidades de maturação e remoção de impróprios, nos quais
o material passa por seguidos processos de revolvimento até a completa estabilização.
As tecnologias de biometanização podem ser classificadas de acordo com tais características:

teor de sólidos (via úmida ou via seca);

sistema de introdução/extração (batelada ou fluxo contínuo);

temperatura do processo (mesofólica ou termofílica);

divisão das etapas de digestão (estágio simples ou multiestágio).
Dentre essas classificações, um dos pontos mais relevantes é o teor de sólidos. As tecnologias via
úmida, que operam com um teor de sólidos entre 3 e 7%, geralmente são sistemas mais caros e
complexos. Diferentemente dos sistemas via seca, que operam com teores de sólidos superiores a
15%, os sistemas via úmida adicionam água ou outros líquidos ao material a ser digerido de forma a
adequar os resíduos de entrada às condições operacionais requeridas no digestor. Tal procedimento
acarreta uma maior geração de efluentes líquidos.
5
As tecnologias comerciais de biometanização de resíduos podem ainda ser divididas em sistemas
de alta tecnologia e de baixa tecnologia. Os sistemas de alta tecnologia são predominantes em
países europeus e utilizam alimentação e extração contínua, automação, aquecimento, agitação,
recirculação do material e monitoramento constante do processo. Essas tecnologias possuem uma
maior eficiência na produção de biogás e requerem um menor tempo de residência do resíduo. Tais
vantagens elevam os custos de implantação e operação, atingindo cifras de dezenas de milhões de
euros por planta. Os sistemas de baixa tecnologia, utilizados predominantemente por países
asiáticos, possuem uma maior simplicidade operacional e construtiva; entretanto, proporcionam
uma menor eficiência na produção de biogás e tratamento dos resíduos orgânicos. Todavia, os
custos de instalação e operação dessas unidades são extremamente reduzidos (VOEGELI e
ZURBRÜGG, 2008).
A título de ilustração, os custos de implantação de uma unidade de biometanização Dranco, de alta
tecnologia, para o tratamento de 100.000t/ano, são de cerca de €30.000.000,00 (trinta milhões de
euros) e os operacionais são de €10,00 (dez euros) por tonelada de resíduo tratado.
Considerando os custos de implantação da unidade e a sua operação por um ano, o tratamento
de cada tonelada de resíduo ficaria em €310,00 (trezentos e dez euros) (AUSTERMANN et al
2007). Já uma unidade de biometanização da Bhabha Atomic Research Centre (BARC),
considerada de baixa tecnologia, a implantação de uma planta para o tratamento de 1.825t/ano
custa cerca de €52.500,00 (cinquenta e dois mil e quinhentos euros), incluídos os valores
referentes à manutenção e operação por um ano. Considerando os custos de implantação e da
operação desse sistema por um ano, a tonelada de resíduos tratada gira em torno de pouco
menos de €30,00 (trinta euros), ou seja, cerca de 10% dos custos para uma unidade Dranco
(VOEGELI e ZURBRÜGG, 2008); entretanto, os tempos de detenção são extremamente
elevados e a eficiência na produção de biogás, bastante reduzida.
Atualmente, o Brasil não dispõe de nenhuma planta industrial para a biometanização da fração
orgânica do RSU. O País possui sistemas de digestão anaeróbia para o tratamento de efluentes
líquidos sanitários, industriais (têxtil, laticínio, entre outros) e da agroindústria (suinocultura), bem
como unidades de recuperação e utilização do biogás produzido em aterros sanitários e ETEs. Cabe
6
destacar ainda que, na grande maioria dos casos, o potencial energético do biogás não é
aproveitado, sendo apenas queimado em flares3.
Segundo a Abrelpe (2010), em 2009, 57% dos RSU gerados no Brasil foram dispostos ou
tratados em conformidade com a legislação ambiental vigente no País, sendo a maioria desses
resíduos disposta em aterros sanitários. Do ponto de vista da legislação brasileira, essa é uma
prática considerada adequada; entretanto, do ponto de vista global, a disposição de resíduos
orgânicos em aterros sanitários começa a ser proibida em diversos países. Isso decorre da
possibilidade de emissões não controladas de metano nos aterros, e ao fato de que o metano
possui potencial de aquecimento global 21 vezes superior ao dióxido de carbono (CO2) (IPCC,
2006).
A Diretiva Europeia 1999/31 estabelece restrições na disposição desses materiais em aterros
sanitários, obrigando os países membros da comunidade europeia a buscarem formas
alternativas para o tratamento de seus resíduos sólidos. Considerando a atual necessidade de
adoção de práticas que venham a conter a emissão de gases causadores de efeito estufa, e que
a disposição de materiais orgânicos em aterros sanitários pode acasionar a emissão não
controlada do gás metano, a referida diretiva estabelece metas de redução quanto à disposição
de resíduos orgânicos em aterros sanitários.
Na mesma linha, na Índia, foi aprovada a legislação The Indian Municipal Solid Waste
(Management and Handling) Rules 2000, a qual estabelece a obrigatoriedade da segregação
dos resíduos na fonte de geração e proíbe a disposição em aterros sanitários de resíduos
orgânicos, exigindo que a fração orgânica receba algum tipo de tratamento biológico adequado
(VOEGELI e ZURBRÜGG, 2008).
Segundo o IBGE (2010), o Brasil coleta em torno de 183.488 toneladas de RSU por dia.
Considerando que 52% desses resíduos sejam compostos por matéria orgânica
(IPT/CEMPRE,2000), a coleta de resíduos orgânicos é de 95x103 toneladas por dia. De acordo
com RISE-AT (1998), a taxa média de produção de biogás em unidades de biometanização
varia entre 100 a 200m3 por tonelada de resíduo orgânico processado e a concentração de
3
Flares, ou tochas, são equipamentos utilizados para a queima do biogás e evitar a emissão do metano para a
atmosfera.
7
metano varia entre 55 e 70%. Se se considerasse que 100% dos RSU coletados no Brasil
fossem processados em unidades de biometanização que gerassem em média de 150m3 de
biogás por tonelada de resíduo orgânico processado, o potencial de geração de biogás, a partir
dos RSU, seria de cerca de 14x106 m3/dia. Considerando uma concentração de 62,5% de
metano no biogás, a utilização desse potencial poderia representar um incremento cerca de
1.400MW na matriz elétrica brasileira de uma geração de 12,5TWh/ano. Levando-se em conta
que em 2008 a geração elétrica no Brasil foi de 463,1TWh (EPE, 2009), esse potencial
representaria um incremento de 2,7% da geração elétrica brasileira.
O biogás pode ser utilizado também como combustível de automóveis, o chamado gás metano
veicular (GMV). Após um processo de condicionamento (remoção da umidade, H2S e CO2) o
biogás é comprimido a 20.000.000Pa e pode ser utilizado em qualquer veículo movido a gás
natural veicular. Outra possibilidade é o lançamento em redes de gás natural, nesse caso o
biogás purificado é denominado biometano. Segundo o California Air Resources Board4, o
biometano é o combustível que menos contribui para o aquecimento global, e os veículos que
o utilizam emitem de 30 a 50% menos gases causadores de efeito estufa do que os movido a
hidrogênio ou eletricidade.
A Fundação Estadual de Meio Ambiente (FEAM), de acordo com o Decreto Estadual n.°
44.819/2009, tem por finalidade executar a política de proteção, conservação e melhoria da
qualidade ambiental, no que concerne à gestão do ar, do solo e dos resíduos sólidos, bem
como desenvolver pesquisas em tecnologias ambientais que visem à preservação e à melhoria
da qualidade ambiental do Estado. Buscando aliar a adoção de práticas ambientalmente
adequadas na gestão dos RSU, na recuperação do potencial energético dos resíduos e na
disponibilização de fontes alternativas de energia que reduzam a emissão de gases causadores
de efeito estufa, a FEAM está desenvolvendo o projeto “Resíduo é Energia” no qual a
Fundação estuda formas alternativas no gerenciamento dos RSU, em que a biometanização
vem ganhando cada dia mais atenção.
Nesse contexto, este trabalho buscou verificar o estado da arte da tecnologia de biometanização de
4
Fonte:
http://www.arb.ca.gov/cc/etaac/meetings/102909pubmeet/mtgmaterials102909/publiccomments/calstart1commentson9-18etaacdraft.pdf
8
RSU, realizando, além de extensa pesquisa bibliográfica, discussão com experts, projetistas e
operadores de planta, uma pesquisa in loco para investigação da realidade atual das plantas de
biometanização seca de RSU de alta tecnologia. Com base nas informações obtidas, elaborou-se
uma metodologia para avaliação do desempenho das principais tecnologias de biometanização seca
de RSU, de forma a subsidiar a FEAM na tomada de decisão para a definição da melhor tecnologia
a ser utilizada na construção de uma unidade-piloto no Estado de Minas Gerais.
9
2. Objetivos
O objetivo geral do presente trabalho foi verificar o estado da arte da biometanização seca de
resíduos sólidos urbanos (RSU) no mundo, de forma a possibilitar a definição de diretrizes
básicas para auxiliar a Fundação Estadual de Meio Ambiente na definição da tecnologia mais
adequada para a implantação de uma unidade-piloto de biometanização de RSU em Minas
Gerais.
Os objetivos específicos foram:

comparar, do ponto de vista técnico e econômico, as principais tecnologias de
biometanização seca empregadas atualmente;

determinar as principais limitações operacionais das tecnologias
de
biometanização seca mais empregadas na geração de biogás a partir de resíduos
sólidos urbanos;

levantar os pontos críticos na operação de unidades de biometanização seca que
influenciam diretamente na produção de biogás a partir da digestão anaeróbia
de resíduos sólidos urbanos.
10
3. Materiais e métodos
A elaboração desse trabalho ocorreu em cinco etapas, conforme descrito a seguir.
3.1 Levantamento do Estado da Arte da Biometanização de RSU
Buscando obter uma quantidade significativa de informações sobre biometanização seca dos
RSU, foi realizada uma ampla pesquisa bibliográfica em livros, periódicos, artigos científicos,
teses, dissertações, além de páginas da internet.
A pesquisa possibilitou compor um amplo acervo de informações que subsidiaram a
elaboração do “estado da arte” das principais tecnologias de biometanização seca em estágio
comercial, sistematizando dados e problemas operacionais, custos e relevância das principais
tecnologias atualmente comercializadas. A pesquisa realizada focou nos sistemas de
biometanização seca de alta tecnologia devido à maior eficiência na produção de biogás, baixo
tempo de detenção do material no digestor, possibilidade de tratamento de um maior volume
de resíduos, consolidação da tecnologia, robustez dos sistemas, menor demanda de água e
geração de efluentes líquidos.
3.2 Visitas Técnicas a Plantas Comerciais de Biometanização de RSU
Foram realizadas visitas técnicas a quatro unidades industriais em operação na Europa. Para a
definição das plantas que seriam visitadas, estabeleceram os seguintes critérios:

visitação ao menos a uma planta de cada uma das tecnologias de biometanização seca
que atualmente dominam o mercado, sendo elas: Laran; Valorga; Kompogas e Dranco;

otimização na alocação dos recursos disponíveis para acomodação e transporte;

redução no tempo de deslocamento entre as visitas a cada uma das plantas;

facilidade na comunicação e no agendamento das visitas.
Para obtenção de dados relacionados às condições operacionais das plantas visitadas, foi
elaborado um questionário para coleta de informações, cuja estrutura buscou otimizar a coleta
de dados, com foco na avaliação das condições operacionais da unidades visitadas.
11
O questionário foi elaborado com a seguinte estrutura:

dados gerais: nome da unidade, localização, contato, responsável, empresa gestora,
capacidade instalada, data de inauguração, custo de implantação, número de
funcionários, tecnologia de biometanização.

insumos: consumo de água, energia e lubrificantes.

custos: implantação, fonte de financiamento, operação e manutenção.

resíduos: tipo, quantidades de recicláveis e materiais impróprios, disposição final.

unidade de pré-tratamento: tipo, custos, porcentagem de recuperação de recicláveis,
sistemas de controles.

unidade de metanização: custos, capacidade instalada, porcentagem de sólidos totais
e voláteis de entrada e saída, alcalinidade, tempo de detenção hidráulica (TDH),
sistema de agitação, material de construção, inóculos, problemas operacionais.

unidade de pós-tratamento: custos, sistema de tratamento, problemas operacionais,
paradas, sistemas de controle.

unidade de compostagem: custos, sistemas de tratamento, problemas operacionais,
paradas e controles realizados.

captação, tratamento e utilização do biogás: volume e tipo do gasômetro,
porcentagem típica de metano, geração de biogás, problemas operacionais, sistemas de
controle, sistema de tratamento.

geração de energia: custos, sistema de tratamento, problemas operacionais, paradas e
controles realizados, potência instalada, eficiência, receitas geradas.
O questionário elaborado é apresentado no Anexo 10.1.
O fato de a Espanha ser atualmente um dos países com a maior capacidade instalada de
biometanização de RSU e possuir unidades relativamente novas das tecnologias priorizadas, a
opção por visitar plantas nesse país possibilitou a otimização de tempo e recursos. Para a
definição do roteiro de visitas realizou-se um levantamento das unidades existentes na
Espanha. A consolidação dessas informações é apresentada no Anexo 10.2.
12
Foram visitadas quatro unidades de biometanização de RSU, entre os dias 4 e 11 de dezembro
de 2008. Para o preenchimento dos formulários, direcionaram-se perguntas ao técnico que
acompanhou cada uma das visitas. Quando do agendamento, solicitou-se que as visitas fossem
acompanhadas pelo responsável pela operação da planta ou da unidade de biometanização.
Cabe destacar que algumas das informações solicitadas não foram obtidas, pois eram
consideradas estratégicas, sigilosas ou não estavam disponíveis.
3.3 Complementação das informações obtidas com a aplicação dos questionários
Buscando complementar as informações obtidas durante as visitas técnicas, foram
encaminhados e-mails aos contatos nas plantas visitadas. Os e-mails encaminhados, bem como
as respostas obtidas, são apresentados no Anexo 10.3.
Salienta-se que, mesmo não sendo possível a obtenção de todas as informações pretendidas, as
visitas foram extremamente válidas, principalmente pelo conhecimento e informações
relativas à realidade operacional, rotinas, dificuldades e desafios das plantas de
biometanização de RSU.
3.4 Consolidação das informações
Para a consolidação das informações foi elaborada uma tabela padrão, na qual foram lançados
todos os dados obtidos sobre cada uma das unidades visitadas. Essas tabelas são apresentadas
no Anexo 10.4.
3.5 Análise crítica das tecnologias
A partir das informações obtidas na revisão bibliográfica e nas visitas técnicas, consolidaramse os dados necessários, possibilitando uma avaliação das principais tecnologias de
biometanização seca de RSU hoje disponíveis no mercado. Para a análise crítica das
tecnologias foi desenvolvida uma metodologia de avaliação, composta por 35 indicadores que
mediram o desempenho das tecnologias analisadas. Os indicadores comparam a experiência
13
acumulada das tecnologias e os principais problemas operacionais, as expectativas de projeto e
o desempenho das plantas visitadas.
Os indicadores foram agrupados em quatro temas: Histórico das Tecnologias; Aspectos
Operacionais; Dados de Projeto; e Dados Reais. Os resultados dos indicadores foram
normalizados, sendo atribuída uma nota a cada um deles. O desempenho dos grupos foi dado
pelo somatório das notas dos indicadores de cada grupo. O desempenho global da tecnologia
foi obtido pelo somatório ponderado do desempenho em cada grupo.
14
4. Contextualização
4.1 Apresentação do Problema
A gestão dos RSU vem-se tornando uma preocupação crescente da sociedade moderna.
Embora significativos avanços tenham ocorrido nas últimas décadas, principalmente nos
países desenvolvidos, a solução para problemas advindos da gestão inadequada dos RSU
constitui-se, ainda, um dos maiores desafios para a gestão pública dos países em via de
desenvolvimento (PROSAB, 2003).
Nesses países, a precariedade da prestação dos serviços de saneamento se reflete
principalmente na gestão de resíduos sólidos. De acordo com Abrelpe (2010), cerca de 43% de
todo o resíduo gerado no Brasil é disposto de forma inadequada. Segundo o IBGE (2010), dos
5.564 municípios brasileiros, 5.562 possuem algum tipo de sistema de disposição de RSU;
entretanto, 4.078, ou 73%, dos municípios dispõem seus RSU em vazadouros a céu aberto
(lixões) ou em aterros controlados ─ considerados como sistemas inadequados de destinação
final dos RSU. Esses locais não dispõem de infraestrutura básica que atenda aos pré-requisitos
mínimos da engenharia sanitária e ambiental. A disposição inadequada de resíduos sólidos
gera impactos negativos no ar, solo e água, permitindo a proliferação de macro e microvetores
de micro-organismos patogênicos, com consequências sociais e problemas para a saúde
pública.
De acordo com Abrelpe (2010), cerca de 56,6% dos municípios brasileiros possuem alguma
iniciativa na área de coleta seletiva dos RSU; entretanto, na maioria das vezes, essas
iniciativas se resumem apenas na implementação de pontos de entrega voluntária ou na
simples formalização de convênio com cooperativas de catadores para a realização do serviço.
Para se ter uma ideia da realidade brasileira, apenas 643 municípios, ou pouco mais de 11%,
possuem unidades de triagem de materiais recicláveis, e somente 211 municípios, cerca de
4%, possuem unidades de compostagem da fração orgânica (IBGE, 2010). De acordo com a
ABRE (2010), em 2008 o Brasil reciclou 47% das embalagens de vidro, 43,7% do papel e
papelão, 26,6% das embalagens longa vida, 46,5% das latas de aço, 91,5% das latas de
alumínio, 21,24% dos plásticos rígidos e filmes e 54,8% das garrafas de tereftalato de
15
polietileno (PET). Entretanto, esses valores representam apenas 8% do total de RSU gerados
no Brasil.
Segundo Pires (2006), estima-se que, no Brasil, 800 mil pessoas trabalham nos lixões ─ locais
sem as menores condições humanas de saúde ─ selecionando e comercializando os materiais
recicláveis provenientes dos RSU ali dispostos. A Agenda 21 Global, de junho de 1992,
assinado por 170 países, afirma que cerca de 5,2 milhões de pessoas no mundo, entre elas 4
milhões de crianças menores de 5 anos, morrem devido a enfermidades relacionadas ao
contato com os RSU.
No Estado de Minas Gerais, o Conselho Estadual de Política Ambiental (COPAM), com o
objetivo de reduzir a poluição do solo e das águas e de melhorar a qualidade de vida da
população, determinou, a partir de 2001, que os municípios implementassem medidas
mitigadoras nos lixões e, ainda, para aqueles que possuíssem população urbana igual ou
superior a 30.000 habitantes, a obrigatoriedade de implantar sistemas de tratamento ou
disposição final dos RSU tecnicamente adequados e licenciados.
As técnicas utilizadas, atualmente, para tratamento ou disposição final dos RSU empregadas
no mundo são as citadas a seguir:
4.1.1
Sistemas de Disposição Final
Vazadouro a céu aberto ou lixão: é uma das alternativas mais utilizadas por países em
desenvolvimento; entretanto, é a mais inadequada de todas. Caracteriza-se pela simples
disposição dos RSU sobre o solo, não obedecendo a nenhum critério de proteção ambiental ou
à saúde pública. Essa prática acarreta contaminação do solo, água, ar e proliferação de vetores
transmissores de doenças (LANZA, 2009).
Aterro Controlado: sistema de disposição final similar aos lixões, tendo como principal
diferença o recobrimento diário do material ali disposto por uma camada de solo. Não
possuem os sistemas básicos de controle ambiental, tais como a impermeabilização da base,
coleta e tratamento dos lixiviados e a queima do biogás gerado. São sistemas inadequados,
acarretando contaminação do solo e das águas (LANZA, 2009). Cabe destacar que, em muitos
16
casos, devido à forma inadequada com que os municípios operam os aterros controlados, estes
retornam à condição de lixão ou vazadouro a céu aberto.
Aterro Sanitário: é uma técnica de disposição final dos resíduos sólidos no solo que permite
um maior controle sobre os contaminantes gerados, oferecendo maior grau de proteção à saúde
pública e ao meio ambiente. Os RSU são dispostos em células e compactados com auxílio de
tratores, compactadores ou outras máquinas de grande porte. É realizado o recobrimento diário
com solo do material ali disposto; a base da área é impermeabilizada; são implantados
sistemas de coleta e tratamento do chorume (ou lixiviado) gerado; drenagem das águas
superficiais; bem como coleta e queima do biogás (D‟ALMEIDA e VILHENA, 2000).
4.1.2
Sistemas de Tratamento
Usinas de Triagem e Compostagem: são unidades que realizam a triagem manual ou
mecanizada dos RSU, segregando os RSU em diferentes frações, os materiais recicláveis, a
fração orgânica e o rejeito. Os materiais recicláveis segregados são prensados, enfardados e
posteriormente comercializados; a fração orgânica é encaminhada aos pátios de compostagem
onde, por um processo de degradação aeróbia, é convertida em um composto orgânico; os
rejeitos são aterrados em valas sépticas ou encaminhados a aterros sanitários (LANZA, 2009).
Plantas de Tratamento Mecânico-Biológico (TMB): são unidades em que o RSU é
submetido a processos manuais e mecanizados de triagem. A fração orgânica é direcionada a
algum processo biológico de tratamento para estabilização, geralmente sendo empregado a
biometanização ou a compostagem acelerada. Para a segregação mecânica geralmente são
utilizados equipamentos como trommels, mesas densimétricas, eletroímãs, indutores Focault,
sopradores, entre outros. A triagem manual é realizada com o auxílio de catadores e para o
tratamento biológico da fração orgânica podem ser empregados processos de biometanização,
compostagem em pátios ou em túneis, dentre outras tecnologias (ARCHER, 2005).
Reciclagem: é um processo industrial, no qual resíduos como papéis, papelões, vidros e
plásticos são processados e convertidos novamente em matéria-prima, devolvendo a esses
materiais características similares aos do produto original.
17
Incineração: é um processo de tratamento térmico que envolve a combustão dos resíduos,
convertendo-os em cinzas, gases, materiais particulados e calor. Muitas vezes, o calor
produzido pela reação de combustão é utilizado na geração de energia. Os gases emitidos para
a atmosfera devem passar por sistemas de tratamento. O processo de incineração provoca uma
redução de 80 a 85% na massa e de 95 a 96% no volume (CRWI, 2010).
Pirólise/Gaseificação: é um processo termoquímico de conversão de matéria orgânica em
combustíveis gasosos. É dividido em dois estágios: no primeiro, denominado pirólise, os
compostos são volatilizados em temperaturas inferiores a 600°C, o que resulta em um gás
combustível e uma fração sólida composta por carbono fixo e cinzas. No segundo estágio,
denominado gaseificação, o carbono remanescente reage com hidrogênio sob calor, podendo
ser realizado com ar ou com oxigênio puro. Quando o processo de gaseificação é realizado
com oxigênio puro, resulta em gás energético rico em monóxido de carbono e hidrogênio,
sendo denominado gás de síntese (KLEIN, 2002).
Plasma: é um processo de tratamento térmico dos resíduos que utiliza energia elétrica e
elevadas temperaturas para ionizar algum gás, criando um arco elétrico gaseificado que
converte os RSU em gases combustíveis (monóxido de carbono e hidrogênio) e cinzas. As
temperaturas de trabalho variam entre 4.000 e 7.000°C, ocorrendo um processo de vitrificação
da fração sólida resultante (CIRCEO, 2010).
A busca por alternativas no tratamento dos RSU dá-se, principalmente, pela mudança de
paradigmas e novos conhecimentos técnicos adquiridos, o que possibilita o entendimento de
que, muitas vezes, as práticas adotadas não são as mais indicadas. Atualmente, entende-se que
o simples aterramento dos RSU é um procedimento que acarreta perda de matérias-primas,
energia, e na geração de uma fonte de contaminação futura. As práticas de reciclagem ou de
formas alternativas de tratamento dos RSU promovem um melhor aproveitamento da energia
contida naqueles materiais. Outro aspecto é que o aterramento do material orgânico presente
nos RSU é um dos principais fatores que desencadeiam os processos de contaminação
oriundos da gestão dos resíduos. Ao se enterrar esses materiais, iniciam-se processos de
decomposição anaeróbia, os quais produzem líquidos e gases com elevado potencial poluidor.
O lixiviado, também conhecido como chorume, é um líquido gerado nesses processos, o qual
18
apresenta uma grande carga poluidora, podendo conter inclusive elevados níveis de
toxicidade, demandando sistemas de tratamento onerosos e complexos.
Os gases emanados pela decomposição dos resíduos orgânicos aterrados, constituídos
principalmente de dióxido de carbono e metano (CH4), são considerados os principais gases
contribuintes para o aumento do efeito estufa. No âmbito global, estima-se que pouco mais da
metade das emissões atuais de metano seja antropogênica e que de 5 a 20% destas fontes são
emissões a partir do manejo inadequado dos resíduos (HOUGHTON, 1996). Apesar dos
aterros sanitários possuírem sistemas de drenagem de gases, uma parcela significativa é
liberada na atmosfera de forma difusa, ou seja, fora dos drenos de gás. Soluções alternativas
para tratamento da parcela orgânica dos RSU são cada vez mais pesquisadas e demandas. No
Brasil, iniciativas para o tratamento dessa fração dos resíduos foram empreendidas,
principalmente por meio de processos aeróbios de tratamento, denominados compostagem.
Porém, devido a uma série de fatores, muitas plantas de tratamento sequer iniciaram operação
e outras operam de forma deficiente.
As metas do Estado de Minas Gerais, em operacionalização por meio de ações coordenadas
pela Fundação Estadual do Meio Ambiente (FEAM), definem que 60% da sua população
urbana seja atendida com sistemas de tratamento ou destinação final adequados, e que 80%
dos lixões do Estado seja erradicado até o ano de 2011. Nesse sentido, entre 2001 e 2008, o
Programa Minas sem Lixões contabilizou a redução de 56% no número de municípios que
utilizam lixões e um acréscimo de mais de 100% na população urbana atendida por sistemas
ambientalmente adequados. Atualmente a situação do tratamento dos RSU de cada município
mineiro pode ser consultada no Inventário de Resíduos Sólidos de Minas Gerais, disponível no
endereço eletrônico www.siam.mg.gov.br/residuos/solidos. Com base nos dados disponíveis
na FEAM, é apresentada na Tabela 4.1, a situação da disposição final dos resíduos nos
municípios mineiros e, na Tabela 4.2, a situação por população atendida.
19
Tabela 4.1 - Situação da disposição final de RSU nos 853 municípios de Minas Gerais
Tipo de disposição
Lixão
Aterro Controlado
Usina de Triagem e Compostagem
Usina de Triagem e Compostagem
não regulamentada
2001
2005
2006
2008
823
Sem Inf.
22
546
191
56
520
206
59
462
241
95
Ganhos
2001/2008
-44%
26%1
332%
Sem Inf.
17
33
9
-47%
8
22
31
49
513%
Sem Inf.
0
1
-
-
Aterro Sanitário
Aterro Sanitário não regulamentado
1
1
Calculado para o período de 2005 a 2008.
Fonte: Adaptada de www.feam.br
Tabela 4.2 - Situação da disposição final de RSU por população urbana atendida
Total 2003
Total 2006
Aterro Controlado
3.488.460 hab.
23,80%
Usina
165.315 hab.
1,13%
276.999 hab.
1,90%
Aterro Sanitário
2.671.119 hab.
18,20%
5.368.871 hab.
36,76%
Fonte: Adaptada de www.feam.br
A estratégia para a implementação da política ambiental de gestão de resíduos sólidos urbanos
de Minas Gerais foi fundamental para a mudança observada no tratamento e disposição final
dos resíduos. A partir de 2003, o Programa “Minas sem Lixões” passou a desenvolver ações
de gerenciamento de RSU que, até então, fundamentada unicamente no processo de
licenciamento ambiental, passou a adotar outros instrumentos de condução e orientação, tais
como otimização dos instrumentos de gestão; informação à sociedade; edição de material
explicativo; orientação aos municípios; adoção de procedimentos de monitoramentos
automatizados e busca de recursos financeiros visando à melhoria da qualidade ambiental.
Atualmente, a FEAM busca ─ além de incrementar o percentual de população urbana que
dispõe de coleta, tratamento e disposição adequada dos seus RSU gerados ─ fomentar o
desenvolvimento de novas tecnologias que contribuam para agregar valor, recuperar a energia
presente nos RSU e mitigar as emissões dos GEE. Com base nessas novas premissas, a FEAM
está desenvolvendo o projeto “Resíduo é Energia”, que, dentre outras ações, busca a
implantação de unidades de tratamento dos resíduos que promovam a valorização dos RSU,
seja via incineração, digestão anaeróbia, coprocessamento em fábricas de cimento ou na
utilização do biogás gerado em aterros sanitários.
20
Nesse sentido, a FEAM considera que a biometanização dos RSU é uma rota tecnológica a ser
incentivada, pois essas unidades possuem um elevado potencial de mitigações nas emissões de
GEE, disponibilização de materiais para reciclagem e recuperação do potencial energético
presente nos RSU.
4.2 O Processo de Digestão Anaeróbia
De acordo com Chernicharo (1997), a digestão anaeróbia é um processo de mineralização da
matéria orgânica em condições de ausência de oxigênio livre, podendo ser resumido em cinco
etapas, sendo elas:

hidrólise: é a etapa inicial do processo. Os materiais particulados complexos
(polímeros) são convertidos compostos solúveis mais simples (menor massa molar),
possibilitando que as bactérias fermentativas os absorvam através de suas paredes
celulares. Essa dissolução ocorre por meio de enzimas extracelulares expelidas pelas
bactérias. Com esse processo de hidrólise, as proteínas são convertidas em
aminoácidos, os lipídeos solúveis em ácidos graxos e os carboidratos em açúcares
simples.

