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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Escola de Engenharia de Lorena – EEL Fernanda Maria de Oliveira Rodrigo Andrade Oliveira Análise do potencial energético do Aterro Sanitário de Cachoeira Paulista - SP Lorena - SP 2012
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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Escola de Engenharia de Lorena – EEL
Fernanda Maria de Oliveira Rodrigo Andrade Oliveira
Análise do potencial energético do Aterro Sanitário de Cachoeira
Paulista - SP
Lorena - SP 2012
Fernanda Maria de Oliveira
Rodrigo Andrade Oliveira
Análise do potencial energético do Aterro Sanitário de Cachoeira Paulista - SP
Área de Concentração: Engenharia Ambiental
Orientadora: Profa. Dra. Diovana Aparecida dos Santos Napoleão
Lorena - SP
2012
Monografia apresentada à Escola de Engenharia de Lorena – EEL-USP como requisito para a conclusão de Graduação do curso de Engenharia Industrial Química.
AGRADECIMENTOS
A Deus por iluminar o nosso caminho e por nos acompanhar em todas as horas.
Aos nossos pais, Geraldo e Nilena, Fernando e Maria das Graças, pelo apoio,
incentivo e amor dedicado em todas as fases de nossas vidas. Agradecemos a
eles por terem nos ensinado a caminhar com nossas próprias pernas, sempre nos
orientando. Aos nossos irmãos, Guilherme e Fernanda, sempre amigos e
torcendo por nós, prontos para ajudar em qualquer momento.
À nossa orientadora Profa. Dra. Diovana Aparecida dos Santos Napoleão pela
orientação, confiança e críticas fundamentais ao desenvolvimento deste trabalho.
À Enga. Bruna Patrícia de Oliveira pelo apoio ao desenvolvimento deste trabalho.
Ao André Galvão da Vale Soluções Ambientais pela atenção e informações
cedidas.
A pesquisadora Caroline Mourão do INPE - Instituto Nacional de Pesquisas
Espaciais pelo apoio.
Enfim, obrigado a todos que de maneira direta ou indireta contribuíram para o
bom êxito e realização deste importantíssimo e significante trabalho.
EPÍGRAFE
"Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma."
Antoine Lavoisier
Resumo A intensificação das atividades humanas nas cidades tem gerado um acelerado
aumento na produção de resíduos sólidos, os quais se constituem em grande
problema para as administrações públicas. Após dispostos nos aterros sanitários,
os resíduos sólidos urbanos, que contêm significativa parcela de matéria orgânica
biodegradável, passam por um processo de digestão anaeróbia, provocado pela
ação de microrganismos que transformam a matéria orgânica em um gás
denominado de biogás. Os principais constituintes da composição do biogás são
o metano e o dióxido de carbono. Estudos existentes indicam que, considerando
um período de 100 anos, 1 grama de metano contribui 21 vezes mais para o
potencial de aquecimento global (GWP – Global Warning Power) do que 1 grama
de dióxido de carbono. A queima do biogás transforma o metano em dióxido de
carbono e vapor d’água, reduzindo o GWP e possibilitando a participação no
Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) previsto no Protocolo de Quioto, ao
qual é permitida a venda de certificados de redução de emissão por países em
desenvolvimento. Os efeitos da liberação dos gases localmente variam do simples
odor até possíveis doenças cancerígenas na comunidade circunvizinha ao aterro.
Em relação à poluição atmosférica global, o principal efeito da liberação do biogás
é o aquecimento do globo terrestre que vem gerando grandes discussões nos
últimos anos. Esse trabalho analisa a emissão de biogás do aterro de Cachoeira
Paulista- SP através de modelos matemáticos com o objetivo de mensurar a
quantidade de biogás emitida pelo aterro sanitário, possibilitando avaliar o
potencial de geração de energia elétrica e o potencial de geração de créditos de
carbono. Trata-se de um aterro de médio porte, com o início de operação em
2006 e que possui o encerramento previsto para 2026 recebendo em média
83.950 toneladas de resíduos sólidos domésticos anualmente. A aplicação das
metodologias resultou em um valor teórico médio para a produção de biogás no
aterro de Cachoeira Paulista de 1.162.941 m3/ano para o ano de 2026, ano de
seu fechamento.
PALAVRAS-CHAVE: Aterro sanitário, resíduos sólidos, biogás, energia
Abstract
The human activities intensification in the cities has been generating an
accelerated increase in the solid residues production, which constitute a big
problem for the public administrations. After arranged in the sanitary landfill, the
urban solid residues, that contains biodegradable organic matter significant bit,
they pass through an anaerobic digestion process provoked by the
microorganisms action that transform the organic matter in a gas well-known as
biogas. Biogas main composition constituent are the methane and the carbon
dioxide. Existing studies indicate that, considering a period of 100 years, 1
methane gram contributes 21 times more for Global Warning Power (GWP) than 1
carbon dioxide gram. Biogas burning transforms the ethane in carbon dioxide and
water vapor, reducing the GWP and enabling the participation in the Clean
Development Mechanism foreseen in the Kyoto Protocol, to which is allowed the
certificates emissions reductions sales for countries in development. The effects of
the release of gases locally range from simple odor even possible cancerous
diseases in the community surrounding the sanitary landfill. In relation to the
atmospheric air pollution, the main effect of the release of biogas is global warm
that has generated much discussion in recent years. This current work analyzes
the emission of biogas in the sanitary landfill from Cachoeira Paulista - SP, For
that, existing equations in the literature was made use of with the goal of
measuring biogas quantity emitted by the sanitary landfill, enabling to evaluate the
electric power generation potential and for the carbon potential credits generation.
It is a medium size landfill, which began its operation in 2006 and has the
expected closure in 2026 receiving on average of 83,950 tons of municipal solid
residues yearly. The application of the methodology resulted in an average
theoretical value for the production of biogas from the landfill of Cachoeira Paulista
of 1,162,941 m3/year, for the year 2026, year of its closure.
KEYWORDS: Sanitary landfill, solid residues, biogas, energy
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estudo da composição gravimétrica.................................................... 8
Figura 2 - Destinação dos resíduos sólidos urbanos produzidos nos municípios
do Brasil............................................................................................................... 9
Figura 3 - Representação esquemática do efeito estufa..................................... 14
Figura 4 - Fases de geração de gases em aterros sanitários.............................. 23
Figura 5 - Vista aérea do Aterro de Cachoeira Paulista - SP............................... 29
Figura 6 - Distribuição da quantidade de RSD ao longo dos anos...................... 37
Figura 7 - Estimativas de gerações de metano no aterro.................................... 42
Figura 8 - Estimativa de Potência disponível no aterro........................................ 43
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Classificação dos Resíduos Sólidos................................................... 7
Tabela 2 - Principais gases de efeito estufa (GEE)............................................. 15
Tabela 3 - Composição média do biogás em aterros.......................................... 20
Tabela 4 - População das cidades atendidas pelo Aterro................................... 29
Tabela 5 - Avaliação das Condições dos aterros municipais
por meio do IQR.................................................................................................. 30
Tabela 6 - Valores para o FCM........................................................................... 32
Tabela 7 - Teor de carbono orgânico degradável............................................... 33
Tabela 8 - Dados da constante de decaimento (K)............................................. 34
Tabela 9 - Índices de produção "per capita" de resíduos sólidos domiciliares
em função da população urbana........................................................................ 37
Tabela 10 - Valores para Rx............................................................................... 38
Tabela 11 - Composição percentual em peso dos RSD em Guaratinguetá...... 39
Tabela 12 - Valores encontrados para o cálculo de L0....................................... 40
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 1
1.1 Considerações Iniciais .................................................................................. 1
1.2 Justificativa ................................................................................................... 3
1.3 Objetivos ....................................................................................................... 5
1.3.1 Objetivo Geral ......................................................................................... 5
1.3.2 Objetivos específicos .............................................................................. 5
1.4 A classificação dos resíduos ......................................................................... 6
1.5 Tratamento de resíduos sólidos .................................................................... 9
1.5.1 Compostagem ...................................................................................... 10
1.5.2 Incineração ........................................................................................... 10
1.5.3 Aterro Sanitário ..................................................................................... 11
1.6 Efeito Estufa................................................................................................ 13
1.7 Protocolo de Quioto .................................................................................... 15
1.8 Mecanismo de Desenvolvimento Limpo ..................................................... 16
1.9 Emissão de metano em Aterros Sanitários ................................................ 17
2 BIOGÁS ............................................................................................................ 19
2.1 Geração de Gases em Aterros Sanitários .................................................. 19
2.2 Microbiologia de decomposição dos resíduos ............................................ 23
2.3 Fatores que influenciam a composição do biogás ...................................... 24
2.4 Fatores que influenciam a geração de biogás ............................................ 25
3 O ATERRO SANITÁRIO DE CACHOEIRA PAULISTA ..................................... 28
3.1 Os índices de qualidade de operação do aterro (IQR) ................................ 30
4 METODOLOGIA ............................................................................................... 31
4.1 Quantificação de Biogás em Aterros Sanitários ........................................... 31
4.2 Determinação da Potência Elétrica ............................................................. 34
4.3 Determinação da geração de Créditos de Carbono .................................... 35
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................ 36
5.1 Parâmetros para o calculo do potencial de geração de metano (L0) .......... 38
5.2 Calculo do L0 ............................................................................................... 40
5.3 Constante de decaimento (K) ..................................................................... 41
5.4 Escolha do método e obtenção das curvas de geração de Metano ............ 41
6 ESTIMATIVA DA POTÊNCIA ELÉTRICA ......................................................... 43
7 POTENCIAL DE GERAÇÃO DE CRÉDITOS DE CARBONO ........................... 44
8 CONCLUSÕES ................................................................................................. 45
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 47
1
1 INTRODUÇÃO
1.1 Considerações Iniciais
Acreditava-se no passado que a natureza seria capaz de absorver
qualquer quantidade de resíduos sem causar incômodo as comunidades
geradoras. A disposição de resíduos sólidos urbanos ou industriais diretamente
nos solos foi uma prática realizada por séculos. Somente a partir de grandes
situações nitidamente insalubres causadas à sociedade por depósitos de
resíduos, iniciou-se uma observação mais apurada sobre os mesmos. Em
decorrência do processo acelerado de urbanização que o Brasil tem passado nas
últimas décadas, acarretando impactos ambientais de toda a espécie, seja na
água no solo e/ou no ar, tornando-se necessário buscar alternativas para eliminar
ou mitigar as alterações do meio ambiente.
