UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES

PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”

PROJETO A VEZ DO MESTRE

O CO-PROCESSAMENTO E A INCINERAÇÃO COMO

TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS SÓLIDOS

Por: Príscilla Regina Pitangui Amim

Orientador

Prof. Ms. Celso Sanchez

Rio de Janeiro

2003

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UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES

PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”

PROJETO A VEZ DO MESTRE

O CO-PROCESSAMENTO E A INCINERAÇÃO COMO

TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS SÓLIDOS

Apresentação de monografia à Universidade Candido

Mendes como condição prévia para a conclusão do

Curso de Pós-Graduação “Lato Sensu” em

Planejamento e Educação Ambiental.

Por: Príscilla Regina Pitangui Amim

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AGRADECIMENTOS

- À minha família pela força, incentivo e confiança.

- Ao meu noivo, Cláudio, pelo carinho e amizade, compreensão e pelo grande auxílio no momento em que eu mais necessitava.

- À Lisa pela amizade e colaboração na montagem desta monografia. - À todos os professores, funcionários e amigos da UCAM, principalmente, à Isabela, à Ednéa, ao Márcio e ao Queiroz. - À Direção da Escola Estadual Professor Mário Campos pela simpática e rica convivência diária no ambiente de trabalho.

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DEDICATÓRIA

Aos meus pais, José Amim e Noêmia Amim, por todo apoio que têm me dado

ao longo de toda a minha vida.

5RESUMO

A incineração constitui-se num método de tratamento que utiliza a

decomposição térmica de resíduos em alta temperatura, com uma quantidade

apropriada de ar e durante um tempo pré-determinado, com o objetivo de tornar um

resíduo menos volumoso e menos tóxico.

A prática do Co-processamento de resíduos vem sendo amplamente

explorada e incentivada como forma de destruição térmica de resíduos perigosos e

não perigosos. O Co-processamento de resíduos, utiliza a decomposição térmica, via

oxidação, com finalidade de tornar o resíduo atóxico através de sua incorporação

química às matérias-primas, ou ainda, eliminá-lo sob a forma de gás carbônico e

água, através de sua queima.

Para que uma indústria realize a incineração e o co-processamento é

necessário o licenciamento junto aos órgãos ambientais, para que façam um serviço

seguro e de qualidade. São feitos monitoramentos constantes nessas indústrias.

Os dois processos são vantajosos por suprimir o efeito poluidor, garantindo

uma assimilação ou confinamento ecologicamente correto com o meio ambiente

receptor.

6SUMÁRIO

INTRODUÇÃO 7

CAPÍTULO I

INCINERAÇÃO 8

CAPÍTULO II

CO-PROCESSAMENTO 24

CAPÍTULO III

ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE INCINERAÇÃO E

CO-PROCESSAMENTO

37

CONCLUSÃO 41

BIBLIOGRAFIA 42

ÍNDICE 44

FOLHA DE AVALIAÇÃO 47

7INTRODUÇÃO

A cada dia que passa, encontram-se mais dificuldades para dar-se um

destino adequado aos resíduos gerados tanto por atividades humanas como em

processos industriais. Muitas das soluções até agora empregadas têm se caracterizado

por inviabilidade técnica e econômica.

Economicamente, a geração de resíduos é um evidente desperdício de

materiais e de energia. Por trás dessa prática destruidora do meio ambiente, está a

falta da consciência. Com um consumo menor de recursos naturais,

conseqüentemente, seria reduzida a necessidade de tratar, armazenar e eliminar os

rejeitos, diminuindo o potencial impacto ambiental.

Além disso, com o decorrer do tempo, as áreas disponíveis para aterro de

resíduos vêm diminuindo. Em paralelo, os locais de tratamento e disposição final

requerem cada vez mais cuidados para não causarem danos ambientais irreversíveis e

ameaça à saúde pública.

A cobrança por ações, que visam a proteção ao meio ambiente não vem

apenas da sociedade, mas da exigência do mercado, diante de uma nova realidade

sócio-ambiental, onde a competitividade é a lei maior. Reduzir custos com a

eliminação de desperdícios, desenvolver tecnologias limpas e baratas, reciclar

insumos, são mais do que princípios de gestão ambiental, representam condições de

sobrevivência.

Neste contexto, a preocupação em gerenciar adequadamente os resíduos tem

aumentado em todos os setores. Faz parte do gerenciamento, a escolha de um

tratamento adequado. O Co-processamento e a incineração são tratamentos térmicos

que constituem alternativas importantes para o tratamento de resíduos, objeto de

nosso estudo.

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CAPÍTULO I

Incineração

9

INCINERAÇÃO

A incineração pode ser definida como um processo de redução de volume e

periculosidade de um resíduo, a partir de um conjunto de fenômenos físicos

(evaporação e sublimação, por exemplo) e químicos (pirólise, oxiredução e

combustão). Ela é adaptada ao tratamento de resíduos hidrocarbonados e mais ou

menos ricos em espécies como os halogênios, o enxofre e os cianetos. No entanto,

para ser totalmente eficaz, esta técnica não deve provocar outras perturbações

suscetíveis de constituir uma transferência de poluição. Por essa razão, este

tratamento deve considerar igualmente os fenômenos físico-químicos que ocorrem

no exterior do forno durante a depuração dos resíduos gasosos, líquidos e sólidos

gerados. A incineração pode ser regida por um conjunto reduzido de parâmetros

agrupados em critérios de combustão, regulamentares e de funcionamento de

instalação (BIDONE, 2001).

1.1. Resíduos

Para que ocorra uma boa incineração é necessário o conhecimento das

características do resíduo, mediante a realização de análise para que assim sejam

cadastrados. As características dos resíduos e seu comportamento durante a

combustão, é que determinam como devem ser misturados, estocados e introduzidos

na zona de queima, de maneira a produzir concentrações de poluentes dentro das

concentrações e capacidades adequadas aos sistemas de lavagem que é

implementado à saída dos gases da chaminé.

Os parâmetros essenciais à caracterização de um resíduo são

(IPT/CEMPRE):

• PCI (poder calorífico inferior) – indica quanto calor é liberado durante a

queima, sendo que quanto maior o seu valor menor o consumo de combustível. Se

10muito variável pode dificultar o controle de temperatura e causar combustão

incompleta com emissão de material tóxico pela chaminé, fusão e acúmulo de cinz

• as devido a temperaturas excessivas, consumo excessivo de combustível

e geração de CO devido à insuficiência de ar para a combustão.

• Umidade – a quantidade de água contida influencia na recuperação de

energia, pois se for alta prejudica a recuperação.

• Composição elementar

• C, H, O – permitem calcular as condições da combustão

• S, organoclorado, N – afetam a durabilidade do equipamento devido à

formação de gases ácidos corrosivos

• Metais (Hg, Cd, Pb e outros) – podem conferir toxicidade aos resíduos e

às correntes gasosa e líquida que saem do incinerador. São fatores primordiais na

classificação das cinzas.

• Características especiais – toxicidade, corrosividade, odor, liberação de

fumaça, reatividade que influenciam na consideração do incinerador e nos cuidados

operacionais visando garantir a integridade dos operadores e do equipamento.

O processo de incineração tem utilidade maior para eliminar resíduos

combustíveis ou com presença elevada de orgânicos – embora qualquer rejeito que

possua uma fração orgânica seja, a princípio adequado - não apresentando vantagens

para outros materiais como vidros e metais (resíduos com alto teor de voláteis e de

compostos inorgânicos não são desejados). Sendo assim, os resíduos que apresentam

maior potencial para o processo de incineração são (SITE B):

1. Resíduos orgânicos constituídos basicamente de carbono, hidrogênio

e/ou oxigênio;

2. Resíduos que contêm carbono, hidrogênio, cloro com teor inferior a 30

% em peso e/ou oxigênio; e

3. Resíduos que apresentam seu poder calorífico inferior (PCI) maior que

4.700 kcal/kg (não necessitando de combustível auxiliar para queima).