acidogênese: os compostos solúveis gerados na fase de hidrólise são assimilados pelas
bactérias e metabolizados, sendo convertidos, principalmente, em ácidos graxos
voláteis (AGV). Em menores quantidades são gerados alcoóis, ácido lático, gás
carbônico, hidrogênio, amônia, sulfeto de hidrogênio e novas células bacterianas.

acetogênese: os compostos gerados na acidogênese são oxidados e convertidos a
hidrogênio, dióxido de carbono e acetato, o que forma o substrato adequado ao
desenvolvimento das bactérias metanogênicas.

metanogênese: é nessa fase que os compostos orgânicos são convertidos em biogás
pelas bactérias metanogênicas. As bactérias envolvidas nesse processo são dividas em
dois grupos: as acetoclásticas, que produzem o metano a partir do ácido acético e de
outros compostos, contendo um átomo de carbono; e as hidrogentotróficas, que
metabolizam o hidrogênio e o dióxido de carbono, gerando o gás metano.

sulfetogênese: fase onde as bactérias sulforedutoras reduzem os sulfatos e outros
compostos sulfurados em sulfetos. Essas bactérias se alimentam de uma gama de
21
substratos, podendo competir com as demais bactérias. Essa fase pode ou não ocorrer
no processo de digestão anaeróbia, e só ocorrerá de forma significativa se houver
grande quantidade de sulfato presente no meio. Nesse caso, a produção de metano
tende a diminuir e a de gás sulfídrico a aumentar, o que é indesejável do ponto de vista
balanço energético do aproveitamento do biogás.
De forma a possibilitar uma melhor compreensão do processo de digestão anaeróbia, é
apresentada na Figura 4.1, a sequência metabólica e grupos microbianos envolvidos no
processo de digestão anaeróbia.
Orgânicos Complexos
Carboidratos, Proteínas, Lipídeos e outros.
Hidrólise
Bactérias fermentativas
Ácidos Orgânicos Simples
Açúcares, Aminoácidos, Peptídeos
Acidogênese
Bactérias fermentativas
Ácidos Orgânicos
Propionato, Butirato e outros
Acetogênese
Bactérias acetogênicas
Bactérias acetogênicas produtoras de Hidrogênio
H2 e CO2
Bactérias acetogênicas consumidoras de Hidrogênio
Acetato
Metanogênese
Metanogênicas
Hidrogenotróficas
CH4 e CO2
Metanogênicas
Acetoclásticas
Sulfetogênese
Bactérias redutoras de sulfato
H2 S e CO2
Figura 4.1– Sequências metabólicas e grupos microbianos envolvidos no processo de digestão
anaeróbia com redução de sulfato
Fonte: Adaptada de CHERNICHARO (1997).
Ainda segundo Chernicharo (1997), o processo pode ser ainda resumido em duas etapas
principais: na primeira, os compostos orgânicos complexos são convertidos em materiais mais
simples como ácidos voláteis, hidrogênio e outros; na segunda, ocorre a conversão desses
22
compostos nos produtos finais gasosos do processo de digestão anaeróbia, em especial os
gases metano e carbônico, principais componentes do biogás.
Nos sistemas anaeróbios, a maior parte da DQO é convertida em metano (cerca de 50 a 70%),
sendo removida do material em digestão e extraída do digestor na forma gasosa. Entre 5 a
15% do material orgânico é convertido em biomassa microbiana e cerca de 10 a 30% não é
convertida em biogás ou biomassa, permanecendo como material não degradado
(CHERNICHARO, 1997).
Por outro lado, como a matéria orgânica não é completamente convertida em biogás, entre 5 a
15% da DQO convertida em um sistema anaeróbio transforma-se em novas células (lodo ou
biomassa anaeróbia), e o restante convertido em metano. O lodo produzido já sai estabilizado,
necessitando apenas ser adensado e desidratado antes da sua disposição final. Devido às
características do material em digestão, os lodos provenientes da biometanizaçao dos RSU
possuem elevadas concentrações de amônia (COLTURATO, 2009).
4.3 O Biogás
O termo biogás é utilizado para denominar o gás gerado durante o processo anaeróbio de
decomposição da matéria orgânica. Geralmente é um gás saturado e composto
majoritariamente por metano (55 a 70%) e dióxido de carbono (30 a 45%) e, devido à
presença do hidrocarboneto metano, o biogás é um gás energético, sendo considerado um
bicombustível.
A composição do biogás depende diretamente das características da matéria orgânica
degradada. Desconsiderando os constituintes utilizados para a síntese celular, a equação a
seguir, primeiramente proposta por Buswell and Boruff (1932) e extendida por Sykes (2001),
pode ser utilizada para estimar a quantidade de metano, dióxido de carbono, amônia e gás
sulfídrico que serão produzidos em condições de anaerobiose.
(4.1)
23
Segundo Tchobanoglous et al (2002), as frações molares esperadas para o CH4, CO2 e H2S são
definidas pelas equações abaixo:
(4.2)
(4.3)
(4.4)
A composição do biogás varia em função do substrato digerido, sendo apresentada na Tabela
4.3 algumas composições esperadas para determinados substratos.
Tabela 4.3 – Composição esperada do biogás em função do substrato digerido
CH4
Substrato
Carboidratos (Glicerina)
50%
Gorduras (Tripalmitina)
71%
Proteinas
38%
Fonte: Adaptada de TCHOBANOGLOUS et al, (2002).
CO2
NH3
H2S
50%
29%
38%
18%
6%
Na Tabela 4.4 é apresentada a composição média do biogás gerado pela digestão anaeróbia de
diversos tipos de resíduos orgânicos.
Tabela 4.4 – Composição média do biogás gerado na digestão de diversos tipos de resíduos orgânicos
Componente
CH4
CO2
Concentração
40 - 75%
25 - 40%
N
H2S
O2
NH3
H
0,5 - 2,5%
0,1 - 0,5%
0,1 - 1%
0,1 - 0,5%
1 - 3%
Fonte: Adaptada de Salomon e Lora (2009)
Uma vez que o metano (CH4) é o constituinte energético do biogás, o poder calorífico do
biogás é diretamente proporcional à quantidade de CH4 presente nesse mesmo gás. O poder
calorífico inferior (PCI) do CH4 é 35.800 kJ/m3 (TCHOBANOGLOUS et al, 2002). Dessa
forma, um biogás com uma concentração de 60% de CH4 possui um PCI de 21.480 kJ/m3.
24
4.4 Breve histórico da biometanização e utilização do biogás
Segundo Lusk (1998), as primeiras evidências da utilização de biogás com fins energéticos
datam do século X antes de Cristo (A.C.) na cidade de Assyria, localizada na região da
Mesopotâmia; do século XVI na região da Pérsia, onde o biogás era utilizado no aquecimento
de água para banho; da China, onde era utilizado para a obtenção de sal a partir da água do
mar (FULFORD, 2009). No século XVII (D.C.), Baptista Van Helmont foi o primeiro
cientista a afirmar que gases inflamáveis estavam envolvidos no processo de decomposição da
matéria orgânica. Em 1776, Count Alessandro Volta concluiu que existia uma correlação
direta entre a quantidade de matéria orgânica em decomposição e a quantidade de gases
inflamáveis gerados nesse processo. Em 1806, Humphry Davy confirmou a presença de
metano nos gases produzidos durante o processo de degradação de dejetos animais em locais
úmidos.
Nogueira (1986) afirma que a primeira planta de biometanização destinada à produção de
biogás com fins energéticos foi construída em 1857 em um hospital de hansenianos na cidade
de Bombaim, na Índia, onde o biogás era utilizado para cocção. Na mesma época, as bases
experimentais e teóricas da digestão anaeróbia eram definidas na Alemanha. O autor afirma,
ainda, que, por volta de 1920, Karl Imhoff desenvolveu na Alemanha um modelo de tanque
digestor para tratamento de esgotos residenciais. Esse sistema foi bastante difundido na época
e recebeu o nome de tanque Imhoff.
Na Índia, em 1897, na cidade de Bombaim, foi construído um sistema de iluminação movido a
biogás (FULFORD, 2009) e, em 1907, o biogás foi utilizado como combustível em um motor
para geração de calor e energia (ADLER, 2009). McBabe e Eckenfelder (1957)5 apud in Lusk
(1998) relatam que, em 1895, o biogás gerado em uma fossa séptica era utilizado como
combustível na iluminação pública da cidade de Exeter, na Inglaterra. De fato, na Europa a
digestão anaeróbia é utilizada há mais de 100 anos na estabilização de biossólidos gerados nos
processos de tratamento de esgotos sanitários (KELLEHER, 2007).
5
McCabe, J; Eckenfelder, W. Editores - Biological Treatment of Sewage and Industrial Wastes. Reinhold
Publishing, New York, 1957.
25
Segundo Evans e Furlong (2003), pesquisas realizadas na década de 30 por A. M. Busswell e
outros cientistas da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos da América (EUA),
marcaram o início do desenvolvimento da microbiologia relacionada ao processo de digestão
anaeróbia, em que foram identificadas as bactérias envolvidas no processo e as condições mais
favoráveis à produção do gás metano. A partir dessas pesquisas foi estabelecida a equação 4.1,
apresentada anteriormente.
De acordo com Sganzerla (1983), em 1950 foi instalado na Índia o primeiro biodigestor de
fluxo contínuo, e na década de 60 já eram desenvolvidas pesquisas com biodigestores na
África do Sul. Segundo Lusk (1998), em função da redução no fornecimento de energia após a
2.ª Guerra Mundial, o processo de digestão anaeróbia foi amplamente difundido e utilizado na
Europa com a finalidade de obtenção do gás metano para suprimento da demanda energética
da população.
Quanto à biometanização de RSU, a primeira evidência localizada foi a citada por Duff
(2005), em que menciona a construção, em 1939, de um digestor nos EUA que operou até
1974. De acordo com Scuh (2008), as primeiras plantas demonstrativas de biometanização de
RSU começaram a aparecer na Europa em 1984 e 1988. Segundo Adler (2009), os primeiros
franceses a realizarem estudos com digestão anaeróbia foram os professores Ducellier G. e
Isman M da l'Ecole nationale d'agriculture d'Alger. Em 1930, eles construíram na Argélia
biodigestores do tipo batelada, para tratamento de estrume bovino, e registraram em 1938 um
pedido de patente nos EUA para o modelo desenvolvido. Segundo Edelmann et al (1983), as
pesquisas desenvolvidas por Ducellier G. e Isman M. serviram de base para a construção em
Ruanda na África, da primeira planta de biometanização com tecnologia suíça para o
tratamento de resíduos agrícolas. Essa unidade era composta por 3 digestores do tipo batelada
de 20m3 cada um. Consequência direta de tal fato é que em 1980, com base na patente de
Ducellier G. e Isman M, a empresa francesa Valorga iniciou seus estudos em biometanização
de RSU (ADLER, 2009).
Gaspar (2003) relata que na cidade de Kanpur, na Índia, o Instituto Indiano de Pesquisa
Agrícola desenvolveu seu primeiro modelo de digestor para digestão de esterco bovino em
1939. Em função dos promissores resultados obtidos, em 1950 foi fundado o Gobar Gas
26
Institute (Instituto do Gás de Esterco), que contribuiu para a disseminação da tecnologia de
digestão anaeróbia na Índia, promovendo a construção de quase meio milhão de unidades na
região de Ajitmal (NOGUEIRA, 1986). Segundo Fulford, (2009), em 1951 foi estabelecido o
KVIC National Programme, um programa governamental com metas de construção de
digestores. A partir desse programa foi desenvolvido um modelo de digestor de domo
flutuante e construídas diversas unidades com essa tecnologia em fazendas da Índia, que eram
utilizados no tratamento de esterco bovino. Segundo Bhat (2001), em 1982 foi lançado na
Índia o Programa Nacional de Desenvolvimento do Biogás, cujo objetivo era fomentar a
implantação de unidades familiares de biometanização para reduzir o consumo de lenha e
fornecer uma fonte de energia limpa e sustentável para cocção de alimentos.
De acordo com Fulford (2009), em 2005 a Organização Não Governamental (ONG) indiana
Appropriate Rural Technology Institute (ARTI) ganhou o prêmio inglês Ashden Awards for
Sustainable Energy pelo desenvolvimento de modelo de digestor de baixo custo, construído a
partir de um reservatório de água. Em 2007, a empresa indiana Biotech recebeu esse mesmo
prêmio por um modelo similar de digestor construído em fibra de vidro reforçada. Em 2009,
existia na Índia cerca de 12 milhões de unidades de biometanização de baixo custo
construídas, e cerca de 60% dessas unidades funcionava adequadamente. Segundo Nes (2006),
observa-se um incremento anual de cerca de 200 mil unidades de biometanização na Índia.
Segundo Chen (2010), o primeiro digestor da China em escala-piloto foi construído por volta
de 1880, na província de Guangdong. Em 1920, Gourui Lou desenvolveu o primeiro modelo
de digestor retangular e, em 1929, foi fundada a primeira instituição chinesa para promover a
produção e utilização do biogás. Em 1933, iniciou-se um programa de treinamento para
construção e uso de biodigestores, e em 1958 foram criados diversos institutos chineses de
pesquisa em biogás. De acordo com Gaspar (2003), de 1958 a 1972 a China já dispunha de
mais de 7,2 milhões de biodigestores construídos na região do Rio Amarelo. Atualmente, a
China é o país que possui a maior quantidade de plantas rurais de biometanização no mundo;
em 2007 haviam cerca de 26,5 milhões de digestores, cujas unidades produziram cerca de 10,5
bilhões de m3 de biogás (CHEN, 2010). De acordo com Nes (2006), isso representa 10% do
total de propriedades rurais da China.
27
Segundo He (2010), a industrialização do biogás na China foi iniciada em 1921 por Gourui
Lou, que construiu seu primeiro biodigestor em sua própria casa. A unidade possuía um
volume de 8m3 e o biogás era utilizado para cocção e iluminação. Em 1929, Gourui Lou
fundou a Zhonghua Guorui Gas Lamp Company, empresa que seria responsável pela
comercialização da tecnologia por ele desenvolvida. Em 1931, com o intuito de promover sua
tecnologia, Gourui Lou lançou um dos primeiros slogans publicitários abordando a temática
ambiental. A propaganda trazia os dizeres: “Iluminação com lixo, benefícios dos usos dos
resíduos”6. De acordo com Le e Ho (2006), em 1932, Gourui Lou transferiu sua empresa para
Xangay, alterando o nome para Chinese Guorui Biogas Company, onde sua tecnologia se
proliferou rapidamente. Em 1935 foi publicada a primeira monografia sobre biogás na China,
intitulada Chinese Guorui Biogas Digester Practical Lecture Notes.
No Nepal, a primeira planta de biometanização em escala de demonstração foi construída em
uma escola na cidade de Kathmandu, em 1955; em 1974, o Departamento de Agricultura do
Nepal implementou um programa que subsidiaria a construção de 250 biodigestores. Já em
1991, foi fundado o Biogas Support Program (BSP), uma instituição sem fins lucrativos,
financiada pela Holanda, cujo objetivo era dar suporte ao programa de biogás do Nepal
(GAUTAM, 2009). Até 2009 haviam sido implantadas 189.122 plantas biometanização no
Nepal, e 98% dessas unidades funcionavam adequadamente (FULFORD, 2009).
Segundo Chynoweth (2002), na década de 70, o Energy Research and Development
Administration (ERDA) dos EUA, fundou o Waste Management, um órgão que tinha como
objetivo projetar, construir e operar um sistema-piloto de biometanização da MOR, com
recuperação dos materiais recicláveis presentes no RSU. Em 1978, a unidade-piloto foi
construída em Pompano Beach, na Flórida, e era composta por um sistema de pré-tratamento e
dois digestores com 15m de diâmetro e 1.300m3 de volume cada um. Segundo Wiliams
(2004), esses digestores operavam com baixo teor de sólidos (3 a 7%) e geravam cerca de
212L de biogás (com 55% de CH4) por kg de sólido volátil (SV) introduzido. Devido a
problemas operacionais, a unidade funcionou por apenas dois anos e meio, sendo então
desativada.
6
Tradução livre do autor. Texto original: Lighting with garbage, beneficial use of waste
28
4.5 A Biometanização de RSU no Brasil
Andrade et al (2002) comenta que, nas décadas de 70 e 80, o Governo brasileiro, por meio dos
Ministérios da Agricultura e de Minas e Energia, promoveu a construção de biodigestores do
modelo chinês ou indiano, para uso rural, em diversas fazendas do Brasil. Até o ano de 1988,
haviam sido implantadas cerca de 8.000 unidades. Segundo Kunz (2004), o objetivo do
programa era a redução na dependência de pequenas comunidades rurais na aquisição de
adubos químicos e energia térmica, bem como a redução na poluição gerada pelo manejo
inadequado dos resíduos agrícolas. Entretanto, devido ao baixo nível de conhecimento da
tecnologia de construção e operação de digestores, aos custos de manutenção e às dificuldades
na utilização do biofertilizante, o programa veio a fracassar e a grande maioria dos digestores
foi desativada. Tais insucessos acarretaram no descrédito da tecnologia de biometanização por
parte dos produtores rurais brasileiros.
A única planta de biometanização de RSU, em escala industrial, no Brasil de que se tem
notícia foi a que funcionou na cidade de Uberaba. Segundo Neto e Nishiyama (2005), na
década de 80 fora construída na cidade uma unidade de triagem e compostagem, a qual
dispunha de um biodigestor para tratamento da MOR. Os resíduos recebidos pela unidade
eram depositados em um fosso. Com o auxílio de uma garra hidráulica, os resíduos eram
transferidos para uma esteira, a qual os direcionava a uma peneira rotatória dotada de
rompedores de sacolas. Nessa peneira ─ que possuía uma malha de 20cm x 20cm ─ o material
era segregado em duas frações, sendo então direcionado a duas esteiras para triagem manual e
recuperação de recicláveis. Após a triagem, o material era direcionado a um eletroímã para
remoção da fração metálica. A MOR era direcionada a uma última peneira para, então, ser
introduzida no biodigestor.
Entretanto, devido a uma série de problemas operacionais,
principalmente quanto ao acúmulo de material impróprio no interior do biodigestor, a unidade
foi desativada. A Figura 4.2 apresenta detalhes da unidade.
29
(a)
(b)
(c)
Figura 4.2 – Usina de triagem e compostagem localizada na cidade de Uberaba/MG que possuía uma
unidade de biometanização de RSU. Na Figura (a) detalhe do fosso de recebimento de resíduos. Na Figura
(b) detalhe da área de triagem manual. Na Figura (c) detalhe do interior do digestor com elevado acúmulo
de materiais impróprios.
Fonte: NETO e NISHIYAMA (2005).
Atualmente, não existe nenhuma unidade de biometanização dos RSU em operação no Brasil;
entretanto, algumas empresas e instituições começam a se mobilizar visando à implantação de
uma primeira unidade.
A utilização de biogás proveniente dos RSU no Brasil só é observada na recuperação do
biogás gerado em aterros sanitários ─ conhecido como gás do lixo (GDL). Segundo Muylaert
(2000), em 1977 foi implantado no Aterro do Caju, na cidade do Rio de Janeiro (RJ), um
projeto de recuperação do GDL e lançamento na rede de gás natural. Desenvolvido em
parceria com a Companhia Municipal de Limpeza Urbana (COMLURB) e a Companhia
Estadual de Gás (CEG), o GDL recuperado era transportado por 4 km em um gasoduto até a
planta de gás natural da CEG, onde era adicionado ao nafta e craqueado em gás natural,
quando, então, era distribuído para uso residencial no Rio de Janeiro. O volume do GDL
chegou a representar 3% de todo o gás natural distribuído pela CEG, cujo projeto, em 10 anos,
30
recuperou mais de 20x106m3 de GDL. Em 1980 a COMLURB iniciou um plano para
purificação desse gás e utilização como GMV. A unidade operou até 1985, tendo um custo
total de implantação de US$319.992,00(trezentos e dezenove mil novecentos e noventa e dois
dólares).
Em 1983, na cidade de Natal, capital do Rio Grande do Norte, a administração municipal
elaborou três projetos para o aproveitamento do GDL do aterro da cidade, os quais
contemplavam: i) a utilização do GDL para cocção em uma cozinha industrial para
comunidades de baixa renda; ii)a implantação de uma rede de distribuição do GDL para uma
comunidade vizinha; iii) a utilização do GDL em uma caldeira de uma indústria de secagem
de castanha de caju. Com um custo estimado em US$ 50.000,00, a prefeitura buscou apoio em
agências federais de financiamento; entretanto, não obteve êxito nos pedidos, devido à
pequena abrangência do projeto, e em 1986, utilizando recursos próprios, a prefeitura
implantou a cozinha comunitária (MUYLAERT, 2000).
Em 1979, foi implantado no aterro sanitário Raposo Tavares, no município de São Paulo, um
projeto de recuperação do GDL e fornecimento para 41 residências do entorno para utilização
na cocção. (ORTH, 2003). Além desses aqui mencionados, diversos outros projetos de
recuperação do GDL foram implantados no Brasil nas décadas de 70 e 80.
Atualmente, segundo dados do Banco de Informações de Geração (BIG), da Agência Nacional
de Energia Elétrica (ANEEL), existem no Brasil apenas nove empreendimentos que produzem
energia elétrica a partir do biogás e lançam no Sistema Interligado Nacional (SIN). Segundo
dados do BIG, os nove empreendimentos em operação possuem uma potência de 45MW, o
que representa apenas 0,04% da potência de geração elétrica brasileira. Ainda segundo dados
do BIG, um novo empreendimento está em fase de construção, o qual incrementará mais
20MW. Além desses, ainda existem outros quatro empreendimento outorgados, os quais irão
somar mais 10MW(ANEEL, 2010). Na Tabela 4.5 é apresentado um resumo sobre tais
empreendimentos.
31
Tabela 4.5 – Empreendimentos produtores de energia elétrica a partir do biogás, registrados na ANEEL
Usina
Capacidade
Instalada (kW)
Fase
1 Salvador
19.730
Em construção
2
3
4
5
2.601
4.000
3.775
42
Outorga
Outorga
Outorga
Outorga
6 Bandeirante
20.000
Em operação
7
8
9
10
11
12
13
14
21.560
30
160
40
20
32
4.280
2.400
Em operação
Em operação
Em operação
Em operação
Em operação
Em operação
Em operação
Em operação
%
0,04%
0,01%
0,02%
0,07%
100,00%
PCT Barueri Biogás
Novagerar
Energia Ambiental 2
Frigorífico D talia
São João Biogás
Energ-Biog
Unidade Industrial de Aves
Unidade Industrial de Vegetais
ETE Ouro Verde
Granja Colombari
Asja BH
Arrudas
Somatório
Total em operação
Total outorgado
Total em construção
Total geral do biogás
Capacidade Instalada no Brasil
48.522
10.418
19.730
78.670
110.551.588
Destino da Energia
Produção Independente de
Energia (PIE)
Registro
Registro
PIE
Registro
Autoprodução de Energia
e PIE
PIE
Registro
Registro
Registro
Registro
Registro
Registro
Registro
Município
Fonte
Salvador - BA
Aterro Sanitário
Carapicuíba - SP
Nova Iguaçu - RJ
Joaquim Nabuco - PE
Pedras Grandes - SC
ETE
Aterro Sanitário
Aterro Sanitário
Frigorífico
São Paulo - SP
Aterro Sanitário
São Paulo - SP
Barueri - SP
Matelândia - PR
Itaipulândia - PR
Foz do Iguaçu - PR
São Miguel do Iguaçu - PR
Belo Horizonte - MG
Belo Horizonte - MG
Aterro Sanitário
ETE
Frigorífico
Alimentícia
ETE
Frigorífico
Aterro Sanitário
ETE
Fonte: Adaptado de ANEEL (2010).
Conforme pode ser observado na Tabela 4.5, o Brasil possui seis empreendimentos de geração
de energia elétrica a partir do biogás proveniente dos RSU. Entretanto, são empreendimentos
de aproveitamento do biogás gerado em aterros sanitários, não existindo nenhum proveniente
de unidade de biometanização dos RSU, do tipo Planta TMB.
Buscando instalar uma planta de biometanização dos RSU no Brasil, em 2004, a Companhia
de Geração Térmica de Energia Elétrica (CGTEE), a Eletrobrás e o Departamento Municipal
de Limpeza Urbana (DMLU) realizaram um estudo de viabilidade e sustentabilidade para
implantação de uma unidade para tratamento dos RSU na cidade de Porto Alegre. O estudo
avaliou diversos aspectos para a construção, como a mecanização da unidade, a
comercialização dos subprodutos, o tipo de tecnologia, entre outros. Segundo o estudo, a
unidade de biometanização é viável, tanto do ponto de vista ambiental, quanto econômico.
Entretanto, devido à mudança de governo, o projeto foi abandonado e a unidade não foi
implantada (BARCELOS et al, 2004).
Outra iniciativa que busca viabilizar a implantação de uma unidade no Brasil é a capitaneada
por Oliveira e Rosa (2004).
O projeto consiste na implantação do chamado Ecopolo
Bioenergético do Aterro do Caju, no Rio de Janeiro, com aproveitamento máximo dos RSU,
somando tecnologias como incineração, biometanização, produção de biodiesel e reciclagem.
32
Em 1992, foram construídos no aterro três digestores para compostagem aeróbia da MOR,
recuperada na usina de triagem existente no local. Entretanto, a aquisição da tecnologia
francesa não foi precedida de testes para adequação e o sistema que funciona no seu país de
origem não obteve êxito no Brasil. Foram construídos três digestores de 15 metros de altura
por 14 metros de diâmetro. Devido à similaridade da estrutura com os biodigestores da
tecnologia DRANCO, Oliveira e Rosa (2004) propõem a reforma das unidades, convertendoas em unidades de biometanização.
A Figura 4.3 apresenta o layout proposto para o
Ecolopolo Bioenergético do Caju.
Figura 4.3 - Layout do Ecopolo Bioenergético do Aterro do Caju.
Fonte: EPE (2008)
Outra iniciativa de biometanização de RSU é a empreendida pelo consórcio “Recife é
Energia”. Vencedor da licitação para tratamento dos RSU da cidade de Recife, o consórcio
pretende instalar uma planta de beneficiamento de RSU que conjugará incineração e
biometanização. Segundo informações obtidas na Kuttner do Brasil, empresa detentora da
licença para comercialização da tecnologia Kompogas, o sistema de biometanização a ser
instalado é o comercializado por essa empresa.
33
4.6 Potencial Energético Brasileiro a partir da implantação de unidades de
Biometanização de RSU.
Segundo o IBGE (2010), o Brasil coleta 183.488t de RSU por dia. De acordo com
IPT/CEMPRE (2000), o percentual médio de matéria orgânica no RSU brasileiro é de 52%.
Considerando esses valores, estima-se que sejam coletadas diariamente no Brasil 95.414t de
resíduos orgânicos. De acordo com RISE-AT (1998), a produtividade de biogás em unidades
de biometanização RSU varia de 100 a 200m3 por tonelada de resíduo orgânico processado e
que o biogás gerado possui uma concentração de metano variando entre 55 a 70%. Adotando
uma produtividade média de 150m3 de biogás por tonelada de resíduo orgânico e um conteúdo
de metano de 62,5%, pode-se estimar um potencial brasileiro de produção de biogás a partir
do tratamento dos RSU em unidades de biometanização de 5,2x109m3 por ano ou 3,3x109m3
de metano.
De acordo com ICLEI (2009), o potencial de geração de energia elétrica a partir do biogás
pode ser calculado com base nas seguintes equações:
Eq. (4.5)
onde:
Px = Potência disponível (kW);
Qx = Vazão de Metano (m3CH4/hora);
PCImetano = 8.500kcal/m3CH4 (Pecora et al., 2009);
860 = fator de conversão de kcal para kW.
Eq. (4.6)
onde:
Eassegurada = Energia assegurada (kW);
Px = Potência disponível (kW);
34
ƞ = eficiência elétrica do motor de cogeração (44%7);
= Fator de capacidade (88%8)
Com base nas equações 4.5 e 4.6, estima-se um potencial de produção de energia elétrica a
partir do biogás originário da biometanização dos RSU brasileiros seja de 1.426MW, o que
representa uma geração anual de 12,5TWh de energia elétrica. Segundo EPE (2009), a geração
elétrica no Brasil em 2008 foi de 463,1TWh; sendo assim, a energia elétrica gerada pelo
biogás do RSU representaria 2,7% da geração elétrica brasileira.
Adicionalmente à energia térmica e elétrica gerada a partir do biogás, pode-se estimar ainda o
potencial de conservação de energia em função da reciclagem dos materiais recuperados. A
definição de um plano de governo para a utilização da biometanização para tratamento da
fração orgânica dos RSU implicaria um incremento significativo na disponibilização de
materiais para a reciclagem. Para um adequado funcionamento das unidades de
biometanização de RSU é imprescindível que os materiais recicláveis presentes nos RSU
sejam recuperados, quer seja via separação nas unidades de triagem das Plantas TMB, quer
seja pela implementação de programas de coleta seletiva.
A reciclagem dos materiais presentes nos RSU pode ser considerada como um importante
mecanismo de conservação de energia. Segundo cálculos realizados por EPE (2008), o
potencial médio de conservação de energia pela reciclagem do papel, papelão, plásticos,
vidros e metais presentes nos RSU é de 1,1kWh por kg de RSU tratado. Caso 50% fração
reciclável RSU coletados no Brasil fosse recuperada, estima-se um potencial de conservação
de energia de 100GWh/dia ou 37TWh/ano, o que representa 8% da geração elétrica brasileira
em 2008.
Cabe ressaltar que os valores de produção e conservação de energia elétrica aqui apresentados
representam o potencial teórico presente no RSU. Na prática, devido a diversas razões, o
aproveitamento de 100% desse potencial é inviável.
7
8
Fonte: http://www.gepower.com/prod_serv/products/recip_engines/en/index.htm
Fonte: EPE (2008)
35
4.7 Configurações das Tecnologias para Biometanização de FORM
Atualmente no mundo, a biometanização é um importante processo no gerenciamento da
fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos, industriais e agrossilvopastoris. Esse processo é
aplicado objetivando a estabilização dos resíduos, redução no volume, controle de odores e
patogênicos, recuperação energética e atendimento à legislação vigente. Devido aos diversos
coprodutos gerados, cada vez mais estão sendo construídas unidades para o tratamento de
resíduos orgânicos focados no aproveitamento desses coprodutos. Conforme dito
anteriormente, o biogás pode ser convertido em calor e energia; já o material digerido é
transformado em composto, um importante insumo agrícola (AUSTERMANN et al, 2007).
De acordo com Austermann et al (2007), as tecnologias de biometanização dos RSU se
distinguem pelas seguintes configurações:

via seca ou via úmida;

fluxo pistão ou mistura completa;

mesofílica ou termofílica;

estágio único ou multiestágio;

batelada ou contínuo.
De acordo com Vandevivere et al. (2002), devido à elevada complexidade do processo
biológico, e pelo fato de a utilização da tecnologia para o tratamento dos RSU ser
relativamente recente, a tecnologia para biometanização RSU não está totalmente consolidada,
e ainda não foi estabelecido um consenso quanto à configuração mais adequada para a
biometanização dos RSU.
O teor médio de umidade presente nos RSU varia de 50 a 65%; para adequação do teor de
umidade do resíduo de entrada, diversas tecnologias adicionam água ao resíduo até o
percentual requerido pela tecnologia. Em algumas tecnologias, adiciona-se o efluente líquido
proveniente do processo de desidratação do material digerido, o que reduz os custos com o
36
tratamento dos efluentes líquidos e de captação de água. Entretanto, verifica-se que tal opção
resulta em problemas de acúmulo de amônia no lixiviado (OSTERM, 2004).
Na Figura 4.4 é apresentado o fluxo de materiais e o balanço de massa de uma unidade padrão
de biometanização de RSU.
Figura 4.4 – Fluxo de materiais e balanço de massa de uma planta padrão de biometanização de
RSU
Fonte: Adaptada de OSTREM (2004).
A produtividade e a composição do biogás gerado variam em função da tecnologia empregada
e da composição do resíduo digerido. Geralmente obtêm-se de 100 a 200m3 de biogás,
contendo de 55 a 70% de metano, por tonelada de matéria orgânica processada (RISE-AT,
1998). Na Figura 4.5 é apresentado o balanço energético típico de plantas de biometanização
de RSU.
37
Figura 4.5 – Balanço energético típico de plantas de biometanização de RSU
Fonte: Adaptada de OSTREM (2004).
Na Tabela 4.6 são apresentados valores de referência para o Capex9 e o Opex10 de plantas
TMB de RSU, que utilizam tecnologias via seca de biometanização.
Tabela 4.6 – Estimativas de parâmetros operacionais de plantas TMB
Tecnologia
Planta TMB com
tecnologia de
biometanização
via seca
Capacidade da
planta
(t/ano)
Faixa de variação Valor médio de
Faixa de variação Valor médio de
do Capex (milhões
Capex
do Opex (£/t)
Opex (£/t)
de £)
(milhões de £)
10.000
1,40 - 5,00
3,25
9,00 - 20,00
15,00
20.000
2,50 - 7,00
4,25
6,00 - 20,00
12,00
Prazo de
planejamento
(meses)
Prazo entre a
elaboração do projeto
e o comissionamento
da unidade (meses)
4 a 12
9 a 24+
Fonte: Adaptado de McLanaghan, (2002).
4.7.1
Sistemas Batelada vs. Sistema Contínuo
Os digestores de batelada possuem um design simples e barato e operam sem diluição do
material (via seca). Entretanto, devido a esses digestores não possuírem um processo contínuo
de introdução e extração de substrato, a produção de biogás também não ocorre de forma
contínua. A configuração dos digestores pode ser de um estágio (um tanque de reação) ou
múltiplos estágios (vários tanques de reação). Sistemas de batelada de único estágio
geralmente são utilizados em unidades de pequeno porte, em que a recuperação energética não
é prioridade. De modo a propiciar a continuidade do sistema e uma constante produção de
9
Capex é a sigla inglesa para a Capital Expenditure, o que corresponde às despesas de capital ou investimentos
em bens de capital, ou seja, o montante de recursos investido na aquisição, ou em melhorias, de bens de capital de
uma determinada empresa.
10
Opex é a sigla inglesa para a Operational Expenditure, o que corresponde aos recursos investidos por uma
empresa na manutenção de bens físicos de um empresa, tais como equipamentos, propriedade e imóveis.
38
biogás, a tendência é a operação de vários digestores de batelada em série, promovendo a
realização de partidas e esvaziamentos sequenciais dos digestores (AUSTERMANN et al,
2007).
Os digestores de fluxo contínuo são aqueles nos quais a introdução dos resíduos a serem
tratados e a extração do material digerido ocorre continuamente, podendo operar tanto em via
seca ou úmida. Esses processos produzem um fluxo de biogás mais constante, permitindo a
otimização dos sistemas de geração de energia (AUSTERMANN et al, 2007).
De acordo com Vandevivere et al., (2002), os sistemas de batelada são tecnologicamente mais
simples, robustos e baratos, tendo como principais desvantagens a necessidade de uma maior
área e uma menor produtividade de biogás. Devido aos digestores serem completamente
esvaziados ao final de cada processo, esses modelos eliminam um dos principais problemas
operacionais enfrentados em plantas de biometanização de RSU ─ o acúmulo de inertes no
interior do digestor. De qualquer forma, pode ocorrer a colmatação (entupimento) da base do
digestor, comprometendo o processo de recirculação do lixiviado. Outra complicação
operacional é a possibilidade de formação de zonas mortas em virtude da criação de caminhos
preferenciais de circulação do lixiviado no substrato. Devido à simplicidade operacional e
robustez dos sistemas de batelada, eles possuem grande potencial de aplicabilidade nos países
em desenvolvimento (De Baere e Mattheeuws, 2008).
4.7.2
Biodigestores Via Seca vs. Via Úmida
Os processos via úmida são aqueles que diluem o material a ser digerido com a adição de água
ou efluente a um teor máximo de sólidos totais (ST) de 15%, muito embora a maioria desses
sistemas opera com teores de ST entre 3 a 7%. Os processos via seca operam com teores de
ST superiores a 15%. Essa distinção fornece uma primeira indicação do grau de complexidade
do sistema de pré-tratamento que será necessário para a adequação dos resíduos aos padrões
requeridos pelo sistema de biometanização, bem como do modelo do digestor a ser utilizado
(AUSTERMANN et al, 2007).
Processos via seca geralmente produzem um menor volume de efluentes líquidos, requerendo,
assim, instalações de menor porte e menos complexas para o desaguamento do material
39
digerido e tratamento dos efluentes líquidos gerados. Entretanto, os digestores via seca de
fluxo contínuo geralmente necessitam de uma unidade para o pré-acondicionamento do
resíduo, para a sua inoculação e homogeneização antes de sua introdução no digestor
Devido à possibilidade de aplicação de uma maior carga orgânica11, os digestores via seca
requerem um menor volume do que os via úmida; entretanto, devido à maior densidade do
material em digestão, o processo requer a utilização de equipamentos mais potentes e robustos
(VANDEVIVERE, 2002).
Os processos via úmida geralmente utilizam digestores do tipo mistura completa, sendo a
agitação do material realizada por agitadores mecânicos internos, recirculação do material em
digestão ou pela injeção de biogás comprimido. Um problema comum observado em
digestores via úmida é a formação de uma capa flotante, denominada escuma. Essa capa é
composta por plásticos e outros materiais de baixa densidade, que se acumulam no interior do
digestor, formando uma dura crosta acima do material em digestão. Essa crosta acarreta
problemas operacionais, uma vez que pode danificar os agitadores mecânicos e comprometer a
extração do biogás.
Outro problema observado em digestores via úmida é a sedimentação de materiais inorgânicos
(pedras, vidros, areias, etc.) no seu interior (AUSTERMANN et al, 2007), resultando em
redução do volume útil do digestor. Outro complicador é a acumulação de amônia no material
em digestão. Devido ao elevado grau de reintrodução do lodo no digestor. Os níveis de amônia
tendem a se elevar, atingindo concentrações que podem inibir ou intoxicar o meio biológico. A
adição de água nova ao resíduo a ser alimentado promove uma diluição na concentração de
compostos tóxicos ou inibidores do processo de biológico, porém acarreta custos, além de
incrementar o volume de efluente líquido a ser tratado. (VANDEVIVERE, 2002).
Segundo Kelleher (2007), os processos de pré-tratamento dos resíduos requeridos nos sistemas
via úmida ocasionam uma maior perda de sólidos voláteis, o que diminuiu a produtividade de
biogás no sistema. Devido à maior complexidade dos sistemas via úmida e da maior
11
Kg de sólidos voláteis aplicados por m3 de digestor
40
quantidade de equipamentos utilizados, esses sistemas tendem a uma maior demanda interna
da energia elétrica (cerca de 50%) do que os sistemas via seca (entre 20 e 30%).
4.7.3
Biodigestores de Mistura Completa vs. Fluxo Pistão
Segundo Energaia (2006), os digestores de mistura completa são caracterizados pelo
ininterrupto processo de alimentação e extração do digestor e o elevado grau de mistura do
material em digestão, seja por agitadores mecânicos, seja por injeção de biogás comprimido
ou recirculação do material. Tal condição é indicada para o tratamento de efluentes com
elevada concentração de sólidos, pois proporciona a manutenção de uma biomassa estável no
interior do digestor. Na Figura 4.6 é apresentado um modelo esquemático de um digestor de
mistura completa.
Figura 4.6 – Modelo esquemático de um digestor de mistura completa
Fonte: Adaptada de OGEJO et al (2009).
Os digestores de fluxo pistão também possuem um processo de alimentação e extração em
contínuo. O material é alimentado em uma das extremidades do digestor, sendo extraída a
mesma quantidade na outra extremidade. O fluxo é similar a um êmbolo, sem processos de
mistura longitudinal. As partículas mantêm sua identidade e permanecem no digestor por um
período igual ao TDH de projeto. De forma a garantir esse fluxo, os digestores são longos,
com uma elevada relação comprimento-largura, possuindo assim uma dispersão longitudinal
mínima. (VON SPERLING, 1996). Se, por um lado, os digestores de mistura completa
possuem a vantagem de „diluir‟ uma eventual carga tóxica afluente, os digestores do tipo
pistão permitem uma „separação espacial‟ dos micro-organismos anaeróbios no digestor, uma
vez que o resíduo segue um fluxo direcional, em que no início há predomínio de microorganismos acidogênicos; na fase intermediária de acetogênicos; e, na final, de
metanogênicos. Dessa forma, a inibição da metanogênese por acúmulo de ácidos e redução do
41
pH é minimizada. Além disso, por questões cinéticas, os reatores de fluxo pistão são mais
eficientes do que os de mistura completa.
Na Figura 4.7 é apresentado um modelo esquemático de um digestor de fluxo pistão.
Figura 4.7 - Modelo esquemático de um digestor de fluxo pistão
Fonte: Adaptada de OGEJO et al (2009).
4.7.4
Faixa Mesofílica vs. Faixa Termofílica
Existem dois grupos principais de bactérias utilizadas no processo de digestão anaeróbia: as
mesofílicas e as termofílicas. As bactérias mesofílicas apresentam taxa máxima de
crescimento por volta de 37ºC, ao passo que para as bactérias termofílicas a taxa máxima de
crescimento se dá na faixa dos 55ºC. As bactérias termofílicas possuem uma taxa de
reprodução maior que as da faixa mesofílica, resultando em um maior rendimento do sistema
e, consequentemente, maior produção de biogás. Porém, devido aos requerimentos energéticos
demandados para elevar a temperatura do sistema, algumas tecnologias optam por operar na
faixa de temperatura mesofílica (AUSTERMANN et al, 2007).
Devido ao processo de digestão mais acelerado, os digestores termofílicos requerem um
menor tempo de detenção hidráulica (TDH) e atingem uma maior produtividade de biogás em
um menor espaço de tempo, possibilitando assim a construção de digestores de menores
dimensões. Isso implica menor requisito de área e, consequentemente, acarreta um menor
investimento com aquisição de terrenos. Entretanto, devido à necessidade de manutenção de
temperaturas mais elevadas, o processo termofílico requer uma maior carga energética,
demandando uma quantidade extra de vapor ou energia para aquecimento dos digestores,
principalmente durante o inverno (AUSTERMANN et al, 2007).
42
4.7.5
Sistemas de Único Estágio vs. Multiestágio
Nos digestores de único estágio todas as etapas do processo de digestão anaeróbia (hidrólise,
acidogênese, acetogênese e metanogênese) ocorrem simultaneamente em um único tanque de
reação, de mistura completa. Entretanto, devido às bactérias metanogênicas possuírem
requerimentos metabólicos específicos, bem como uma taxa de crescimento menor do que as
demais, os digestores devem ser manejados de forma a prover as condições ótimas ao grupo
metanogênico, tendo em vista que essas bactérias são mais sensíveis a mudanças no meio do
que os demais grupos. Devido à taxa de crescimento mais acelerada das demais bactérias e à
elevada produção de ácidos, pode ocorrer o processo denominado inibição por substrato,
prejudicando o desenvolvimento dos micro-organismos metanogênicos. De forma a otimizar
cada uma das etapas do processo de biometanização, foram desenvolvidas tecnologias que
operam em processos multiestágio (AUSTERMANN et al, 2007).
Os sistemas multiestágio geralmente possuem dois digestores: no primeiro tanque de reação,
as etapas hidrolíticas, acidogênica e acetogênica são otimizadas; no segundo digestor, há
otimização da etapa metanogênica. Devido à possibilidade de um controle mais acurado nas
distintas fases do processo biológico, os digestores multiestágio tendem a ter um ganho na
produtividade de biogás e um melhor desempenho do processo de digestão anaeróbia como
um todo. Entretanto, a operação de dois ou mais digestores em série acarreta uma maior
complexidade operacional para manutenção das condições ótimas em todos os digestores. Essa
operação mais complexa implica custos de investimentos mais elevados, pela necessidade de
equipamentos adicionais (bombas, digestores, etc.) e o requerimento de uma maior área para a
instalação da unidade. Um ponto crítico é em relação à interdependência dos digestores, pois
falhas em um deles podem acarretar desestabilização de todo o sistema de biometanização
Os processos multiestágio são especialmente interessantes no tratamento de resíduos com
elevado teor de fibras de celulose ou de outros compostos de difícil degradabilidade
(VANDEVIVERE et al., 2002). Atualmente, a maioria das plantas biometanização de RSU
utilizam tecnologias de estágio único. Segundo De Baere e Mattheeuws (2008), a capacidade
instalada de unidades de estágio único representa 93% da capacidade instalada total para
43
tratamento de resíduos orgânicos. Segundo Vandevivere et al. (2002), a preferência por
tecnologias de único estágio ocorre em função do seu design mais simplificado, maior
robustez operacional e menores custos de investimentos
4.8 Evolução da Biometanização de RSU
Segundo De Baere e Mattheeuws (2008), a utilização da biometanização no tratamento de
resíduos orgânicos vem sendo realizada a partir dos últimos 20 anos, e nos últimos 10 anos
essa evolução ocorreu de forma mais acelerada. A utilização de processos de biometanização
para tratamento de resíduos orgânicos pode ser considerada como a maior evolução europeia
na gestão de resíduos durante as duas últimas décadas. Atualmente, essas tecnologias vêm
dominando uma significativa parcela do mercado europeu nessa área, principalmente em
países como Alemanha, Espanha e Itália. A Figura 4.8 apresenta a capacidade instalada de
biometanização de RSU na Europa.
Figura 4.8 – Capacidade Instalada de Biometanização de RSU na Europa
Fonte: Adaptada de DE BAERE (2008).
Segundo Scuh (2008), o processo de biometanização de RSU em larga escala é uma
tecnologia relativamente recente. As primeiras plantas demonstrativas das tecnologias hoje
disponíveis em estágio comerciais foram instaladas em 1984 ─ a primeira unidade foi
construída na cidade de Gent, na Bélgica, em 1984, com tecnologia Dranco. Posteriormente,
em 1988, na cidade de La Buisse, na França, foi construída a primeira planta com tecnologia
44
Valorga. Atualmente, existem diversas tecnologias em estágio comercial. No item 4.9 será
apresentada uma descrição das principais tecnologias comerciais de biometanização seca de
fluxo contínuo.
Scuh (2008) apresenta a linha evolutiva das principais tecnologias de biometanização de RSU
hoje em estágio comercial. Na Figura 4.9 é apresentada a linha evolutiva das tecnologias de
biometanização via seca de fluxo contínuo, sendo elas: Kompogas, Linde-BRV (atualmente
registrada como Laran), Dranco e Valorga.
Figura 4.9 – Evolução das tecnologias de biometanização via seca de RSU (Tecnologias Kompogas, Linde
BRV, Dranco e Valorga)
Fonte: SCUH (2008)
No mesmo estudo, o autor traça, ainda, a linha evolutiva das tecnologias de biometanização
via úmida, apresentada na Figura 4.10.
45
Figura 4.10 - Evolução das tecnologias de biometanização via úmida de RSU (Tecnologias Linde KCA,
BTA, AMB, Biostab, Citec, Wassa, Wabio e Ecoenergy)
Fonte: Adaptado de SCUH (2008)
Segundo De Baere e Mattheeuws (2008), em 1990 a Europa dispunha de apenas três plantas
industriais para a biometanização de resíduos orgânicos, provendo uma capacidade instalada
de 87.000t/ano. Atualmente, existem 171 plantas, atingindo, no final de 2010, a capacidade
total instalada de 5.204.000t/ano, o que representará um acréscimo de quase 6.000% em um
período de 20 anos. Entre os anos de 1991 e 1995, observou-se um incremento anual de
38.800t/ano na capacidade instalada; entre 1996 a 2000 esse aumento foi de 223.500t/ano; e
entre 2001 a 2005 ─ quando ocorreu o pico no incremento anual da capacidade instalada ─ foi
alcançada a marca de 415.590t/ano. No período entre 2006 e 2010, o incremento anual foi de
345.540t/ano, sendo construídas onze plantas a cada ano, com uma capacidade média de
tratamento de 31.413t/ano. Os autores ressaltam que, nesse estudo, foram consideradas apenas
as plantas com capacidade de tratamento acima de 3.000t/ano e com processamento mínimo
46
de 10% de RSU (DE BAERE e MATTHEEUWS, 2008). A Figura 4.11 apresenta um gráfico
com a evolução na capacidade instala europeia.
Figura 4.11 – Evolução da capacidade instalada das plantas de biometanização de resíduos orgânicos na
Europa
Fonte: Adaptada de DE BAERE e MATTHEEUWS (2008)
A Alemanha é o país europeu com a maior capacidade instalada, possuindo 69 unidades, que
podem processar 1.531.555t/ano com um porte médio de 22.196 t/ano. Em segundo lugar está
a Espanha, com 21 plantas, perfazendo uma capacidade instalada é de 1.319.000t/ano, com
unidades cuja capacidade instalada média de 67.900t/ano. A instalação de unidades de maior
porte é observada em países como França, Inglaterra e Espanha, devido a uma menor
eficiência no processo de segregação dos resíduos na fonte geradora (DE BAERE e
MATTHEEUWS, 2008).
Até o começo dos anos 90, todas as plantas europeias de biometanização de resíduos
operavam na faixa mesofílica, opção essa realizada em função do menor consumo energético e
do consenso de que o processo biológico era mais estável. As primeiras plantas termofílicas
começaram a operar em 1992, mas ainda se observa uma predominância do processo
mesofílico. Entre os anos de 2005 e 2006, uma grande quantidade de plantas termofílicas foi
construída e, devido às novas tecnologias, a tendência de aumento deve continuar. Até o final
de 2010, 31% da capacidade instalada deverá ser provida de unidades que operam na faixa
termofílica, já as plantas mesofílicas deverão possuir uma capacidade instalada de
47
3.306.000t/ano, o que representará 69% do total (DE BAERE e MATTHEEUWS, 2008). Na
Figura 4.12 é apresentada uma comparação entre a evolução na capacidade instalada de
plantas europeias de biometanização de resíduos que operam nas faixas mesofílica e
termofílica.
Figura 4.12 – Evolução das plantas europeias de biometanização de resíduos que operam na faixa
mesofílica (35° a 40°C) e na faixa termofílica (50° a 55°C)
Fonte: Adaptada de DE BAERE e MATTHEEUWS (2008)
Quanto à evolução europeia dos sistemas via seca e via úmida, observa-se, desde o início dos
anos 90, uma predominância dos processos via seca. Entre 2000 e 2005, devido à construção
de grandes instalações via úmida, observou-se um aumento na capacidade desses sistemas.
Entretanto, desde 2005, a maioria das unidades instaladas optou pela tecnologia via seca, e,
atualmente, os sistemas via seca representam 54% da capacidade instalada (DE BAERE e
MATTHEEUWS, 2008).
Quanto ao número de estágio dos sistemas europeus, verifica-se que os processos multiestágio
sempre possuíram uma menor penetração no mercado. Em despeito à maior produtividade de
biogás, os investimentos mais elevados nos sistemas multiestágio acarretaram uma
predominância dos sistemas de estágio único. Dessa forma, os sistemas multiestágio vêm
perdendo espaço nos últimos anos para os sistemas de estágio único, sendo que os sistemas
multiestágio representam apenas 7% da capacidade instalada. Para o período 2006 a 2010 é
esperado um incremento de apenas 2% na capacidade instalada dos sistemas multiestágio, com
48
predominância de tecnologias que operam digestores em batelada sequenciais (DE BAERE e
MATTHEEUWS, 2008).
Inicialmente, os sistemas europeus foram projetados para tratamento da MOR. Entretanto, em
meados da década de 90, programas de incentivo para a segregação na fonte dos resíduos
orgânicos começaram a ganhar força e diversas unidades projetadas para tratamento da FORM
foram instaladas. A utilização da FORM como substrato apresenta diversas vantagens aos
sistemas de biometanização. Devido à menor quantidade de contaminantes presentes nos
resíduos a serem introduzidos nos digestores, obtêm-se um material digerido de melhor
qualidade, com menores quantidades de materiais impróprios (plásticos, vidros, pedras, etc).
Outro ponto positivo é que, tendo em vista a maior homogeneidade do material em digestão, o
processo biológico ocorre de forma mais estável, obtendo-se uma maior produtividade de
biogás (DE BAERE e MATTHEEUWS, 2008).
Na Tabela 4.7 são apresentados dados referentes à evolução de diversos aspectos envolvidos
no processo de biometanização de RSU.
Tabela 4.7 – Comparativo da evolução de diferentes aspectos das tecnologias de biometanização de
resíduos
Sistemas instalados
Sistemas mesofílicos
Sistemas termofílicos
Sistemas de estágio único
Sistemas multiestágio
Sistemas via úmida
Sistemas via seca
Digestão FORM
Digestão MOR
1991 - 1995
64%
36%
85%
15%
37%
63%
92%
8%
Período
1996 - 2000 2001 - 2005
64%
80%
36%
20%
91%
92%
9%
8%
38%
59%
62%
41%
72%
41%
28%
59%
2006 - 2010
59%
41%
98%
2%
29%
71%
49%
51%
Fonte: Adaptado de DE BAERE e MATTHEEUWS (2008)
De acordo com Kelleher (2007), uma parte significativa do interesse europeu na implantação
de unidades de biometanização de RSU se deve em função da Diretiva Européia 1999/31 para
aterros sanitários. Essa norma obriga os membros da UE a encaminharem para aterros
sanitários apenas aquilo que é considerado como resíduo último, e que a matéria orgânica só
pode ser aterrada após passar por processos de estabilização. As metas estabelecidas pela
referida norma são apresentadas na Tabela 4.8.
49
Tabela 4.8 - Percentual máximo de disposição em aterros sanitários de matéria orgânica não estabilizada,
de acordo com a Diretiva Europeia 1999/31
Ano
2006
2010
2016
Meta12
75%
50%
35%
Fonte: Adaptada de KELLEHER (2007)
4.9 Tecnologias de Biometanização Seca de RSU
O presente trabalho optou para avaliar as tecnologias de biometanização de RSU via seca,
pois, quando comparadas às via úmida, os processos biológicos são mais estáveis, os sistemas
são mais robustos, consomem menos energia, geram menos efluente líquido e possuem um
menor demanda de água. Quanto às tecnologias via seca de batelada, as mesmas não serão
avaliadas, pois a sua participação no mercado ainda é muito pequena e restrita ao tratamento
de resíduos agrícolas.
A seguir serão descritas as principais tecnologias em estágio comercial de biometanização de
RSU, via seca, com digestor de único estágio e fluxo pistão.
4.9.1
O Processo Dranco
A tecnologia Dranco é de propriedade da empresa belga fundada em 1988, Organic Waste
Systems (OWS), teve seu primeiro digestor em escala-piloto construído em 1984, em Gent na
Bélgica, e em 1992, em Brecht, também na Bélgica, foi construído o primeiro em escala
industrial.
O sistema Dranco é um processo de digestão anaeróbia termofílico via seca. O digestor é de
único estágio, fluxo contínuo, vertical, de formato cilíndrico e fundo cônico, tendo seu design
similar a um silo de armazenamento, conforme pode ser verificado na Figura 4.13. Tal
digestor pode ser construído em concreto armado ou aço, aceita uma grande variedade de
resíduos orgânicos e trabalha com teores de ST, variando ente 15% e 40%. Os resíduos de
entrada são aquecidos via injeção de vapor, o que eleva sua temperatura a 50°C
(INTERNATIONAL, 2005).
12
O valor para cada país depende da quantidade de MO disposta em aterros sanitários no ano de 1995.
50
O processo de alimentação ocorre uma vez ao dia, via bombas similares às utilizadas no
bombeamento de cimento, introduzindo o material na parte superior do digestor e a extração
pela base, promovendo um fluxo descendente do material. O sistema de mistura dispensa
agitadores mecânicos, sendo realizado por recirculação do material em digestão, processo esse
que ocorre de forma contínua. Durante esse processo, o resíduo a ser alimentado é misturado
ao material em digestão na proporção de 6:1 (material digerido: resíduo fresco). O tempo de
detenção hidráulico varia de 20 a 30 dias e a produtividade de biogás entre 80 e 120m3/t. O
material extraído é desaguado via prensas a um teor de 50% de ST, sendo posteriormente
estabilizado aerobicamente, por aproximadamente duas semanas (INTERNATIONAL, 2005).
Na Tabela 4.9 são apresentados dados referentes à produção e consumo energético de duas
plantas com tecnologia Dranco.
Tabela 4.9 – Produção e consumo energético de plantas de biometanização com tecnologia Dranco
Planta
Capacidade
Produção
de biogás
Geração de
energia
Energia consumida pela
planta
Energia excedente
% Energia
excedente
158 m3/t
5,2 GWh/ano
0,7 GWh/ano
4,5 GWh/ano
86,6%
-
-
0,52 GWh/ano (elétrica)
0,72 GWh/ano (calor)
2,4 GWh/ano (elétrica)
0,4 GWh/ano (calor)
78,3%
35,7%
Kaiserslautern,
20.000 t/ano FORM
Alemanha
Aarberg, Suiça
11.000 t/ano Resíduo
Orgânico
Fonte: Adaptado de INTERNATIONAL, 2005.
Na Tabela 4.10 é apresentado um resumo dos custos de construção e operação, requerimento
de área, geração e consumo de energia elétrica e calor em diferentes escalas de plantas com
tecnologia Dranco.
Tabela 4.10 – Custos de construção e de operação, requerimento de área e geração e consumo de energia
elétrica e calor de plantas em diferentes escalas com tecnologia Dranco
Parâmetro
Investimento
Custos operacionais
Requerimento de área
Produção de eletricidade
Eletricidade excedente
% Eletricidade excedente
Produção de calor
Calor excedente
% Calor excedente
Unidade
Milhões de €
€ / kg
€/t
2
m
kWh/t
kWh/t
%
kWh/t
kWh/t
%
5.000
9
657
40
Capacidade (t/ano)
10.000 25.000 50.000 100.000
12
15
20
30
438
219
146
110
20
17
13
10
3.000
225
140
62%
300
270
90%
4.000
225
140
62%
300
270
90%
7.000
225
145
64%
300
270
90%
10.000
225
150
67%
300
270
90%
15.000
225
150
67%
300
270
90%
Fonte: Adaptado de AUSTERMANN et al 2007.
51
De acordo com informações obtidas na página web da empresa13, a capacidade média das
plantas é de 53.522t/ano, sendo Alicante, na Espanha, a de maior capacidade instalada
(180.000t/ano). Atualmente existem 30 plantas construídas ou em construção. A Tabela 4.11
apresenta informações das plantas-piloto com tecnologia Dranco.
Tabela 4.11 – Plantas-piloto e de demonstração construídas com tecnologia Dranco
Substrato
Volume do
digestor (m³)
Ano de
Construção
Gent, Belgica
Bogor, Indonésia
Florida, USA
Graz, Austria
Kagoshima, Japão
Resíduo orgânico e FORM
Resíduo de mercados
FORM
FORM
FORM e esterco bovino
60
30
1
5
30
1984
1986
1989
1990
1998
Ilha Yaku, Japão
Resíduo orgânico e esterco bovino
30
2001
FORM
15
2004
Localização
Graincourt Les
Havrincourt, França
Figura 4.13 – Modelos esquemáticos de um digestor com a tecnologia Dranco
Fonte: Adaptada de WILLIAMS, 2004 e DE BAERE,2008.
13
www.ows.be
52
4.9.2
O Processo Kompogas
Tal processo é de propriedade da empresa suíça Kompogas, atualmente licenciada em diversas
partes do mundo, inclusive no Brasil, pela empresa alemã Kuttner. Teve seu primeiro digestor
em escala-piloto construído em 1989, em Rümlang, Suíça, e em 1994, em Bachenbülach,
também na Suíça, foi construído o primeiro em escala industrial (SCHMID, 2008).
O sistema Kompogas é um processo de digestão anaeróbia via seca, majoritariamente operado
na faixa termofílica (55-60°C). O digestor é de único estágio, fluxo pistão com alimentação
semicontínua, horizontal de formato retangular e fundo cilíndrico ou totalmente cilíndrico,
construído em concreto armado ou aço (Figura 4.14). O resíduo que alimenta o digestor, após
ser triado e triturado, é armazenado em um tanque intermediário por dois dias, no qual é
aquecido e o teor de matéria seca ajustado a 28% com a adição do efluente líquido do processo
de desaguamento do lodo. Desse tanque, o material é direcionado ao digestor com o auxílio de
uma bomba de pistão. O material digerido é desaguado via prensas ou centrífugas até atingir
um teor de matéria seca de 50%. A gestão do material digerido e do efluente do processo de
desaguamento varia de unidade para unidade (INTERNATIONAL, 2005).
Em plantas de menor escala são utilizados digestores pré-fabricados em aço, com dimensões
padrão de 25m de comprimento e 4m de diâmetro. Para unidades de maior capacidade, os
digestores são construídos em concreto armado. A agitação do material em digestão é
realizada pela rotação de pás fixadas transversalmente a um único eixo longitudinal ao
digestor. Projetado especificamente para FORM, os digestores com tecnologia Kompogas
podem trabalhar também com MOR, resíduos de poda, de indústrias processadoras de
alimentos, entre outros. Em termos de área, uma planta de 50.000t/ano necessita de
aproximadamente 12.000m2 (INTERNATIONAL, 2005).
A produção média esperada de biogás para plantas com tecnologia Kompogas é de 100m3/t de
resíduos orgânicos e 150m3/t de resíduos com elevado teor de restos alimentares. A utilização
do biogás varia de unidade para unidade. Na planta de Otelfingen, na Suíça, o biogás é
purificado ─ o processo de purificação foi desenvolvido pela Kompogas (INTENATIONAL,
2005) ─ e utilizado como GMV em carros e caminhões.
53
Na Tabela 4.12 são apresentados dados sobre o consumo e geração de energia em duas plantas
com tecnologia Kompogas.
Tabela 4.12 – Dados de consumo e geração de energia em plantas com tecnologia Kompogas
Produção Geração de Energia consumida
Energia
% Energia
Planta
Capacidade
de biogás
energia
pela planta
excedente
excedente
Passau Hellersberg,
39.000 t/ano 115 m3/t 9,1 GWh/ano
1,6 GWh/ano
7,5 GWh/ano
78,7%
Alemanha
Unidade modelo
10.000 t/ano 105 m3/t 2,1 GWh/ano
0,3 GWh/ano
1,8 GWh/ano
83,3%
De acordo com informações da página web da empresa14, a capacidade média das plantas com
tecnologia Kompogas é de 28.680 t/ano, sendo a planta de Doha, no Qatar, a de maior
capacidade (274.000 t/ano). Atualmente, existem 43 plantas construídas, e a Tabela 4.13
apresenta informações das plantas-piloto construídas com a tecnologia Kompogas.
Tabela 4.13 – Plantas-piloto e de demonstração construídas com tecnologia Kompogas
Volume do
Capacidade da
N° de
Ano de
Localização
Escala
digestor (m³)
planta (t/ano)
reatores
Construção
Rümlang, Suiça
20
1
1989
Piloto
8.500
Rümlang, Suiça
160
1
1992
Piloto
Passau, Alemanha
1050
39.000
3
2004
Demonstração
Fonte: Adaptada de www.kompogas.ch e SCHMID, 2008.
(a)
(b)
Figura 4.14 – Na figura (a) é apresentado um modelo esquemático de um digestor com tecnologia
Kompogas e na figura (b) um detalhe do sistema de agitação de um dos digestores construídos no
Ecoparque de La Rioja.
Fonte: Figura (a) adaptada de http://www.technischweekblad.nl/nog-enorm-potentieel-voor-energie-uitafval.78305.lynkx e figura (b) BARCO (2007).
Como dito anteriormente, a tecnologia Kompogas é a única que possui representante
comercial no Brasil. Segundo Kuttner (2009), a construção de uma planta TMB para o
14
www.kompogas.ch
54
processamento de 199.700t/ano de RSU não triado e biometanização de 132.800t/ano de MOR
teria uma custo de cerca de R$41.000.000,00 (quarenta e um milhões de reais) para a parte
nacionalizada e de €4.000.000,00 (quatro milhões de euros) para a parte importada, para uma
data-base do preço de 1.º-8-2009. Cabe destacar que tais valores contemplam apenas o
fornecimento de equipamentos nacionais e importados, engenharia executiva e de processo,
serviços de obra civil e montagem eletromecânica. Os valores mencionados acima não
contemplam os custos de importação, obtenção de licenças, aquisição de terrenos,
equipamento de movimentação interna, construção de prédios e galpões, unidades auxiliares
(laboratórios, oficinas, refeitórios, etc.), unidades de compostagem e tratamentos dos efluentes
líquidos e atmosféricos, conexão da unidade a rede de energia elétrica, impostos, etc.
(KUTTNER, 2009)
Segundo Kuttner (2009), seriam necessários 7 digestores para o processamento da MOR. Para
conversão do biogás em energia elétrica seriam utilizadas 2 unidades de geração de energia
elétrica e térmica de 1.063kWel, cada uma. O RSU será segregado em duas frações (maior e
menor que 60mm) e para a MOR será triturada antes de ser introduzida no digestor. A Tabela
4.14
apresenta o resumo dos principais dados apresentados na referida proposta.
55
Tabela 4.14 - Resumo dos dados apresentados na proposta Kuttner para fornecimento de uma Planta
TMB para o processamento de 199.700t/ano de RSU.
Parâmetro
Capacidade instalada
RSU não triado
MOR
Número de digestores
Gasômetro
Mão de obra necessária
Período de funcionamento
Quantidade
Unidade
199.700
t/ano
132.800
t/ano
7
unidades
desnecessário
30
2
Área requerida
35.000
130
funcionários
turnos
2
m
Nm3/t.MOR
Observações
Corresponde a 66,5% do total de RSU recebidos
Considerando apenas o pessoal envolvido diretamente
na operação da unidade
Desconsiderando a área necessária para compostagem e
tratamento dos efluentes líquidos e atmosféricos
Realizando o quociente entre a quantidade de biogás
estimada a o total de MOR encaminhado ao digestor,
observamos um valor de 120Nm3/t.MOR
Geração de biogás
Geração de energia
Excendete de energia
Consumo de energia
Térmica
Elétrica
Térmica
Elétrica
Térmica
Elétrica
Geração de composto
Geração de efluentes líquidos
Recuperação de recicláveis
Geração de Combustível Derivado de Resíduos (CDR)
Geração de rejeitos de planta
Consumo de água industrial
15.900.000
34.750
34.550
26.000
31.000
8.750
3.550
66.000
39.000
34.300
21.900
16.700
15.000
Nm3/ano
MWh/ano
MWh/ano
MWh/ano
MWh/ano
MWh/ano
MWh/ano
t/ano
t/ano
t/ano
t/ano
t/ano
t/ano
Realizando o produto entre a quantidade de MOR a ser
tratada e a geração de biogás informada pelo fabricante,
observamos um valor de 17.264.000Nm3/ano
Corresponde a 75% do total gerado
Corresponde a 33% do total RSU processados
Corresponde a 0,075t de água por t de RSU processado
Fonte: Adaptado de KUTTNER, 2009.
4.9.3
O Processo Valorga
O processo Valorga foi originalmente desenvolvido na França com base na patente registrada
por Ducellier G. e Isman M., sendo, posteriormente, adquirido pela empresa Steinmuller
Valorga Sarl, subsidiária da empresa alemã Steinmuller Rompf Wassertechnik GmbH.
Recentemente, a tecnologia foi adquirida pela empresa espanhola Urbaser. O processo
Valorga foi inicialmente projetado para tratar resíduos orgânicos, mas, posteriormente, foi
adaptado para o tratamento da FORM. (BARCELOS et al., 2004)
O sistema Valorga é um processo de digestão anaeróbia via seca, majoritariamente operado na
faixa mesofílica, sendo o digestor de único estágio, fluxo semicontínuo, vertical, de formato
cilíndrico, construído em concreto armado. O sistema de alimentação é realizado de forma
semicontínua (uma vez ao dia) com a introdução do material via bombas similares às
56
utilizadas para bombeamento de concreto. A extração do lodo se dá por um processo de
abertura e fechamento de válvulas que, em função da coluna de lodo, exerce uma pressão que
propicia a extração do material sem a necessidade da utilização de bombas. Como sistema
auxiliar, uma bomba de pistão pode ser utilizada nesse processo. No interior do digestor existe
uma parede com um comprimento de aproximadamente 2/3 do diâmetro do digestor,
separando a região de introdução da região de extração do lodo (Figura 4.15). Isso propicia ao
material ser digerido em um sistema de fluxo pistão (INTERNATIONAL, 2005).
A agitação do material em digestão é realizada pela injeção de biogás comprimido (5,9 a 7,9
atm) através de orifícios localizados na base do digestor, não existindo elementos mecânicos
em seu interior. A manutenção da temperatura ocorre via injeção de vapor d‟água no material
afluente. Esses digestores operam com um teor de ST da ordem de 37 a 55%, um tempo de
detenção hidráulica variando entre 18 e 25 dias, com taxa de produção de biogás variando
entre 82 e 106m³ por tonelada de FORM alimentada e consomem cerca de 25% da energia
produzida (INTERNATIONAL, 2005).
De acordo com informações da página web da empresa15, a capacidade média das plantas com
tecnologia Valorga é de 127.652t/ano, sendo a planta de Fos Sur Mer, na França, a de maior
capacidade (497.600 t/ano). Atualmente existem 31 plantas construídas, ou em construção, no
mundo. Na Tabela 4.15 são apresentadas as plantas-piloto com tecnologia Valorga.
Tabela 4.15 – Plantas-piloto e de laboratório construídas com tecnologia Valorga
Volume do Capacidade da
Ano de
Localização
Substrato
Escala
digestor (m³) planta (t/ano) Construção
Montpellier, França
RSU, Dejetos de animais
5
1982
Laboratório
La Buisse, França
RSU
500
8.000
1984
Piloto
FORM, Dejetos de
Vannes, França
50
1986
Piloto
animais, Lodo ETE
Resíduos agrícolas,
Liège, Bélgica
250
1988
Piloto
Dejetos animais
Fonte: Adaptado de (www.valorgainternational.fr)
A Tabela 4.16 apresenta dados referentes à geração e consumo de energia de plantas com
tecnologia Valorga.
15
www.valorgainternational.fr
57
Tabela 4.16 - Balanço Energético de plantas de biometanização com tecnologia Valorga
Planta
Geneva, Suíça
(mesofílica)
Tilburg, Holanda
Capacidade
13.200 t/ano
Resíduo orgânico e
de poda
52.000 t/ano
FORM e poda
Produção de
biogás
Geração de
energia
Energia
consumida pela
planta
Energia
excedente
% Energia
excedente
100 a 120 m3/t
0,435 GWh/ano
(elétrica)
0,275 GWh/ano
(elétrica)
0,16 GWh/ano
(elétrica)
36,8%
82 m3/t
18 GWh/ano
3,3 GWh/ano
(elétrica)
14,7 GWh/ano
(elétrica)
81,7%
Na Figura 4.16 são apresentadas fotos de um digestor com tecnologia Valorga, construído na
cidade espanhola de La Corunã, que, devido a uma série de falhas nos sistemas de segurança,
explodiu em junho de 2002, apenas seis meses após strat-up16 da unidade de biometanização.
Segundo relatos da empresa, falhas nos sistemas de agitação e de monitoramento de nível, e da
pressão interna culminaram na explosão do digestor. Devido ao material em digestão estar
demasiadamente líquido e a problemas no sistema de agitação, ocorreu o chamado “efeito
suffle”, que provocou um inchaço do material em digestão, bloqueando os sistemas de coleta
do biogás, acarretando na elevação da pressão interna e posterior rompimento do digestor.
Após o ocorrido, diversas ações foram tomadas de forma a minimizar os riscos, tais como:
modificações no design e a instalação de uma quantidade maior de coletores de biogás,
sistema de bloqueio da bomba de alimentação em caso de elevação do nível do material em
digestão, instalação de alarmes sonoros e a instalação de uma maior quantidade de discos de
ruptura e válvulas de sobrepressão (PARÉZ, 2003).
16
Strat-up é o período inicial de funcionamento da planta industrial. Nessa fase, os equipamentos são testados e
ajustados para o correto funcionamento. No caso de unidades biometanização, ocorre ainda a estabilização do
processo biológico e aclimatação dos micro-organismos envolvidos no processo de digestão anaeróbia.
58
Figura 4.15 - Modelo esquemático de um digestor com tecnologia Valorga
Fonte: Adaptada de http://www.valorgainternational.fr/en/multipage.xml?pg=3&id=128079
(a)
(b)
Figura 4.16 – Digestor da planta de La Coruña, Espanha o qual, devido a problemas operacionais,
explodiu.
Fonte: (a) < http://avia.espacioblog.com/post/2008/03/25/nostian-problamatica-do-tratamento-do-lixo> (b) <
http://galiciamedioambiente.wordpress.com/category/calidade-ambiental/rsu-coruna-nostian/>
Segundo Caddet (2001), a unidade de Tilburg foi instalada em 1991 para atender a 10 cidades
do sul da Holanda e foi projetada para tratar 52.000t/ano de FORM e poda verde. Entre os
anos de 1994 a 1999 tratou em média 40.000t/ano, operando com cerca de 80% de sua
capacidade de projeto. A produtividade média de biogás no período foi de 75m3/t de resíduo
processado, com uma concentração de metano de 56%. O biogás produzido na unidade é
purificado a biometano e lançado na rede de gás natural (GN) da região. Do biogás produzido
na unidade, são utilizados 14% para suprir suas necessidades internas de calor e 18% de
energia elétrica. Com uma produção anual de biometano de 2.000.000m3, a unidade lança na
rede 1.360.000m3/ano. A geração de resíduos de planta corresponde a 15% do total em peso de
59
resíduos processados, sendo os tais resíduos dispostos em um aterro sanitário. O investimento
na unidade foi de cerca de 18 milhões de euros, tendo como principal fonte de receita a taxa
cobrada pelo tratamento dos resíduos (€94/t) e da venda do biometano (€0,5/m3). A unidade
apresentou um pay-back17 de 4,75 anos.
4.9.4
O Processo Laran (Ex - Linde-BRV)
O processo Laran foi originalmente desenvolvido pela empresa Linde BRV Biowaste
Technologies, atualmente é propriedade da austríaca STRABAG Umweltanlagen GmbH.
Segundo Strabag1 (2010), a tecnologia Laran teve seu primeiro digestor em escala-piloto
construído em 1994, em Baar, na Suíça; e, em 1996, o primeiro em escala industrial, em
Sagard, Alemanha.
O sistema Laran, originalmente conhecido como Linde-BRV, é um processo de digestão
anaeróbia via seca, que pode operar nas faixas termofílica ou mesofílica, com digestor de
único estágio, fluxo pistão semicontínuo, horizontal de formato retangular, construído em
concreto armado (Figura 4.17). Pode ser alimentado com diversos tipos de resíduos orgânicos,
aceitando teores de matéria seca entre 15% a 45% (STRABAG2, 2010).
O resíduo é introduzido no digestor por uma unidade compacta de alimentação. O material
digerido é extraído com o auxílio de uma bomba e tanque de vácuo, podendo ser recirculado
ou desidratado por uma prensa, seguida por uma centrífuga, sendo geralmente estabilizado em
túneis de compostagem aeróbia (INTERNATIONAL, 2008).
O sistema Laran trata diversos tipos de resíduos com elevado teor de sólidos, aceitando
resíduos orgânicos de poda, agrícolas, de indústrias, além de FORM. O processo de agitação é
realizado com o auxílio de pás rotatórias perpendiculares às paredes laterais do digestor,
fixados em eixos perpendiculares ao fluxo do material em digestão. Esse sistema evita a
formação de escuma e sedimentação de inertes. Um mecanismo de piso móvel auxilia no
transporte e retirada da massa digerida (STRABAG2, 2010). Devido ao registro de patente do
17
Pay-back é o tempo decorrido entre o investimento inicial e o momento no qual o lucro líquido se iguala a esse
valor. Fonte: (http://pt.wikipedia.org/wiki/Payback_(finan%C3%A7as)).
60
digestor cilíndrico da Kompogas, esse sistema foi desenvolvido com o formato retangular, o
que impossibilitou a utilização do eixo longitudinal para fixação dos agitadores mecânicos
(EDELMANN, W. e ENGELI H, 2005).
De acordo com Ostrem (2004), a produção de biogás esperada no digestor Laran é da ordem
de 100m3/t de FORM alimentada. Na Tabela 4.17 são apresentados dados sobre o consumo
energético e produção de biogás de algumas plantas com tecnologia Laran.
Tabela 4.17 – Produção de biogás e energia em plantas com tecnologia Laran
Planta
Baar, Suíça
Heppenheim,
Alemanha
Lemgo, Alemanha
(termofílica)
Capacidade
Produção
de biogás
Geração de
energia
Energia
consumida pela
planta
Energia
excedente
% Energia
excedente
18.000 t/ano
Resíduo orgânico e
de poda
85 m3/t
0,64 GWh/ano
-
-
-
33.000 t/ano
FORM, poda e
industrial
-
5,7 GWh/ano
(elétrica)
8,8 GWh/ano
(calor)
1,7 GWh/ano
(elétrica)
4,0 GWh/ano
(elétrica)
70,2%
40.000 t/ano
Resíduo orgânico
102 m3/t
6 GWh/ano
-
-
-
De acordo com informações de Strabag1 (2010), a capacidade média das plantas com
tecnologia Laran é de 49.132 t/ano, sendo a planta de Valladolid, na Espanha, a de maior
capacidade (200.000 t/ano). Atualmente existem 21 plantas construídas ou em construção no
mundo. Na Tabela 4.18 são apresentadas as plantas-piloto construídas com tecnologia Laran.
Tabela 4.18 – Plantas-piloto e de demonstração construídas com tecnologia Laran
Volume do
digestor (m³)
500
Ano de
Construção
1994
Eurasburg/Quarzbichl,
Alemanha
120*
1996
Ravensburg, Alemanha
120*
1996
Localização
Baar, Suíça
*Volume calculado considerando um Tempo de Detenção Hidráulico de 22 dias, capacidade instalada de
1.500t/ano e um volume útil de 2/3 do digestor.
Fonte: Adaptado de STRABAG1, 2010 e EDELMANN, W. e ENGELI H, 2005
61
Figura 4.17 - Modelo esquemático de um digestor com tecnologia Laran
Fonte: Adaptado de STRABAG2, 2010.
Na Figura 4.18 são apresentados detalhes de digestores com tecnologia Laran. Na Figura
4.18(a) podem ser observados os agitadores mecânicos do digestor da cidade de Baar na
Suíça; a Figura 4.18(b) mostra o sistema de aquecimento de um digestor, via serpentinas
instaladas nas paredes.
(a)
(b)
Figura 4.18 – Detalhes de digestores com tecnologia Laran. Na Figura (a) detalhe para os agitadores
mecânicos do digestor da cidade de Baar, Suíça. Na Figura (b) detalhe para o sistema de aquecimento de
um digestor, via serpentinas instaladas nas paredes.
Fonte: Figura (a) - EDELMANN, W. e ENGELI H, 2005 e Figura (b) – CHRZĄSTEK, 2009.
62
5. Visitas Técnicas às Plantas de Biometanização
Buscando obter dados sobre a realidade operacional de plantas de biometanização de RSU,
bem como subsidiar a análise crítica das informações obtidas via pesquisa bibliográfica, foram
realizadas visitas técnicas à diferentes unidades industriais de biometanização RSU em
operação na Europa.
Para a definição das plantas que seriam visitadas, estabeleceram-se os seguintes critérios:

visitar ao menos uma planta de cada uma das tecnologias de biometanização seca que
atualmente dominam o mercado, sendo elas: Laran; Valorga; Kompogas e Dranco;

otimizar a alocação dos recursos disponíveis para transporte e acomodação;

reduzir o tempo de deslocamento entre as visitas a cada uma das plantas;

facilitar a comunicação e o agendamento das visitas.
Para obtenção de dados relacionados às condições operacionais das plantas visitadas, foi
elaborado um questionário de coleta de informações, em cuja estrutura buscou otimizar a
coleta de dados, com foco na avaliação das condições operacionais da unidades visitadas. O
questionário elaborado é apresentado no Anexo 10.1.
Devido a Espanha ser atualmente um dos países com a maior capacidade instalada de
biometanização de RSU, além de possuir unidades relativamente novas de todas as tecnologias
enfocadas, possibilitando assim uma otimização na alocação de tempo e recursos, optou-se por
visitar plantas localizadas nesse país.
Foram visitadas quatro unidades entre os dias 4 e 11 de dezembro de 2008. Para o
preenchimento dos formulários, direcionaram-se perguntas ao técnico que acompanhou cada
uma das visitas e solicitado que a visita fosse acompanhada pelo responsável pela operação da
planta ou da unidade de biometanização.
O Anexo 10.5 apresenta o relatório fotográfico das visitas técnicas realizadas.
63
5.1 Ecoparque de La Rioja
A visita à unidade foi realizada no dia 5-12-2008 e acompanhada pela Chefe de Qualidade e
Meio Ambiente, Sra. Maite Herrero Sáenz. O Ecoparque de La Rioja ─ localizado em La Rad
de Verea, S/N, 26142, Villamediana de Iregua, La Rioja, Espanha ─ possui uma capacidade
instalada para tratamento de 130.000t/ano de RSU não triados; 10.000t/ano de resíduos de
embalagens recicláveis segregados na fonte; 3.000t/ano de resíduos de grandes volumes e
5.000t/ano de resíduos de poda. A unidade de biometanização é composta por 6 digestores
Kompogas de 1.150m3 cada um; opera a 55°C; com um tempo de detenção de 20 a 23 dias,
teor de matéria seca superior a 20% e uma capacidade instalada para tratar 75.000t/ano de
MOR. A unidade processa os RSU gerados por cerca de 300.000 habitantes (BARCO, 2007).
De acordo com a página web da planta, a unidade produz 14×106m3 de biogás por ano, gera
em torno de 17.000MWh/ano de energia elétrica, exporta para a rede 12.750MWh/ano, além
de apresentar uma demanda interna de 25% do total de energia elétrica produzida. A unidade
começou a ser construída em 2003, e em 2005 foram iniciados os testes de strat-up e em 2007
a unidade foi inaugurada. O Ecoparque ocupa uma área de total de 8ha, tendo um custo de
implantação de €30.000.000,00 (trinta milhões de euros).
A unidade é divida em três linhas, conforme elencado a seguir:

linha azul: triagem de resíduos de grandes volumes (móveis, eletrodomésticos e
outros).

linha amarela: triagem dos resíduos de embalagens provenientes da coleta seletiva.