O território brasileiro está dividido em cinco grandes regiões: Norte,
Nordeste, Centro-Oeste, Sudeste e Sul, totalizando uma extensão territorial de
aproximadamente 8.514.466,6 Km2. Diante de um extenso território e do fato de o
Brasil ter uma economia caracterizada por grande desigualdade social, é
pertinente que ocorra uma variação nas formas de disposição final e perfis
qualitativos e quantitativos dos resíduos nas diferentes regiões. As diferenças
regionais, físicas e econômicas, não permitem o estabelecimento de uma política
nacional de gerenciamento e dificultam as obtenções de dados estatísticos,
(Alves; Vieira, 2000). A inadequação da disposição de resíduos sólidos em alguns
municípios do Vale do Paraíba não difere da situação de muitos outros existentes
no país.
O aterro sanitário é uma das principais formas de disposição de resíduos
no mundo. Os resíduos depositados nestes ambientes entram em decomposição
gerando gases que podem afetar diretamente o meio ambiente. A emissão
descontrolada do biogás é um grave problema de poluição atmosférica local e
global que precisa ser mitigado. Os efeitos da liberação dos gases localmente
variam do simples mau odor até possíveis doenças cancerígenas na comunidade
circunvizinha ao aterro.
2
Em relação à poluição atmosférica global, o principal efeito da liberação
do biogás é o aquecimento do globo terrestre que vem gerando grandes
discussões nos últimos anos. O gás metano (CH4) é o segundo maior contribuinte
para o aquecimento global, atrás apenas do dióxido de carbono (CO2) entre as
emissões antrópicas de gases do efeito estufa. Estima-se que o CH4 seja
aproximadamente 21 vezes mais prejudicial que o CO2 no aprisionamento de
calor na atmosfera.
Em aterros sanitários fundamentados em critérios de engenharia, a
camada de cobertura final é fundamental para o impedimento da passagem
desses gases para a atmosfera, por ser o elo entre o ambiente externo e o interno
de um aterro sanitário. Camadas mal dimensionadas podem ocasionar problemas
ambientais.
Os estudos realizados nos países desenvolvidos levaram diversas
entidades internacionais a proporem modelos matemáticos para a previsão da
produção de biogás nos aterros de resíduos sólidos. Os modelos existentes para
quantificação da produção de gases em aterros sanitários podem ser
estequiométricos (cálculo estático) ou estimativas cinéticas (simulação dinâmica).
No modelo estequiométrico aborda o cálculo da produção máxima teórica,
levando em consideração as reações de decomposição anaeróbia da matéria
orgânica (Paraskaki e Lazaridis, 2005). Nas estimativas cinéticas, as taxas de
produção de gás são descritas por modelos empíricos, baseados em equações
matemáticas, que simulam o processo biológico e físico-químico da produção de
biogás no aterro (Paraskaki e Lazaridis, 2005). Inicialmente os modelos
apresentavam como pressupostos de origem dados típicos de países do
hemisfério norte, com desenvolvimento industrial e tecnológico diferenciado dos
países em desenvolvimento. Atualmente, observa-se que países em
desenvolvimento apresentam composição física típica dos resíduos sólidos
diferente da composição característica dos países desenvolvidos, entre outras
diferenças.
Há numerosos modelos disponíveis para estimar a produção de biogás.
Todos esses modelos podem ser usados para desenvolver uma curva de geração
que prediz a geração de gás por algum tempo. A produção de gás total e a taxa
em que os gases são gerados podem variar um pouco com os diferentes
modelos, mas o parâmetro de entrada mais importante, que é comum a todos os
3
modelos, é a quantidade do resíduo presumido passível de decomposição.
(Banco Mundial, 2004). Como exemplo pode-se citar o modelo de Scholl –
Canyon usados frequentemente para avaliar a produção de metano durante a
vida de um aterro. Esse modelo é adaptado para aterros específicos por
numerosas hipóteses sobre as condições no aterro. O modelo empírico mais
amplamente aceito, pois baseia-se na premissa de que há uma fração constante
de material biodegradável no aterro por unidade de tempo (Banco Mundial, 2004).
Outro modelo que pode-se citar é o de Tchobanoglous, o qual determina-se
o volume de gás a partir dos componentes lentamente e rapidamente
biodegradáveis do resíduo e da composição química de cada um de seus
elementos em ambientes anaeróbios. O volume de gás estimado supõe a
conversão completa dos resíduos orgânicos biodegradáveis em CO2 e CH4
(Tchobanoglous, 1993).
De forma geral, nos países em desenvolvimento a composição física dos
resíduos sólidos urbanos tem maiores quantidades de matéria orgânica que nos
países desenvolvidos. O clima de um país também influência a produção do
biogás, pois variações sazonais de temperatura e teor de umidade disponível no
ar alteram significativamente o processo de biodigestão anaeróbia (Banco
Mundial, 2004).
O reaproveitamento do Biogás para geração de energia elétrica viabiliza a
relação entre a melhoria da qualidade de vida e o desenvolvimento econômico,
pois evita a emissão de poluentes para a atmosfera e promove o uso sustentável
e eficiente da energia elétrica.
O propósito deste estudo está associado a recuperação do biogás no
Aterro Sanitário da cidade de Cachoeira Paulista, visando a geração de energia,
através de modelos de equações existentes na literatura com o objetivo de
mensurar a quantidade de gases emitidos.
1.2 Justificativa
O controle da emissão de biogás, mais especificamente do metano, reduz
a possibilidade de instabilidade dos aterros sanitários devido ao acúmulo de
4
bolsões de gases no interior dos mesmos, minimiza a migração dos gases para
as regiões circunvizinhas, evitando problemas ambientais locais e globais, além
de possibilitar uma melhor estimativa do potencial energético dos aterros
sanitários. Tendo em vista esses dois aspectos, a quantificação do metano
produzido e emitido pelos aterros sanitários se torna de fundamental importância
para seus administradores.
Algumas metodologias apresentadas na literatura científica foram
desenvolvidas para quantificar a geração de gases em aterros sanitários, porém
os valores são conflitantes e muitas das vezes não descrevem o real, pois foram
desenvolvidas para condições diferentes das apresentadas nos aterros
brasileiros.
Além dos aspectos expostos acima, a quantificação do metano pode
gerar renda aos administradores dos aterros, através da negociação dos créditos
de carbono. Tornando assim, a implantação e manutenção do aterro mais viável.
5
1.3 Objetivos 1.3.1 Objetivo Geral
O presente trabalho tem como objetivo geral apresentar uma estimativa
das emissões de gases em um Aterro Sanitário de Cachoeira Paulista - SP para
análise do potencial energético.
1.3.2 Objetivos específicos
Para o desenvolvimento dessa proposta de trabalho, estão previstos os
seguintes objetivos específicos:
• Analisar os dados de coleta de lixo do Aterro Sanitário de Cachoeira
Paulista;
• Estudar o modelo matemático a ser empregado;
• Estimar o CH4 gerado no aterro sanitário de Cachoeira Paulista
desde a sua abertura em 2006 através do modelo matemático escolhido;
• Analisar o potencial energético do aterro;
• Analisar o potencial de geração de créditos de carbono
6
1.4 A classificação dos resíduos
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT, 2004), através da
NBR 10.004/2004, define resíduo sólido com os seguintes termos:
Resíduos nos estados sólido e semi-sólido, que resultam de atividades de
origem industrial, doméstica, hospitalar, comercial, agrícola, de serviços e de
varrição. Ficam incluídos nesta definição os lodos provenientes de sistemas de
tratamento de água, aqueles gerados em equipamentos e instalações de controle
de poluição, bem como determinados líquidos cujas particularidades tornem
inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou corpos de água, ou
exijam para isso soluções técnica e economicamente inviáveis em face a melhor
tecnologia disponível.
A NBR 10.004/2004 (ABNT, 2004) apresenta a classificação dos resíduos
sólidos, motivada pela elevada produção de resíduos e pela sua heterogeneidade.
O critério essencial utilizado para classificação dos resíduos é o grau de
periculosidade, conforme apresentado no Tabela 1.
7
Tabela 1 - Classificação dos Resíduos Sólidos
Classe/Conceito Materiais
Classe I - Perigosos
Resíduos perigosos: que apresentam
pelo menos uma destas características
especificadas em norma:
inflamabilidade, corrosividade,
reatividade, toxidade, patogenicidade.
Anexo A (NBR10004/04): resíduos
perigosos de fontes não especificadas
Anexo B (NBR10004/04): resíduos
perigosos de fontes especificadas
Anexo C (NBR10004/04): substâncias
que conferem periculosidade aos
resíduos
Anexo D (NBR10004/04): substâncias
agudamente tóxicas
Anexo E (NBR 10004/04): substâncias
tóxicas
Classe II – Não Perigosos
II A – Não Inertes
Resíduos que podem ter propriedades
tais como: biodegradabilidade,
combustibilidade ou solubilidade em
água.
Anexo H (NBR 10004/04): codificação
de alguns resíduos classificados como
não perigosos:
Resíduos de restaurante (restos de
alimentos), resíduo de madeira, sucata
de metais ferrosos, resíduos de
materiais têxteis, sucata de metais não
ferrosos (latão, etc.), resíduos de
minerais não metálicos, resíduo de
papel e papelão, areia de fundição,
resíduos de plástico polimerizado,
bagaço de cana.