Uma vez definida no projeto a composição dos resíduos a serem

incinerados, é exigido pelo órgão de controle de meio ambiente um plano mínimo de

monitoramento, que se torna mais complexo e caro à medida que se deseje incinerar

substâncias mais perigosas e em maior quantidade e variedade. A admissão de

11resíduos com composição muito diferente da esperada pode causar problemas de

gravidade variável, tais como (SITE C):

1. Contaminação da corrente gasosa, líquida e/ou das cinzas, como metais

pesados

2. Danos ao revestimento refratário e grelhas, como excesso de flúor e

vidros

3. Explosões devido a explosivos e substâncias instáveis ou muito reativas

4. Desgaste do revestimento refratário devido a alto teor de sódio

5. Corrosão devido a altos teores de enxofre e/ou cloro

6. Combustão incompleta causada como por exemplo por sólidos em

pedaços grandes (madeiras, vidros, gesso ortopédico)

7. Consumo excessivo de combustível pelo resíduo muito úmido, como

lixo urbano

8. Geração de monóxido de carbono (CO) e material particulado em

excesso devido a PCI alto e variável.

1.1.1. Classes dos resíduos

Os resíduos são classificados em (SITE H):

1.1.1.1. Classe I - perigosos;

1.1.1.2. Classe II - não inertes;

1.1.1.3. Classe III - inertes.

1.1.1.1. Classe I

São aqueles que apresentam periculosidade, conforme definido

anteriormente, ou uma das características seguintes.

• Inflamável

• Corrosivo

• Reativo

• Tóxico

• Patogênico

121.1.1.2. Classe II

São aqueles que não se enquadram nas classificações de resíduos classe I ou

classe III, nos termos da norma.

1.1.1.3. Classe III

Quaisquer resíduos que, quando amostrados de forma representativa e

submetidos a um contato estático ou dinâmico com água destilada ou ionizada, a

temperatura ambiente, conforme teste de solubilização, não tiverem nenhum de seus

constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade de

água, executando-se ou os padrões de aspecto, cor, turbidez e sabor. Como exemplo

desses materiais, podem se citar as rochas, tijolos, vidros e certos plásticos ou

borrachas que não são decompostos prontamente.

1.2. DESCRIÇÃO DO PROCESSO

Pode-se dividir o processo de incineração em três grandes segmentos:

- Preparação e alimentação do resíduo;

- Combustão,

- Controle de gases e cinzas (figura 1).

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Figura 1 – Orientação geral da Incineração e opções de componentes do

processo

Fonte: DEMPSEY & OPPELTY, 1993

1.2.1. Preparação e Alimentação do Resíduo

A forma física do resíduo determina o método adequado de alimentação.

Líquidos são misturados e bombeados para dentro das câmaras de combustão através

de bicos spray ou via queimadores atomizadores. Resíduos contendo sólidos em

suspensão podem necessitar de uma filtragem. A mistura de resíduos que entra na

câmara pode ser preparada antes da alimentação ou dentro da câmara usando bicos

spray. Para garantia do poder calorífico utiliza-se combustível auxiliar. A mistura de

resíduos também é uma forma de controlar o teor de cloro (DEMPSEY & OPPELT,

1993).

141.2.2.Combustão

A Unidade de Combustão constitui a parte fundamental de uma incineradora

porque do seu funcionamento depende a capacidade da incineradora para destruir

mais ou menos, eficazmente os resíduos orgânicos perigosos. Há diferentes tipos de

tecnologias aplicadas na queima de resíduos perigosos que incluem majoritariamente

fornos rotativos, incineradores de câmaras fixas, sistemas de injeção líquida e

sistemas em leito fluidizado (DEMPSEY & OPPELT, 1993).

Entretanto, a maioria das incineradoras comerciais de resíduos perigosos é

do tipo forno rotativo (figura 2) devido à sua maleabilidade e capacidade para tratar

diferentes tipos de resíduos. Os fornos rotativos utilizados na incineração de resíduos

perigosos são constituídos tipicamente por duas partes: o forno rotativo propriamente

dito onde ocorre a combustão primária e a câmara de pós-combustão.

A função primária do forno é converter os resíduos sólidos em gases,

processo este que ocorre através de uma série de volatilizações, destilação destrutiva

e reações parciais de combustão; é onde ocorre a secagem, o aquecimento, a

liberação de substâncias voláteis e a transformação do resíduo remanescente em

cinzas (IPT/CEMPRE). Neste processo é gerado o material particulado, que

basicamente é a fumaça escura gerada em uma queima não-controlada. As partículas

menores são as mais prejudiciais ao ser humano. Para esta fase é importante fornecer

ar de combustão em quantidade suficiente e de maneira homogênea, expondo

totalmente o resíduo ao calor. Ao final, a massa de cinzas já não mais se reduz,

restando carbono não-queimado, compostos minerais de alto ponto de vaporização e

a maioria dos metais, sendo necessário um pós-queimador para completar as reações

de combustão, para garantir a destruição das substâncias voláteis e parte do material

particulado.

Os gases, vapores e material particulado, liberados na combustão primária,

são soprados ou succionados para a câmara de combustão secundária ou pós-

combustão, onde permanecem por cerca de 2 segundos expostos a l.000ºC ou mais

para completar a queima. Nessas condições, ocorre a destruição das substâncias

voláteis e parte do material particulado.

15Tanto o forno quanto o pós-queimador são, usualmente, equipados com

sistemas de queima de combustível auxiliar para elevar e manter a temperatura de

operação desejada (FREEMAN et al, 1986). A substituição de óleo combustível por

gás natural permite uma diminuição do material particulado (FREITAS, 2001).

Figura 2 – Forno Rotativo

Fonte: DEMPSEY & OPPELT, 1993

A queima em incineradoras, embora eficaz, nunca é total, como em

qualquer processo térmico. Além disso, os elementos vestigiais presentes nos

reagentes não são destruídos e têm que sair com os efluentes. Adicionalmente, os

produtos de combustão completa nem sempre são substâncias inócuas, como os

resultantes da queima de enxofre, cloro e flúor, que são substâncias ácidas (SO2 e

H2SO4, HCl e HF). Assim, da incineração resultam efluentes sólidos e gasosos que

contêm poluentes, isto é, compostos orgânicos resultantes da queima incompleta ou

sintetizados a partir de precursores, monóxido de carbono, partículas de cinzas e

fuligem, óxidos de azoto, SO2, HCl e HF, e elementos vestigiais tóxicos como o

mercúrio, chumbo e outros. Uma parte das substâncias poluentes sai com as cinzas e

16resíduos sólidos da combustão, pela base do forno. Esses resíduos normalmente

permanecem não queimados e podem estar contaminados com concentrações

importantes de metais tóxicos não-voláteis ou semi-voláteis, de compostos orgânicos

tóxicos e de dioxinas/furanos. Devem assim ser considerados resíduos perigosos e

tratados com as regras de segurança aplicadas a esse tipo de resíduos.

1.2.3. Controle e Monitoramento das Condições de Operação

Como nenhum processo de incineração opera com 100% de eficácia,

substâncias presentes nos resíduos podem não ser totalmente queimadas e acabam

sendo liberadas na forma de gases ácidos (HCl, NOx, SO2), compostos orgânicos

(hidrocarbonetos e dioxinas/furanos), particulados e cinzas (LEE & HUFFMAN,

1995).

