Apresentação das equações básicas utilizadas na modelagem da geração de biogás, incluindo...
Transcript of Apresentação das equações básicas utilizadas na modelagem da geração de biogás, incluindo...
Apresentação das equações básicas utilizadas na modelagem da geração de biogás, incluindo discussão sobre os parâmetros das equações;EPA (LandGEM) ACM 01 (UNFCCC) IPCC (GPG 2000)
João Wagner Silva AlvesAssessor da Presidência da CETESB
•SECRETARIA DO• MEIO AMBIENTE
onde:
Q = Quantidade total de biogás gerado (m3)
k = taxa de decaimento do resíduo orgânico (ano-1)
M = Massa de resíduos depositada no local ao ano (t/ano)
Lo = volume de biogas por massa de resíduo (m3_biogas/t_resíduo)
t = tempo desde a deposição do resíduo (ano)
n = número total de anos considerados
LandGEM
Empregado nos projetos de Carbon Trade (EUA) e no México
ACM001 - UNFCCC
Empregado nos projetos de Créditos de Carbono do Protocolo de Quioto
onde:BE = Emissão de metano evitada (TCO2equivalente) = fator de correção de incertezas (0,9)f = fração de metano destruidaGWP = Potencial de aquecimento global (21)OX = fator de oxidação (0,1)F = fração de metano no biogás (0,5)DOCf = Fração degradável do resíduo que decompõeMCF = Fator de correção de metanoWi,x = Quantidade de resíduoevitada (t)DOC = Fração de carbono orgânico degradável no resíduo (tC/t_resíduo)k = taxa de decaimento do resíduo orgânico (ano-1)x = tempo desde a deposição do resíduo (ano)y = ano de estimativa
onde:Q: vazão de metano [GgCH4/ano]k: constante de decaimento [%]A: fator de normalização de soma [%]MSWt: RSM gerado [Gg/ano ou 1000t/ano]MSWf: Fração de RSM disposto em aterro [%]L0: Fator de emissão de metano [GgCH4/GgRSM]t: tempo [ano]R: metano recuperado [GgCH4]OX: fator de oxidação [%]
Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k t) – R(x) ). (1-OX)
IPCC (GPG – 2000)
Empregado nos inventários nacionais de emissões de gases de efeito estufa
Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k( t-x)) – R(x) ). (1-OX)
IPCC (GPG – 2000)
ACM001 - UNFCCC
LandGEM
Comparação algébrica
Q = a.e-kt
Forma geral
L0 = 16/12 . F. DOCf . MCF . DOC
k
e kt1A =
0%
25%
50%
75%
100%
1970 1990 2010 2030 2050
Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)
Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)
Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)
k: a constante de decaimento dependeo tipo de resíduo, da temperatura e umidade da região onde foi depositado o resíduo
MAP: precipitação média de chuvas
MAP > 1000 mmchuva/ano => k = 0,17
MAP < 1000 mmchuva/ano => k = 0,065
Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)
A: fator de normalização de soma [%]
A = k
e kt1
Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)
Rx = Taxa anual de disposição média dos resíduos [GgRSM/ano]
RSM: Resíduos sólidos urbanos
MSWt . MSWf = Rx = TaxaRSM . Popurb
MSWt = Quantidade total de RSM gerado [GgRSM/ano]MSWf = Fração de RSM destinada ao aterro [%]
Rx = Quantidade de RSM aterrada [GgRSM/ano]
TaxaRSM = Taxa de geração de RSM por habitante [kgRSM/hab.dia] ou [GgRSM/1000hab.ano]Popurb = População urbana [hab] ou [1000hab]
Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)
Estimativa populacional (decenal)
Popa = População urbana municipal no ano inicial
i = Índice de crescimento populacional do período
i =
a= ano inicial da décadab = ano
1)( )/(1 ab
Popa
Popb
)()1.( abab iPopPop
Dados populacionais dos municípios brasileiros (IBGE no MUNINET, 2008)Dados: 1970, 1980, 1991, 2000 e 2005 (estimado).
Taxa de Resíduo Sólido Municipal (RSM) coletado (CETESB, não datado.)
Para 1970
Pop >1.000.000 hab → 0,7kg/hab.dia
1.000.000 > Pop > 500.000 hab → 0,6kg/hab.dia
500.000 > Pop >100.000 hab → 0,5kg/hab.dia
Pop < 100.000 hab → 0,4kg/hab.dia
Taxa de Resíduo Sólido Municipal (RSM) coletado nas regiões brasileiras (ABRELPE, 2007):
Norte: RSM = 0,000433.Popurb + 0,5064 [kgRSM/hab] R2=86%
Nordeste: RSM = 0,000254.Popurb + 0,7054 [kgRSM/hab] R2=79%
Centro-oeste: RSM = 0,000384.Popurb + 0,6136 [kgRSM/hab] R2=85%
Sudeste: RSM = 0,000216.Popurb + 0,5864 [kgRSM/hab] R2=66%
Sul: RSM = 0,000357.Popurb + 0,5015 [kgRSM/hab] R2=73%
Regressão do RSM anual (70 a 2005):
Supondo que em 70 vale CETESB e que em 2007 vale ABRELPE:
RSMx = RSM1970 + (RSM2005 – RSM1970) . (x – 1970)
(2005 – 1970)
L0: Fator de emissão de metano [GgCH4/GgRSM]
L0 = MCF . DOC . DOCf . F . 16/12 [GgCH4/GgRSM]
MCF: Fator de correção de metano referente aos locais de disposição[%]
Qualidade de operação do aterro:
Aterro sanitário => MCF = 1
Aterro com mais de 5m de profundidade = > MCF = 0,8
Aterro com menos de 5m de profundidade => MCF = 0,4
Aterro com classificação desconhecida => MCF = 0,6
Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)
L0: Fator de emissão de metano [GgCH4/GgRSM]
L0 = MCF . DOC . DOCf . F . 16/12 [GgCH4/GgRSM]
DOC = (0,4 . A) + (0,17 . B) + (0,15 . C) + (0,3 . D) [GgC/GgRSM]
A: papéis e têxteis
B: resíduos de jardim, parque e outros putrecíveis não comida
C: resíduos de comida
D: madeira e palha
Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)
L0: Fator de emissão de metano [GgCH4/GgRSM]
L0 = MCF . DOC . DOCf . F . 16/12 [GgCH4/GgRSM]
DOCf = Fração assimilada do DOC (DOCf) [%]DOCf = 0.014T + 0.28 (= 0,77)
Onde:T = temperatura [oC] = 35 oC
Qualquer mudança nesta estimativa deve ser baseada em dados bem documentados.
Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)
L0: Fator de emissão de metano [GgCH4/GgRSM]
L0 = MCF . DOC . DOCf . F . 16/12 [GgCH4/GgRSM]
F : fração de CH4 no biogás [%]16/12: relação de massa entre C e CH4
Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)
R: metano recuperado [GgCH4/ano]
OX: fator de oxidação [%]
Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L0(x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)
ContatoJoão Wagner Silva Alves - [email protected]
CETESB – Companhia Ambiental do Estado de São Paulo
Assessoria da Presidência da CETESB
Tel. 55 11 3133 3156
Fax. 55 11 3133 4058
http://homologa.ambiente.sp.gov.br/proclima/default.asp
•SECRETARIA DO• MEIO AMBIENTE