Classe II – Não Perigosos
II B – Inertes
Resíduos que, quando submetidos a um contato dinâmico e estático com água destilada ou desionizada, a temperatura ambiente, não tiver nenhum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água, excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor.
Fonte: Adaptado da NBR 10.004/2004
8
Os resíduos sólidos pertencentes as classes “I” e “II b” têm origem
preponderante em lixo não doméstico. Esse trabalho utiliza o termo “resíduos
sólidos domésticos” quando se dirige aos resíduos depositados nos aterros
municipais, como forma de especificar o tipo de resíduo que orienta o foco do
estudo.
Para que fosse possível a aplicação do método Intergovernmental Panel
on Climate Change (IPCC, 2000) estimativa de emissões de Gases do Efeito
Estufa (GEE) no aterro de Cachoeira Paulista foi necessária uma classificação a
qual permitia o enquadramento dos resíduos em quatro categorias principais,
representados por:
- Papéis e têxteis;
- Folhas, podas de Jardim e material putrescível não alimentar;
- Resíduos alimentares;
- Madeira e palha;
Segundo o IPCC (2000), apenas estas categorias são empregadas para as
estimativas das emissões. Os demais resíduos foram classificados como Inertes e
Fósseis, não influenciando as estimativas de GEE.
Os Resíduos no Brasil apresentam composição gravimétrica
característica com maior parcela de matéria orgânica. A Figura 1 apresenta a
composição gravimétrica dos RSD (Resíduos Sólidos Domésticos) no Brasil
apresentada por Figueiredo (2009). A pesquisa tem por base números da
Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais
(ABRELPE, 2009).
Figura 1 - Estudo da composição gravimétrica
Fonte: Figueiredo (2009)
9
Parcela considerável dos resíduos sólidos urbanos (RSU) produzidos no
Brasil tem destinação inadequada. A Figura 2 mostra a destinação dos resíduos
sólidos urbanos no Brasil, segundo os dados da ABRELPE (2009). Os dados
mostram as dificuldades da administração pública municipal em gerir a destinação
final dos resíduos sólidos produzidos.
Figura 2 - Destinação dos resíduos sólidos urbanos produzidos nos municípios do
Brasil Fonte: ABRELPE (2009)
Para a legislação brasileira, o lixo doméstico é de propriedade da
prefeitura, cumprindo-lhe a missão de assegurar sua coleta e destinação final
(Calderoni,1998). O lixo industrial é de responsabilidade do gerador, devido à sua
diversidade e potencial risco à saúde pública.
1.5 Tratamento de resíduos sólidos
De acordo com os estudos realizados por TAUK-TORNISIELO et al
(1995), dentre os métodos mais comuns de tratamento de resíduos sólidos,
adequados sob o ponto de vista sanitário e ecológico, podem ser consideradas as
seguintes técnicas apresentadas abaixo.
10
1.5.1 Compostagem
A compostagem é um método de tratamento de resíduos sólidos no qual a
matéria orgânica presente, em condições adequadas de temperatura, umidade e
aeração, é transformada num produto estável, denominado composto orgânico,
que tem propriedades condicionadoras de solo, sendo, portanto, de grande
aplicabilidade na agricultura (CETESB, 1997a).
Para um melhor tratamento dos resíduos, os diversos materiais que os
compõem são separados, obtendo-se, no final do processo, composto orgânico,
materiais recicláveis e rejeitos. Assim, este é um método que possibilita sensível
redução da quantidade de resíduos a serem destinados no solo, além da
devolução à natureza de parte dos materiais dela retirados, fato que se constitui
em grande vantagem ambiental.
Para IPT / CEMPRE (2000), compostagem é um processo biológico de
decomposição da matéria orgânica contida nos restos de origem animal ou
vegetal. Este processo tem como resultado final um produto (o composto
orgânico) que pode ser aplicado ao solo para melhorar suas características, sem
ocasionar riscos ao ambiente.
1.5.2 Incineração
A incineração é o aproveitamento do poder calorífico do material
combustível presente no lixo através da sua queima para geração de vapor. É
aconselhável o uso de resíduos de maior poder calorífico como plásticos, papéis,
etc. Entre as vantagens deste uso podemos citar:
• Resulta em uso direto da energia térmica para geração de vapor
e/ou energia elétrica;
• Necessita de alimentação contínua de resíduos;
• Relativamente sem ruído e sem odores;
• Requer pequena área para instalação;
11
• Redução significativa do volume dos resíduos, de 80% a 95% dos
resíduos tratados;
• Se bem operado, os produtos finais são: cinza e gases;
• Destrói organismos patogênicos e substâncias orgânicas;
• Opera independentemente das condições meteorológicas;
• Eliminação das características repugnantes dos resíduos patológicos
e de animais;
• Evita o monitoramento do lençol freático a longo prazo, visto que os
resíduos são destruídos e não guardados (Schneider; Rego; Caldart;
2001).
1.5.3 Aterro Sanitário
Segundo a CETESB (1997a) temos por definição de Aterro Sanitário
como um aprimoramento de uma das técnicas mais antigas utilizadas pelo
homem para descarte de seus resíduos, que é o aterramento. Modernamente, é
uma obra de engenharia que tem como objetivo acomodar no solo resíduos no
menor espaço prático possível, causando o menor dano possível ao meio
ambiente ou à saúde pública. Essa técnica consiste basicamente na compactação
dos resíduos no solo, na forma de camadas que são periodicamente cobertas
com terra ou outro material inerte.
Ainda que sendo o método sanitário mais simples de destinação final de
resíduos sólidos urbanos, o aterro sanitário exige cuidados especiais e técnicas
específicas a serem seguidas, desde a seleção e preparo da área até sua
operação e monitoramento.
Atualmente, os aterros sanitários vêm sendo severamente criticados
porque não têm como objetivo o tratamento ou a reciclagem dos materiais
presentes no lixo urbano. De fato, os aterros sanitários são uma forma de
armazenamento de lixo no solo, alternativa que não pode ser considerada a mais
indicada, uma vez que os espaços úteis à essa técnica tornam-se cada vez mais
escassos. Porém, deve-se considerar que a maioria dos materiais utilizados pelo
12
homem, na realidade, são combinações de várias substâncias trazidas dos mais
diferentes pontos do planeta. Assim, recuperar todos os materiais que utilizados é
praticamente impossível, seja por motivos de ordem técnica ou econômica.
Outras questões ainda devem ser consideradas. Os métodos de
acondicionamento e coleta adotados pela maioria das cidades resultam na
mistura de materiais que dificilmente são separados pelos processos de triagem
atualmente utilizados. Como consequência, tanto as “usinas de compostagem”
quanto as técnicas de “coleta seletiva” geram rejeitos que, obrigatoriamente,
devem ser descartados. Mesmo os incineradores, que, em tese, reduzem o
volume dos resíduos de 5 a 15% do volume original, geram escórias e cinzas que
precisam ser descartados em aterros.
Teoricamente, a maioria desses rejeitos também pode ser reciclada. Na
prática, não é o que ocorre. Os fatores de ordem técnica e econômica inviabilizam
grande parte dos processos deixando como alternativa o descarte em aterro. Não
se pode desprezar também a realidade dos países do terceiro mundo. Nem
sempre a comunidade dispõe de recursos suficientes para a implantação e
operação de técnicas para o tratamento de seus resíduos.
Desta forma, o aterro sanitário não deve ser considerado como um vilão,
ou como uma técnica ultrapassada dentro dos processos de proteção ambiental,
mas como a saída atualmente empregada para o descarte disciplinado de
resíduos no solo.
O objetivo principal do aterro sanitário é o de melhorar as condições
sanitárias relacionadas aos descartes sólidos urbanos evitando os danos da sua
degradação descontrolada. Os aterros podem ser divididos em diferentes tipos:
Aterro convencional: formação de camadas de resíduos compactados,
que são sobrepostas acima do nível original do terreno resultando em
configurações típicas de “escada” ou de “troncos de pirâmide”;
Aterro em valas: o uso de trincheiras ou valas visa facilitar a operação do
aterramento dos resíduos e a formação das células e camadas; assim sendo,
tem-se o preenchimento total da trincheira, que deve devolver ao terreno a sua
topografia inicial.
O aterro sanitário deve operar de modo a fornecer proteção ao meio
ambiente, evitando a contaminação das águas subterrâneas pelo chorume
(líquido de elevado potencial poluidor, de cor escura e de odor desagradável,
13
resultado da decomposição da matéria orgânica), evitando o acúmulo do biogás
resultante da decomposição anaeróbia do lixo no interior do aterro. O biogás pode
sair do interior do aterro de forma descontrolada ou infiltrar pelo solo e atingir
redes de esgotos, fossas e poços rasos podendo causar explosões.
Segundo IPT / CEMPRE (2000), os aterros podem ser classificados em :
• Lixões: forma inadequada de deposição final de resíduos sólidos,
que se caracterizam pela simples descarga sobre o solo, sem medidas de
proteção ao meio ambiente ou à saúde pública;
• Aterros controlados: técnica de disposição de resíduos sólidos que
utiliza alguns princípios de engenharia para confinar os resíduos, cobrindo-os com
uma camada de material inerte na conclusão de cada jornada de trabalho.
Geralmente não dispõe de impermeabilização de base, nem de sistemas de
tratamento de percolado ou do biogás gerado;
• Aterros sanitários: técnica de disposição de resíduos no solo
baseada em critérios de engenharia e normas operacionais específicas, de modo
a evitar danos ou riscos à saúde pública e à segurança da população,
minimizando os impactos ambientais.