Os produtos que esperamos obter através de uma combustão completa são:

dióxido de carbono, vapor d’água e cinzas inertes, mas devido à ausência da

idealidade, pequenas quantidades de outros produtos podem ser formadas,

dependendo da composição química do resíduo e das condições de combustão

encontradas.

Um parâmetro a ser analisado e de grande importância é a eficiência de

destruição e remoção que é em torno de 99,99 a 99,999%. Os principais fatores que

influenciam a destruição dos resíduos são (SITE G):

Temperatura - Na incineração, o objetivo é fornecer energia suficiente para

que ocorra o rompimento das ligações químicas entre os átomos do resíduo e, depois,

recombinação das ligações, visando formar principalmente CO2 e água, substâncias

que são bastante estáveis. A necessidade de manter a temperatura correta de

incineração exige controle automático de temperatura nas duas câmaras, geralmente

com alarme para temperatura baixa e bloqueio automático da alimentação de

resíduos;

Tempo - A absorção da energia fornecida ao resíduo pela queima do

combustível é rápida, mas não instantânea. O tempo de 0,8 a 2s, exigido como tempo

17de residência dos gases, é necessário para que ocorram as reações químicas de

destruição dos compostos tóxicos. Variações na quantidade alimentada de resíduo ou

na pressão no interior do incinerador podem provocar a redução do tempo de

residência, prejudicando a incineração.

Turbulência - É necessário que todo o material, passando pela câmara,

permaneça exposto à temperatura de incineração durante o mesmo tempo. Assim, a

câmara secundária é dimensionada visando permitir o escoamento turbulento dos

gases, garantindo uma mistura adequada.

Excesso de ar - A combustão completa de um resíduo exige a presença de

oxigênio (O2), em quantidade adequada. Sabendo-se a composição deste resíduo

pode-se calcular a quantidade teórica de 02 a ser suprida. Na prática, porém, é preciso

fornecer um excesso de ar, porque a mistura resíduo/O2 não é perfeita. Normalmente,

o excesso de ar e a concentração de CO (monóxido de carbono) são medidos

continuamente na chaminé resultando um valor igual a zero, indicando que todos os

compostos orgânicos estão sendo adequadamente destruídos. Quando o excesso de

ar cai abaixo de l a l,5 % , a combustão passa a ser incompleta, fato indicado pelo

aparecimento de CO na chaminé.

1.2.4. Controle e Monitoramento das Emissões e Cinzas

1.2.4.1. Emissões Tóxicas

1.2.4.1.1. Cloreto de Hidrogênio

O cloro presente pode ser convertido em cloreto de hidrogênio, um gás

ácido forte, que sob temperaturas altas ataca a maioria dos metais que encontra, ou

seja, alguns dos materiais dos quais o incinerador é construído, como forros de forno,

tubos condutores e tubos de caldeira, que precisam de atenção freqüente e cara. A

maior parte deste gás pode ser removida com substâncias abrasivas alcalinas.

1.2.4.1.2. Óxidos de Nitrogênio

18Formado pela combinação de nitrogênio e oxigênio sob altas temperaturas

de combustão. Por ser um gás neutro, não pode ser removido por substâncias

químicas alcalinas, sendo necessário sistemas de injeção de uréia ou amônia para

converter parte do óxido novamente em nitrogênio, evitando que esse seja convertido

pela luz solar em dióxido de nitrogênio que contribui para a formação de fumaça

fotoquímica e chuva ácida. Entretanto, esses reagentes são caros.

1.2.4.1.3. Metais

A fração inorgânica dos resíduos contém a maioria dos metais e suas

espécies, ficando grande parte inerte durante a incineração e formando as cinzas. A

preocupação em relação aos metais é devida a sua presença em vários resíduos

perigosos e seus efeitos adversos sobre a saúde humana (arsênio, cádmio, cromo e

berílio são carcinogênicos; antimônio, bário, chumbo, mercúrio, prata e tálio são

tóxicos). Sob temperatura de combustão são liberados de materiais razoavelmente

estáveis, na forma de minúsculas partículas ou gases. O particulado dos

incineradores de resíduos perigosos é composto na sua maior parte por óxidos de

silício, ferro, cálcio e alumínio e uma pequena fração é carreada pelos gases de

combustão. Algumas espécies são voláteis e vaporizam nas condições de

incineração, podendo condensar de maneira homogênea ou heterogênea, ou sob outro

mecanismo, espécies podem reagir para formar novos compostos, tais como

fluoretos, cloretos, óxidos metálicos e espécies reduzidas. Sua remoção é feita por

dispositivo de controle de partículas como precipitadores eletrostáticos ou filtros

industriais. Ainda assim, os metais são meramente transferidos para as cinzas e para

os equipamentos de controle que serão aterrados. O mercúrio recebe atenção especial

devido ao fato de que na temperatura de combustão, em forma de gás, escapa dos

controles de partículas, podendo ser empregado carvão ativado para absorver o

mercúrio. Esta forma de controle causa problemas futuros, quanto ao descarte deste

carvão ou a sua reativação.

1.2.4.1.4. Subprodutos

19Produtos de combustão incompleta podem ser emissões substancialmente

perigosas de impacto ao meio ambiente e a saúde humana. Segundo (DELLINGER,

1990), essas emissões são causadas principalmente por baixas temperaturas, curtos

tempos de residência e altas razões resíduos/oxigênio. Eles podem resultar dos

seguintes fenômenos: destruição incompleta dos PCOPs, formação de novos

compostos na zona de combustão como resultado da destruição parcial seguida de

reações de moléculas-radicais com outros compostos ou fragmentos de compostos

presentes, ou compostos de outras fontes como poluentes presentes no ar ambiente,

que estejam no ar de combustão (DEMPSEY & OPPELT, 1993).

1.2.4.1.5. Dioxinas e Furanos

Fazem parte dos poluentes mais tóxicos que existem e são geradas quando

materiais contendo cloro são queimados. Contêm substâncias químicas que têm

carbono, oxigênio e cloro como base. Invisíveis, inodoros e bioacumuláveis. Não

possuem valor comercial e apresentam riscos à saúde, tais como: alterações sexuais,

problemas reprodutivos, supressão do sistema imunológico, diabetes, toxicidade

orgânica e uma ampla gama de efeitos sobre hormônios. Não existe um nível

'aceitável' de exposição às dioxinas, visto que são cumulativas e degradam

lentamente. São liberadas no meio ambiente através dos gases, cinzas de fundo e

suspensas ou fuligens nos efluentes de dispositivos controladores de poluição

(GREENPEACE). Podem estar presentes nos resíduos ou no combustível, serem

resultados de uma queima incompleta ou da recombinação de produtos exauridos na

queima ou formados durante o resfriamento dos gases incinerados (LEE &

HUFFMAN, 1995; McKAY, 2001, DEMPSEY & OPPELT, 1993). Sendo assim,

faz-se necessário um controle efetivo de parâmetros que garantam a eficácia da

combustão: resíduo (resíduos contendo cloro podem ser precursores da formação de

dioxinas), tempo de residência (1,5-2,0s), turbulência, temperatura (> 850°C) e

excesso de O2 (3-6%). Essas condições possibilitam a minimização da formação das

dioxinas (McKAY, 2001). Como as dioxinas podem ser formadas novamente depois

dos fluxos de gás ao deixarem a câmara de combustão, se passadas através de

dispositivos de controle de poluição de ar, que operem a temperaturas entre 200-

20400°C (DEMPSEY & OPPELT, 1993; McKAY, 2001), extinguir os fluxos de gás

imediatamente após emergirem da câmara de combustão é uma estratégia para a

minimização da formação de dioxinas pós-combustão, invalidando a possibilidade de

aproveitamento de energia, pois este gás não passaria através das caldeiras para

geração de vapor (FURTADO, 2001; CERQUEIRA & ALVES, 1999). Além disso,

as dioxinas podem estar presentes nas cinzas suspensas e sedimentada, as quais

geralmente são ignoradas.