linha cinza: tratamento do RSU proveniente da coleta normal, não segregada. É dessa
linha que se recupera a matéria orgânica para envio à unidade de biometanização.
Como sistemas de controle das emissões, a unidade possui uma estação de tratamento de
efluentes (ETE) e um sistema de biofiltros para tratamento do ar ambiente e remoção de
maus odores e compostos orgânicos voláteis. A unidade não possui gasômetro ou sistema
de remoção de gás sulfídrico do biogás. Para controle do teor de gás sulfídrico é
adicionado óxido de ferro ao material que será alimentado. Os digestores possuem um
64
volume útil de 70% e o restante funcionando como uma espécie de gasômetro, utilizado
para armazenamento temporário e para o aproveitamento do biogás são utilizados dois
motores de cogeração GE Jenbacher de 1.095kWmec (1.065kWelec).
A Tabela 5.1 apresenta os dados de entrada e saída da unidade. Conforme pode ser
observado, o percentual de recuperação de recicláveis é inferior a 10% e a geração de
resíduos de planta superior a 50%, enquanto a demanda interna de energia supera 45% do
total gerado. A geração de biogás por tonelada de MOR variou entre 74 e 134m3 e a
geração elétrica entre 103 e 202kWh, valores bem inferiores aos informados pela empresa
que comercializa a tecnologia. A demanda interna de energia elétrica da unidade variou
entre 47 e 61,7%, valores também superiores aos encontrados na página web da unidade.
Tabela 5.1 – Dados de entrada e saída do Ecoparque de La Rioja
Tipo de Resíduo
Linha de
tratamento
Unidade
Ano
2005
2006
2007
2008
2009
2010*
Resíduos recebidos na planta
RSU não segregado
Resíduos de embalagens
Resíduos volumosos
Percentual de orgânicos
Recicláveis recuperados
Resíduos de planta
Composto
Matéria orgânica estabilizada
Matéria orgânica não estabilizada
Lodo da biometanização
Resíduos de planta
Cinza
kg
Amarela
kg
2.620.380
4.447.610
4.005.730
4.660.010
4.849.562
2.329.630
Azul
kg
0
64.660
636.480
648.980
772.970
378.110
Cinza
kg
Materiais recuperados e resíduos de planta
Cinza / Azul
kg
262.440 1.295.180
Cinza / Azul
kg
10.328.533 39.342.802
41,45%
39,08%
38,54%
4.756.660
71.561.928
7.687.750
65.083.167
8.100.055 3.526.070
61.654.110 34.026.232
1.991.741
0
0
0
3.183.570
1.198.546
690.940
10.037.840
28.311.370
2.096.400
3.292.080
1.405.820
1.144.260
20.887.390
0
11.422.845
3.566.160
1.175.868
55.780
0
0
6.498.200
1.850.270
609.058
6.077.703
9.153.100
0
3.182.160
4.439.600
1.948.600
5.457.570
8.307.400
4.401.700
1.713.192
1.548.100
597.600
Cinza
Cinza
Cinza
Cinza
Amarela
Amarela
kg
0
0
kg
0
0
kg
0
0
kg
0
0
kg
1.310.260 2.385.140
kg
1.038.398 1.784.144
Geração de biogás e energia
Biogás
Energia elétrica gerada
Energia elétrica exportada
Cinza
Cinza
Cinza
Nm3
kWh
kWh
Total de resíduos recebidos
Total de resíduos recicláveis recuperados
Total de resíduos de planta enviados ao aterro
Total de matéria orgânica tratada
Geração de resíduos de planta
Utilização da capacidade instalada
Todas
Todas
Todas
Cinza
Todas
Todas
Todas
Cinza
kg
kg
kg
kg
%
%
%
Produção de biogás
Produção energia elétrica
Demanda interna de energia elétrica
Cinza
Cinza
Cinza
18.975.920 49.696.970 109.542.980 110.129.060 111.285.270 52.500.575
0
0
0
Resumo
21.596.300 54.209.240 114.185.190 115.438.050 116.907.802 55.208.315
1.572.700 3.680.320
7.940.230 10.979.830 11.666.215 5.376.340
11.366.931 41.126.946 72.760.474 66.488.987 62.829.978 34.635.290
0
0
1.991.741 41.136.550 33.454.495 6.553.980
7,3%
6,8%
7,0%
9,5%
10,0%
9,7%
52,6%
75,9%
63,7%
57,6%
53,7%
62,7%
14,6%
36,6%
77,2%
78,0%
79,0%
74,6%
Nm3/t RSU
3
0
0
0
Nm /t MOR
kWh/t RSU
kWh/t MOR
%
0
0
55
29
49
0
0
0
0
134
84
202
74
40
103
56,1%
127
75
194
47,0%
33
29
61,4%
Fonte:
Adaptado
de
http://www.larioja.org/npRioja/upload/documents/472488_100701_Datos_Web_Ecoparque.pdf?idtab=470235
* Dados até 1.º-7-2010
A Tabela 5.2 apresenta um resumo dos principais equipamentos e dados das estruturas do
Ecoparque de La Rioja.
65
Tabela 5.2 – Resumo dos equipamentos e estruturas do Ecoparque de La Rioja
Equipamentos e estruturas
Volume de escavação
Equipamentos e estruturas
Quantidade Unidade Equipamentos e estruturas
185.183
Concreto estrutural
15.200
Mesa densimétrica
1
unidades
3
Separador ótico
7
unidades
2
Separador magnético
4
unidades
2
Separador focault
3
unidades
Aspiradores de plástico filme
Prensas
Digestores
Células de compostagem
2
6
6
6
unidades
unidades
unidades
unidades
2 x 834
2 x 1.065
m3
kWh
m
29.300
m
Área de vias internas
17.300
m
Fosso de recepção de resíduos
Correias transportadoras
Peneiras rotatórias tipo trommel
Separador balístico
2.800
90
4
4
m3
unidades
unidades
unidades
Área construída de galpões/prédios
Outras peneiras
2
Quantidade Unidade
3
m
unidades Biofiltros
Motogeradores
Fonte: Adaptado de Gobierno de La Rioja (2005).
A Figura 5.1 apresenta uma imagem de satélite da unidade e a Figura 5.2 o layout da unidade.
Em termos de área, o fosso e a unidade de triagem ocupam cerca de 20%; os digestores e
sistema de alimentação, 5%; compostagem, maturação e remoção de impróprios, 12%;
motores de cogeração, 0,5%; e a ETE e os biofiltros 3%.
Figura 5.1 – Imagem de satélite do Ecoparque de La Rioja
Fonte: GoogleEarth
66
Figura 5.2 – Layout do Ecoparque de La Rioja
Fonte: Adaptado de www.ecoparquedelarioja.es
Segundo relatos dos responsáveis pela operação da unidade, dos 6 digestores 5 ficaram
parados por quase um ano devido à demora na reposição de uma peça do sistema de
alimentação. Os RSU da região possuem um alto teor de vidro e, mesmo após a passagem pelo
sistema de triagem, a MOR ainda possui um elevado grau de contaminação de vidro, o qual se
deposita no interior do digestor, formando uma crosta na extremidade em que onde estão
localizadas as tubulações de extração. Esse fato acarreta constantes entupimentos do sistema
de extração. Para desobstrução das tubulações de extração, remove-se um tampão da tubulação
e, com auxílio de uma haste de ferro, realiza-se a desobstrução da linha. Entretanto, quando o
sistema é desobstruído, um jato de lodo é lançado para fora do sistema, acumulando entre os
digestores, formando uma verdadeira lagoa. Esse material é constantemente removido com o
auxílio de bombas e a área foi apelidada pelos operadores como “praça de guerra”. A Figura
5.3 apresenta um detalhe da chamada “praça de guerra”.
67
Figura 5.3 – Detalhe da “praça de guerra” formada devido à necessidade recorrente de desobstrução do
sistema de extração.
A operação da unidade foi licitada em 2002, concedendo ao vencedor os direitos de
exploração até o ano de 2015. Entretanto, em 2009, a empresa Acciona S.A., vencedora da
referida licitação, rescindiu o contrato, alegando elevados prejuízos financeiros com a
operação do Ecoparque de La Rioja.
5.2 Ecoparc 2
A visita à unidade foi realizada no dia 4-12-2008 e acompanhada pelo Chefe de Manutenção,
Sr. Àlvar Bazar Raventos. O Ecoparc 2 ─ localizado na Prolongación Avenida Torre Mateu
s/n, Polígono Industrial de Can Salvatella de Barberà del Valles, Montcada i Reixac, Espanha
─ possui uma capacidade instalada para tratamento de 240.000t/ano de RSU, sendo
70.000t/ano de FORM; e 170.000t/ano de RSU não segregados na fonte. Está sendo construída
uma nova linha para o tratamento de 27.500t/ano resíduos de embalagens recicláveis
segregados na fonte. A unidade de biometanização é composta por 3 digestores Valorga de
4.500m3 cada um, opera a 35°C, a um tempo de detenção variando entre 25 a 30 dias, teor de
matéria seca de 32% +2%. A unidade processa cerca de 13% dos RSU gerados na região
metropolitana de Barcelona e é operada pelo consórcio de empresas Ecoparc del Besòs S.A., o
qual é composto por: FCC S.A.; URBASER S.A.; TIRSSA S.A e TERSA S.A.
68
De acordo com a Entitat del Medi Ambient (2004), a unidade produz 13,7x106m3 de biogás
por ano, gera em torno de 26.400MWh/ano e apresenta um autoconsumo elétrico de 59%. A
unidade começou a ser construída em 2000, sendo inaugurada em 2004. Em 2007 foram
construídos os túneis de compostagem e a implantação de um novo sistema de desodorização.
Em 2010 foi incorporada uma linha para recuperação de resíduos de embalagens. O custo de
implantação foi de €51.000.000,00 (cinquenta e um milhões de euros). De acordo com Hill et
al. (2005), considerando valores de 2005, o custo de tratamento dos RSU era de US$48,41/t
(quarenta e oito dólares e quarenta e um cents) e o custo de operação e manutenção da unidade
era de US$19.350.000,00 (dezenove milhões trezentos e cinquenta mil dólares), sendo que
US$8.760.000,00 (oito milhões e setecentos e sessenta mil dólares), ou pouco mais de 45% do
total, refere-se a custos de disposição final dos rejeitos de processo.
A unidade é divida em três linhas, conforme elencado a seguir:

linha FORM: triagem da FORM, e a matéria orgânica recuperada é encaminhada à
unidade de biometanização;

linha Resto: triagem do RSU não segregados na fonte, e a MOR é encaminhada aos
túneis de compostagem;

linha Embalagens: triagem dos resíduos de embalagens provenientes da coleta seletiva;

linha Poda Verde: resíduos de poda são triturados e misturados a MOR para envio aos
túneis de compostagem.
A unidade opera 24 horas por dia, 7 dias por semana e recebe resíduos 7 dias por semana.
Os sistemas de pré-tratamento, alimentação e extração da unidade de biometanização
operam 6 dias por semana. De acordo com Roca (2004), o terreno onde está localizada a
unidade possui 9,7ha ─ 2,9ha de área verde; 3,5ha de área ocupada pelas instalações; e
3,2ha de área pavimentada. A linha FORM tem uma capacidade instalada para triar 23t/h e
a Resto é composta por duas linhas com capacidade de 45t/h, cada uma. Para
aproveitamento do biogás são utilizados 4 motores de cogeração de 1.048kWel cada.
Como sistemas de controle das emissões, a unidade possui uma ETE e um sistema de
desodorização do ar ambiente. A ETE utiliza um sistema de nitrificação e desnitrificação,
69
seguido por um sistema de osmose reversa para ultrafiltração do efluente. O sistema de
desodorização tem uma capacidade para tratamento de 500.000m3/h e todas as unidades do
complexo que podem ocasionar na geração de maus odores operam a pressão negativa; o
ar ambiente é aspirado e encaminhado a um sistema de lavadores químicos, composto por
um lavador ácido, seguido por um lavador alcalino, sendo então o fluxo de ar direcionado
a biofiltros. O biogás produzido é direcionado a um gasômetro para armazenamento
temporário, sendo submetido a um tratamento biológico para remoção do sulfídrico,
quando, então, é levado aos motores para geração de eletricidade e calor.
A Tabela 5.3 apresenta os dados de entrada e saída da unidade. Conforme pode ser
observado, o percentual de recuperação de recicláveis dos últimos 3 anos é inferior a 3%, e
a geração de rejeitos de planta superior a 50%; e em 2007 foi de 70,1%. A geração de
biogás por tonelada de FORM é de cerca de 120m3 e a geração elétrica entre 101 e
263kWh.
Tabela 5.3 - Dados de entrada e saída do Ecoparc 2
Tipo de Resíduo
Unidade
2006**** 2007***
t
RSU não segregado
94.556 149.381
t
FORM
69.965
68.446
t
Outros
41
t
Resíduos de grandes volumes
t
25.496
5.202
t
Resíduos de planta
84.918 152.779
t
Matéria Orgânica Tratada
69.592
68.446
Biogás
m3
MWh
Resumo
t
%
%
%
Nm3/t total resíduos
9.028
6.911
164.562
15,5%
51,6%
68,6%
217.827
2,4%
70,1%
90,8%
-
-
2008**
2009*
160.929
76.603
4.647
4.047
137.084
99.814
3.629
7.064
149.752
20.597
6.600
135.028
25.242
9.153.000 11.942.000
20.180
23.281
246.226
2,9%
60,8%
102,6%
240.527
2,7%
56,1%
100,2%
38
50
Nm3/t FORM
119
120
kWh/t total resíduos
55
32
83
97
kWh/t FORM
129
101
263
233
Fonte: Adaptado de: *Entitat del Medi Ambient (2007), ** Entitat del Medi Ambient (2008), *** Entitat del
Medi Ambient (2009), **** Entitat del Medi Ambient (2010).
70
A Figura 5.4 apresenta uma imagem de satélite da unidade. Em termos de área, o fosso e a
unidade de triagem ocupam cerca de 16%, os digestores e sistema de alimentação 3%,
compostagem, maturação e remoção de impróprios 9%, motores de cogeração 0,5% e a ETE e
os biofiltros 8%.
Figura 5.4 – Imagem de satélite do Ecoparc 2
Fonte: GoogleEarth
Figura 5.5 – Layout do Ecoparc 2
Fonte: Adptado de Entitat del medi ambient (2004)
71
Segundo relatos dos responsáveis pela operação da unidade, os 3 digestores passaram por
modificações devido a problemas com o acúmulo de inertes no interior do digestor. Mesmo
direcionando ao digestor apenas a FORM após a triagem, os inertes se acumulavam no interior
dele, sendo, então, necessário abrir os digestores para remoção desse material. Além disso, a
parede central do digestor ─ cuja função é evitar a formação de caminhos preferenciais e
impedir que material alimentado passe direto do tubo de alimentação para o tubo de extração
─ teve de ter seu comprimento reduzido tendo em vista o grande acúmulo de materiais inertes
na passagem entre as duas seções do digestor. Devido ao projeto não contemplar um
mecanismo de acesso ao interior desses digestores, foi necessária a abertura de orifícios no
topo dos digestores para permitir a entrada de máquinas e retirar do material depositado.
Outro inconveniente dessa tecnologia é a necessidade constante de limpeza dos bicos injetores
de biogás comprimido. A agitação do material em digestão é realizada pela injeção de biogás
comprimido na base do digestor; entretanto, tais bicos injetores entopem constantemente.
Frequentemente, os mangotes que injetam o biogás são desconectados, e, com o auxílio de
uma haste de metal, desentopem-se os bicos de injeção. Nesse procedimento, ocorre a perda
de uma parcela do biogás produzido e o serviço é extremamente arriscado, devido à
possibilidade de explosão.
72
A Figura 5.6 apresenta detalhes da operação de limpeza de um dos digestores.
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 5.6 – Detalhe da operação de remoção dos inertes sedimentados no interior de um dos digestores do
Ecoparc 2. (a) Detalhe do guindaste utilizado para remoção do material. (b) Detalhe do orifício aberto no
topo do digestor para a entrada dos equipamentos e remoção do material sedimentado. (c) Detalhe do
interior do digestor durante o procedimento de limpeza. (d) Detalhe das caçambas onde eram lançados os
materiais extraídos do interior do digestor.
Fonte: Foto não referenciada. Pertencente ao acervo particular do co-orientador dessa dissertação.
5.3 Centro de Tratamiento de Residuos de Valladolid
A visita à unidade foi realizada no dia 10-12-2008 e acompanhada pelo responsável pela área
de biometanização, Sr. Jorge Mateo. O Centro de Tratamiento de Residuos de Valladolid
(CTR Valladolid) ─ localizado na carretera de León Km 13 - E - 47009, Valladolid, Espanha
─ possui uma capacidade instalada para tratamento de 200.000t/ano de RSU, sendo
15.000t/ano de FORM. A unidade de biometanização é composta por um digestor Laran, cujo
volume total é de 1.986m3; volume útil de 1.682,15; opera a 35°C; um tempo de detenção de
28 dias e um teor de matéria seca entre 27% e 30%. A unidade processa os RSU gerados na
73
província de Valladolid, atendendo a uma população de cerca de 500.000 habitantes. A
unidade é operada por um consórcio formado pelas empresas Isolux Cosán Servicios, FCC
S.A. e Zarzuela S.A..
A unidade produz 1,7x106m3 de biogás por ano, gerando em torno de 3.000MWh/ano. A
unidade começou a ser construída em 1999 e, inaugurada em 2002. O custo de implantação da
foi €21.874.369,00 (vinte e um milhões oitocentos e setenta e quatro mil e trezentos e sessenta
e nove euros). Em 2008, a taxa cobrada para o tratamento dos RSU não segregado era de
€17,00/t (dezessete euros por tonelada) e da FORM de €36,00/t (trinta e seis euros por
tonelada) e a produção de rejeitos de planta é de cerca de 50% dos resíduos recebidos.
A unidade é divida em quatro linhas, conforme elencado a seguir:

linha Orgânico: recebe FORM, lodos de ETE e resíduos de poda. Parte da fração
orgânica recuperada é direcionada à unidade de biometanização e parte ao sistema de
compostagem;

linha RSU não segregado: triagem do RSU não segregados na fonte, sendo que a MOR
é encaminhada diretamente aos túneis de compostagem;

linha Embalagens: triagem dos resíduos de embalagens provenientes da coleta seletiva;

linha Resto: triagem dos resíduos recicláveis provenientes da coleta seletiva de
resíduos secos (diversos tipos de resíduos recicláveis coletados juntos).
A unidade opera em dois turnos de 8 horas, 7 dias por semana. O terreno onde está localizada
a unidade possui cerca de 7ha, sendo 3ha de área construída. Para aproveitamento do biogás é
utilizado um motor de cogeração de 720kW.
Para remoção de maus odores gerados nos galpões de compostagem, a planta possui sistema
de tratamento composto por um lavador de gases e um bilfiltro preenchido com madeira
triturada. Os efluentes líquidos são direcionados a um sistema fechado de recirculação, sendo
utilizados para umidificar os resíduos a serem alimentados no digestor, adequar o teor de
umidade dos resíduos em compostagem e para a umidificação dos biofiltros. A unidade possui
um gasômetro de 2.150m3 para armazenamento temporário do biogás.
74
O material extraído do digestor é encaminhado aos túneis de compostagem aeróbia para póstratamento. O processo é divido em duas etapas (fermentação e maturação) e dura cerca de
quatro semanas. Nas duas primeiras semanas, o material permanece em um dos 12 túneis de
fermentação, sendo então direcionado a um dos dez túneis de maturação, onde permanece por
mais duas semanas.
A Tabela 5.4 apresenta os dados de entrada de resíduos, produção de energia elétrica e
utilização da capacidade instalada do CTR Valladolid. Vale destacar que a unidade possui um
elevado índice de utilização da capacidade instalada, superando os 97%.
Tabela 5.4 - Dados de entrada de resíduos e produção de energia elétrica do CTR Valladolid
Dados
Unidade
t
%
MWh
Anos
2006* 2008**
195.643 198.073
97,8%
99,0%
1.750
-
Fonte: Adaptado de: *Junta de Castilla y León (2010). ** www.ctrvalladolid.com
A Figura 5.7 apresenta uma imagem de satélite da unidade. Em termos de área, o fosso ocupa
cerca de 1%; a unidade de triagem, cerca de 10%; o digestor, 1,5%; e a compostagem,
maturação e remoção de impróprios 15% da área total da planta.
Figura 5.7 – Imagem de satélite do CTR Valladolid
Fonte: GoogleEarth
75
Segundo relatos dos responsáveis pela operação da unidade, pouco tempo depois do início da
operação da unidade, uma das pás do sistema de agitação quebrou e teve de ser substituída. O
digestor possui um sistema para auxiliar no fluxo do material em digestão; entretanto, não
suportou o peso do material em digestão, por isso está inoperante. São comuns entupimentos
no sistema de alimentação e nas linhas de triagem.
5.4 Biocompost - Planta de Tratamento de RSU de Vitória-Gasteiz para el Território
Historico de Álava
A visita à unidade foi realizada no dia 9-12-2008 e acompanhada pelo Diretor Financeiro, Sr.
Carlos Matínez Gálvez. A Biocompost ─ localizada na carretera Askarra, s/n, 01015, distrito
industrial de Jundiz, em Vitoria-Gasteiz, Espanha ─ possui uma capacidade instalada para
tratamento de 120.750t/ano de RSU não segregados na fonte e 13.500t/ano de resíduos de
poda. A unidade de biometanização é composta por 1 digestor Dranco de 1.770m3, opera entre
50 e 55°C, com um tempo de detenção de 26 dias e uma capacidade instalada para tratar
20.000t/ano de MOR.
A unidade possui capacidade para produzir 6x106m3 de biogás por ano e gerar cerca de
6.000MWh/ano de energia elétrica. A unidade começou a ser construída em 2004, sendo que
em 2006 foram iniciados os testes de start-up. Ocupa uma área de total de cerca de 6ha e o
custo de implantação foi de €23.289.292,75 (vinte e três milhões duzentos e oitenta e nove
mil duzentos e noventa e dois euros e setenta e cinco centavos). A unidade é operada por um
consórcio formado pelas empresas FCC S.A. e Cespa Conter S.A..
Os RSU recebidos, após passarem por uma triagem manual para retirada dos materiais de
grande volumes, são direcionados a um trommel, o qual segrega os materiais em três frações
de diferentes diâmetros, sendo elas:

>100mm: linha de materiais recicláveis. Essa fração é direcionada a sistemas de
triagem manual e mecanizada para recuperação dos recicláveis. O rejeito dessa linha é
encaminhado ao aterro sanitário.
76

40 – 100mm: linha de orgânicos com elevada quantidade contaminantes (materiais
impróprios ao processo de biometanização). Essa fração é encaminhada diretamente ao
sistema de compostagem.