1.6 Efeito Estufa
O clima na Terra é regulado pelo fluxo constante de energia solar que
atravessa a atmosfera na forma de luz visível. Parte dessa energia é devolvida
pela Terra na forma de radiação infravermelha. Os gases de efeito estufa são
gases presente na atmosfera que têm a propriedade de bloquear parte dessa
radiação infravermelha. Muitos deles, como vapor d’ água, dióxido de carbono
(CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O) e ozônio (O3), existem naturalmente na
atmosfera e são essenciais para a manutenção da vida no planeta, pois sem eles
a Terra seria, em média, cerca de 30ºC mais fria. Como resultado das atividades
humanas (antrópicas), o nível de concentração de alguns desses gases, como
CO2, CH4 e N2O, vem aumentando na atmosfera. Além disso, passaram a ocorrer
a emissão de outros gases de efeito estufa, compostos químicos produzidos
somente pelo homem, como o clorofluorcarbonos (CFC), hidrofluorcarbonos
14
(HFC), hidroflourclorocarbonos (HCFC), perfluorcarbonos (PFC) e hexafluoreto de
enxofre (SF6) (Ministério da Ciência e Tecnologia, 2011).
O gás metano tem aumentado consideravelmente na atmosfera,
principalmente por ação antropogênica. Estima-se que 66% das emissões totais
de gás metano sejam por ação humana, principalmente pela agricultura, pecuária
e aterros de resíduos sólidos. A geração de biogás por um aterro pode ter uma
sobrevida de vários anos após seu fechamento, dependendo dos diversos fatores
envolvidos no processo anaeróbio. A Figura 3 ilustra o processo do efeito estufa e
na Tabela 2 os principais gases.
Figura 3 - Representação esquemática do efeito estufa
Fonte: http://geographicae.wordpress.com/2007/05/08/o-efeito-de-estufa-ii/
15
Tabela 2 - Principais gases de efeito estufa (GEE)
Espécies (GEE)
Fórmula química
Tempo de vida
[anos]
Potencial de aquecimento global(GWP1)
20 anos 100 anos 500 anos
Dióxido de Carbono
CO2 Variável 1 1 1
Metano CH4 12 ± 3 56 21 6,5
Óxido Nitroso N2O 120 280 310 170
Ozônio O3 0,1 – 0,3 n.d.2 n.d.2 n.d.2
CFCs n.d.2 n.d.2 n.d.2 n.d.2 n.d.2
1GWP (Global Warming Potential) dado o horizonte de tempo n.d.2 – não disponível Fonte: IPCC (2000) ; ALVES (2000)
1.7 Protocolo de Quioto
O Protocolo de Quioto surgiu na Convenção - Quadro das Nações Unidas
sobre a Mudança do Clima (CQNUMC), assinada em 1992, a qual estabeleceu o
compromisso de estabilização das concentrações de gases de efeito estufa na
atmosfera em um nível que impeça uma interferência perigosa no sistema
climático, nível este que deveria ser atingido permitindo aos ecossistemas
adaptarem-se naturalmente às mudanças do clima, assegurando-se, ainda, o
desenvolvimento sustentável (Gonçalves & Tesser, 2012).
A Conferência culminou na decisão por consenso de se adotar um
Protocolo segundo o qual os países industrializados deveriam reduzir suas
emissões combinadas de gases de efeito estufa em pelo menos 5% em relação
aos níveis de 1990, entre o período de 2008 e 2012. Esse compromisso, com
vinculação legal, visa produzir uma reversão da tendência histórica de
crescimento das emissões iniciadas nesses países há cerca de 150 anos
(Ministério da Ciência e Tecnologia, 2011).
16
O Protocolo de Quioto estabeleceu metas para que as emissões
antrópicas fossem reduzidas. Essas metas foram diferenciadas entre os
participantes e deveriam ser atingidas entre 2008 e 2012, primeiro período de
compromisso.
O Protocolo estimula os países a cooperarem entre si por meio de
algumas ações básicas: reformar os setores de energia e transportes; promover o
uso de fontes energéticas renováveis; eliminar mecanismos financeiros e de
mercado inapropriados aos fins da Convenção; limitar as emissões de metano no
gerenciamento de resíduos e dos sistemas energéticos, e proteger florestas e
outros sumidouros de carbono.
É determinado a estabilização dos GEE, definindo prazos de controle e
três mecanismos de flexibilização a serem utilizados para o cumprimento das
metas, quais são:
• Implementação Conjunta (IC) – Joint Implementation (JI) – (Art. 6 do
Protocolo);
• Comércio de Emissões (CE) – Emission Trading (ET) – (Art. 17 do
Protocolo);
• Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) - Clean Development
Mechanism (CDM) - (Art. 12 do Protocolo).
1.8 Mecanismo de Desenvolvimento Limpo
Segundo Lopes (2002), o propósito do Mecanismo de Desenvolvimento
Limpo (MDL) é prestar assistência às partes não incluídas no Anexo I do
Protocolo de Quioto, para que viabilizem o desenvolvimento sustentável, através
da implementação da respectiva atividade de projeto e contribuam para o objetivo
final da Convenção e, por outro lado, prestar assistência às Partes do Anexo I
para que cumpram seus compromissos quantificados de limitação e redução de
emissão de gases de efeito estufa, que estabelece como meta, no período de
2008 a 2012, a redução de 5% da emissão combinada de gases estufa pelos
países desenvolvidos em relação ao nível das emissões ocorridas em 1990.
17
Lopes (2002) ainda afirma que para que seja considerado elegível no
âmbito do desenvolvimento de mecanismo limpo, o projeto deve colaborar para o
objetivo principal da Convenção, observando alguns critérios fundamentais, entre
eles o da adicionalidade, pelo qual uma atividade de projeto deve,
comprovadamente, resultar na redução de emissões de gases de efeito estufa
e/ou remoção de CO2, adicional ao que ocorreria na ausência da atividade de
projeto de desenvolvimento limpo. Outro critério é a linha base que representa um
cenário, de forma razoável, onde as emissões antrópicas de gases de efeito
estufa por fontes que ocorreriam na ausência do projeto proposto.
Além disto, a atividade de projeto deve contribuir para o desenvolvimento
sustentável do país no qual venha a ser implantada. Deve, ainda, ser capaz de
demonstrar benefícios reais, mensuráveis e de longo prazo relacionados com a
mitigação da mudança do clima.
As quantidades relativas às reduções de emissão de gases de efeito
estufa e/ou remoções de CO2 atribuídas a uma atividade de projeto resultam em
Certificados de Reduções de Emissões (CRE’s), medidas em tonelada métrica de
dióxido de carbono equivalente, conhecidos como créditos de carbono.
1.9 Emissão de metano em Aterros Sanitários
O aterro sanitário pode ser conceituado como um reator bioquímico,
sendo suas principais entradas os resíduos sólidos e água e suas saídas os
biogases e os líquidos lixiviados. O biogás produzido em aterros sanitários é
composto de 45 a 60% de metano, a porcentagem restante é composta de CO2,
vapor de água e alguns gases traço.
O metano proveniente de aterros sanitários é umas das maiores emissões
antropogênicas desse gás. Uma tonelada de resíduos sólidos urbanos (RSU)
depositados em aterros resulta em aproximadamente 160 a 250 m3 de biogás.
Este biogás consiste de aproximadamente 55% de metano, 44% de CO2 e 1% de
outros gases. Portanto, uma tonelada de RSU produz aproximadamente 88 a 138
m3 de metano. Aproximadamente, 40 a 60 milhões de toneladas de metano são
anualmente gerados por aterros sanitários (Humer e Lechner, 1999). Para um
18
aterro sanitário urbano em funcionamento com 20 m de espessura, Hummer e
Lechner (1999) prevêem um fator de emissão de cerca de 340 l CH4/ m2. dia.
Os aterros podem gerar cerca de até 125 metros cúbicos de gás metano
por tonelada de resíduo em um período de 10 a 40 anos. Segundo a Companhia
de Tecnologia de Saneamento Ambiental, CETESB (1999a), esta geração no
Brasil é de 677 t/ano, podendo representar cerca de 945 milhões de metros
cúbicos por ano.
19
2 BIOGÁS
Além dos danos causados pelo agravamento do efeito estufa, o biogás
gerado pelos aterros e “lixões” pode representar riscos para o ambiente local
quando não devidamente controlado, podendo migrar lateralmente para áreas
próximas ou mesmo emanar pela superfície, causando prejuízos à saúde humana
e à vegetação, decorrentes da formação de ozônio de baixa altitude ou da
exposição a alguns constituintes do biogás que podem causar câncer e outras
doenças que atacam fígado, rins, pulmões e o sistema nervoso central (USEPA,
1997b).
O Biogás é um combustível gasoso com um potencial energético elevado,
seu pode calorífico é em torno de 5.000 Kcal/Nm3, semelhante ao gás natural,
composto principalmente por hidrocarbonetos de cadeia curta e linear. A obtenção
do Biogás é pelo processo de digestão anaeróbica (biometanização) que consiste
de um complexo de cultura mista de microorganismos capazes de metabolizar
materiais orgânicos complexos tais como carboidratos, lipídios, e proteínas
produzindo metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) e material celular que pode
ser utilizado como biofertilizante. (Magalhães, 2012).
2.1 Geração de Gases em Aterros Sanitários
A composição do biogás resultante da biodegradação anaeróbia dos
resíduos sólidos em aterros depende da composição química dos resíduos
depositados e do universo de fatores influentes citados no escopo do capitulo. A
parcela de participação na composição pode sofrer variação, dependendo
inclusive da fase da biodecomposição ou, diretamente, da idade dos RSD
depositados no aterro.
A Tabela 3 apresenta uma composição típica para o biogás de acordo
com os estudos realizados por Tchobanoglous et al., (1993). A composição
resultou da análise realizada em 66 aterros da Califórnia, EUA.