1.2.4.2. Cinzas

Os componentes inorgânicos dos resíduos não são destruídos pela

incineração. As cinzas de incineração, geradas no fundo da câmara de combustão e

nos equipamentos de controle de poluição do ar, podem ser extremamente tóxicas,

contendo uma concentração alta de metais como chumbo e cádmio, assim como

dioxinas e furanos. Os dois tipos de cinza gerados num incinerador são a cinza

sedimentada e a em suspensão, praticamente de mesma composição, diferenciada

pelo tamanho das partículas. A primeira é formada partículas maiores (escória), que

caem por gravidade através do sistema de grelha da fornalha e representa

aproximadamente 90% da cinza. A segunda é formada por partículas menores

coletadas nas caldeiras, nos dissipadores de calor e nos dispositivos de controle de

poluição do ar, ou seja, quanto melhor for o controle de poluição do ar, mais tóxica

se torna a cinza (GREENPEACE).

Após análise do sistema de controle de gases e cinzas de vários

incineradores, de uma maneira geral podemos citar (CERQUEIRA & ALVES, 1999;

CERQUEIRA, 2000; FURTADO, 2000; FREITAS, 2001, ALVES & BRITO):

Um sistema de lavagem (scrubber) para a remoção de gases ácidos. O

princípio de funcionamento de um scrubber consiste na injeção de água, na corrente

gasosa, ou de uma substância básica com a qual os poluentes ácidos gasosos reagem,

dando origem a produtos neutros, na forma condensada, que são separados do

efluente gasoso.

Um sistema de despoeiramento para a remoção de partículas sólidas (pó e

cinza) geradas durante a combustão, ou resultantes da lavagem dos gases. Do mesmo

21modo que em uma unidade cimenteira, os sistemas de despoeiramento utilizados em

incineração dedicada são do tipo ciclone, precipitador eletrostático, filtro de mangas

e lavadores Venturi.

Um sistema para a remoção de compostos orgânicos em geral, dioxinas e

metais voláteis. Os sistemas de lavagem e despoeiramento não conseguem remover

uma fração considerável de compostos voláteis tóxicos, como certos hidrocarbonetos

perigosos, dioxinas e metais voláteis. Essas substâncias devem ser removidas do

efluente antes da sua emissão pela chaminé, quer por adsorção sobre adsorventes

específicos, quer por destruição através de um catalisador. Na indústria de

incineração, tem sido experimentados e aplicados um conjunto de agentes

adsorventes, dos quais o mais eficaz e comumente utilizado é o carvão ativado.

Os gases após passagem pelos diversos processos de depuração são emitidos

para a atmosfera através de uma chaminé com uma altura adequada de forma a que

os poluentes que subsistirem nesses gases ao chegarem ao solo tenham uma

concentração suficientemente pequena para não afetar a saúde pública ou o ambiente,

isto é, estejam dentro dos padrões aceitáveis.

No aterro, a cinza deve ser cuidadosamente analisada, resfriada, manuseada

e enviada para aterro industrial, no próprio local ou não.

É necessário o monitoramento de uma variedade de parâmetros operacionais

do incinerador para que as condições de destruição térmica sejam mantidas. Logo

que a central de incineração entra em funcionamento é necessário monitorar as

emissões de poluentes, sendo contínuo O2, CO2 e SO2 e descontínuo material

particulado, NOx e HCl. No entanto, para alguns poluentes, como é o caso das

dioxinas, essa medição é feita de forma pontual, sendo por isso, mais difícil garantir

que não ocorram problemas ambientais. Quando há a realização de um teste de

queima de um novo resíduo a ser licenciado, amostragens são feitas para avaliar a

performance do incinerador.

1.3. Atendimento às Normas e Legislações Ambientais

22A norma que regulamenta a incineração de resíduos sólidos perigosos é a

NBR 11.175, de dezembro de 1989, que fixas as condições exigíveis de desempenho

do equipamento para incineração de resíduos sólidos perigosos.

Na norma, estão os padrões de emissão de HCl, HF, CO, SOx, NOx e

materiais particulados. Ela é a definição do monitoramento contínuo, requisitos de

operação e orienta a respeito do chamado teste de queima.

Antes da utilização de um resíduo para a incineração deve ser realizado um

teste de queima, ou seja, uma queima experimental antes do incinerador entrar em

operação normal ou antes de se incinerar um resíduo não especificado na licença. É

onde se verifica o atendimento aos padrões de desempenho especificados na norma.

Os padrões de desempenho são relativos ao resíduo, ao equipamento, aos padrões de

emissão e ao material particulado. O teste de queima ocorre sob as piores condições;

o resíduo utilizado no teste será então de baixo poder calorífico e com alta emissão

de material particulado e dos outros poluentes. Se nesse teste os padrões de emissão

e a eficiência de destruição e de remoção estiverem dentro dos limites, então em

qualquer outra condição também estará.

A eficiência de destruição e de remoção de um composto ou substância é

calculada baseada na destruição e remoção de PCOP – principais compostos

orgânicos perigosos, substâncias presentes no resíduo que constam da listagem n°4

da NBR 10.004 e que são de difícil queima.

O equipamento pode funcionar com teste de queima, comprovando uma

EDR de 99,99% para PCOP e 99,999% para PCB e dioxinas ou sem teste de queima,

através de condições específicas, podendo restar então 0,01 e 0,001%

respectivamente, que sae pela chaminé ou nas cinzas. O excesso de ar deve ser usado

para garantir a eficiência de destruição e minimizar a formação de PCI. Quanto aos

padrões de emissão, estes estão na tabela 1.

POLUENTE PADRÃO DE EMISSÃO

Material particulado 120 mg/Nm3

SOx (como SO2) 250 mg/Nm3

HCl 100 mg/Nm3 e 1,8 kg/h

23

HF 5 mg/Nm3

Classe I 0,28 mg/Nm3

Classe II 1,4 mg/Nm3

Classe III 7 mg/Nm3

CO 125 mg/ Nm3

Dioxinas e furanos 0,14 mg/ Nm3 (capacidade do incinerador 200 a 1.500 kg/dia

Concentração em base seca, corrigida a 7% O2

Tabela 1 – Padrões de Emissão para a incineração de resíduos perigosos

Fonte: NBR 11.175 da ABNT

Parâmetros como O2, CO2 e temperatura devem ser monitorados

continuamente, por permitirem um controle da eficiência da combustão.

24

CAPÍTULO II

Co-Processamento

25

CO-PROCESSAMENTO

A prática do Co-processamento de resíduos vem sendo amplamente

explorada e incentivada como forma de destruição térmica de resíduos perigosos e

não perigosos. O Co-processamento de resíduos, utiliza a decomposição térmica, via

oxidação, com finalidade de tornar o resíduo atóxico através de sua incorporação

química às matérias-primas, ou ainda, eliminá-lo sob a forma de gás carbônico e

água, através de sua queima.

O Co-processamento tem se apresentado como uma das alternativas

tecnológicas mais viáveis para o gerenciamento de resíduos, por ser um processo

fechado, com poucas limitações técnicas, custo relativamente baixo, destruição de

resíduos e retenção de cinzas na matriz do clínquer e por não apresentar impacto

ambiental negativo. Além disso, essa alternativa contribui para a conservação de

recursos não renováveis, entretanto a prática mais difundida é a utilização em fornos

de cimento, onde o reaproveitamento pode ser feito através da incorporação à massa

reacional ou na sua queima para reduzir o consumo de combustível (KOEHLER, A.