< 40mm: linha de orgânico com baixa quantidade de materiais contaminantes. Essa
fração é direcionada ao digestor para biometanização.
Os caminhões que chegam à unidade são pesados e então direcionados a área de descarga. Os
RSU são então basculados dos caminhões em um dos fossos de recpção. A unidade possui
dois fossos, com um volume total de acumulação de 3.516m3, o suficiente para armazenar a
quantidade RSU entregue a cada dois dias.
O sistema de pré-tratamento foi dimensionado de forma a recuperar no mínimo 8% do RSU
recebido na unidade. As linhas de pré-tratamento possuem elevado grau de automatização e
possuem uma capacidade instalada de 30t/h cada.
De forma a garantir um fluxo constante de matéria orgânica para alimentar o digestor, a MOR
é armazenada em um tanque pulmão de 75m3. Esse material é então direcionado a uma tolva
de mistura, para mescla com parte do material extraído do digestor. Nessa mesma câmara o
material é aquecido até uma temperatura de 50°C, via com a injeção de vapor. Além disso,
adiciona-se ainda cloreto ferroso para minimizar a produção de gás sulfídrico e terras
diatomáceas para elevar o teor de matéria seca. A produtividade média de biogás é de
138Nm3/t de MOR alimentada e o sistema promove uma redução de cerca de 15% em peso da
MOR alimentada no digestor. O material extraído do digestor é misturado ao material extraído
dos túneis de compostagem, sendo essa mistura então encaminhada ao galpão de maturação
para produção do composto.
A planta possui três linhas de efluentes líquidos. Uma das linhas capta as águas pluviais
limpas, provenientes dos telhados das unidades e das áreas sem risco de contaminação, e
direcionada a um tanque para armazenamento e reutilização. Outra linha capta as águas
pluviais de áreas com risco de contaminação e os efluentes provenientes da lavagem de
caminhões e dos recipientes de coleta da RSU. Esse efluente é direcionado aos túneis e
compostagem e leiras de maturação para umidificação do material. Os efluentes do processo
77
de tratamento dos resíduos são direcionados a um tanque de armazenamento de 172m3 e
posteriormente coletados por caminhões limpa-fossa e encaminhados a uma ETE.
Posteriormente, pretende-se construir uma ETE na Planta TMB de Vitória-Gasteiz.
Todos os galpões da unidade operam a pressão negativa, sendo o ar ambiente direcionado a
um sistema de tratamento para remoção de maus odores e outros compostos que
comprometam a qualidade do ar. O sistema de tratamento possui duas linhas, sendo uma para
a área de pré-tratamento e o outro para a área de compostagem ─ fermentação e maturação.
Cada uma das linhas possui um scrubber, para lavagem do ar, e um biofiltro de alto
desempenho, possuindo uma eficiência mínima de 98% para remoção de compostos orgânicos
voláteis.
A Tabela 5.5 apresenta os dados de entrada e saída da unidade. Conforme pode ser observado
o percentual de recuperação de recicláveis é de 3,1% e a geração de resíduos de planta
superior a 62,8%. A geração de biogás por tonelada de resíduos recebidos foi de 14,4Nm3 e a
geração elétrica 8,5kWh. Cabe destacar o pequeno percentual de utilização da capacidade
instalada, 48,8%.
Tabela 5.5 – Dados de entrada de resíduos e produção de energia e biogás da Biocompost
Tipo de Resíduo
Unidade
t
RSU
t
Terras diatomáceas
t
t
Resíduos de planta
t
Matéria Orgânica Estabilizada
Ano
2008
58.230
705
1.834
36.982
670
1
Biogás
Energia elétrica2
Nm3
MWh
499.862
t
%
%
%
58.935
3,1%
62,8%
48,8%
850
Resumo
Nm3/t total resíduos
kWh/t total resíduos
8,5
14,4
1 - Dado original: 450t - convertido para Nm3 considerando 65% de metano e uma densidade
0,900248756218906 kg/m3
2 - Calculado considerando 1m3 de biogás igual a 1,7kWh de energia elétrica
Fonte: Adaptado de Ayuntamiento de Vitoria-Gasteiz (2010)
78
A Figura 5.8 apresenta o fluxograma da planta da Biocompost, no qual estão representadas as
três linhas de tratamento dos resíduos, bem como os principais equipamentos utilizados em
cada etapa do processo. A Figura 5.9 apresenta uma imagem da satélite da unidade.
Figura 5.8 – Fluxograma da Planta TMB de Vitória-Gasteiz
Fonte: Adaptado de < http://www.ows.be/pages/foto_ref.php?foto=45_2414_flow_EN.gif>
Figura 5.9 - Imagem de satélite do CTR Valladolid
Fonte: GoogleEarth
79
6. Análise Crítica das Tecnologias de Biometanização
O presente trabalho objetiva a avaliação de diferentes tecnologias de biometanização de RSU,
de forma a prover os subsídios necessários para a definição de qual é a mais adequada para
aplicação em Minas Gerais. Foram avaliadas quatro tecnologias de biometanização seca de
RSU, as quais são fornecidas por empresas consolidadas no mercado, possuem uma grande
quantidade de plantas construídas, experiência comprovada no desenvolvimento de projetos de
unidades de tratamento de RSU, são marcas sólidas e de atuação global. Para análise das
tecnologias, definiu-se uma série de indicadores, os quais mensuram a eficiência dos processos
e possibilitam uma avaliação mais adequada das mesmas.
Os indicadores foram divididos em quatro grupos, conforme suas características e origem dos
dados. Os grupos de indicadores são os seguintes: Histórico das Tecnologias, Aspectos
Operacionais; Dados de Projeto; Dados Reais.
O grupo Histórico das Tecnologias é composto por dez indicadores, os quais buscam avaliar a
experiência acumulada das tecnologias. Foram utilizados indicadores relacionados aos tipos de
resíduos tratados, capacidade instalada total e anos de experiência. Esse grupo de indicadores
busca mensurar a solidez das tecnologias no mercado. Os dados para o cálculo desses
indicadores foram obtidos nas páginas web das tecnologias e em publicações.
O grupo Aspectos Operacionais é composto por seis indicadores, os quais buscam avaliar a
realidade operacional das plantas e mensurar o grau dos problemas operacionais enfrentados.
Os indicadores utilizados avaliam aspectos como o sistema de introdução, sistema de extração
e qualidade do composto produzido. Os dados utilizados foram obtidos com a aplicação dos
questionários durantes as visitas.
O grupo Dados de Projeto é composto por nove indicadores, os quais comparam as premissas
utilizadas na elaboração dos projetos e a expectativa de desempenho das plantas visitadas. Os
indicadores avaliam aspectos como a produtividade de biogás e energia por tonelada de
resíduo processado e o custo de implantação em função da quantidade de resíduo tratado. Os
80
dados utilizados foram obtidos nas páginas web das plantas ou dos fornecedores das
tecnologias.
O grupo Dados Reais é composto por doze indicadores, que avaliam o desempenho real das
plantas visitadas. Os indicadores utilizados são similares ao do grupo Dados de Projeto,
entretanto, referem-se ao desempenho real das unidades. Foram utilizados dados referentes à
quantidade de resíduos recebidos, energia produzida e rejeitos destinados a aterros sanitários.
Os dados utilizados foram obtidos com a aplicação dos questionários durante as visitas e em
publicações de entidades governamentais locais.
Para cada indicador foi atribuída uma nota entre zero e um, sendo zero, a pior situação, e um a
melhor. Foram utilizados diferentes critérios para a definição das notas de cada um dos
indicadores. Para os indicadores onde o resultado é um número, as notas foram calculadas a
partir da normalização dos resultados, em função do melhor resultado observado. Ou seja, o
melhor resultado recebe a nota 1, e, para os demais, calcula-se a nota, de forma percentual, em
função do melhor resultado. Os critérios utilizados para a definição das notas dos indicadores
onde não foi possível realizar a normalização dos resultados serão descritos, de forma
detalhada, nos capítulos seguintes.
Somando-se as notas da planta atribuídas a cada indicador, obtêm-se o desempenho no grupo,
e realizando a soma da notas dos grupos, o desempenho global. O somatório das notas dos
grupos é realizado de forma ponderada, conforme os diferentes pesos atribuídos a cada um dos
grupos. Optou-se por ponderar de forma diferenciada os grupos, pois, com isso, possibilita-se
atribuir uma maior importância aos grupos de indicadores mais influenciados pela realidade
operacional das tecnologias analisadas. Para a definição do peso atribuído a cada grupo, foram
considerados três critérios: Baixa Subjetividade; Confiabilidade da Informação; e Relevância
Operacional.
Com o critério Baixa Subjetividade, buscou-se reduzir a representatividade dos grupos com
indicadores menos objetivos, ou seja, aqueles mais influenciados pela percepção do avaliador.
Para definir a nota de cada grupo nesse critério, considerou-se a quantidade de indicadores do
grupo que possibilitavam a definição da nota por meio de critérios aritméticos. Nos grupos
81
Dados de Projeto e Dados Reais, a nota de todos os indicadores foi calculada e os grupos
considerados de baixa subjetividade; por isso, para esses grupos foram atribuídos peso 1 no
critério subjetividade. O grupo Histórico das Tecnologias possui indicadores onde as notas
foram calculadas e indicadores onde as notas foram atribuídas, sendo assim, considerado como
um grupo de subjetividade moderada e, por isso, atribuiu-se peso 0,5 a este grupo, nesse
critério. O grupo Aspectos Operacionais foi considerados de elevada subjetividade, uma vez
que não foi possível realizar o cálculo de nenhum dos indicadores, sendo todas as notas
arbitradas pelo avaliador. Dessa forma, atribuiu-se peso 0 ao grupo, nesse critério.
O critério Confiabilidade da Informação refere-se à credibilidade dos dados levantados,
avaliando-se, principalmente, a fonte da informação e o objetivo para o qual os dados foram
disponibilizados. O grupo Dados Reais é o de maior confiabilidade, uma vez que os dados
utilizados foram aqueles reportados pelas plantas, aos governos locais. Essas informações
foram utilizadas, pelos governos locais, em publicações sobre o desempenho dos sistemas de
tratamento de resíduos ou de geração de energia. Dessa forma, atribuiu-se peso 1, ao critério
Confiabilidade da Informação, para o grupo Dados Reais. Os grupos Histórico das
Tecnologias e Dados de Projetos utilizaram informações publicadas pelas empresas que
comercializam as tecnologias ou pelas próprias plantas, em suas páginas web, com o objetivo
de publicidade e marketing. São informações que muitas vezes não condizem com a realidade
operacional das unidades, sendo então atribuído peso 0,5 aos grupos Histórico das Tecnologias
e Dados de Projeto, no critério Confiabilidade da Informação. O grupo Aspectos Operacionais
utilizou informações coletadas durante as entrevistas, as quais podem estar distorcidas ou
equivocadas. Sendo assim, também atribuiu-se peso 0,5, ao grupo nesse critério.
O critério Relevância Operacional avalia o grau de influência da realidade operacional das
unidades no resultado dos indicadores. Considera-se este critério o mais importante, uma vez
que representa o desempenho real das plantas e tecnologias avaliadas. Os grupos Aspectos
Operacionais e Dados Reais possuem os indicadores de maior relevância operacional, uma vez
que seus resultados são diretamente influenciados pelo desempenho e realidade operacional
das unidades visitadas. Dessa forma, optou-se por atribuir peso 2 a esses grupos. Os grupos
Histórico das Tecnologias e Dados de Projeto não sofrem nenhuma influência sobe a realidade
operacional e desempenho das unidades, sendo então atribuído peso 0 a estes grupos.
82
A Tabela 6.1 apresenta um quadro resumo dos pesos atribuídos a cada um dos critérios
avaliados, bem como o peso final de cada um dos grupos de indicadores.
Tabela 6.1 – Critérios utilizados na definição dos pesos de cada um dos grupos de indicadores
Grupo de Indicadores
Critério
Histórico das
Aspectos
Dados de
Dados Reais
tecnologias Operacionais
Projeto
Subjetividade
0,5
0
1
1
Confiabilidade dos dados
0,5
0,5
0,5
1
Relevância
0
2
0
2
Peso
1
2,5
1,5
4
6.1 Histórico das Tecnologias
O grupo Histórico das Tecnologias é composto por nove indicadores, os quais comparam a
experiência acumulada das tecnologias e a representatividade de cada uma no mercado. Nesse
grupo foram avaliados os seguintes indicadores:
A1.
faixa de operação;
A2.
capacidade instalada total;
A3.
capacidade instalada média das plantas;
A4.
planta de maior capacidade instalada;
A5.
anos de experiência;
A6.
representante no Brasil;
A7.
quantidade de unidades implantadas ou em construção;
A8.
tipo de resíduos tratados;
A9.
experiência em utilização do biogás;
O indicador A1 compara a experiência das tecnologias em operar os digestores em diferentes
faixas de temperatura. Devido à grande variedade de resíduos a serem processados em
unidades de biometanização, a experiência em operar os digestores em diferentes faixas de
temperaturas é um ponto que deve ser valorizado. Para as tecnologias em que todas as plantas
operam na mesma faixa de temperatura, foi atribuída a nota 0,5, enquanto que para as
tecnologias que possuem unidades que operam em faixa mesofílica e outras em faixa
termofílica, atribuiu-se a nota 1.
83
O indicador A2 avalia a experiência acumulada das tecnologias, comparando a quantidade
total de resíduos tratados por cada uma das tecnologias. Para tanto, realizou-se o somatório da
capacidade instalada, em toneladas de resíduos tratados por ano, de todas as plantas
construídas, ou em construção, de cada uma das tecnologias. Nesse indicador considerou-se a
capacidade instalada das plantas TMB como um todo, e não apenas das unidades de
biometanização.
O indicador A3 avalia qual das tecnologias possui plantas de maior capacidade instalada. O
resultado do indicador refere-se à média da capacidade instalada de todas as plantas, de cada
uma das tecnologias. Considera-se esse indicador relevante, pois as tecnologias avaliadas
possuem um elevado custo de implantação e operação, e a sua aplicação em países em
desenvolvimento só será viável em unidades de grande porte, devido à redução dos custos
pelos ganhos de escala. Assim como no A2, considerou-se a capacidade instalada das plantas
TMB como um todo, e não apenas das unidades de biometanização.
O indicador A4 compara qual das tecnologias possui a Planta TMB de maior capacidade
instalada. Para o cálculo foi considerada a capacidade instalada das plantas como um todo, e
não apenas a dos digestores. Considera-se esse indicador relevante, pois as tecnologias
avaliadas possuem um elevado custo de implantação e operação, e a sua aplicação em países
em desenvolvimento só será viável em unidades de grande porte, devido à redução dos custos
pelo ganho de escala. Assim como no A2, considerou-se a capacidade instalada das plantas
TMB como um todo, e não apenas das unidades de biometanização.
O indicador A5 avalia qual das tecnologias possui mais tempo de experiência em pesquisa,
construção e operação de unidades de biometanização. Para o cálculo foi considerado o ano de
implantação da primeira unidade, em escala piloto, de cada uma das tecnologias.
O indicador A6 verifica quais das tecnologias possui representante técnico-comercial no
Brasil. Devido a se trataram de projetos de elevada complexidade, bem como da necessidade
de um acompanhamento constante dos fabricantes na implantação e operação da unidade,
entende-se que a existência de um representante no Brasil, acarretará em redução de custos,
84
para o contratante, no desenvolvimento do projeto. As tecnologias que possuírem
representante no Brasil recebem nota 1 e as que não possuírem, nota 0.
O indicador A7 compara qual das tecnologias possui um maior número de empreendimentos
implantadas ou em construção. As características dos resíduos variam significativamente de
cidade para cidade, de gerador para gerador. Dessa forma, a tecnologia que possuir uma maior
quantidade de unidades, possuirá uma maior experiência no desenvolvimento de plantas para
resíduos com diferentes características.
O indicador A8 compara a quantidade de tipos de resíduos, nos quais as tecnologias possuem
experiência de tratamento. A tecnologia que possui a experiência na maior quantidade recebeu
nota 1, e as demais tecnologias, uma nota proporcional, em função de quantos tipos de
resíduos, a tecnologia possui experiência no tratamento.
O indicador A9 compara a quantidade de usos do biogás, nos quais as tecnologias possuem
experiência. A tecnologia que possui a experiência na maior quantidade recebeu nota 1, e as
demais tecnologias, uma nota proporcional, em função de quantos tipos de usos do biogás, a
tecnologia possui experiência.
Com exceção do indicador A1, para o cálculo das notas dos demais indicadores foi realizada a
normalização dos resultados, em função do melhor resultado para cada indicador, ao qual se
atribui a nota 1. As demais notas foram calculadas, de forma percentual, com relação ao
melhor resultado.
A seguir, é apresentada a Tabela 6.2, contendo a matriz de resultados dos indicadores do grupo
Histórico das Tecnologias.
85
Indicadores
A1 Faixa de operação
A2 Capacidade instalada total
Capacidade instalada
média das plantas
Planta de maior
A4
capacidade instalada
A3
A5 Anos de experiências
Nota
Obs.:
Nota
Obs.:
Nota
Obs.:
Nota
Obs.:
Nota
Obs.:
Nota
A6 Representante no Brasil
Quantidade de unidades
A7 implantadas ou em
implantação
A8 Tipos de resíduos tratados
A9
Experiência em utilizações
de biogás
Somatório das notas
Tabela 6.2 – Matriz de resultados do grupo Histórico das Tecnologias
Histórico das tecnologias
Tecnologias
Dranco
Valorga
Kompogas
0,50
1,00
0,50
Termofílico
Mesofílico e termofílico
Termofílico
0,36
1,00
0,36
1.231.000 t/ano
3.446.596 t/ano
1.233.250 t/ano
0,42
1,00
0,22
53.522 t/ano
127.652 t/ano
28.680 t/ano
0,36
1,00
0,55
180.000 t/ano
497.600 t/ano
274.000 t/ano
0,93
1,00
0,68
26 anos, primeira planta
construída em 1984
construída em 1982
construída em 1991
0,00
0,00
1,00
Laran
1,00
Mesofílico e termofílico
0,27
936.460 t/ano
0,38
49.132 t/ano
0,40
200.000 t/ano
0,57
construída em 1994
0,00
Obs.:
Não
Não
Sim, a Kuttner do Brasil
Não
Nota
0,70
0,72
1,00
0,49
Obs.:
30 unidades
31 unidades
43 unidades
21 unidades
Nota
1,00
0,86
0,71
0,86
6 tipos - esterco, resíduo
agricola, resíduo industrial
orgânico, FORM, MOR, poda
verde.
5 tipos - poda verde, resíduo
industrial orgânico, FORM,
MOR, poda verde.
6 tipos - lodo de ETE, resíduo
agricola, resíduo industrial
orgânico, FORM, MOR, poda
verde.
0,75
Calor, eletricidade e lançamento
na rede de gás natural
7,33
1,00
Calor, eletricidade, GMV e
lançamento na rede de gás
natural
6,02
1,00
Calor, eletricidade, GMV e
lançamento na rede de gás
natural
4,98
7 tipos - plantações energéticas,
lodo de ETE, esterco, resíduo
Obs.:
industrial orgânico, FORM,
MOR, poda verde.
Nota
0,50
Obs.:
Calor e eletricidade
4,76
86
Quanto ao indicador A2, a tecnologia Valorga foi a que apresentou o melhor desempenho. São
processadas anualmente, cerca de, 3.446.596 toneladas de resíduos nas plantas TMB que
possuem essa tecnologia de biometanização. A Valorga possui uma capacidade instalada
superior ao somatório da capacidade instalada das outras três tecnologias juntas, as quais
processam anualmente 3.400.710 toneladas de resíduos.
No indicador A3, a tecnologia Valorga obteve o melhor desempenho. A capacidade instalada
média das plantas TMB, que utilizam essa tecnologia de biometanização, é de 127.652
toneladas de resíduos por ano. A capacidade instalada média da Valorga é cerca de 2,5 vezes
superior a Dranco e a Laran, as quais possuem uma capacidade média instalada de 53.552 e
49.132 toneladas de resíduos por ano, respectivamente.
Com relação ao indicador A4, a tecnologia Valorga foi a que obteve o melhor resultado. A sua
maior unidade processa 497.600 toneladas de resíduos por ano, e está instalada na cidade
francesa de Fos sur Mer. Essa unidade possui uma capacidade instalada 1,8 vezes superior a
segunda colocada, a qual possui tecnologia Kompogas, e processa 274.000 toneladas de
resíduos por ano.
Quanto ao indicador A5, a tecnologia Valorga foi a de melhor desempenho, pois é a que
possui mais tempo de experiência. Seu primeiro digestor, em escala piloto, foi construído em
1982, na cidade de Montpelllier, na França.
De forma global, a tecnologia Valorga foi a que apresentou o melhor desempenho no grupo
Histórico das Tecnologias, obtendo uma nota total de 7,22 pontos. O bom desempenho da
tecnologia Valorga foi resultado, principalmente, pela possibilidade de construção de unidades
de grande porte, com elevada capacidade de tratamento. Esse é um aspecto muito positivo,
uma vez que, conforme mencionado anteriormente, a redução nos custos de implantação e
operação como o aumento da escala das unidades, é um fator que pode contribuir para a
viabilização da construção de plantas TMB em países em desenvolvimento. A tecnologia
Valorga apresentou um resultado 1,2 vezes melhor do que a Kompogas, segunda colocada e
que obteve 5,81 pontos e 1,5 vezes superior a Laran e Dranco, que obtiveram 4,87 e 4,76
pontos, ocupando a terceira e quarta posição, respectivamente.
87
6.2 Aspectos Operacionais
O grupo Aspectos Operacionais é composto por seis indicadores, os quais avaliam o
funcionamento dos principais sistemas que compõem unidades biometanização seca de RSU,
problemas operacionais devido ao acúmulo de materiais impróprios no interior do digestor e a
destinação dada ao composto produzido. Para tanto, foram avaliados os seguintes indicadores:
B1.
sistema de introdução;
B2.
sistema de agitação e mistura do material em digestão;
B3.
sistema de extração;
B4.
sistema de remoção do gás sulfídrico do biogás;
B5.
problemas devido ao acúmulo de materiais impróprios no interior do digestor;
B6.
destinação do composto.
Os indicadores do grupo Aspectos Operacionais são os mais subjetivos, dentre os quatro
grupos avaliados. Buscando reduzir a subjetividade na definição das notas de cada indicador,
adotaram-se os seguintes critérios para definição das pontuações de cada indicador:

caso o sistema esteja funcionando de forma adequada e não tenham sido relatados ou
observados problemas operacionais, nota 1;

caso sistema esteja funcionando de forma satisfatória, entretanto foram relatados ou
observados problemas operacionais, nota 0,5;

caso o sistema esteja inoperante ou funcionando de forma precária, nota 0.
O indicador B1 avalia o funcionamento dos sistemas de introdução do resíduo nos digestores
visitados. É comum a ocorrência de problemas operacionais nesses sistemas, sendo os
principais relacionados à obstrução das tubulações pelo acúmulo de materiais impróprios, e o
enroscamento de plásticos e outros materiais nos sistemas de mistura.
O indicador B2 verifica a ocorrência de problemas no sistema de agitação e mistura do
material em digestão. Esse sistema é responsável por homogeneizar, de forma adequada, o
material no interior do digestor, de forma a impedir a formação de caminhos preferenciais,
zonas mortas ou o acúmulo de inertes, bem como promover o contato constante da matéria
88
orgânica com os microorganismos responsáveis pelo processo de digestão. Esse é um dos
sistemas que mais costuma apresentar problemas operacionais nas unidades de biometanização
de RSU.
O indicador B3 compara o funcionamento do sistema de extração do resíduo digerido nas
unidades visitadas. Esse sistema é responsável pela transferência do material digerido do
interior do digestor ao sistema de desaguamento. Os principais problemas verificados são
entupimento das tubulações pelo acúmulo de material impróprio.
O indicador B4 avalia o sistema de remoção de gás sulfídrico do biogás. Esse é um aspecto
importante, uma vez que a utilização do biogás com elevadas concentrações de gás sulfídrico
compromete a vida útil dos motores de cogeração.
O indicador B5 avalia a existência de problemas operacionais relacionados ao acúmulo de
inertes no interior do digestor. Devido à heterogeneidade dos RSU, operar de forma adequada
(extrair 100% do impróprio introduzido), com elevadas concentração de impróprios no
substrato, é uma característica almejada por todas as tecnologias de biometanização de RSU.
São extremamente comuns problemas devido a acumulação de inertes que ocasionam,
principalmente, a redução no volume útil do digestor e obstrução das tubulações.
O indicador B6 verifica a destinação dada ao composto produzido nas plantas visitadas. A
gestão adequada do composto é um ponto chave na gestão de Plantas TMB. A produção de um
composto de qualidade e a viabilização de um mercado consumidor para venda ou doação é
um aspecto extremamente relevante. Caso esse mercado consumidor não seja viabilizado, será
necessário encaminhar o composto a um aterro sanitário, o que acarretará em elevados custos
operacionais. Os principais entraves à doação ou comercialização do composto são a elevada
concentração de metais ou microorganismos patogênicos, bem como o preconceito por se
tratar de composto produzido a partir do “lixo”.
A seguir, é apresentada a Tabela 6.3, a qual contém a matriz de resultados dos indicadores do
grupo Aspectos Operacionais.
89
Tabela 6.3 – Matriz de resultados do grupo Aspectos Operacionais
Planta
Tecnologia
B1
Sistema de
Introdução
Agitação e mistura
B2 do material em
digestão
Biocompost
Dranco
Dranco
Remoção do gás
sulfídrico no biogás
Problemas devido ao
acumulo de materiais
B5
impróprios no interior
do digestor
B6
Qualidade do
composto
CTR Valladolid
Laran
Laran
0,5
1
0,5
0,5
Obs.:
Durante a visita estavam sendo realizados
reparos para desobstrução do sistema de
mistura do material que será introduzido no
digestor. Segundo o técnico responsável
reparo, esse é um problema recorrente.
Não foram relatdos ou verificados problemas.
Foram relatados problemas de entupimento
das tubulações de alimentação devido a
elevada concentração de vidro no material
que é introduzido no digestor.
Foram relatados problemas devido obstrução
do sistema, devido ao acúmulo de sacos
plásticos nas roscas de introdução.
Nota
0,5
0,5
0,5
0,5
Foram relatados problemas relativo a
formação de caminhos preferênciais e zonas
mortas.
O digestor possui um sistema de piso móvel
para auxiliar no fluxo do material no interior
do digestor, entretanto, o mesmo não
funcionou de forma adequada e foi
desativado.
Foram relatados problemas de formação de
zonas mortas nas laterais do digestor.
0
1
Foram relatados problemas referentes a
Foram relatados problemas relativo a
formação de zonas mortas, devido ao
Obs.: formação de caminhos preferênciais ou zonas acúmulo de material em determinadas zonas
mortas.
do digestor.
0,5
0,5
Foram relatados problema recorrentes de
Foram relatadas ocorrências de rompimento
Não foram relatados ou verificados
O processo de alimentação/extração do
entupimento das tubulações de extração em
dos anéis de vedação da bomba de extração.
problemas. O sistema de extração possui uma
digestor não é realizado aos domingos. O
função a elevada concentração de vidro no
Durante esses eventos, ocorreu o vazamento
bomba e um tanque de vácuo. Caso ocorra
Obs.:
material em digestão sedimenta na base do
material em digestão. O sistema funciona por
de uma grande quantidade de lodo no galpão
alguma obstrução do sistema, eleva-se a
digestor e obstrui a tubulação de extração, o
gravidade e o processo de desentupimento é
do sistema de extração, o que ocasiou uma
pressão de vácuo, o que promove o
que compromete o funcionamento do sistema.
realizado de forma manual e acarreta na
série de incovenientes.
esvaziamento da tubulação.
formação das chamadas "praças de guerra".
Nota
B4
Ecoparque de La Rioja
Kompogas
Kompogas
Nota
Nota
B3 Sistema de extração
Aspectos Operacionais
Ecoparc 2
Valorga
Valorga
1
1
Remoção por via biológica (biofiltros), com
elevada eficiência até a concentração de
2.000ppmV.
2.000ppmV.
Nota
0,5
0
Obs.:
Foram relatados problemas recorrentes de
acumulação de inertes no interior do digestor.
Devido ao elevado acumulo de inertes no
interior dos digestores, foi necessário o
completo esvaziamento dos digestores para
remoção desse material.
1
A maior parte do composto produzido é
comercializada.
4,00
0,5
direcionada ao aterro sanitário.
3,50
0,5
1
Para evitar a formação do gás sulfídrico,
adiciona-se cloreto férrico no material que
será introduzido no digestor. Segundo
2.000ppmV.
informado na visita, a concentração de gás
Obs.:
sulfídrico no biogás é tão elevada que chega a
problemas. Parte da água proveniente do
corroer os EPIs dos funcionários que
processo de desaguamento é direcionada para processo de desaguamento é direcionada para
trabalham na manutenção do sistema de
processo de desaguamento é direcionada para
a umidificação do sistema.
extração de biogás.
Nota
Obs.:
0,5
0,5
acumulação de inertes no interior do digestor,
principalmente devido a obstrução do sistema
acumulação de inertes no interior do digestor.
de extração pela grande concentração de
vidro.
1
0,5
comercializada.
direcionada ao aterro sanitário.
3,00
4,00
90
Quanto ao indicador B6, verificou-se que o CTR Valladolid e o Ecoparc 2 são os que
enfrentam os maiores entraves na gestão do composto gerado. As duas unidades operam na
faixa mesofílica, o que, segundo relatos dos operadores, faz com que os composto possua uma
elevada concentração de patogênicos, o que inviabiliza a sua comercialização ou doação. Um
complicador adicional do Ecoparc 2 é o fato do mesmo estar localizado em uma área urbana, o
que restringe um possível mercado consumidor para o composto. Nessas duas unidades a
maior parte do composto é destinada a aterros sanitários. Nas demais plantas, segundo
informações dos responsáveis, os compostos produzido é de boa qualidade e a maior parte é
comercializada ou doada.
No grupo Aspectos Operacionais, o CTR Valladolid (Laran) e a Biocompost (Dranco) foram
as que apresentaram o melhor desempenho, atingindo 4,00 pontos, seguidos pelo Ecoparc 2
(Valorga) com 3,50 e pelo Ecoparque de La Rioja (Kompogas) com 3,00 pontos.
6.3 Dados de Projeto
O grupo Dados de Projeto é composto por oito indicadores, os quais comparam às estimativas
de desempenho de cada uma das unidades visitadas. Os indicadores foram calculados com
base nos dados de projeto das unidades. As informações necessárias para os cálculos foram
obtidas durantes as visitas técnicas ou nas páginas web das unidades ou dos fabricantes das
tecnologias. Para tanto, foram avaliados os seguinte indicadores:
C1.
capacidade instalada de biometanização pelo volume total dos digestores;
C2.
produtividade diária de biogás pelo volume total dos digestores;
C3.
geração anual de energia elétrica pelo volume total dos digestores;
C4.
produtividade de biogás por tonelada de resíduo introduzido no digestor;
C5.
custo de implantação pela capacidade instalada de tratamento de RSU;
C6.
custo de implantação pela produtividade anual de biogás;
C7.
custo de implantação pela geração anual de energia elétrica;
C8.
geração de energia elétrica por tonelada de resíduo introduzido no digestor.
Para o cálculo das notas dos indicadores do grupo Dados de Projeto, realizou-se a
normalização dos resultados, em função do melhor resultado obtido em cada indicador, ao
91
qual se atribui a nota 1. As demais notas foram calculadas, de forma percentual, com relação
ao melhor resultado.
O indicador C1 avalia a eficiência dos digestores quanto à carga orgânica volumétrica
aplicada, comparando a relação entre a quantidade de resíduos orgânicos introduzidos nos
digestores e o volume total dos digestores. O cálculo do indicador foi realizado pelo quociente
entre a capacidade instalada de biometanização, em toneladas de resíduos orgânicos
introduzidos nos digestores, e o volume total dos digestores, em metros cúbicos.
O indicador C2 avalia a eficiência dos digestores quanto à produtividade de biogás,
comparando a relação entre a produtividade de biogás e o volume total dos digestores. Foi
calculado pelo quociente entre a produtividade biogás, em metros cúbicos de biogás gerados
por dia, e o volume total dos digestores, em metros cúbicos.
O indicador C3 avalia a eficiência dos digestores quanto à geração de energia elétrica,
comparando a relação entre a geração de energia elétrica e o volume total dos digestores. Foi
calculado pelo quociente entre a geração anual de energia elétrica, em megawatts-hora gerados
por ano, e o volume total dos digestores, em metros cúbicos.
O indicador C4 avalia a eficiência da unidade de biometanização quanto à produtividade de
biogás, comparando a relação entre a produtividade de biogás e a quantidade de resíduos
orgânicos introduzidos nos digestores. Foi calculado pelo quociente entre a produtividade
biogás, em metros cúbicos de biogás gerados por ano, e a capacidade instalada de
biometanização, em toneladas de resíduos orgânicos introduzidos nos digestores por ano.
O indicador C5 compara a relação entre o custo de implantação e a capacidade instalada de
processamento de RSU. Foi calculado pelo quociente entre o custo de implantação, em euros,
e a capacidade instalada de unidade, em toneladas de RSU recebidos por ano.
O indicador C6 compara a relação ente o custo de implantação da unidade e a produtividade
de biogás. Foi calculado pelo quociente entre o custo de implantação, em euros, e a
produtividade de biogás, em metros cúbicos de biogás gerados por ano.
92
O indicador C7 compara a relação entre o custo de implantação e a geração de energia elétrica.
Foi calculado pelo quociente entre o custo de implantação, em euros, e a geração de energia
elétrica, em quilowatts-hora de energia elétrica gerados por ano.
O indicador C8 avalia a eficiência na geração de energia elétrica quanto à quantidade de
resíduos orgânicos introduzidos nos digestores. Foi calculado pelo quociente entre a
quantidade de energia elétrica gerada, em quilowatts-hora de energia elétrica gerados por ano,
e a capacidade instalada de biometanização, em toneladas de resíduos orgânicos introduzidos
no digestor por ano.
Dados de Projeto.
93
Tabela 6.4 – Matriz de resultados do grupo Dados de Projeto
Planta
Tecnologia
Biocompost
Dranco
Dranco
Nota
Capacidade instalada de
C1 biometanização pelo volume
total dos digestores
Dados de projeto
Ecoparc 2
Valorga
1,00
Kompogas
CTR Valladolid
Laran
0,96
0,67
0,79
11,3 t de resíduos orgânicos
Obs.: introduzidos no digestor por ano introduzidos no digestor por ano introduzidos no digestor por ano introduzidos no digestor por ano
/ m3 de digestor
/ m3 de digestor
/ m3 de digestor
/ m3 de digestor
Nota
0,77
0,50
1,00
0,42
Produtividade diária de biogás
3
3
3
3
3
3
3
C2
4,3 m de biogas por dia / m de 2,8 m de biogas por dia / m de 5,6 m de biogas por dia / m de 2,3 m de biogas por dia / m3 de
pelo volume total dos digestores Obs.:
digestor
digestor
digestor
digestor
Nota
1,00
0,58
0,55
0,45
Geração anual de energia
C3 elétrica pelo volume total dos
digestores
Produtividade de biogás por
C4 tonelada de resíduo orgânico
introduzido no digestor
Custo de implantação pela
C5 capacidade instalada de
tratamento de RSU
C6
produtividade anual de biogás
Obs.:
3,4 MWh/ano / m3 de digestor
Nota
0,74
3
Obs.:
Nota
Obs.:
0,61
3
1,00
3
0,61
3
138,0 m de biogás / t toneladas
114,2 m de biogás / t de
de resíduos orgânicos
resíduos orgânicos introduzidos resíduos orgânicos introduzidos resíduos orgânicos introduzidos
introduzidos no digestor
no digestor
no digestor
no digestor
0,57
0,51
0,54
1,00
192,87 € / t de RSU recebidos
por ano
Nota
por ano
0,25
3
por ano
0,58
3
por ano
1,00
3
0,17
3
8,44 € / m de biogás gerado
por ano
por ano
por ano
por ano
Nota
0,50
1,00
0,82
0,26
C7 geração anual de energia
3,88 € / kWh/ano de energia
Obs.:
elétrica
elétrica gerada
elétrica gerada
elétrica gerada
elétrica gerada
Nota
1,00
0,73
0,57
0,67
300 kWh de energia elétrica / t 220 kWh de energia elétrica / t 170 kWh de energia elétrica / t 200 kWh de energia elétrica / t
C8 elétrica por tonelada de resíduo
Obs.:
orgânico introduzido no digestor
5,33
4,30
5,61
3,98
Obs.:
94
A Biocompost (Dranco) e o Ecoparque de La Rioja (Kompogas) foram as unidades que
apresentaram o melhor desempenho no indicador C1. A expectativa de aplicação de carga
orgânica volumétrica dessas plantas é bastante similar, sendo elas, respectivamente, de 11,3 e
10,9 toneladas de resíduos orgânicos introduzidos por ano por m3 de digestor. O CTR
Valladolid (Laran) foi o que apresentou a pior expectativa de desempenho, 7,5 toneladas de
resíduos orgânicos introduzidos por ano por m3 de digestor, valor este 33% inferior a
expectativa da Biocompost.
Quanto ao indicador C2, o Ecoparque de La Rioja (Kompogas) foi a unidade de melhor
desempenho. A produtividade esperada de biogás e de 5,6m3 por m3 de digestor, a qual é 30%
superior a Biocompost (Dranco), segunda melhor expectativa, com 4,3m3 por m3 de digestor.
Com relação ao CTR Valladolid (Laran), que apresentou a pior expectativa, 2,3m3 por m3 de
digestor, o Ecoparque de La Rioja apresentou um resultado 137% superior.
No que tange o indicador C3, a Biocompost (Dranco) foi a planta que apresentou o melhor
resultado, 3,4 MWh de energia elétrica por ano por m3 de digestor. O Ecoparc 2 (Valorga),
segundo melhor desempenho, apresentou um resultado 42% inferior, gerando 2,0 MWh/m3.
Com relação ao CTR Valladolid (Laran), o qual apresentou o pior resultado, gerando 1,5
MWh/m3, ou seja, 55% inferior a expectativa da Biocompost.
O Ecoparque de La Rioja (Kompogas) foi a planta que apresentou o melhor resultado no
indicador C4, com uma expectativa de produção de 186,7 m3 de biogás por tonelada de
resíduo introduzida no digestor, a qual é 35% superior ao resultado da Biocompost (Dranco),
que apresentou a segunda melhor expectativa, com uma produção estimada de 138m3/t. Já o
Ecoparc 2 (Valorga) e o CTR Valladolid (Laran), apresentaram um desempenho 39% inferior
ao do Ecoparque de La Rioja, com um expectativa de produção de 114,2 e 113,3m3/t,
respectivamente.
Para o indicador C5, o CTR Valladolid (Laran) foi planta que apresentou o menor custo de
implantação por tonelada de RSU recebido anualmente, 109,37€/t. O segundo menor custo foi
observado na Biocompost (Dranco), 192,87€/t, valor esse 76% superior ao observado no CTR
Valladolid.
95
A unidade que apresentou um melhor desempenho para o indicador C6, foi o Ecoparque de La
Rioja, com um custo de implantação 2,14€ por m3 de biogás produzido. O Ecoparc 2
(Valorga), o qual apresentou o segundo menor custo, de 3,72€/m3, é 74% superior ao
apresentado pelo Ecoparque de La Rioja. Já o CTR Valladolid (Lara), planta que possui o
custo mais elevado, de 12,87€/m3, ou seja, 500% superior ao Ecoparque de La Rioja.
Entretanto, esse fato se deve pela baixa relação entre a capacidade instalada de biometanização
e de processamento de RSU da unidade.
Para o indicador C7, a unidade que apresentou o menor custo de implantação, por kWh de
energia elétrica gerada anualmente, foi o Ecoparc 2 (Valorga), 1,93€/kWh/ano. O Ecoparque
de La Rioja (Kompogas) apresentou o segundo menor custo, 2,35€/kWh/ano, o qual é 22%
superior ao do Ecoparc 2. Já o CTR Valladolid, o qual é 277% superior ao do Ecoparc 2, teve
o custo mais elevado, de 7,99€/kWh/ano.
Com relação ao indicador C8, a planta de melhor desempenho foi a Biocompost (Dranco),
com uma estimativa de geração de 300kWh de energia elétrica por tonelada de resíduo
orgânico introduzido no digestor. O Ecoparc 2 (Valorga), segundo melhor desempenho,
apresentou um resultado 27% inferior, com uma estimativa de produção de 220kWh/t. Já o
Ecoparque de La Rioja (Kompogas), o qual apresentou o pior desempenho, possui uma
estimativa de geração de 170kWh/t, ou seja, 43% inferior a da Biocompost.
No grupo Dados de Projeto, o Ecoparque de La Rioja (Kompogas) foi a planta de melhor
desempenho, atingindo 5,61 pontos, seguido pela Biocompost (Dranco), 5,33 pontos, Ecoparc
2 (Valorga), 4,30 pontos e, em último lugar, CTR Valladolid (Laran), com 3,98 pontos. O bom
desempenho do Ecoparque de La Rioja foi ocasionado, principalmente, pelo desempenho
estimado para os digestores quanto à capacidade de carga e produtividade de biogás, elevada
produtividade de biogás para os resíduos processados, e os custos, relativamente menores, de
produção de biogás.
6.4 Dados Reais
O grupo Dados Reais é composto por doze indicadores, os quais comparam o desempenho real
das unidades visitas e avaliam o grau de atendimento as expectativas de desempenho do
96
projeto. Os indicadores foram calculados com base nos dados reais de desempenho das
unidades. As informações necessárias para os cálculos foram obtidas durante as visitas e em
publicações de orgãos dos governos locais, sobre o desempenho das unidades. Para tanto,
foram avaliados os seguinte indicadores:
D1.
utilização da capacidade instalada;
D2.
geração de resíduos de planta;
D3.
toneladas de resíduo orgânico introduzida no digestor pelo volume total dos
digestores;
D4.
produtividade de biogás por tonelada de resíduo orgânico introduzida no digestor;
D5.
produtividade diária de biogás pelo volume total dos digestores;
D6.
geração anual de energia elétrica pelo volume total dos digestores;
D7.
geração de energia elétrica por tonelada de resíduo orgânico introduzida no digestor;
D8.
geração de energia elétrica por metro cúbico de biogás produzido;
D9.
custo de implantação por tonelada de RSU recebido na planta;
D10. custo de implantação pela geração anual de energia elétrica;
D11. atendimento às expectativas de geração de biogás;
D12. atendimento às expectativa de geração de energia elétrica.
Para o cálculo das notas dos indicadores do grupo Dados Reais, realizou-se a normalização
dos resultados, em função do melhor resultado obtido em cada indicador, ao qual se atribui a
nota 1. As demais notas foram calculadas, de forma percentual, com relação ao melhor
resultado.
O indicador D1 compara o percentual de utilização da capacidade instalada das plantas. Para
tanto calculou-se o quociente entre a quantidade média anual de RSU recebidos e a capacidade
instalada de processamento de RSU.
O indicador D2 compara a eficiência das plantas, quanto à recuperação dos materiais presentes
nos resíduos recebidos (matéria orgânica e recicláveis). Para tanto calculou-se o quociente
entre a quantidade média anual de RSU recebidos e a quantidade média anual de resíduos de
planta enviados a aterros sanitários.
97
O indicador D3 avalia a eficiência dos digestores, quanto à carga orgânica volumétrica
aplicada, comparando a relação entre a quantidade de resíduos orgânicos introduzidos nos
digestores e o volume total dos digestores. O cálculo do indicador foi realizado pelo quociente
entre quantidade média de resíduos orgânicos introduzidos nos digestores, em toneladas de
resíduos orgânicos introduzidos nos digestores, e o volume total dos digestores, em metros
cúbicos.
O indicador D4 avalia a eficiência da unidade de biometanização quanto à produtividade de
biogás, comparando a relação entre a produtividade de biogás e a quantidade de resíduos
orgânicos processados. Foi calculado pelo quociente entre a produtividade biogás, em metros
cúbicos de biogás gerados por ano, e a quantidade de resíduos orgânicos processados, em
toneladas de resíduos orgânicos introduzidos nos digestores por ano.
O indicador D5 avalia a eficiência dos digestores, quanto à produtividade de biogás,
comparando a relação entre a produtividade de biogás e o volume total dos digestores. Foi
calculado pelo quociente entre a produtividade biogás, em metros cúbicos de biogás gerados
por dia, e o volume total dos digestores, em metros cúbicos.
O indicador D6 avalia a eficiência dos digestores quanto à geração de energia elétrica,
comparando a relação entre a geração de energia elétrica e o volume total dos digestores. Foi
calculado pelo quociente entre a geração anual de energia elétrica, em megawatts-hora gerados
por ano, e o volume total dos digestores, em metros cúbicos.
O indicador D7 avalia a eficiência na geração de energia elétrica, quanto à quantidade de
resíduos orgânicos introduzidos nos digestores. Foi calculado pelo quociente entre a
quantidade de energia elétrica gerada, em quilowatts-hora de energia elétrica gerados por ano,
e a quantidade de resíduos orgânicos processados, em toneladas de resíduos orgânicos
introduzidos nos digestores por ano.
O indicador D8 avalia a eficiência na geração de energia elétrica, quanto à produtividade de
biogás. Foi calculado pelo quociente entre a quantidade de energia elétrica gerada, em
quilowatts-hora de energia elétrica gerada por ano, e a produtividade biogás, em metros
cúbicos de biogás por ano.
98
O indicador D9 compara a relação entre o custo de implantação e a quantidade recebida de
RSU. Foi calculado pelo quociente entre o custo de implantação, em euros, e a quantidade
média de RSU recebidos, em toneladas de RSU recebidos por ano.
O indicador D10 compara a relação entre o custo de implantação e a geração de energia
elétrica. Foi calculado pelo quociente entre o custo de implantação, em euros, e a geração de
energia elétrica, em quilowatts-hora de energia elétrica gerados por ano.
O indicador D11 compara o atendimento as expectativas de produtividade de biogás. Foi
calculado pelo quociente entre a geração média anual real e a estimativa de projeto de geração
de biogás, ambos em metros cúbicos de biogás por ano.
O indicador D12 compara o atendimento as expectativas de geração de energia elétrica. Foi
calculado pelo quociente entre a geração média anual real e a estimativa de projeto de geração
de energia elétrica, ambas em megawatts-hora por ano.
Dados Reais.
99
Tabela 6.5 – Matriz de resultado dos indicadores do grupo Dados Reais
Planta
Tecnologia
Utilização da capacidade
D1
instalada
D2 Geração de resíduos de planta
Toneladas de resíduos
orgânicos introduzidos no
D3
digestor pelo volume total dos
digestores
Produtividade de biogás por
D4 tonelada de resíduo orgânico
introduzida no digestor
D5
Dados Reais
Ecoparc 2
Valorga
Biocompost
Dranco
Dranco
Nota
Obs.:
Nota
Obs.:
Nota
Obs.:
CTR Valladolid
Laran
0,49
48,2%
0,80
62,8%
0,68
0,92
90,5%
0,84
59,7%
1,00
0,58
57,1%
0,82
61,0%
0,77
1,00
98,4%
1,00
50,0%
0,92
5,4 t de resíduos orgânicos introduzidos
no digestor por ano / m3 de digestor
Nota
0,38
3
Obs.:
Kompogas
0,71
3
52 m de biogás / t de resíduos orgânicos 97 m de biogás / t de resíduos orgânicos
0,84
3
115 m de biogás / t de resíduos
orgânicos introduzidos no digestor
1,00
3
137 m de biogás / t de resíduos
orgânicos introduzidos no digestor
Nota
0,28
0,77
0,70
1,00
Produtividade diária de biogás
pelo volume total dos digestores Obs.: 0,8 m3 de biogás por dia / m3 de digestor 2,1 m3 de biogás por dia / m3 de digestor 1,9 m3 de biogás por dia / m3 de digestor 2,8 m3 de biogás por dia / m3 de digestor
elétrica pelo volume total dos
digestores
Geração de energia elétrica por
D7 tonelada de resíduo orgânico
introduzida no digestor
D6
Nota
Obs.:
Nota
Obs.:
Geração de energia elétrica por Nota
D8 metro cúbico de biogás
Obs.:
produzido
Custo de implantação por
D9 tonelada de RSU recebido na
planta
D10 geração anual de energia
elétrica
D11
Atendimento às expectativas
de geração de biogás
D12
Atendimento às expectativa de
geração de energia elétrica
0,44
1,00
0,96
0,80
0,52
88 kWh de energia elétrica / t de
resíduos orgânicos introduzidos no
digestor
0,80
digestor
1,00
digestor
0,70
digestor
1,00
0,83
0,88
0,51
Nota
1,70 kWh de energia elétrica / m3 de
biogás
0,28
biogás
0,47
biogás
0,31
biogás
1,00
Obs.:
399,95 € / t de RSU recebidos por ano
Nota
Nota
0,13
27,40 € / kWh/ano de energia elétrica
gerada
0,15
1,00
gerada
0,65
0,84
gerada
0,29
0,27
gerada
1,00
Obs.:
18,1%
77,0%
35,0%
118,9%
Nota
0,24
0,96
0,98
1,00
Obs.:
14,2%
56,3%
57,3%
58,3%
5,37
9,95
8,97
10,20
Obs.:
100
Com relação ao indicador D1, o CTR Valladolid (Laran) foi a planta de melhor desempenho,
utilizando 98,4% da capacidade instalada da planta. O Ecoparc 2 (Valorga), com o
desempenho 8,0% inferior ao do CTR Valladolid, apresentou o segundo melhor desempenho,
com uma utilização de 90,5% da capacidade instalada. Já a Biocompost (Dranco), utilizou
somente 48,2% da capacidade instalada, o que representa um desempenho 51% inferior ao
CTR Valladolid.
Para o indicador D2, o CTR Valladolid (Laran) foi a planta de melhor desempenho, com uma
geração de 50% de resíduos de planta, em comparação ao total de RSU recebidos na unidade.
O Ecoparc 2 (Valorga) produz 19% a mais de resíduos de planta do que o CTR Valladolid,
com uma geração média 59,7% de resíduos de planta.
O Ecoparc 2 (Valorga) obteve o melhor desempenho no indicador D3, aplicando uma carga
orgânica volumétrica de 8 toneladas de resíduos orgânicos por m3 de digestor. O CTR
Valladolid (Laran) apresentou segundo melhor desempenho, o qual foi 7,6% inferior ao
Ecoparc 2, aplicando 7,4t/m3. A Biocompost (Dranco) foi a que aplicou a menor carga,
5,4t/m3, obtendo um desempenho 32,3% inferior ao Ecoparc 2.
Quanto ao indicador D4, o CTR Valladolid (Laran) foi a unidade mais eficiente, gerando 137
m3 de biogás por tonelada de resíduo orgânico introduzida no digestor. O Ecoparque de La
Rioja (Kompogas), segunda unidade mais eficiente, obteve um desempenho 16,3% inferior ao
CTR Valladolid, gerando 115m3/t. O pior desempenho foi o da Biocompost (Dranco), a qual
gerou 52m3/t, uma queda de 62,2% em relação ao CTR Valladolid.
Para o indicador D5, o CTR Valladolid (Laran) foi a unidade de melhor desempenho. A
produtividade de biogás foi de 2,8m3 por m3 de digestor, a qual é 30,3% superior a do Ecoparc
2 (Valorga), segunda melhor produtividade, gerando 2,1m3/m3. O pior desempenho foi o da
Biocompost (Dranco), produzindo 0,8m3/m3, resultado esse 72,3% inferior ao do CTR
Valladolid.
No que tange ao indicador D6, o Ecoparc 2 (Valorga) e o Ecoparque de La Rioja (Kompogas)
foram as mais eficientes, gerando 1,10 e 1,06 MWh de energia elétrica por ano por m3 de
digestor, respectivamente. O CTR Valladolid (Laran), 19,9% menos eficiente que o Ecoparc 2,
101
gerou 0,88MWh/ano/m3, enquanto que a Biocompost (Dranco), a de pior desempenho,
produziu 56,3% menos energia que o Ecoparc 2, gerando 0,48MWh/ano/m3.
Com relação ao indicador D7, o Ecoparque de La Rioja (Kompogas) foi a mais eficiente,
gerando 171kWh de energia elétrica por tonelada de resíduo orgânico introduzido no digestor.
O Ecoparc 2 (Valorga), gerou 19,9% menos energia, produzindo 137kWh/t. Já a Biocompost
(Dranco), a qual apresentou o pior desempenho, produziu 48,3% menos de energia elétrica que
o Ecoparque de La Rioja, gerando 88kWh/t.
Quanto ao indicador D8, a Biocompost (Dranco) foi a mais eficiente, gerando 1,70kWh de
energia elétrica por m3 de biogás. O Ecoparque de La Rioja (Kompogas), segundo melhor
desempenho, gerou 12,5% menos energia e produziu 1,49kWh/m3. O CTR Valladolid (Laran),
que foi a unidade menos eficiente, gerou 49,1% menos de energia elétrica que a Biocompost e
produziu 0,87kWh/m3.
Para o indicador D9, o CTR Valladolid (Laran) foi a que apresentou o menor custo de
implantação, por tonelada de RSU recebido anualmente, 111,12€/t. O segundo menor custo foi
observado no Ecoparc 2 (Valorga), 234,71€/t, valor esse 111,2% superior ao do CTR
Valladolid.
No que tange ao indicador D10, a unidade que apresentou o menor custo de implantação, por
kWh de energia elétrica gerada anualmente, foi o Ecoparc 2 (Valorga), 3,43€/kWh/ano. O
Ecoparque de La Rioja (Kompogas) apresentou o segundo menor custo, 4,11€/kWh/ano, o
qual é 19,7% superior ao do Ecoparc 2. Já a Biocompost (Dranco), o qual é 697,8% superior
ao do Ecoparc 2, apresentou o custo mais elevado, de 27,40€/kWh/ano.
O CTR Valladolid (Laran) foi a planta que apresentou o melhor desempenho no indicador
D11, superando a produtividade esperada de biogás em 18,9%. Já a Biocompost (Dranco) foi a
de pior desempenho, atendendo apenas a 18,1% da produtividade de biogás esperada.
Quanto ao indicador D12, o CTR Valladolid (Laran) foi o que apresentou o melhor resultado,
atendendo a 58,3% da expectativa de geração de energia elétrica. Por outro lado, a
102
Biocompost (Dranco) foi a de pior desempenho, correspondendo a somente 14,2% da
produtividade esperada de biogás.
No grupo Dados Reais, o CTR Valladolid (Laran) foi a unidade que apresentou o melhor
desempenho, atingindo 10,20 pontos, seguida pelo Ecoparc 2, com 9,95 pontos, o Ecoparque
de La Rioja, com 8,97 pontos e, em último lugar, a Biocompost, com 5,37 pontos. Em sete,
dos doze indicadores, o CTR Valladolid apresentou o melhor resultado. Superou os demais em
indicadores de produtividade de biogás e custo de implantação. O grande destaque do CTR
Valladolid foi seu bom desempenho nos indicadores que avaliam o atendimento as
expectativas de projeto, pois a unidade opera a 98,4% da capacidade instalada, gera 58,3% da
energia elétrica espera e produz 18,9% a mais de biogás do que o estimado em projeto. Cabe
destacar que a produtividade estimada de biogás do CTR Valladolid era, relativamente,
inferior as demais, fato este que contribuiu para o bom desempenho da planta, no indicador
D11.
6.5 Discussão dos Resultados
Com base nos indicadores estabelecidos e nos critérios de ponderação definidos, foi realizado
o somatório das notas para a definição das tecnologias de melhor desempenho. Na Tabela 6.6
pode-se verificar o desempenho das plantas avaliadas, quanto ao somatório simples dos
resultados de cada grupo de indicadores.
Tabela 6.6 – Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma simples
Grupos
Histórico das Tecnologias
Dados de Projeto
Dados Reais
Biocompost
Dranco
4,76
4,00
5,33
5,37
19,46
Somatório Simples
Ecoparc 2
Valorga
7,33
3,50
4,30
9,95
25,08
Kompogas
6,02
3,00
5,61
8,97
23,60
CTR Valladolid
Laran
4,98
4,00
3,98
10,20
23,16
Como pode ser verificado na
Tabela 6.6, o Ecoparc 2 (Valorga) e o Ecoparque de La Rioja (Kompogas) foram as plantas
que apresentaram o melhor desempenho global, obtendo 25,08 e 23,60 pontos,
103
respectivamente. O Ecoparc 2 apresentou o melhor desempenho do grupo Histórico das
Tecnologias, e ainda apresentou um bom desempenho nos grupos Aspectos Operacionais e
Dados de Projeto. O Ecoparque de La Rioja obteve a segunda melhor pontuação global e o
melhor resultado no grupo Dados de Projeto. O CTR Valladolid (Laran), que obteve o terceiro
melhor desempenho global, apresentou o melhor desempenho nos grupos Aspectos
Operacionais e Dados Reais. A Biocompost (Dranco) foi a de pior desempenho; entretanto,
juntamente com o CTR Valladolid, foi a que apresentou o melhor desempenho do grupo
Aspectos Operacionais.
A
Desempenho das Tecnologias - Soma simples
30
25
Dados Reais
Notas
20
Dados de Projeto
15
10
5
Histórico das
Tecnologias
0
Biocompost
Dranco
Ecoparc 2
Valorga
Kompogas
CTR Valladolid
Laran
Figura 6.1 apresenta um gráfico com o desempenho das tecnologias, considerando a soma
simples dos resultados de cada grupo.
104
Desempenho das Tecnologias - Soma simples
30
25
Dados Reais
Notas
20
Dados de Projeto
15
10
5
Histórico das
Tecnologias
0
Biocompost
Dranco
Ecoparc 2
Valorga
Kompogas
CTR Valladolid
Laran
Figura 6.1 - Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma simples
Entretanto, conforme mencionado anteriormente, a soma simples dos grupos não é a forma
mais adequada de avaliar os resultados, pois, pondera, de forma igual, todos os grupos. Com
base na ponderação definida anteriormente, apresenta-se na Tabela 6.7, conforme definido na
Tabela 6.1.
Tabela 6.7 - Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma ponderada
Grupo de Indicadores
Histórico das Tecnologias
Dados de Projeto
Dados Reais
Peso
1
2,5
1,5
4
Somatório Ponderado
Biocompost
Ecoparc 2
Dranco
Valorga
Kompogas
4,76
7,33
6,02
10,00
8,75
7,50
7,99
6,45
8,42
21,48
39,80
35,87
44,24
62,33
57,81
CTR Valladolid
Laran
4,98
10,00
5,96
40,81
61,76
Nos resultados observados na soma ponderada, o Ecoparc 2 continua em primeiro lugar;
entretanto observamos uma alternância de posições entre o Ecoparque de La Rioja, que cai do
segundo para o terceiro lugar, e o CTR Valladolid, que passa ocupar a segunda posição. Esse
novo resultado é bastante interessante, pois o CTR Valladolid recebeu pontuações superiores
105
ao Ecoparque de La Rioja nos dois grupos de indicadores considerados como mais relevantes,
e que refletem a realidade operacional das unidades, os Aspectos Operacionais e os Dados
Reais.
A Figura 6.2 apresenta um gráfico com o desempenho das tecnologias, considerando a soma
ponderada dos resultados de cada grupo.
Desmpenho das Tecnologias - Soma ponderada
70
60
Dados Reais
Nota
50
Dados de Projeto
40
30
20
Histórico das
Tecnologias
10
0
Biocompost
Dranco
Ecoparc 2
Valorga
Kompogas
CTR Valladolid
Laran
Figura 6.2 - Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma ponderada
Dessa forma, com base nas notas obtidas pelo somatório ponderado dos grupos, conclui-se que
as tecnologias mais adequadas são a Valorga e a Laran. Sendo assim, entende-se que deve ser
realizado um estudo de viabilidade técnica e econômica mais detalhado, de forma a definir
qual dessas duas tecnologias é a mais adequada para a implantação de uma unidade-piloto em
Minas Gerais.
106
7. Conclusões
O presente trabalho elaborou uma metodologia para avaliação dos processos de
biometanização de RSU. A metodologia foi aplicada em quatro tecnologias, líderes de
mercado no fornecimento de digestores via seca. Composta por 35 indicadores, a metodologia
desenvolvida avaliou a funcionalidade e a eficiência dessas tecnologias. O objetivo da análise
foi de criar subsídios para a construção de uma planta-piloto de biometanização de RSU no
Estado de Minas Gerais.
O levantamento de dados sobre a realidade operacional das quatro tecnologias avaliadas ─
Dranco, Valorga, Kompogas e Laran ─ foi realizado por meio de visita técnica a instalações
das respectivas tecnologias, de modo a possibilitar uma maior compreensão das vantagens e
dos principais problemas operacionais de cada uma delas.
Com base nas informações obtidas, foram estabelecidos 35 indicadores – agrupados em quatro
esferas – que avaliaram aspectos como a experiência acumulada de cada uma das tecnologias e
o desempenho das plantas visitadas.
O primeiro grupo, denominado Histórico das Tecnologias, avaliou a experiência acumulada
das tecnologias, comparando informações sobre as referências de cada uma das tecnologias.
Composto por um total de nove indicadores, o grupo analisou, entre outros pontos, a
capacidade instalada total das tecnologias, os anos de experiência, a quantidade de plantas
instaladas e a diversidade de resíduos processados em suas unidades.
O segundo grupo, chamado Aspectos Operacionais, comparou o funcionamento dos principais
sistemas de unidades de biometanização de RSU. Composto por seis indicadores, o grupo
avaliou os problemas operacionais verificados nos sistemas de introdução, extração e agitação
do material em digestão, remoção de gás sulfídrico do biogás e a gestão do composto
produzido.
O terceiro grupo, denominado Dados de Projeto, comparou as estimativas de desempenho para
cada uma das unidades visitadas, baseado nos dados informados pelas plantas em suas páginas
web ou por materiais de publicidade. Composto por oito indicadores, comparou estimava de
107
desempenho para a produtividade de biogás, capacidade de tratamento dos digestores e
geração de energia elétrica.
O quarto grupo, denominado Dados Reais, verificou o real desempenho e o grau de
atendimento frente às expectativas de projeto das unidades visitadas. Composto por doze
indicadores, o grupo comparou o desempenho real das unidades visitadas, quanto à
produtividade de biogás, geração de energia, geração de resíduos de planta, utilização da
capacidade instalada, capacidade de tratamento dos digestores e o atendimento as expectativas
de produtividade de biogás e geração de energia elétrica.
Para definição das tecnologias de melhor desempenho, realizou-se a soma ponderada dos
resultados de cada um dos grupos de indicadores. Optou-se pela utilização da soma ponderada,
uma vez que, dessa forma, pode-se atribuir um maior peso aos grupos de indicadores mais
relevantes quanto à realidade operacional das unidades. Para definição dos pesos dos grupos
considerou três critérios, sendo eles: baixa subjetividade dos indicadores, confiabilidade da
informação utilizada no cálculo e relevância operacional. Com base nesses critérios, definiu-se
que o grupo Dados Reais seria o de maior importância, sendo atribuído peso 4; o grupo
Aspectos Operacionais recebeu peso 2,5; o grupo Dados de Projeto 1,5; e o grupo Histórico
das Tecnologias recebeu peso 1.
A tecnologia Valorga foi a que apresentou o melhor desempenho global, obtendo, no
somatório ponderado, um total 62,33 pontos. Com o melhor desempenho no grupo Histórico
das Tecnologias e o segundo melhor desempenho no grupo Dados Reais, a tecnologia Valorga
demonstrou possuir uma elevada eficiência quanto à produtividade de biogás e geração de
energia, atendendo, de forma satisfatória, às expectativas de projeto. Outro ponto de destaque
foi o elevado grau de utilização da capacidade instalada que a planta avaliada apresentou.
A tecnologia Laran obteve segundo melhor desempenho. Com uma nota total apenas 0,9%
inferior à da Valorga, obteve 61,76 pontos. A Laran apresentou o melhor desempenho nos
grupos Aspectos Operacionais e Dados Reais, com destaque para a elevada utilização da
capacidade instalada, a qual superou os 98%. Pontos como a elevada carga orgânica
volumétrica aplicada (7,4t/m3), a boa produtividade de biogás (137m3/t) e o atendimento as
108
expectativas de projeto quanto à produção de biogás, contribuíram para o bom desempenho da
tecnologia. Outro aspecto que mereceu destaque foi o eficiente sistema de extração da Laran,
composto por um tanque e uma bomba de vácuo. Tal sistema promove, de forma eficiente, a
remoção do material digerido do interior do digestor.
A Kompogas apresentou um resultado 7,8% inferior a Valorga, atingindo um total de 57,81
pontos. A tecnologia apresentou o melhor desempenho no grupo Dados de Projeto; entretanto,
a estimativa de produtividade de biogás ficou bem aquém ao desempenho real da unidade. Um
aspecto negativo foram os problemas recorrentes do Ecoparque de La Rioja, que apresenta
grande acúmulo de inertes no interior do digestor.
A Dranco apresentou um desempenho 40,8% inferior a Valorga, obtendo 44,24 pontos. O
destaque negativo da tecnologia foi o baixo desempenho no grupo Dados Reais. Com
resultados muito inferiores às expectativas de projeto, a planta Biocompost utiliza menos de
50% da capacidade instada e produz menos de 20% do biogás e da energia elétrica projetada.
Sendo assim, com base na metodologia adotada, as tecnologias que apresentaram o melhor
desempenho foram Valorga e a Laran. Para a definição de qual tecnologia deverá ser utilizada
na construção da planta-piloto em Minas Gerais, sugere-se que seja realizado um estudo de
viabilidade técnica e econômica das duas tecnologias, para uma análise mais aprofundada e
melhor definição de qual é a mais eficiente.
Por outro lado, este estudo demonstrou que, apesar das tecnologias estarem relativamente
consolidadas no mercado internacional, todas demonstraram possuir problemas técnicos de
operação. Como exemplo, destaca-se a tecnologia Valorga, que obteve a maior pontuação
neste estudo. A Unidade Ecoparc 2, de Barcelona, com unidade de metanização da referida
tecnologia, necessitou esvaziar os digestores e realizar novo start-up devido a problemas de
acumulação de inertes. A tecnologia Valorga, por sua vez, ressaltou que a FORM ingerida nos
digestores não cumpria as especificações do projeto. O mesmo problema foi verificado nas
outras tecnologias.
De modo geral, a discrepância observada entre os parâmetros de projeto e dados operacionais
permitiu inferir que as tecnologias foram projetadas para operar com um resíduo com pequena
109
concentração de impróprios ─ característico de países que realizam a triagem na fonte
geradora ─ o que não condiz com a qualidade do resíduo resultante de plantas de prétratamento de RSU não segregado na fonte. Esse fator pode ser considerado determinante para
os problemas operacionais verificados. Operando com matéria orgânica não segregada na
fonte, isto é, com os resíduos segregados na unidade de pré-tratamento, as tecnologias
estudadas não atenderam, de maneira integral, aos dados especificados no projeto. Dessa
forma, conclui-se que a definição, por parte do Estado, por determinada tecnologia deve,
necessariamente, ser precedida de uma caracterização detalhada do RSU, de forma a embasar
uma expectativa de performance mais realística e adequada ao resíduo em questão. O
conhecimento do resíduo a ser tratado subsidiaria, ainda, a elaboração de estratégias para a
melhoria de sua qualidade, como por exemplo, a otimização de triagem em fontes
potencialmente geradoras e/ou adaptações tecnológicas.
Como conclusão geral, este estudo demonstrou que aplicação industrial de digestão anaeróbia
seca para tratamento de RSU está em fase de aprimoramento, e que melhorias tecnológicas
devem ser estudadas de modo a ampliar a viabilidade técnica e econômica do sistema. A
implantação de uma unidade-piloto no Estado de Minas Gerais deve ser focada no
desenvolvimento de um modelo nacional, adaptado à realidade brasileira.
110
8. Recomendações para estudos posteriores
Adicionalmente, sugere-se que sejam realizados estudos mais detalhados de viabilidade
técnica e econômica das tecnologias selecionadas nesta dissertação. Sugere-se, ainda, que
sejam realizados trabalhos avaliando tecnologias biometanização que não foram alvo desta
pesquisa.
Este estudo foi realizado com foco nas tecnologias de biometanização de grande desempenho,
especialmente as via seca, pelo fato de seus processos serem mais estáveis, possuírem uma
menor demanda de água e gerarem menos efluentes líquidos, quando comparadas às
tecnologias via úmida. Quando foi iniciado este trabalho, as tecnologias de biometanização
seca de batelada ainda não possuíam uma participação significativa no mercado de aplicação
das tecnologias de alto desempenho. Entretanto, verifica-se o crescimento da tecnologia
conhecida como Garage18 nos últimos anos ─ processos de batelada sequencial, nos quais são
utilizados túneis similares aos de compostagem, para a biometanização seca dos RSU.
Inicialmente aplicada somente para resíduos agrícolas, essa tecnologia vem ganhando espaço
na biometanização de RSU e apresenta-se como uma das tecnologias mais viáveis para
aplicação em países em desenvolvimento. O grande diferencial é que, sequencialmente,
digestores são completamente esvaziados, não ocorrendo, dessa maneira, o principal problema
operacional apresentado pelas tecnologias estudadas ─ a acumulação de inertes sedimentáveis.
Sendo assim, recomenda-se que sejam realizados estudos para a avaliação dessas tecnologias,
cujo principais fornecedores são as empresas Eggersmann19, Bioferm20 e Bekon21.
Além disso, recomenda-se, ainda, que se estudem os sistemas descentralizados de pequena e
média escala, mais difundidos na Ásia e África. Com tecnologias de baixo custo, esses
modelos de digestores podem se configurar numa solução interessante para pequenas cidades
ou para implantação de unidades descentralizadas, junto a grandes fontes geradoras de
resíduos orgânicos, tais como restaurantes populares, feiras livres, supermercados e centrais de
abastecimento de alimentos.
18
No Brasil, essa tecnologia está sendo chamada de “túneis de biometanização”.
http://www.f-e.de
20
http://www.biofermenergy.com
21
http://www.bekon-energy.de
19
111
Como regra geral, pode-se concluir que a definição da tecnologia mais adequada para a
biometanização de RSU é uma tarefa complexa e que deve ser avaliada por diversos ângulos,
considerando sempre a disponibilidade de recursos, as condições locais bem como o
rendimento desejado para o processo. Deve-se, ainda, considerar a possibilidade de incentivos
à pesquisa e desenvolvimento de uma tecnologia nacional, uma vez que a disseminação da
biometanização do RSU no Brasil está diretamente dependente de aprimoramento tecnológico
de forma a adequar a tecnologia à realidade nacional, regional ou local.
112
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125
10.
Anexos
Anexo 10.1 - Questionário Padrão Utilizado para Coleta de Dados Durante as Visitas
Técnicas às Plantas de Biometanização de RSU
126
QUESTIONÁRIO – Plantas de Biometanização na Espanha ___/12/2008
1 – Empreendimento Nome_______________________________________________ Operadora:_____________
Contato:_______________ Pop. Atendida:_____________
Dist. Centro urbano:___________________
Resíduos/dia:_____________
FORM:_______________
% Impr.___________
MOR:_________
Área total:_______________ Área construída:____________
Pessoal:___________
P. Pre:_________
P. Meta:_______________ P. Manutenção:____________
P. Produção:________
P. Outro:_______
Dist. Aterro:______________
Data:_____________________
2 – Pré-tratamento: Vazão:_____________ destino FORM:_______________
Capacidade foso:________
Linhas
1 - Caída Tromel
2 - Passante Tromel
3Foso
Cab. grandes volumes
Cab. triagem
Triturador
Tromel
Overband
Foucout
% resíduos
% recuperados
4-
3 – Alimentação: Vazão____________ % impr___________ MS_____________ SV___________ Temp in__________
Agrega MS_____________ Fonte MS:______________Tipo aquecimento:____________
Problemas______________________
_____________________________________________________________________________________________________
___
4 – Extração Tipo ___________________________________ % impr___________ MS_____________
SV________________
Problemas____________________________________________________________________________________________
___
5 - Desidratação: Prensa:_______________________ %MS_____________ Centrífuga:
_____________%MS_______________
Problemas____________________________________________________________________________________________
___
6 – Processo: Temp________ %CH4____________ H2S____________ Produ Biogás_______________
Turno______________
Controle ácido ______________________ TDH_____________________ Biogás/t resíduos ____________________
Pressão trab __________ Pressão max _________ Recirculação ______________________
Problemas____________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
______
7 – Biogás : Trat H2S________________________________ Motores ________________________ Pot. instalada
__________ Pot. Trab __________ Caldeiras ________________________ Pot inst____________________ gasômetro
_________________
Problemas____________________________________________________________________________________________
___
8 – Líquidos: Tipo trat
____________________________________________________________________________________
vazão___________ DQOin_____________ DQOout:____________ NH4in____________ NH4out____________
Problemas____________________________________________________________________________________________
___
127
9 – Ar: Tipo trat
_________________________________________________________________________________________
Material suporte biofiltro _________________ Odores ___________________________ Vizinhos
________________________
Problemas____________________________________________________________________________________________
___
10 – Compostagem: MSin_____________ MSout_____________ Tempo residência ______________
Qualidade____________ % resíduos________________ tipo_____________________
Problemas_____________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
___
11 – Investimentos: Custo original _____________ Custo final ____________________ Manutenção __________________
Ampliações _________________ Cons. Água _____________________ Cons. Energia ______________
Gasto Motores _______________ Principal Custo________________________________
128
Anexo 10.2 – Biometanização na Espanha
129
N°
1
Cidade
GranCanaria/Salto del Negro-I
Nome
Tipo de
Resíduos
Tecnologia
Via
Capacidade
(t/ano)
-
-
Linde KCA
Úmida
Empresa
Situação
200.000
isolux
Novo start-up
Problemas com
fissuras no digestor
-
RSU
Valorga
Seca
182.500
TecMed - (UTE
Albada)
Ecopac-1
RSU
Linde KCA
Úmida
140.000
Urbaser / Comsa /
Emte
Madrid
Pinto
RSU
Linde KCA
Úmida
140.000
Urbaser (UTE)
5
Cadiz
Miramundo
RSU
Valorga
Seca
115.000
Sufi
6
Barcelona
Ecoparc-3
RSU
Ros-Roca
Úmida
90.000
Tersa
7
Barcelona
Ecopac-2
RSU
Valorga
Seca
80.000
Urbaser / Fcc / Tirssa
Operando
9
Riojas / Logroño
Ecoparque de La
Rioja
RSU
Kompogas
Seca
75.000
Acciona
Operando
10
11
12
13
14
15
16
León
Pamplona
GranCanaria/Salto del Negro-II
Botarell (Tarragona),
Barcelona
Granollers
Burgos
-
RSU
-
HAASE
BTA / MAT
Ros-Roca
Kompogas
BAT
BTA
Linde KCA
Úmida
Úmida
Úmida
Seca
Úmida
Úmida
Úmida
70.000
64.000
60.000
87.000
50.000
45.000
40.000
FCC (UTE) / TecMed
Ferrovial
Sufi
Acciona
17
Avila
-
-
Ros-Roca
Úmida
36.500
Urbaser (UTE)
18
19
Lanzarote
Palma Mallorca / Can Canut
Zonzamas
-
lodo de ETE
lodo de ETE
Ros-Roca
Ros-Roca
Úmida
Úmida
36.000
32.000
20
Alicante
UTE PLANTA
RESIDUOS
INTERSA
OBRUM
RSU
Dranco
Seca
30.000
21
22
Navarra/Tudela
Barcelona/Tarrasa
-
Ros-Roca
Dranco
Úmida
Seca
28.000
25.000
SUFI-FCC
Urbaser / TIRME
UTE PLANTA
RESIDUOS
ALICANTE - UTE
(Dranco, Cespa,
Ferrovial, INUSA)
FCC
CESPA
Start-up do Digestor
nº-2
-
23
Vitoria
-
Dranco
Seca
20.000
24
Jaen
-
Ros-Roca
Úmida
20.000
2
Corunha / Nostián
3
Barcelona
4
Biocompost- Planta
de Tratamento de
RSU de VitóriaGasteiz para el
Território Historico
-de Álava
-
FCC
Em reforma
Parada - nunca
chegou a funcionar
Contato
Tel: 954321266 - CALLE ALEJANDRO HIDALGO, 3
URBASER - Tel: Tfno: 922224849 / urbaser 911218000
Tel Ecoparc. 93 262 30 10 / urbaser 911218000 / COMSA
933662100 / Grupo EMTE Tel. 93 208 15 50 / Fax 93 457 43
82 Tel. + 34 93 480 92 92
Telefono: 900 101 584 - Dirección C/ Algeciras s/n (Esquina a
calle Tarifa,antigüa nave Hierros Cervera ), Cádiz. España
CESPA GESTION DE RESIDUOS SA URBASER SA EMTE
SA UTE ECOPARC 3 / tel 934626216
FCC - tel: 913595400 / TIRSSA - tel: 932156442
Horários: De martes a sábado de 9 a 14 h. / Teléfono: 941 011
061 / [email protected] /
http://www.larioja.org/npRioja/default/defaultpage.jsp?idtab=4
44164&IdDoc=444156
Tel: 915862500 / 913388300
tel: 977365905
-
-
-
Strat-up
Strat-up
-
UTE (Cespa-FCC)
Em operação
-
EGMASA
Strat-up
-
130
N°
Cidade
25
Valladolid/Ctra.León
26
27
Zaragoza
Las dehesas
28
Ibiza
29
30
Valência
Navarra/Pamplona (Arazuri)
32
Salamanca
33
34
Madrid (La Dehesa)
Madrid (La Paloma)
Tipo de
Resíduos
Tecnologia
Via
Capacidade
(t/ano)
Empresa
Situação
Contato
RSU
Linde BRV
Seca
15.000
FCC (UTE)
-
-
-
Valorga
Valorga
Seca
Seca
-
-
-
-
-
Ros-Roca
Úmida
-
Em construção
-
Centro de
Tratamento de
Resíduos Sólidos
Urbanos de
Salamanca
(Gomecello)
-
-
Valorga
Seca
-
Tecmed
UTE (Urbaser,
Cespa, FCC,
Herbusa)
Urbaser
Ferrovial
Strat-up
-
-
-
-
-
-
Sufi
Strat-up
-
-
Valorga
Valorga
Seca
Seca
-
FCC
Tecmed / Urbaser
Em construção
Em construção
-
Nome
Planta de
Recuperación y
Compostaje de
Valladolid
-
131
Anexo 10.3 - Comunicação realizada com os contatos nas plantas de biometanização
visitadas
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
Anexo 10.4 – Consolidação dos dados obtidos nas visitas técnicas
152
Relatório de Visita ao Ecoparque de La Rioja
Planta:
Contato:
E-mail:
Contato
Ecoparque de La Rioja, S.L.
Maite Herrero Sáenz
[email protected]
Endereço:
La Ra d de Va rea T.M. de Vi l l a medi a na de Iregua (La
Ri oja ), Aptdo. De Correos nº 200, 26080
Data:
Cargo:
Tel:
Site:
05/12/08 Cidade:
La Rioja
Chefe de Qualidade e Meio Ambiente
Fixo:
+034 941 011 060
cel:
+034 635 553 265
Fax:
+034 941 011 079
www.lario ja.o rg/npRio ja/default/defaultpage.jsp?idtab
=441989
Dados Gerais
site:
www.kompogas.ch
site:
www.acciona.com
Capacidade total de metanização: 75.000 t/ano
Alimentação dos reatores:
35 t/dia cada digestor
Tecnologia:
Empresa gestora:
Custo de implantação:
Capacidade da planta em tratamento
Kompogas
Acciona
€ 30.000.000,00
148.000 t/ano
Nº de digestores:
Volume dos dos reatores:
1.150 m3 cada
30m comprimento
Dimensão dos reatores:
7,5m de altura
Temp. operação:
Faixa:
6
Mecânico - pás
fixadas em um eixo
longitudinal
2007
190 a 200 m3 /t
40.000 Nm3 /dia
55°C
Termofilica
Sistema de desulfuração:
Tempo de retenção hidráulico:
Matéria seca de entrada:
Matéria seca de saída:
5,1m de largura
não utiliza
20 a 23 dias
22%
18%
% de CH4
64 a 65%
Inoculação da alimentação
Concentração de gás sulfídrico:
Gasômetro:
Resíduos de planta:
Malha do tromel
7.000 ppm
N° de funcionários
não possui
61%
90mm, 45mm e 30mm Regime de operação:
55% da energia
Área de abrangência:
produzida
7ha
Sistema de agitação:
Inauguração:
Produção de biogás:
Área da planta:
Compostagem:
População atendida:
Inertização do reator
Utiliza gás natural?
Relação entre alcalinidade
intermediária e alcalinade parcial
Geração de energia elétrica
Período de compostagem
Observações
Principais problemas operacionais
Adiciona parte do efluente
líquido do processo de
desidratação
Linha FORM
14
Linha de recicláveis
40
Metanização
9
2 turnos
Comunidade de La Corunha
37,76 km2
4 dias alimentação de FORM
Realiza apenas a
1 dia alimentação de mistura entre
secagem do material Recirculação:
FORM e efluente líquido do sistema de
digerido
desidratação
300.000 habitantes
Injeção de CO 2 nos
Diâmetro tubo extração:
300mm
digestores
Qualidade do composto:
Boa
Não
Apenas os inertes
presentes material que
Adição de matéria seca:
0,3
será alimentado, até um
teor de 30%
17.000 MWh/ano
14.000.000 m3 /ano
Os triadores recebem um bonus no salário em função da quantidade de material
Como medida de segurança, quando vai ocorrer o acionamento do Flare é injetado gás
butano no fluxo de biogás para aumento do PCI e garantir a queima do biogás.
Caminhão com mais de 65% de vidro vai direto ao aterro sanitário.
Permaneceu quase 1 ano com uma peça do sistema de alimentação quebrada. 5 dos 6
digestores necessitaram de novo start-up.
Os elevados teores de enxofre chegam a corroer as luvas dos funcionários.
Elevado grau de desgaste das peças (camisas das bombas de alimentação, prensas e
parafusos sem fim).
Elevados custos de manutenção.
Dificuldades na legalização do composto para comercialização.
153
Formação de uma crosta de vidro na região de extração do digestor.
Relatório de Visita ao Ecoparc 2
Contato
Planta:
Ecoparc Del Besos S.A. (Ecoparc 2)
Data:
Contato:
Àlvar Bazar Raventos
Cargo:
E-mail:
[email protected]
Chefe de manutenção
Fixo:
+034 937 192 888
Tel:
cel:
+034 937 192 826
Fax:
-
Endereço:
04/12/08 Cidade:
Ampl i a ci ón Avda . Torre Ma teu s /n
Montcada i Reixac
http://www.amb.es/web/emma/residu
s/instalacions_equipaments/Ecoparcs/Ec
oparc_Montcada
Site:
Dados Gerais
site:
Tecnologia:
Kompogas
Empresa gestora:
FCC S.A.; URBASER S.A. e
Concessionaria
Barcelona S.A.
http://www.valorgainternational.fr
http://www.urbaser.es/
http://www.fcc.es
site:
de RSU:
€ 51.000.000,00
Nº de digestores:
3
Pneumática - Injeção de
biogás comprimido na
base do digestor (70 a
80 vezes por dia)
Inauguração:
240.000 t/ano
769 t/semana (MOR) ou
576 t/semana (FORM)
4.500 m3 (3.960 m3 útil)
21,5m de altura
17,0m de altura
2004
Biofiltro
115 m3 /t
25 a 30 dias
Temp. operação:
35°C
32% +2%
Faixa:
Mesofílica
22% +2%
% de CH4
45 a 65%
Composto maturado e fração
líquida do sistema de
desidratação
600 - 1600 ppm
Gasômetro:
sim, dupla membrana
50%
Malha do tromel
-
N° de funcionários
Área da planta:
8ha
Compostagem:
Tuneis de compostagem
28.000t/ano
Recirculação:
50
2 turnos
Área metropolitana de Barcelona
Constante
-
Sim
10
Linha recicláveis
-
Injeção de água nos
digestores
intermediária e alcalinade parcial
105
Metanização
Regime de operação:
59% da energia
produzida
Total
26.400 MWh/ano
-
Regular
Composto maturado
13.700.000 m3
8 semanas entre fermentação e maturação
Tempo máximo entre agitações é de 4 horas
Observações
Estão sendo construinda uma linha para recuperação de recicláveis segregados na fonte
O custo de manutenção é cerca de 15 a 20% do custo total de construção
Existe uma caldeira a biogás, entretanto nunca funcionou adequadamente
Acumulação de inertes no interior do digestor
Problemas operacionais nos túneis de compostagem
Reclação da vizinhança quanto a maus odores
Os plásticos recuperados possuem um valor de mercado muito baixo
154
Planta:
Contato:
E-mail:
Relatório de Visita ao CTR Valladolid
Contato
Planta de Recuperación y Compostaje de Valladolid Data:
Jorge Mateo
Cargo:
[email protected]
Tel:
Endereço:
CARRETERA de León Km 13 - E - 47009
Site:
Tecnologia:
Empresa gestora:
Nº de digestores:
10/12/08 Cidade:
Valladolid
Responsavel pela operação do digestor
Fixo:
+034 983 358 588
cel:
+034 661 540 952
Fax:
+034 983 358 588
http://www.ctrvalladolid.com/
Dados Gerais
site:
Laran
http://www.strabag-umwelttechnik.com/
UTE FCC, Agua y Medio
www.fcc.es
Ambiente y Zarzuela site:
€ 21.874.369,00
200.000 t/ano
18 t/hora
1
Mecânico - 3 eixos
tranversais ao
sentido do fluxo
2002
Temp. operação:
Faixa:
120 a 150 Nm3 /ton
média de 234 m³/h
35°C
Mesofílica
% de CH4
60 - 65%
Inauguração:
Gasômetro:
Malha do tromel
Área da planta:
Compostagem:
1.682,15 m3
-
Biofiltro
28 dias
27 a 10%
-
Efluente líquido do sistema
de desaguamento
2.500 ppm
Total
60
Sim, dupla membrana N° de funcionários
Manutenção
6
50%
Metanização
80mm - 90mm
2 turnos
55% da energia
3ha
Tuneis de
Constante, parte do efluente líquido do
Recirculação:
compostagem
sistema de desaguamento
Injeção de água nos Diâmetro tubo extração:
digestores
Regular
Sim
Não
0,3 a 0,35
3.000 MWh/ano
1.700.000 m3 /ano
9 dias na fermentação e 12 dias na matuação
Planta aberta, não possui sistema para remoção de maus odores
Todos os materiaisl recicláveis recuperados são de propriedade da municipalidade
Taxa para tratamento dos resíduos - 33,00€/t de resíduo proveniente da coleta seletiva
Observações
e 27,00€/t de resíduos não segregados
O prazo para esvaziar cada túnel de compostagem é de 8 a 7 horas
Caso o composto saia muito umido do tunel é disposto no aterro sanitário
São adicionados 215 litros de água nova para cada tonelada de material introduzido
nos tuneis de compostagem
Acidificação dodigestor que é corrigida com introdução de bicarbonato ou lodo de ETE
Quebra do piso móvel
Entupimento das linhas
155
Planta:
Contato:
E-mail:
Relatório de Visita a Biocompost
Contato
Biocompost- Planta de Tratamento de RSU de VitóriaData:
Gasteiz para el Território Historico de Álava
Carlos Matínez Gálvez
Cargo:
[email protected]
Tel:
Endereço:
C/ As ka rra s /n 01015 - Vi tori a -Ga s tei z
09/12/08 Cidade:
Vitoria-Gasteiz
(DI de Jundiz)
Director financeiro
Fixo:
+034 945 291 736
cel:
+034 610 268 938
Fax:
+034 945 291 484
Site:
-
Dados Gerais
site:
http://www.ows.be/
site:
www.fcc.es www.cespa.es
60t/dia - 35% de MOR
1.770m3
Tecnologia:
Empresa gestora:
Nº de digestores:
Dranco
UTE FCC, Cespa
€ 23.289.292,75
120.750 t/ano
1
Recirculação do
material em digestão
da base para o topo
-
Inauguração:
2006
138 m3 /t
Temp. operação:
Faixa:
50 a 55°C
Termofilica
% de CH4
65%
Gasômetro:
Malha do tromel
Área da planta:
Pré-tratamento
14
sim, dupla membrana N° de funcionários
Total
48
62,8%
100mm e 40mm
2 turnos
2,85ha
Em leiras, com injeção
Recirculação:
Constante
de ar na base
Injeção de água nos
digestores
Boa
Sim
Terras diatomácias como
material estruturante
6.000MWh/ano
6.000.000m3 /ano
14 dias na fermentação e 60 dias na maturação
Não possui prensa para desidratação do material digerido.
Para inibição na produção de gás sulfidrico é adicionado 2% de FeCl 2 ao material que
é alimentado no digestor.
As caldeira são alimentadas apenas com o calor dos gases de escape dos motores.
O lixiviado gerado no processo possui elevado teor de metais pesados e é tratado em
outra planta.
Após o gasômetro foi instalado um desumidificador para secar o biogás
Recebe €33,00 por tonelada de resíduo valorizado
Compostagem:
Observações
Biofiltro
26 dias
Lodo do digestor e 20% de
composto maturado
Reclamações da vizinhaça quanto a maus odores
Entupimento das linhas
Obstrução do sistema de extração pela solidificação do material em digestão
Aderencia de plásticos no sistema de alimentação
156
Anexo 10.5 - Relatório Fotográfico
157
Relatório fotográfico da visita técnica ao Ecoparque de La Rioja (Kompogas)
Figura 10.1 – Setor de pesagem dos caminhões
Figura 10.2 – Entrada do Ecoparque de La Rioja
158
Figura 10.3 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a grua que move os resíduos do fosso para a
correia transportadora
Figura 10.4 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a correia transportadora inicial
159
Figura 10.5 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o trommel
Figura 10.6 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as correias transportadoras
160
Figura 10.7 – Digestores – destaque para o sistema de agitação
Figura 10.8 – Digestores
161
Figura 10.9 – Digestores – destaque para a tubulação de alimentação
Figura 10.10 – Digestores
162
Figura 10.11 – Digestores – destaque para o sistema de alimentação
Figura 10.12 – Digestores – destaque para a área denominada “praça de guerra”, onde ocorre o acúmulo
de lodo devido ao entupimento das tubulações de extração
163
Figura 10.13 – Sistema de tratamento do ar ambiente – destaque para scrubber
164
Relatório fotográfico da visita técnica ao Ecoparc2 (Valorga)
Figura 10.14 – Setor de pesagem dos caminhões
Figura 10.15 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para o caminhão basculando os resíduos no
fosso de recebimento
165
Figura 10.16 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para fosso de recebimento de resíduos
Figura 10.17 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a grua que move os resíduos do fosso para
a correia transportadora
166
Figura 10.18 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a pá carragadeira limpando a área onde os
caminhões basculam os resíduos no fosso
Figura 10.19 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a correia transportadora inicial
167
Figura 10.20 – Sistema de pré-tratamento
Figura 10.21 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o interior do trommel, onde podem ser vistos os
rompedores de sacos
168
Figura 10.22 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o interior do trommel, onde podem ser vistos os
rompedores de sacos
Figura 10.23 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os triadores manuais
169
Figura 10.25 – Sistema de pré-tratamento – destaque para a prensa enfardadora de materiais recicláveis
170
Figura 10.26 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os resíduos de planta, após serem embalado
para envio ao aterro sanitário
Figura 10.27 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os resíduos de planta embalados, sendo
transportados para o aterro sanitário
171
Figura 10.28 – Vista dos Digestores
Figura 10.29 – Vista dos Digestores e gasômetro
172
Figura 10.30 – Vista dos Digestores e gasômetro
Figura 10.31 – Digestores – destaque para os mangotes de injeção de biogás comprimido para agitação do
material em digestão
173
Figura 10.32 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para as tubulações e
sopradores
Figura 10.33 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para o biofiltro de remoção do
gás sulfídrico
174
Figura 10.34 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para as tubulações do biofiltro
de remoção do gás sulfídrico
Figura 10.35 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para o material de
preenchimento do biofiltro de remoção do gás sulfídrico
175
Figura 10.36 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para o gasômetro
Figura 10.37 – Motor de cogeração para produção de biogás e energia
176
Figura 10.38 – Motor de cogeração para produção de biogás e energia
Figura 10.39 – Flare para queima do biogás excedente
177
Figura 10.40 – Centrífuga do sistema de desidratação
Figura 10.41 – Fase líquida do sistema de desidratação
178
Figura 10.42 – Fase sólida do sistema de desidratação
Figura 10.43 – Sistema de pós-tratamento – destaque para a entrada dos túneis de compostagem
179
Figura 10.44 – Triturador de poda verde
Figura 10.45 – Sistema de pós-tratamento – destaque da máquina utilizada para esvaziar e encher os
túneis de compostagem
180
Figura 10.46 – Lavadores para tratamento do ar ambiente
Figura 10.47 – Sistema de tratamento de efluentes líquidos – destaque para as micromembranas
181
Relatório fotográfico da visita técnica ao CTR Valladolid (Laran)
Figura 10.48 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a grua que move os resíduos do fosso para
a correia transportadora
Figura 10.49 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o galpão aberto
182
transportadoras
183
transportadoras
Figura 10.53 – Sistema de pré-tratamento – destaque para uma das cabines de triagem.
184
Figura 10.54 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os containeres de armazenamento temporário
do material reciclável triado
transportadoras
185
Figura 10.56 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as correias transportadoras
Figura 10.57 – Sistema de pré-tratamento – área de triagem manual
186
Figura 10.59 – Sistema de extração e desidratação – destaque para a prensa
187
Figura 10.60 – Sistema de extração – destaque para o tanque de vácuo
Figura 10.61 – Motor do sistema de agitação do material em digestão
188
Figura 10.62 – Rosca sem fim do sistema de introdução
Figura 10.63 – Sistema de pós-tratamento – destaque para a entrada dos túneis de compostagem
189
Figura 10.64 – Sistema de pós-tratamento – destaque da máquina utilizada para encher e esvaziar os
túneis de compostagem
Figura 10.65 – Sistema de pós-tratamento – destaque do interior de um túnel de compostagem
190
Relatório fotográfico da visita técnica a Biocompost (Dranco)
Figura 10.66 – Sistema de recepção de resíduos – vista da cabine de comanda da grua que move os
resíduos do fosso para a correia transportadora
Figura 10.67 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os trommels
191
Figura 10.69 – Sistema de pré-tratamento – destaque para uma cabine de triagem
192
193
Figura 10.72 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os materiais recicláveis recuperados após serem
enfardados
Figura 10.73 – Sistema de tratamento do ar ambiente
194
Figura 10.74 – Digestor e container de armazenamento do motor de cogeração
Figura 10.75 – Digestor e container de armazenamento do motor de cogeração
195
Figura 10.76 – Flare para queima do biogás excedente
Figura 10.77 – Flare - detalhe do sistema de ventilação
196
Figura 10.78 – Container de armazenamento do motor de cogeração
Figura 10.79 – Sistema de extração do material digerido
197
Figura 10.80 – Sistema de extração do material digerido
Figura 10.81 – Sistema de agitação do material em digestão
198
Figura 10.82 – Tubulação do sistema de extração do material digerido
Figura 10.83 – Sistema de pós-tratamento – área de compostagem
199

da Dissertação

Transcrição

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