20
Tabela 3 - Composição média do biogás em aterros
Composição Porcentagem (Base seca)
Metano 45 - 60
Dióxido de Carbono 40 - 60
Nitrogênio 2 - 5
Oxigênio 0,1 - 1
Enxofre, Mercaptanas 0 - 1,0
Amônia 0,1 - 1,0
Hidrogênio 0 - 0,2
Monóxido de Carbono 0 - 0,2
Fonte: Tchobanoglous et al., (1993)
Os gases emitidos de aterros sanitários causam vários impactos nas
regiões circunvizinhas em diferentes escalas e impactos globais, como o aumento
do efeito estufa.
As emissões continuam por um longo período após o fechamento do
aterro sanitário. Estes podem gerar incômodos pelo mau cheiro e problemas de
saúde. São destacados abaixo alguns dos gases presentes nos aterros sanitários:
• Dióxido de Carbono
O CO2 é a principal forma gasosa do carbono. Este gás é produzido na
biodegradação da matéria orgânica tanto aerobiamente como anaerobiamente.
Por este motivo é um dos principais gases produzido em aterros sanitários. A
concentração de CO2 no biogás varia de 40 a 60%. O CO2 é classificado como
um gás intermediário entre tóxico e não tóxico. Acima de 5%, representa um
grave perigo para a vida. O valor limite de CO2 é 0,5%, com um limite de
exposição curta de 1%. Em 3%, respirar torna-se difícil e pode-se desenvolver
dores de cabeça ou sonolência (Fischer; Maurice; Lagerkvist,1999).
• Metano O metano é produzido na biodegradação anaeróbia da matéria orgânica e
sua concentração em aterros sanitários varia de 45 a 60%. O metano possui um
maior potencial de aquecimento global quando comparado ao dióxido de carbono.
Isso ocorre devido ao alto coeficiente de absorção por radiação ultra-violeta e
21
longa residência na atmosfera (Christophersen et al., 2001 apud Lelieveld, 1998).
Vários valores do potencial de aquecimento global do metano são relatados na
literatura e variam entre 21 a 27 vezes maior que o CO2 (Fischer; Maurice;
Lagerkvist,1999; Barh et al., 2006).
Segundo USEPA (1997b) devido às altas concentrações de gás metano no
biogás, existe o risco de incêndios e explosões em instalações próximas aos
aterros. O intervalo de inflamabilidade para o metano em condições de pressão
atmosférica e temperatura ambiente é de 5 a 15%. O limite de concentração
seguro em ambientes fechados é de 1% (Fischer; Maurice; Lagerkvist, 1999).
• Hidrogênio O hidrogênio é um gás não venenoso, inodoro e incolor, mas altamente
inflamável. É produzido por bactérias acetogênicas e fermentativas e consumido
pelas metanogênicas. Como as bactérias metanogênicas são mais lentas, ocorre
um acúmulo de hidrogênio, principalmente em aterros Programa de Pós-
graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG 13
jovens, chegando a concentrações maiores que o limite de explosividade de 4%
(Fischer; Maurice; Lagerkvist,1999).
• Compostos Orgânicos não-metanogênicos (NMOC) Os gases de aterros sanitários possuem uma variedade de compostos
orgânicos traços, que juntos constituem 1% do volume do biogás. Alguns estudos
detectaram entre 100 e 200 compostos diferentes. Esses compostos são
subprodutos de processos químicos e biológicos que ocorrem na massa de
resíduo e consistem dos compostos oxidados do carbono como: álcool, acetona,
ácidos orgânicos, furanos e compostos sulforados (Fischer; Maurice; Lagerkvist,
1999). O potencial de perigo de explosão varia pela química do componente.
Contudo, o benzeno e outros NMOCs sozinhos são improváveis de serem
coletados em concentrações altas o bastante para trazerem perigos de explosão
(Brito Filho, 2005).
Os aterros sanitários de resíduos sólidos constituem ecossistemas únicos,
nos quais várias espécies de microrganismos estão presentes. Os principais
decompositores da matéria orgânica presente na massa de resíduo são as
bactérias, e em menor escala fungos e protozoários. Os grupos de bactérias
22
presentes na decomposição anaeróbia da matéria orgânica são as bactérias
fermentativas, acetogênicas produtoras de H2, acetogênicas consumidoras de H2
e as metanogênicas.
Segundo Castilhos et al., (2003), o processo de degradação dos resíduos
sólidos é um fenômeno constituído essencialmente pela superposição de
mecanismos biológicos e físico-químicos, catalisados pelo fator água, presente
nos resíduos pela umidade inicial e pelas águas dasprecipitações.
Segundo a USEPA (1997b) a produção do biogás pode ser realizada a
partir da vaporização, decomposição biológica e reações químicas. A vaporização
é a mudança de estado líquido para gasoso que ocorre até que sejam atingidas
concentrações de equilíbrio nos gases do aterro. A decomposição biológica
ocorre quando compostos orgânicos de grande massa molecular são
decompostos por bactérias, gerando compostos voláteis. A reação química ocorre
como resultado do contato entre o resíduo e os gases reativos gerados no aterro.
No entanto, para entender as interações químicas, físicas e biológicas
que ocorrem em aterros sanitários e o seu comportamento ao longo do tempo,
faz-se necessário estudar diversos fatores que interferem no processo de
degradação biológica, principalmente pelo fato de que, em países
subdesenvolvidos, a maior parte dos resíduos depositados é matéria orgânica
(Monteiro, 2003).
A biodegradação que ocorre nos aterros sanitários é predominantemente
anaeróbia, sem a presença de oxigênio, porém ocorre também a degradação
aeróbia, com presença de oxigênio, em um pequeno espaço de tempo, logo após
o aterramento. Logo, os microrganismos presentes na massa de resíduo que irão
proporcionar a degradação podem ser aeróbios (necessitam do oxigênio para
degradar a matéria orgânica), anaeróbios (degradam a matéria orgânica na
ausência de oxigênio) ou aeróbios facultativos (degradam a matéria orgânica na
presença ou ausência de oxigênio).
23
2.2 Microbiologia de decomposição dos resíduos
A decomposição dos resíduos é um dos principais fatores que influenciam
a geração de biogás.
Segundo Tchobanoglous et al., (1993) e Bidone (1999), a geração do
biogás ocorre em cinco fases, como ilustrado na Figura 4.
Figura 4 – Fases de geração de gases em aterros sanitários.
Fase I: A primeira fase é a de ajuste inicial. Nessa fase ocorre a
biodegradação aeróbia devido à quantidade de ar que é enterrado juntamente
com o resíduo.
Fase II: Fase identificada como fase de transição. O oxigênio é
consumido e as condições anaeróbicas começam a prevalecer. Os principais
aceptores finais de elétrons na fase anaeróbica são o nitrato e o sulfato. Ocorre a
conversão de matéria orgânica solúvel em ácidos graxos voláteis. Nesta fase
predomina a formação de CO2 e H2, conhecida como fase acidogênica.
Fase III: Fase ácida. As reações iniciadas na fase de transição são
aceleradas com a produção de quantidades significativas de ácidos orgânicos e
quantidades menores de gás hidrogênio. O dióxido de carbono é o principal gás
gerado durante esta fase e os microorganismos envolvidos nesta conversão,
descritos como não metanogênicos, são constituídos por bactérias anaeróbias
estritas e facultativas. Esta fase também é conhecida como acetogênica, pois
ocorre a conversão de ácidos graxos voláteis em acido acético (CH3COOH).
24
Fase IV: Fase metanogênica. Nesta fase predominam microrganismos
estritamente anaeróbios, denominados metanogênicos, que convertem ácido
acético e gás hidrogênio em CO2 e CH4 em uma proporção de 40 - 60% e de 45 -
60%, respectivamente. A formação do metano e dos ácidos prossegue
simultaneamente, embora a taxa de formação dos ácidos seja reduzida
consideravelmente.
Fase V: Fase de maturação. Esta fase ocorre após grande quantidade do
material orgânico ter sido biodegradado e convertido em CH4 e CO2 durante a
fase metanogênica. A taxa de geração do gás diminui consideravelmente, pois a
maioria dos nutrientes disponíveis foi consumida nas fases anteriores e os
substratos que restam no aterro são de degradação lenta.
Condições aeróbias, pequenas quantidades de nitrogênio e oxigênio,
podem voltar a ocorrer dependendo da suscetibilidade do aterro a condições
atmosféricas.
2.3 Fatores que influenciam a composição do biogás
A composição do biogás varia de um local para outro e mesmo de uma
célula para outra no mesmo aterro sanitário. Esta variação ocorre a todo o tempo.
Segundo a Agência Ambiental da Inglaterra (2012), os fatores que podem
influenciar a composição do biogás são os seguintes:
• Diferenças na composição do resíduo, pré-tratamento e armazenamento;
• Mudança na forma predominante da atividade microbiológica (anaeróbio
e/ou aeróbio);
• Idade do resíduo;
• Características hidráulicas do local;
• Propriedades físico-químicas dos componentes do resíduo;
• Diferentes propriedades dos componentes do biogás;
• Temperatura do aterro.
25
2.4 Fatores que influenciam a geração de biogás
A geração de gás em aterros sanitários é afetada por diversas variáveis,
entre as quais podem ser citadas: natureza dos resíduos, umidade presente nos
resíduos, estado físico dos resíduos (tamanho das partículas), pH, temperatura,
nutrientes, capacidade tampão e taxa de oxigenação. Estes fatores são os
responsáveis pelo desenvolvimento do processo de digestão anaeróbia de
substratos orgânicos (Castilhos et al., 2003).
Brito Filho (2005) apresenta os principais fatores que afetam a geração de
gases em aterros sanitários de acordo com a composição do resíduo:
• Umidade dos resíduos Em muitos aterros, depois da composição gravimétrica dos resíduos, o
teor de umidade é o fator mais importante para a taxa de produção de gás no
aterro. Existe uma faixa ótima de umidade, quanto maior o teor de umidade, maior
será a taxa de produção de gás, isso ocorre até a umidade de saturação. O teor
de umidade em um aterro convencional mudará ao longo do tempo. Essas
alterações no teor de umidade do aterro podem resultar das mudanças na
infiltração de águas superficiais e/ou influxo de águas subterrâneas, liberação de
água como resultado da decomposição dos resíduos, e variações sazonais do
teor de umidade dos resíduos.