2000).

2.1. Resíduos usados no Co-processamento

A técnica de Co-processamento que vem utilizando fornos de cimento como

equipamentos para a destruição térmica de vários tipos de resíduos industriais, tem se

tornado imprescindível especialmente para os sólidos e lamas orgânicas provenientes

de um conjunto diverso de atividades.

Entre os resíduos industriais que vem sendo co-processados, encontramos

na literatura os seguintes (Site D):

• Resíduos oleosos: borras, lodos, óleos e graxas

• Catalisadores gastos

• Materiais de refino e resíduos de refinarias de petróleo

• Pneus e emborrachados

26• Lodos de ETE Estações de Tratamento de Efluentes

• Solventes

• Plásticos

• Madeira

• tintas, vernizes, resinas, corantes

• Substâncias inorgânicas

• Produtos fora da especificação e da validade

• Resíduos sólidos municipais *

• Resíduos ambulatoriais *

• Carne de animais com vaca louca (Bélgica)

* resíduos que não são permitidos pela Resolução CONAMA 264.

Produzir cimento de alta qualidade respeitando a Legislação Ambiental é

prioridade, por isso, estudos minuciosos são feitos para a aceitação de resíduos que

possam ser utilizados com segurança (sem causar poluição) e que sejam compatíveis

com o processo de fabricação do cimento.

Testes de queima são realizados de modo que haja garantia da confirmação

da predição teórica de 99,99% da eficiência de destruição e remoção. A presença de

compostos de difícil destruição térmica no resíduo faz com que sua destruição nos

testes de queima seja garantia da destruição de muitas outras moléculas.

Entretanto, nem todos os resíduos podem ser utilizados no co-

processamento. São recusados resíduos que não forem compatíveis com o processo

de produção de cimento como substâncias tóxicas, venenos, produtos corrosivos ou

que tenham alto teor de cloro e de mercúrio. No caso do cloro, este causa problemas

no processo de fabricação do clínquer e de corrosão nos equipamentos; já em relação

ao mercúrio, as cimenteiras não têm capacidade de monitorar seu teor de gases

tóxicos que saem majoritariamente pela chaminé.

Pela Resolução CONAMA Nº 264 DE 26/08/99, excetua-se do processo de

licenciamento de forno rotativo de produção de clínquer, para atividades de co-

processamento de resíduos, os resíduos domiciliares brutos, resíduos de serviço de

saúde, radiativos, explosivos, organoclorados, agrotóxicos e afins.

27

2.2. O Co-processamento em Cimenteiras

As altas temperaturas alcançadas nos fornos, além de outros aspectos

favoráveis, os tornam ideais para destruição térmica de resíduos. O interesse das

indústrias cimenteiras por resíduos industriais como insumo alternativo é de obter

uma redução no consumo de insumos tradicionais e combustíveis fósseis não-

renováveis, com uma grande redução nos custos de produção, mantendo o preço

competitivo com os preços internacionais e mantendo os níveis de produção e de

emprego.

2.2.1. Produção de Cimento

Os fornos de cimento reúnem algumas características que os recomendam

como possíveis instalações para a eliminação de resíduos perigosos, principalmente,

se esses resíduos forem combustíveis e puderem ser destruídos por reação com o

oxigênio atmosférico ou incorporados à matéria prima. Para compreender como

ocorre o co-processamento em fornos de cimento, inicialmente se faz necessário o

entendimento de como se dá a produção de cimento.

O cimento é feito basicamente de argila, calcário, areia e uma pequena

quantidade de compostos contendo ferro que são aquecidos num forno robusto e de

grande porte, a altas temperaturas, durante tempo suficiente para reagirem

quimicamente e se transformarem em pequenas bolas chamadas clínquer. O clínquer

é então misturado com gesso e moído formando um pó bastante fino com dimensões

médias da ordem de 50 µm, chamado cimento que é o ingrediente chave na produção

do concreto, componente vital de edifícios, estradas, casas e escritórios.

A matéria prima é misturada e moída finamente, e submetida a um processo

de aquecimento que leva à produção final do clínquer. São alimentadas em devidas

proporções no “back end” do forno de cimento. Esse material atravessa o forno,

inicialmente perdendo água (desidratação). Entre temperaturas de 500-900 ºC

procede-se a descarbonatação do material calcário, ou seja, a calcinação, com

produção de óxido de cálcio (CaO) e liberação de gás carbônico. A temperaturas

28entre 850 e 1250 ºC dá-se a reação entre o óxido de cálcio e as substâncias sílico-

aluminosas, com a formação do produto final o clínquer, constituído por silicatos di-

cálcicos (2CaO.SiO2), aluminatos tri-cálcicos (3CaO.Al2O3) e ferro-aluminatos

tetra cálcicos (4CaO.Al2O3.Fe2O3) (GOSSMAN, 1992).

A temperatura na zona perto da saída do clínquer pode atingir 2000 ºC, na

chama do queimador. Finalmente, após o término das reações químicas na parte mais

quente, o material é então resfriado. Os gases de exaustão que deixam o forno

passam por equipamentos especiais de retenção de particulados, tais como: torres de

arrefecimento e precipitadores eletrostáticos.

2.2.2. O Co-processamento dos Resíduos em Fornos de Cimento

O que acontece com os resíduos dentro do forno é que a elevada

temperatura, a turbulência e o longo tempo de residência no forno provocam a

destruição de praticamente todos os compostos orgânicos, fazendo com que os

compostos inorgânicos, como os metais, que não são destruídos, reajam com a

matéria prima participando da formação do clínquer. Entretanto, esses compostos

devem ser analisados de modo que não contenham quantidades excessivas de metais.

A destruição dos constituintes orgânicos vai depender das condições concretas da

operação de queima (tipo de queimador, porcentagem de oxigênio, etc.). O objetivo

dos testes é o de medir a capacidade de destruição das moléculas mais resistentes,

previamente dosadas no combustível alternativo, e a percentagem de fixação dos

metais. Se não existirem em quantidade significativa qualquer dos produtos de

destruição mais difícil, é possível a utilização desse resíduo.

Uma vez comprovada a possibilidade de sua utilização, os resíduos, para

serem introduzidos no forno, devem ter poder calorífico relativamente constante, de

forma a permitir que as condições de queima sejam estáveis, garantindo assim um

funcionamento controlado do forno, devendo sofrer uma padronização prévia

(blendagem). O processo de queima de um determinado resíduo pode prejudicar a

fabricação do cimento, em função da alternância de temperaturas do forno, pois

como já visto anteriormente, a fabricação do cimento ocorre em etapas e cada reação

29envolvida acontece em determinada faixa de temperatura. Ao selecionar e controlar

as fontes alternativas de calor, a tecnologia garante a eliminação da parte orgânica

pela queima a altas temperaturas.

As blendas energéticas são queimadas no forno de clínquer, como

substituição de parte do combustível. Eventualmente, resíduos de baixo poder

calorífico podem ser utilizados como blendas substitutas de matéria-prima, caso

contribuam como parte alternativa da matéria-prima da indústria, dependendo da

caracterização inicial. Se contiverem óxidos de cálcio, alumínio, silício e ferro,

podem ser utilizados como substitutos de matéria-prima, uma vez que, são partes

integrantes da farinha do cimento. Por entrarem no forno junto com a matéria-prima,

deve-se ter cuidado com o seu poder energético, pois se possuírem voláteis orgânicos

podem gerar emissões atmosféricas ou causar a explosão do forno (FURTADO,

2000).