• Tamanho das partículas Quanto menor a unidade ou partícula do resíduo disposto, maior será a
área da superfície específica. A partícula de resíduo com uma área superficial
maior decomporá mais rapidamente do que uma partícula com uma área menor.
Por exemplo, a decomposição de um tronco de madeira ocorrerá muito mais
rápida se este for cortado em pedaços menores do que se for disposto inteiro. Por
essa razão, um aterro que aceita pedaços de resíduo terá uma taxa de
decomposição mais rápida e completa (como por exemplo rápida taxa de geração
de gás) do que um aterro que recebe somente resíduos inteiros.
26
• Idade do resíduo A geração de gás (metano) em um aterro possui duas variáveis
dependentes do tempo: tempo de atraso e tempo de conversão. O tempo de
atraso (retardo) é o período que vai da disposição dos resíduos até o início da
geração do metano (início da Fase III). O tempo de conversão é o período que vai
da disposição dos resíduos até o final da geração do metano (final da Fase V).
Por exemplo, os resíduos de jardim têm os tempos de atraso e conversão
menores, enquanto que o couro e o plástico possuem tempos de atraso e
conversão maiores.
• pH A faixa de pH ótimo para a maioria das bactérias anaeróbias é 6,7 a 7,5
ou próximo do neutro, como por exemplo pH = 7,0, (McBain et al., 2005). Dentro
da faixa ótima de pH, a metanogênese aumenta para uma taxa elevada de tal
modo que a produção de metano é maximizada. Fora da faixa ótima – um pH
abaixo de 6 ou acima de 8 – a produção de metano fica estritamente limitada. A
maioria dos aterros tende ter ambientes levemente ácidos.
• Temperatura As condições de temperatura de um aterro influenciam os tipos de
bactérias predominantes e o nível de produção de gás. A faixa ótima de
temperatura para bactérias mesofílicas é de 30 a 35ºC (86 a 95ºF), enquanto que
para as bactérias termofílicas é de 45 a 65ºC (113 a 149ºF). As termófilas
geralmente produzem altas taxas de geração de gás; contudo, a maior parte dos
aterros ocorre na faixa das mesófilas. As máximas temperaturas do aterro
freqüentemente são alcançadas dentro de 45 dias após a disposição dos resíduos
como um resultado da atividade aeróbia microbiológica. Uma vez desenvolvida as
condição anaeróbia, a temperatura do aterro diminui.
Grandes flutuações de temperatura são típicas nas camadas superficiais
de um aterro como um resultado de mudanças na temperatura de ar ambiente. Os
resíduos dispostos a uma profundidade de 15 m ou mais não sofrem a influência
da temperatura externa. Elevadas temperaturas de gás dentro de um aterro são o
27
resultado da atividade biológica. As temperaturas típicas do gás produzido num
aterro variam entre 30 a 60ºC.
• Outros fatores Outros fatores que podem influenciar a taxa de geração de gás são a
presença de nutrientes, bactérias, potencial de oxidação-redução, compactação
dos resíduos, dimensões do aterro (área e profundidade), operação do aterro e
processamento de resíduos variáveis.
28
3 O ATERRO SANITÁRIO DE CACHOEIRA PAULISTA
A cidade de Cachoeira Paulista está no Vale do Paraíba, entre as Serras
da Mantiqueira e da Bocaina, em plena bacia sedimentar terciária. É um município
brasileiro do estado de São Paulo. Os municípios limítrofes são Cruzeiro a norte,
Silveiras a leste, Lorena a sul e oeste, Canas a sudoeste, entre Cachoeira e
Lorena, e Piquete a noroeste. População estimada em 2010 de 30.091 habitantes.
Possui uma área de 287,990 km². A densidade demográfica é de 104,49 hab/km².
Possui distância de 210 km de São Paulo e 212 km do Rio de Janeiro,
que são interligadas através da principal rodovia de acesso, a Rodovia Presidente
Dutra (BR 116), outro acesso a cidade é a Rodovia Nesrala Rubez (SP 52).
(http://www.cachoeirapaulista.sp.gov.br).
É uma região marcada pela forte cultura do café no século XIX e
atualmente vem crescendo através do aprimoramento de seu comércio e
prestação de serviços, aprimoramento da agropecuária e principalmente do
desenvolvimento do turismo religioso.
A necessidade da instalação de um aterro sanitário no Vale do Paraíba
surgiu devido a uma carência desse tipo de empreendimento. Antes da instalação
as prefeituras municipais e algumas entidades privadas não sabiam o que fazer
com o lixo e o jogavam em terrenos baldios sem qualquer tipo de tratamento. Em
Cachoeira Paulista, o aterro mais próximo ficava a 100 quilômetros de distancia, o
que encarecia o despejo. Após sérios estudos de viabilidade local decidiu-se a
instalação de um aterro sanitário na cidade de Cachoeira Paulista. O aterro
sanitário iniciou seus trabalhos em Junho de 2006. A empresa não recebe
resíduos Classe I que são aqueles que apresentam riscos a saúde pública e ao
meio ambiente, exigindo tratamento e disposição especiais em função de suas
características de inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e
patogenicidade.
O aterro possui terreno de 500.000 m2, onde 240.000 m2 são destinados
ao despejo dos resíduos sólidos. Possui capacidade de receber até 230
toneladas/dia. A Figura 5 apresenta uma vista aérea do Aterro Sanitário de
Cachoeira Paulista - SP.
29
Figura 5 - Vista aérea do Aterro de Cachoeira Paulista - SP
As cidades que destinam os seus resíduos sólidos no Aterro de Cachoeira
Paulista são: Guaratinguetá, Cruzeiro, Lorena, Aparecida, Cachoeira Paulista,
Potim, Queluz, Roseira, Lavrinhas, Canas, São José do Barreiro, Cunha e
Silveiras. Sendo assim, atendendo aproximadamente 420.000 habitantes.
(http://www.valesolucoesambientais.com.br).
Na Tabela 4 são apresentados os dados obtidos do Censo 2010 referente
a população das cidades atendidas pelo Aterro Sanitário de Cachoeira Paulista
(IBGE, 2012).
Tabela 4 - População das cidades atendidas pelo Aterro
Cidades População Total Guaratinguetá 111.322
Cruzeiro 81.295 Lorena 77.001
Aparecida 34.817 Cachoeira Paulista 29.800
Potim 21.842 Queluz 19.392 Roseira 11.325
Lavrinhas 9.594 Canas 6.572
São José do Barreiro 5.786 Cunha 4.382
Silveiras 4.032 Total 417.160
Fonte: (IBGE, 2012)
30
A temperatura média anual da cidade é de 22,05ºC e a precipitação média
é de 1.386,31 mm/ano para o período de 2006 a 2012 e encontra-se na Zona
Climática Tropical, dados fornecidos pelo Instituto Nacional de Pesquisas
Espaciais - INPE (http://sigma.cptec.inpe.br/prec_sat).
3.1 Os índices de qualidade de operação do aterro (IQR)
A implantação do aterro em 2006 contou com o apoio da CETESB e
começou a ser avaliado por meio do Índice de Qualidade de Aterro de Resíduos
(IQR), sendo classificado com IQR 10 desde então. Tal índice busca avaliar as
condições de operação dos aterros de uma forma padronizada, utilizando índices
que variam entre 1 e 10, de acordo com a classificação da Tabela 5:
Tabela 5 – Avaliação das Condições dos aterros municipais por meio do IQR
Condições IQR Condições Inadequadas 0,0 a 6,0 Condições Controladas 6,1 a 8,0 Condições Adequadas 8,1 a 10
Fonte: Adaptado CETESB, 1999a
31
4 METODOLOGIA
4.1 Quantificação de Biogás em Aterros Sanitários
O modelo utilizado para a estimativa foi o Método de Decaimento de
Primeira Ordem, (USEPA, 1997b; IPCC, 2000) considera a geração de metano
por uma quantidade de resíduo depositada no ano x durante os anos posteriores.
Como a cada ano novas quantidades de resíduos são depositadas, a quantidade
de metano gerada em um determinado ano será igual à geração do resíduo
depositado no ano T somada das gerações dos resíduos depositados nos anos
anteriores, referenciadas no ano T de acordo com a equação 1:
QT = F . Rx . k . L0 . e-k(T-x) (1)
Sendo:
QT = metano gerado no ano T [m3/ano]
F = fração de metano no biogás [%]
Rx = quantidade de resíduo depositado no ano x [kg]
k = constante de decaimento [ano-1]
L0 = potencial de geração de biogás [m3 de biogás/kg RSD]
T = ano atual
x = ano de deposição do resíduo
O resíduo disposto anualmente (Rx) é variável e depende de fatores
como a taxa de crescimento populacional, taxa de RSD produzido por habitante
ao ano e da porcentagem de resíduos que é coletada e disposta no aterro. A
multiplicação de todos estes fatores originam os valores de Rx.
A estimativa de soma das vazões (SQT) de metano é apresentada pela
equação 2, que representa a soma das vazões de metano correspondentes às
quantidades de resíduo depositadas no aterro ano a ano.
32
∑QT = F . k . L0 . ∑ Rx e-k(T-x) (2)
Sendo:
∑QT = estimativa da soma das vazões de metano no ano considerado [m3
CH4/ano]
Portanto, esta estimativa é feita ano a ano, obtendo-se assim a emissão
de metano do aterro durante toda a sua vida útil e pelos anos seguintes após o
seu fechamento.
O potencial de geração de metano a partir do lixo (L0) pode ser obtido
pela metodologia do IPCC (1996), de acordo com a equação 3:
L0 = FCM . COD . CODf . F . (16/12) (3)
Sendo:
L0: potencial de geração de metano do lixo [kg de CH4/ kg de RSD]
FCM: fator de correção de metano [%]
COD: carbono orgânico degradável [kg de C/kg de RSD]
CODf: fração de COD dissociada [%]
F: fração em volume de metano no biogás [%]
(16/12): fator de conversão de carbono em metano [kg de CH4/ kg de C]
Segundo CETESB (1999a), o FCM varia em função do tipo de local. O
IPCC define quatro categorias de locais para os cálculos apresentados neste
trabalho: Aterros Inadequados, Aterros Controlados, Aterros Adequados (Aterro
Sanitário) e Aterros Sem Classificação e para cada uma das categorias o FCM
apresenta um valor diferente, como é destacado na Tabela 6:
Tabela 6 - Valores para o FCM
Tipo de local de disposição
FCM Profundidade (p) [m]
Lixão 0,4 p < 5 Aterro Controlado 0,8 5 ≤ p ≥ 10 Aterro Sanitário 1 p ≥ 10
Locais sem categoria 0,6 Não classificado Fonte: Adaptado de IPCC (2000)
33
A determinação da quantidade de carbono orgânico degradável (COD) é
apresentado pela equação 4, sendo baseado na composição do lixo e na
quantidade de carbono em cada componente da massa de resíduo como
apresentado em IPCC (2000). Na Tabela 7 estão apresentados os valores de
COD para diferentes componentes do lixo.
Tabela 7 - Teor de carbono orgânico degradável
Componente Porcentagem COD (em massa) A) papel e papelão 40 B) resíduos de parques e jardins 17 C) restos de alimentos 15 D) tecidos 40 E) madeira* 30
* excluindo a fração de lignina que se decompõe muito lentamente.
Fonte: Bingemer e Crutzen (1987).
COD = (0,40 . A) + (0,17 . B) + (0,15 . C) + (0,40 . D) + (0,30 . E) (4)
Sendo:
COD: carbono orgânico degradável [kg de C/kg de RSD]
A: fração de papel e papelão no lixo
B: fração de resíduos de parques e jardins no lixo
C: fração de restos de alimentos no lixo
D: fração de tecidos no lixo
E: fração de madeira no lixo
A fração de COD dissociada (CODf), segundo Bingemer e Crutzen
(1987), indica a fração de carbono que é disponível para a decomposição
bioquímica, e pode ser obtida pela equação 5:
CODf = 0,014 T + 0,28 (5)
Sendo:
CODf: fração de COD dissociada [%]
T: temperatura na zona anaeróbia [°C]
34
A constante de decaimento é função de fatores como disponibilidade de
nutrientes, pH, temperatura e principalmente umidade. Os valores sugeridos para
k podem variar de 0,05 ano-1 a 0,2 ano-1 como mostrado na Tabela 8.
Tabela 8 - Dados da constante de decaimento (K) Dados da constante de decaimento (k)
Zona Climática boreal e temperado Zona Climática tropical MAT <= 20º C MAT >= 20º C
Seco Úmida Seco Úmida (MAP/PET < 1) (MAP/PET > 1) (MAP < 1000mm) MAP >= 1000mm
default Faixa default faixa default faixa default faixa 0,05 0,05 – 0,06 0,09 0,08 – 0,1 0,065 0,05 – 0,08 0,17 0,15 - 0,2
Fonte: Adaptado IPCC, 2000
Onde:
MAT: Temperatura média anual
MAP: Precipitação média anual
Com a temperatura média superior a 20ºC e precipitação média superior a
1000 mm/ano, optou-se por utilizar o default de 0,17.
4.2 Determinação da Potência Elétrica
Para a quantificação da estimativa da potência elétrica disponível do
biogás, considerou-se que este passará por um processo de separação e
purificação para que somente o gás metano seja aproveitado, fornecendo assim
um combustível de PCI de 35,53 MJ/m3 ou equivalente a 8.500 kcal/m3.
Para o cálculo da potência utilizou-se a equação 6:
Potano = Qmetano. PCImetano . E (6) 31.536.000
35
Sendo:
Potano : potência disponível a cada ano [kW]
Qmetano: vazão do metano a cada ano [m3 CH4/ano]
PCImetano: poder calorífico inferior [kJ/m3 CH4]
E: eficiência de coleta de gases (75%) [%]
31.536.000: fator de conversão [s/ano]
4.3 Determinação da geração de Créditos de Carbono
O gás metano possui um potencial de aquecimento global (GWP - Global
Warning Power) 21 vezes maior que o dióxido de carbono considerando-se um
período de 100 anos. A implantação de projetos de aproveitamento energético de
biogás de aterro sanitário ajuda na redução das emissões de gases de efeito
estufa (GEE), pois a queima do biogás transforma o metano em dióxido de
carbono e vapor d’água.
A redução do potencial de efeito estufa possibilita que projetos como este
se enquadre como candidato ao financiamento externo do chamado mecanismo
de desenvolvimento limpo (MDL) previsto no Protocolo de Kyoto. O valor utilizado
como referência para o certificado de redução de emissão no mecanismo citado é
de US$ 5/t CO2 (UNFCCC, 2012).
Para os cálculos deste trabalho a tonelada de CO2 equivalente pode ser
obtida através da equação 7.
CO2 Eq = QCH4 . d CH4 . GWP (7) Sendo:
CO2 Eq: quantidade de CO2 equivalente [t de CO2]
QCH4: volume de metano [m3]
d CH4: densidade do metano [t/m3]
GWP: potencial de aquecimento global [CO2/CH4]
A densidade de metano utilizada nos cálculos é de 0,7167 . 10-3 t/m3
(Tchobanoglous et al., 1993).
36
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para a determinação do potencial energético do Aterro Sanitário de
Cachoeira Paulista utilizou-se o ano de 2006 como o período de abertura e
deposição inicial de RSD e período de exploração de 20 anos, com isso o ano de
encerramento das atividades será em 2026. Como a geração de RSD é
proporcional à sua população, inicialmente levantou-se a população dos
municípios que despejam os seus resíduos no Aterro ao longo desse período. O
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE,2012) fornece alguns dados
de população para o município de Cachoeira Paulista, Guaratinguetá, Cruzeiro,
Lorena, Aparecida, Potim, Queluz, Roseira, Lavrinhas, Canas, São José do
Barreiro, Cunha e Silveiras no período de 2010, quando realizou-se o Censo
2010. As populações dos anos intermediários a população dos anos fornecidos
pelo IBGE foram calculadas considerando um crescimento linear de 1% entre as
populações contadas. O tamanho do Aterro é de 240.000 m2 para disposição de RSD.
Segundo CETESB (1997a), as dimensões do aterro dependem da vida
útil que pretende-se dar à área. Como base de cálculo deve-se reservar cerca de
1 m2/t de resíduo a ser aterrada com 1 m de profundidade. Considerando uma
profundidade média para o aterro de 10 m, tem-se em 1 m2 cerca de 10 t de
resíduos dispostos. Como o tamanho do aterro é de 240.000 m2 pode-se dizer
que a capacidade máxima de RSD total no aterro é de 2.400.000 toneladas.
A USEPA (1997b) considera viável à exploração do biogás em aterros
que tenham pelo menos 1 milhão de toneladas de resíduos sólidos dispostos.
Um fator importante que pode ser apontado é o clima brasileiro, que tem
por característica temperaturas médias mais elevadas em relação ao clima
americano, sendo esta condição mais favorável à degradação anaeróbia do
resíduo orgânico. Portanto, este estudo considerará viável a exploração do biogás
no início (um ano após a abertura), durante e após o fechamento do aterro
(término da disposição de resíduo). Na Figura 6 é apresentado a distribuição da
quantidade de resíduo ao longo dos ano para o Aterro em estudo.
37
Figura 6 - Distribuição da quantidade de RSD ao longo dos anos
Para estimar a quantidade de resíduos sólidos produzidos pelos
municípios que são depositados no aterro adotaram-se os índices de produção
por habitante apresentados na Tabela 9, onde se utilizou o valor médio de 0,6
kilogramas de resíduos diários por cada habitante do município.
Tabela 9 - Índices de produção "per capita" de resíduos sólidos
domiciliares em função da população urbana
População [mil hab.] Produção [kg de RSD/hab. Dia] Até 100 0,4
100 a 200 0,5 200 a 500 0,6
Maior que 500 0,7 Fonte: CETESB (1997a)
Os dados da população ano a ano são apresentados na Tabela 10 assim
como os valores calculados para estimar a quantidade de resíduos sólidos
produzidos pelo município no intervalo de tempo de atividade do aterro de
Cachoeira Paulista.
38
Tabela 10 - Valores para Rx
Ano População Total Taxa RSU (kg/hab.ano) Rx (Kg/ano) Rx (t/ano) 2006 400.722,232 219 87.758.168,705 87.758,169 2007 404.769,931 219 88.644.614,854 88.644,615 2008 408.858,516 219 89.540.015,004 89.540,015 2009 412.988,400 219 90.444.459,600 90.444,460 2010 417.160,000 219 91.358.040,000 91.358,040 2011 421.331,600 219 92.271.620,400 92.271,620 2012 425.544,916 219 93.194.336,604 93.194,337 2013 429.800,365 219 94.126.279,970 94.126,280 2014 434.098,369 219 95.067.542,770 95.067,543 2015 438.439,352 219 96.018.218,197 96.018,218 2016 442.823,746 219 96.978.400,379 96.978,400 2017 447.251,983 219 97.948.184,383 97.948,184 2018 451.724,503 219 98.927.666,227 98.927,666 2019 456.241,748 219 99.916.942,889 99.916,943 2020 460.804,166 219 100.916.112,318 100.916,112 2021 465.412,207 219 101.925.273,441 101.925,273 2022 470.066,330 219 102.944.526,176 102.944,526 2023 474.766,993 219 103.973.971,438 103.973,971 2024 479.514,663 219 105.013.711,152 105.013,711 2025 484.309,809 219 106.063.848,263 106.063,848 2026 489.152,908 219 107.124.486,746 107.124,487
5.1 Parâmetros para o calculo do potencial de geração de metano (L0)
O valor adotado para o fator de correção de metano (FCM) baseia-se nas
características apresentadas para a construção de um aterro sanitário, portanto
conta-se com os fatores operacionais adequados à disposição dos resíduos como
formação de células de lixo cobertas com terra, impermeabilização do solo,
drenagem de gás e outros dispositivos característicos de um aterro sanitário
adequado. O valor adotado para o FCM de um aterro sanitário é 1, conforme o já
exposto na Tabela 6.
Para o aterro de Cachoeira Paulista não existe dados históricos sobre a
composição gravimétrica dos RSD produzidos de todos os municípios, porem
adotam-se os valores de um estudo realizado sobre a composição do lixo na
cidade de Guaratinguetá. Tal medida pode ser justificada devido ao fato das
39
cidades serem vizinhas e pertencerem à mesma região do país, o que pode
indicar uma composição de lixo semelhante. Portanto, o cálculo do carbono
orgânico degradável (COD) é baseado na Tabela 11.
Tabela 11 - Composição percentual em peso dos RSD em Guaratinguetá
Especificação dos RSD % em peso Matéria orgânica 58,45% Papel e papelão 17,29% Vidro 2,81% Plástico e material têxtil 12,18% Metal 4,31% Outros materiais finos até 8 mm 2,49% Outros materiais finos até 16 mm 2,47%
Fonte: Marques (2001) Para o cálculo do COD não foi considerada a fração de madeira devido ao
fato da mesma não ter nenhum valor presente na Tabela 11. A fração de matéria
orgânica apresentada considera que 20% do seu valor representa restos de
jardins e 80% restos de comida, logo os valores para os mesmos em termos
percentuais são respectivamente 11,69% e 46,76% do total em massa da matéria
orgânica.
Com relação à composição de material plástico e têxtil, considerou-se
para a obtenção do material têxtil (utilizado no cálculo) a metade da composição
total apresentada, portanto o seu valor é de 6,09% em massa. A partir da
equação 4 obteve-se o valor do COD.
O valor de COD encontrado foi de 183,5 kg de C/t de resíduo e está
dentro do esperado para os padrões brasileiros.
Para o cálculo da fração de carbono orgânico degradável (CODf)
considerou-se a temperatura de digestão anaeróbia correspondente a 35ºC,
conforme trabalho apresentado por Bingemer e Crutzen (1997).
Ao empregar a equação 5, o valor de CODf obtido foi de 0,77, sendo este
valor recomendado pelo IPCC (2000).
A fração considerada de metano presente no biogás (F) é de 50%,
compatível com a faixa apresentada na Tabela 3. Este valor é considerado padrão
para aterros sanitários, porém, deve-se considerar que a composição do biogás
pode variar de acordo com a composição do resíduo e o local em que o mesmo é
40
disposto e por isso, é importante que sejam feitas medições em campo para que
possa ser determinada a real composição e a fração de metano existente no
biogás, minimizando assim, possíveis erros na quantificação do mesmo.
5.2 Calculo do L0
O potencial de geração de metano é função da concentração de matéria
orgânica degradável no resíduo, podendo atingir valores de 125 a 310 m3 de
CH4/kg de RSD (World Bank, 2003). Segundo o mesmo autor, o valor de L0 é
estimado com base no conteúdo de carbono do resíduo, na fração de carbono
biodegradável e num fator de conversão estequiométrico.
O valor de L0 foi calculado através da equação 3 obtendo-se uma
quantidade igual a 94,2 kg de CH4/t de RSD ou 131,4 m3 de CH4/t de RSD. O
valor em m3 de CH4 foi obtido considerando-se a densidade do metano, que é
igual a 0,7167 kg/m3 (Tchobanoglous et al., 1993). O valor calculado de L0 e os
parâmetros necessários a esse cálculo estão apresentados na Tabela 12.
Tabela 12 - Valores encontrados para o cálculo de L0
Parâmetros Valores FCM 1 COD 183,5 kg de C/t de RSD CODf 0,77
F 50% de CH4 no biogás
L0 94,2 kg de CH4/t de RSD ou 131,4 m3 de CH4/t de RSD
Como pode ser observado, o valor de L0 obtido está dentro da faixa
apresentada pelo manual do World Bank (2003) e não muito distante do valor
padrão utilizado pela USEPA, que é de 170 m3 de CH4/t de RSD.
41
5.3 Constante de decaimento (K)
Todos os parâmetros presentes no método escolhido dependem de
fatores que são variáveis como por exemplo as condições climáticas, a umidade,
a composição do RSD, a fração de metano no biogás, entre outros. Deparando-se
com tal dificuldade, pois todos estes fatores podem mudar anualmente, decidiu-se
adotar como valor oficial para k o valor já apresentado na seção 3.3 (k=0,17 ano-1)
conforme Tabela 8.
5.4 Escolha do método e obtenção das curvas de geração de Metano
O Método de Decaimento de Primeira Ordem I (equação 1) é o mais
completo e o que mais se aproxima da realidade, visto que este leva em
consideração a emissão de gás metano em longos períodos de tempo,
considerando vários fatores que influenciam a taxa de geração do mesmo. Outro
fator que favorece a sua escolha é a disponibilidade de dados para a sua
aplicação, tais como a composição e a quantidade do RSD local. Dois fatores
importantes a serem utilizados na equação 1 que não variaram e permaneceram
comuns à elaboração de todos os cenários foram F e Rx. Na Figura 7 abaixo está
apresentado a estimativa da vazão de Metano ao decorrer dos anos.
42
Figura 7 - Estimativas de gerações de metano no aterro
De acordo com a Figura 7 apresentada, pode-se observar que a produção
máxima de metano ocorre no ano de fechamento do aterro (2026) e também que
continua-se produzindo por muitos anos após o seu fechamento.
43
6 ESTIMATIVA DA POTÊNCIA ELÉTRICA
De acordo com a equação 6 e utilizando a vazão de metano obtida a cada
ano pode-se estimar a potência correspondente para cada ano.
A Figura 8 apresenta a potência disponível pelo aproveitamento do biogás
no aterro desde sua abertura até seu fechamento e válida para o período
posterior a 2026.
Figura 8 - Estimativa de Potência disponível no aterro
Determinou-se a potência disponível no aterro, mas não se realizou um
estudo mais detalhado a respeito dos usos dessa potência. Esse pode ser um
tema para ser desenvolvido em estudo futuro. Como se sabe, o biogás pode ser
utilizado para cocção, em caldeiras a vapor, em uso veicular, em iluminação a
gás, em tratamento de chorume entre outros usos onde é empregada a queima
direta do biogás ou onde ele é empregado para a geração de eletricidade em
geradores e turbinas a gás (CETESB, 1999a).
44
7 POTENCIAL DE GERAÇÃO DE CRÉDITOS DE CARBONO
Aplicando-se a equação 7 obtivemos para o período de 2006 a 2046 uma
produção total de 23.456.548 m3 de CH4, que equivale a 353.037 t CO2.
O valor que pode ser obtido com a venda de CERs no período apresentado
na tabela é de US$ 1.765.187,37. Este valor só será obtido se for dada uma
utilização para todo o biogás gerado.
45
8 CONCLUSÕES
O biogás, emitidos em Aterros Sanitários, se lançado diretamente na
atmosfera, agrava o efeito estufa. Por se tratar de um combustível, pode ser
recuperado pela queima ou com aproveitamento energético. Para seguir o
caminho do desenvolvimento sustentável é de extrema importância que os
municípios envolvidos neste estudo incentivem a utilização de fontes de energia
renováveis e menos poluidoras. Desta forma, a utilização do gás metano para a
geração de energia enquadra-se nos quesitos de desenvolvimento sustentável,
tendo em vista a grande quantidade de emissões de metano que deixariam de ser
lançadas na atmosfera.
A metodologia adotada para a quantificação do biogás é amplamente
utilizada em projetos de recuperação por se aproximar das condições reais, pois
considera a emissão do biogás em longos períodos de tempo e os vários fatores
que influenciam a taxa de geração do mesmo.
A utilização do modelo do IPCC permitiu estimar o volume de biogás que
seria emitido nos próximos anos, desde a abertura do Aterro (2006) até seu
possível encerramento de atividades (2026), considerando também a emissão por
um período de 20 anos após o fechamento do Aterro (2046). Entre o período de
funcionamento do Aterro (2006 a 2026) estimou-se uma emissão de biogás de
17.390.164,83 m3 de CH4, e para o período de 2027 a 2046 observou-se que
ainda há produção de metano, obtendo um valor de 6.066.383,66 m3 de CH4.
Com estes valores de emissões quantificou-se a potência que seria gerada,
obtendo-se um valor de 19.820,47 kW. Para determinação do potencial de
geração de Crédito de Carbono a partir do metano estimado calculou-se a
quantidade de CO2 equivalente que seria emitido para atmosfera e utilizando
como referência o valor do certificado de redução de emissão de US$ 5/t CO2,
obtendo-se um valor de CERs de $1.765187,37.
O estudo realizado, embora preliminar, serve como base para novos
estudos e aperfeiçoamentos como, por exemplo, estudos de viabilidade
econômica para a definição da melhor forma de aproveitamento do gás. A
possível implantação do projeto como sugestão para trabalho futuro trará
46
benefícios socioambientais às cidades do estudo e consequentemente à região
do Vale do Paraíba.
47
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![Constituintes da frase[1]](https://static.fdocumentos.tips/doc/165x107/558841dad8b42aaf1a8b467c/constituintes-da-frase1.jpg)