É necessário tomar algumas precauções em relação ao modo como o

material é adicionado ao forno. O local de injeção mais apropriado é o queimador

principal junto à saída do clínquer, porque nessas condições a temperatura e o tempo

de residência são maximizados. Substâncias líquidas ou sólidas trituradas são

normalmente queimados nesse ponto do forno.

Dependendo do local de alimentação dos resíduos, em relação à fonte de

calor, também se tem maior ou menor produção de gases tóxicos. Metais como Hg,

Pb e Cd evaporam e são liberados diretamente na atmosfera, caso não haja sistemas

eficientes de lavagem de gases.

Os gases no forno de clínquer atingem temperaturas máximas de 2000 ºC no

queimador principal e permanecem a temperaturas acima dos 1200 ºC por períodos

de 4 – 6 segundos. Por sua vez, o clínquer sai do forno a temperaturas da ordem de

1450 ºC. Estas temperaturas são das mais elevadas encontradas em qualquer

processo industrial e o tempo de residência dos gases a alta temperatura é também

bastante superior ao conseguido em outros processos de combustão alternativos,

como a incineração. Assim, um forno de clínquer é um local com condições ótimas

para uma queima ou destruição eficaz de qualquer resíduo orgânico que se possa

oxidar/decompor com a temperatura.

30

Nos fornos de cimento, as variações de temperatura são lentas e mais

facilmente controláveis. Esta característica é vantajosa quando se queimam

substâncias com composição e poder calorífico variável como são os resíduos

industriais, mesmo tendo sido previamente padronizados.

2.2.3. Controle Operacional do Forno de Cimento

Para que sejam cumpridas as premissas da legislação vigente e que seja

garantida a qualidade do produto final, atividades de controle e monitoramento são

importantes ao longo de todas as etapas envolvidas no co-processamento, desde a

caracterização e seleção dos resíduos, passando pelo controle operacional do

processo até o controle de emissões gasosas, de metais no clínquer, além de um

monitoramento ao redor da unidade cimenteira, para medição da qualidade do ar e do

impacto dos efluentes no solo.

Como nem todos os resíduos podem ser co-incinerados, para a sua completa

destruição é necessário que entrem no forno de cimento em condições que permitam

uma combustão completa e regular. A operação de fabricação do cimento é um

processo contínuo, com exigência de laboração a alta temperatura. Assim, pela

natureza intrínseca do processo, as condições necessárias à eliminação das

substâncias orgânicas nocivas e a inertização dos materiais pesados, em grande

quantidade, devem estar asseguradas.

Como nos fornos de cimento, o resíduo orgânico sofre um processo de

destruição térmica a alta temperatura que envolve o aquecimento do resíduo até sua

temperatura de destruição, a manutenção nesta temperatura por determinado tempo e

o fornecimento de uma quantidade suficiente de oxigênio para destruí-lo, quatro

parâmetros operacionais, característicos de equipamentos destinados à destruição

térmica, exercem grande influência na eficiência de destruição:

• altas temperaturas

• tempo de residência dos gases de combustão

• turbulência

31• excesso de oxigênio

Mesmo com todo o controle das condições do processo de combustão, deve-

se atentar para as emissões de gases e a geração de metais.

Para que possa ser garantido o limite máximo de emissões fixadas e que não

haja prejuízo da qualidade do cimento, os seguintes parâmetros são cuidadosamente

definidos (SITE E):

• Taxa máxima de alimentação de resíduos metais e cloro, provenientes

tanto das matérias primas quanto dos combustíveis e resíduos

• Concentração máxima de monóxido de carbono, hidrocarbonetos,

material particulado, HCl, cloro enxofre e metais no efluente gasoso.

• Excetuando as concentrações de hidrocarbonetos, materiais particulados,

HCl, cloro, enxofre e metais no efluente gasoso, que são medidas, diretamente na

chaminé, a cada novo resíduo que vai ser alimentado no forno, todos os outros

parâmetros são monitorados continuamente.

Das emissões gasosas as que chamam maior atenção são as dioxinas e

furanos. Admite-se atualmente que as moléculas de dioxinas são destruídas dentro

dos fornos de cimento, mas em certas condições elas poderão formar-se no percurso

de saída dos gases. Como os fornos de cimento operam a temperaturas muito mais

altas, acima de 1400ºC, e com um tempo médio de residência superior a dois

segundos, toda a dioxina é destruída. Mesmo assim, resíduos contendo

organoclorados (substâncias que poderiam dar origem a dioxinas) não são aceitos.

Quanto aos metais, todos os combustíveis utilizados na indústria de cimento

(carvão, coque, óleo ou resíduos combustíveis) e as matérias-primas utilizadas na

fabricação de cimento (calcário, argila e areia) os contêm. Alguns metais, como ferro

e alumínio, são componentes essenciais do cimento. Como metais não são

destruídos, o co-processamento os trata eficientemente de três maneiras (SITE E):

1. A mais importante é o cálculo das taxas de alimentação dos resíduos ao

forno, de forma a manter as emissões abaixo dos limites estabelecidos pelos Órgãos

Ambientais.

2. O material particulado, retido na torre de arrefecimento, é removido da

corrente gasosa e, através de um circuito fechado, retorna ao forno. No forno, os

compostos metálicos reagem quimicamente com argila, calcário e com outras

32matérias-primas, formando uma estrutura cristalina bastante resistente. Os metais

ficam então permanentemente confinados a essa estrutura, tornando-se parte do

clínquer.

3. As partículas que não retornam ao forno são capturadas por modernos

eficientes sistemas de controle antipoluição, sendo emitida apenas uma quantidade

muito pequena, abaixo dos limites estabelecidos pelos Órgãos Ambientais.

Os metais controlados pela legislação são: Hg, Pb, Cd, Ti, As, Be, Co, Ni,

Se, Te, Cr, Cu, Mn, Sb, Zn, Sn. Todas as fábricas de cimento que pretendam realizar

co-processamento necessitam monitorar a emissão desses metais.

O tipo de equipamento de controle de poluição utilizado para reter metais

que seriam emitidos pelo forno é o precipitador eletrostático, que retém o material

particulado contendo metais, através de um campo elétrico para remover as

partículas. A grande maioria das partículas é retida, retornando ao forno, através de

circuito fechado, onde reagem para formar o clínquer. A utilização de precipitadores

eletrostáticos na produção de cimento é o mínimo para que haja proteção ambiental e

manutenção dos equipamentos.

Além dos metais contidos nas emissões gasosas, restam aqueles que são

incorporados ao clínquer que, em quantidades indevidas, podem afetar a qualidade

final do produto ou ter lixiviação acentuada nos cimentos produzidos. Os metais

devem ser determinados nos efluentes gasosos e no clínquer. Conhecida a sua

concentração à entrada do forno é possível determinar a percentagem de fixação no

clínquer.

2.2.4. Monitoramento das Condições de Operação

O monitoramento de determinados parâmetros é uma etapa tão igualmente

importante quanto o processo em si, pois é através dele que se determina a eficiência

da destruição dos resíduos, a manutenção da qualidade do cimento e das condições

ambientais.

Todas as operações de condução do forno devem ser monitoradas

continuamente e registradas, sendo possível assim, em qualquer altura, verificar os

33teores em CO, O2, NOx, SO2, HCl, e quantidade de partículas, bem como as

temperaturas em diferentes pontos do equipamento.

Análises químicas dos efluentes gerados, principalmente dioxinas/furanos e

metais pesados, devem ser realizadas, além de monitoramento na imediação de cada

unidade cimenteira, onde deverá ser feita coleta de amostras para avaliar a

quantidade de partículas e metais pesados precipitados no solo, bem como a

qualidade do ar.

2.3. Legislação sobre Fornos de Cimento

A legislação específica para controle de carga de resíduos perigosos em

fornos de cimento tem sua importância face à sensibilidade do processo a variações

na matéria-prima, de modo que as indústrias fabricantes de cimento não podem

utilizar resíduos que possam causar variações na qualidade do clínquer.

Sendo assim, para aceitação de qualquer resíduo que possa ser utilizado

como insumo alternativo, são realizadas análises químicas para determinar sua

composição. Os resíduos que não são compatíveis com o processo de produção de

cimento e que não possam ser misturados a outros de modo a se enquadrar dentro das

restrições operacionais (composição, valor energético, compatibilidade química), não

são aceitos.

Para que a indústria cimenteira realize o co-processamento de resíduos é

necessário o licenciamento junto aos Órgãos Ambientais. É bom salientar que a

licença é específica para cada tipo de resíduo que a cimenteira deseja co-processar

em seus fornos.

Para assegurar que as indústrias cimenteiras que desejam co-processar

resíduos perigosos o façam de maneira segura, os Órgãos Ambientais somente dão

permissão aos fornos que comprovem estar de acordo com os requisitos necessários.

Fornos que não se enquadrem não são liberados para esta atividade.

A atividade é regulamentada no País através da Resolução CONAMA nº

264, de 26 de agosto de 1999, em vigor desde março de 2000, onde são definidos os

procedimentos, critérios e aspectos técnicos específicos de licenciamento ambiental

34para o co-processamento de resíduos em fornos rotativos de clínquer, para a

fabricação de cimento. Constam nesta resolução aspectos relativos aos

procedimentos dos critérios básicos para a utilização de resíduos, do licenciamento

ambiental, do estudo de viabilidade de queima, do teste em branco, do plano de teste

de queima, do teste de queima, dos critérios para a seleção dos principais compostos

orgânicos perigosos, dos limites de emissão, do monitoramento ambiental, das

unidades de mistura e pré-condicionamento de resíduos, do plano de treinamento

pessoal, dos procedimentos para controle de recebimento e do armazenamento de

resíduos e da análise de risco do processo.

De uma maneira geral, podemos destacar algumas premissas básicas

estabelecidas para que a prática de co-processamento seja adotada:

• A quantidade de resíduo gerado e/ou estocado, deverá ser suficiente para

justificar sua utilização como substituto parcial de matéria prima e/ou de

combustível, no sistema forno de produção de clínquer, após a realização e

aprovação do Teste de Queima. Este é realizado com o objetivo de avaliar a

compatibilidade das condições operacionais da instalação de produção de clínquer

com o atendimento aos limites de emissões, definidos na resolução CONAMA 264 e

com as exigências técnicas fixadas pelo Órgão Ambiental.

• Deverá ser feito de modo a garantir a manutenção da qualidade

ambiental, evitar danos e riscos à saúde e atender aos padrões de emissão fixados

nesta Resolução.

• O produto final (cimento) resultante da utilização de resíduos no co-

processamento em fornos de clínquer, não deverá agregar substâncias ou elementos

em quantidades tais que possam afetar a saúde humana e o meio ambiente.

• São considerados, para fins de co-processamento em fornos de produção

de clínquer, resíduos passíveis de serem utilizados como substituto de matéria prima

e ou de combustível, desde que as condições do processo assegurem o atendimento

às exigências técnicas e aos parâmetros fixados na presente Resolução, comprovados

a partir dos resultados práticos do plano do Teste de Queima proposto.

O resíduo pode ser utilizado como substituto à matéria-prima desde que

apresente características similares às dos componentes normalmente empregados na

35produção de clínquer, incluindo neste caso os materiais mineralizadores e/ou

fundentes ou como substituto de combustível, para fins de reaproveitamento de

energia, desde que o ganho de energia seja comprovado.

Não se aplica aos resíduos domiciliares brutos, os resíduos de serviços de

saúde, os radiativos, explosivos, organoclorados, agrotóxicos e afins.

No caso da alimentação de resíduos ser feita em ponto que não seja a

extremidade de temperatura mais elevada do forno rotativo, deverá ser demonstrado

que haverá condições adequadas e suficientes de tempo de residência, temperatura e

concentração de O2, no percurso dos gases, a partir do ponto de alimentação do

resíduo, para garantir o nível de eficiência de destruição do(s) PCOP(s) definido(s)

(mínimo 99,99%).

Em relação aos limites de emissão atmosférica, devem ser respeitados os

limites estabelecidos (tabela 2), que além de serem previamente analisados, no teste

de queima dos resíduos, devem ser monitorados.

Poluentes Limites Máximos de Emissão

HCl 1,8kg/h ou 99% de redução

HF 5 mg/Nm3, corrigido a 7% de O2 (base seca)

CO 100 ppm , corrigido a 7% de O2 (base seca)

MP 70 mg/Nm3 farinha seca, corrigido a 11% de O2 (base seca)

THC (propano) 20 ppm, corrigido a 7% de O2 (base seca)

Mercúrio (Hg) 0,05 mg/Nm3 corrigido a 7% de O2 (base seca)

Chumbo (Pb) 0,35 mg/Nm3 corrigido a 7% de O2 (base seca)

Cádmio (Cd) 0,10 mg/Nm3 corrigido a 7% de O2 (base seca)

Tálio (Tl) 0,10 mg/Nm3 corrigido a 7% de O2 (base seca)

(Be, Co, Ni, Se, Te) 1,4 mg/Nm3 corrigido a 7% de O2 (base seca)

(Be, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, Te, Zn) 7,0 mg/Nm3 corrigido a 7% de O2 (base seca)

Tabela 2 – Limites de Emissão Fonte: Resolução CONAMA 264

36Estes limites podem ser mais restritivos a critério do Órgão Ambiental local,

em função da capacidade de dispersão atmosférica dos poluentes, considerando as

variações climáticas e de relevo locais; ou da intensidade de ocupação industrial e os

valores de qualidade de ar da região. Os limites de emissão para os parâmetros SOx e

NOx também dependerão dos Órgãos Ambientais competentes levando em

consideração as peculiaridades regionais.

Deverão ser monitorados, de forma contínua, os seguintes parâmetros:

pressão interna, temperatura dos gases do sistema forno e na entrada do precipitador

eletrostático, vazão de alimentação do resíduo, material particulado, O2, CO, NOx

quando necessário. Entretanto, deverão ser monitoradas, mesmo que de forma não

contínua, os seguintes parâmetros: SOx, PCOPs, HCl / Cl2, HF.

O monitoramento dos efluentes líquidos deverá obedecer aos parâmetros

fixados na legislação pertinente. Já o monitoramento ambiental da área de entorno

deverá ser definido caso a caso, com base na avaliação de riscos à saúde humana, ao

meio ambiente e aqueles decorrentes de emissões não acidentais.

37

CAPÍTULO III

Análise Comparativa entre

Incineração e Co-processamento

38

ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE

INCINERAÇÃO E CO-PROCESSAMENTO

3.1. Vantagens e Desvantagens da Incineração

3.1.1. Vantagens da Incineração:

• Redução do volume a ser descartado, uma vez que deixa apenas cinzas

a serem descartadas, que geralmente são inertes, diminuindo assim, a necessidade de

espaço em um aterro;

• Redução do impacto ambiental em relação ao aterro já que os resíduos

são destruídos e não apenas guardados, resultando numa minimização da

preocupação em longo prazo com a monitorização do lençol freático;

• Desintoxificação, pois destrói bactérias, vírus e compostos orgânicos,

além de poder ser utilizada também para a descontaminação de solos contendo

resíduos tóxicos;

• Recuperação de energia onde uma parte dela pode ser recuperada para

geração de vapor ou eletricidade.

3.1.2. Desvantagens da Incineração:

• Custo elevado no investimento inicial e no operacional, devendo por

isso ser usado como última alternativa.

• Exigência de mão de obra qualificada para supervisão e operação de

incineradores.

• Problemas operacionais pela variabilidade da composição dos resíduos

poder resultar em problemas de manuseio de resíduos e operação do incinerador,

além de exigir manutenção constante.

39• Inexistência de um limite máximo de emissões de componentes da

classe das dioxinas e furanos.

• A localização é uma barreira social e técnica, uma vez que tem efeito

sobre os moradores; tem que ser considerado o custo do transporte e, em

conseqüência, a proximidade da fonte de geração, os aspectos logísticos quanto ao

zoneamento da área, às rotas de acesso, ao local para disposição das cinzas geradas,

além da proximidade das fontes de energia.

• Vale lembrar que a adoção da incineração não elimina a necessidade de

aterros, posto que as cinzas dos incineradores devem ser dispostas nestes, porém são

aterros menores nos quais são requeridos menos cuidados com a proteção do meio

ambiente, pois as cinzas são materiais inertes e não poluentes.

3.2. Vantagens e Desvantagens do Co-processamento

3.2.1. Vantagens do Co-processamento:

• Altas temperaturas e longos tempos de residência.

• Elevado índice de destruição.

• Processo com autolavagem de gases.

• Dupla valorização de produtos orgânicos e minerais.

• Alta eficiência e Recuperação: 1 MJ resíduo = 1 MJ de combustível

tradicional.

• Redução das emissões globais: CO2 global é reduzido.

3.2.2. Desvantagens Co-processamento:

• Limitações quanto aos tipos e quantidades de resíduos a serem co-

processados.

40

Parâmetros Forno de Cimento Incinerador

Temperatura máxima

do gás

>2200 °C <1480 °C

Temperatura máxima

de sólido e líquido

1420-1480 °C <1370°C

Tempo de retenção do

gás em T>2000 °F

6-10 s 0-3 s

Tempo de retenção do

sólido em T<2000 °F

20-30 min 2-20 min

Oxidação sim sim

Turbulência >100,00 >10,00

Tabela 3 – Parâmetros dos processos de co-processamento e incineração Fonte: GOSSMAN, 1992

41

CONCLUSÃO

Com relação às técnicas de tratamento térmico, essas representam uma das

melhores alternativas para a destruição de resíduos que vem sendo estocados por

falta de tecnologia adequada. O co-processamento vem se destacando como sendo

amplamente compatível com a atual política mundial de preservação dos recursos

ambientais e energéticos, apresentando-se como uma das alternativas mais seguras,

eficientes e econômicas para a destruição térmica de resíduos. Embora nem todos os

resíduos contendo matéria orgânica sejam admitidos para co-incineração, deve ficar

claro que esta técnica é uma alternativa às demais, principalmente em relação à

incineração ou a simples disposição em aterros. Entretanto, mesmo com toda a

polêmica e oposição pública, a incineração, ainda é uma das técnicas mais segura

para absorver a maior parte dos resíduos tóxicos e perigosos, até mesmo

considerando o custo, principalmente na atual fase de maiores cobranças ambientais

da sociedade e do governo. A grande preocupação dessas técnicas é com respeito às

emissões de metais pesados, dioxinas e furanos. Desde que operem e sejam

monitoradas de forma correta, não implicam em riscos elevados para a população.

Tanto o co-processamento e a incineração não trazem uma solução

definitiva à sociedade no que se refere à gestão de resíduos, no entanto, representa

uma alternativa viável para a destruição de uma gama de resíduos.

42

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In: JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIAL. n. 49. 1996. p. 299-310.

16. McKAY, G. “Dioxin Characterisation, Formation and Minimisation During

Municipal Solid Waste Incineration: Review”. In: CHEMICAL ENGINEERING

JOURNAL. n. 3907. ago 2001.

17. NBR 11.175 – Incineração de Resíduos Sólidos Perigosos – Padrões de

Desempenho. 1987.

18. RESOLUÇÃO CONAMA 264 - Co-processamento de Resíduos em Forno de

Clínquer. Brasil 1999.

19. SITE A: www.destinoresiduos.hpg.ig.com.br. Co-processamento de Resíduos

Industriais, 2003.

44

20. SITE B: www.incinerador.hpg.ig.com.br. Co-processamento de Resíduos

Industriais, 2003.

21. SITE C: www.lixohospitalar.vilabol.uol.com.br. Lixo Hospitalar, 2003.

22. SITE D: www.resotec.com.br. Resotec – Tratamento de Resíduos, 2003.

23. SITE E: www.coprocessar.hpg.ig.com.br. Co-processamento de Resíduos

Industriais, 2003.

24. SITE F: www.prodam.sp.gov.br. Secretaria do Verde e do Meio Ambiente,

2003.

25. SITE G: www.e-meioambiente.com.br. Meio ambiente, 2003.

26. SITE H: www.geocities.com/reciclagem2000/main.htm. Reciclagem 2000. Eng.

Charles, 2003.

45ÍNDICE

FOLHA DE ROSTO 2

AGRADECIMENTO 3

DEDICATÓRIA 4

RESUMO 5

SUMÁRIO 6

INTRODUÇÃO 7

CAPÍTULO I

INCINERAÇÃO

8

1.1. Resíduos 9

1.1.1. Classes dos resíduos 11

1.1.1.1.Classe I 11

1.1.1.2. Classe II 11

1.1.1.3. Classe III 12

1.2. Descrição do Processo 12

1.2.1. Preparação e Alimentação do Resíduo 13

1.2.2.Combustão 14

1.2.3. Controle e Monitoramento das Condições de Operação 16

1.2.4. Controle e Monitoramento das Emissões e Cinzas 17

1.2.4.1. Emissões Tóxicas 17

1.2.4.1.1. Cloreto de Hidrogênio 17

1.2.4.1.2. Óxidos de Nitrogênio 17

1.2.4.1.3. Metais 18

1.2.4.1.4. Subprodutos 18

1.2.4.1.5. Dioxinas e Furanos 19

1.2.4.2. Cinzas 20

1.3. Atendimento às Normas e Legislações Ambientais 21

CAPÍTULO II

CO-PROCESSAMENTO

24

2.1. Resíduos usados no Co-processamento 25

2.2. O Co-processamento em Cimenteiras 27

462.2.1. Produção de Cimento 27

2.2.2. O Co-processamento dos Resíduos em Fornos de Cimento 28

2.2.3.Controle Operacional do Forno de Cimento 30

2.2.4. Monitoramento das Condições de Operação 32

2.3. Legislação sobre Fornos de Cimento 33

CAPÍTULO III

ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE INCINERAÇÃO E

CO-PROCESSAMENTO

37

3.1. Vantagens e Desvantagens da Incineração: 38

3.1.1. Vantagens da Incineração: 38

3.1.2. Desvantagens da Incineração: 38

3.2. Vantagens e Desvantagens do Co-processamento 39

3.2.1. Vantagens do Co-processamento: 39

3.2.2. Desvantagens do Co-processamento: 39

CONCLUSÃO 41

BIBLIOGRAFIA 42

ÍNDICE 44

FOLHA DE AVALIAÇÃO 47

47

FOLHA DE AVALIAÇÃO

Nome da Instituição: UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES

Título da Monografia: O CO-PROCESSAMENTO E A INCINERAÇÃO

COMO TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS SÓLIDOS

Autor: Príscilla Regina Pitangui Amim

Data da entrega: 14/06/2003

Avaliado por: Conceito:

Avaliado por: Conceito:

Avaliado por: Conceito:

Conceito Final: