CO-DIGESTÃO ANAERÓBIA DA FRACÇÃO ORGÂNICA DOS RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS

(FORSU) E LAMAS SECUNDÁRIAS (LS)

A. Flor, L. Arroja, I. Capela

Lamas de ETAR INCINERAÇÃO

COMPOSTAGEM

AGRICULTURA

ATERRO SANITÁRIO

(FORSU)Fracção Orgânica dos

Resíduos Sólidos Urbanos

Directiva Europeia (1999/31/CE)- Redução da deposição de resíduos orgânicos em Aterro Alto teor de humidade

Alto teor de humidadeBaixo poder calorífico

Directiva Europeia (86/278/EEC )-Limita a deposição de lamasem solo agrícola

FORSU

- > 2 milhões de toneladas por ano (Matt Crowe et al., 2002)

- 20.000 toneladas são tratadas biologicamente.

Outra alternativa

DEPOSIÇÂO EM SOLO AGRÍCOLA

-Custos de transporte e aplicação elevados

-A Directiva 86/278/EEC, limita a concentração de contaminantes nas lamas a depositar em solo agrícola.

Lamas de ETAR’s

-Aumento crescente do número e eficiência das estações de tratamento de águas residuais (ETAR’s), com o consequente aumento da produção de lamas biológicas secundárias (LS).

INCINERAÇÂO

- Muito desfavorável para resíduos com alto teor de humidade, como sejam, restos de cozinhas e lamas de ETAR entre outros, (Kayhanian and Rich, 1996).

-Libertação de dioxinas e Furanos

DEPOSIÇÃO EM ATERRO SANITÁRIO

-Bom sob o ponto de vista económico.

-Do ponto de vista ambiental:

- Carga orgânica nos lexiviados e risco de contaminação de aquíferos,

- Emissões de metano que contribuem para o efeito de estufa (cerca de 2%) (Gijzen, 2002; Baldasano, 2000),

Directiva Europeia 1999/31/EC (D.L. n.º 152/2002 de 23 de Maio), contempla a diminuição da deposição de resíduos orgânicos em aterro para 75% do depositado em 1995

COMPOSTAGEM

- Libertação de odores e COV’s

- Consumo de energia

Tecnologia mais implantada na Europa para o tratamento dos resíduos biodegradáveis, (Van Lier et al., 2001).

BIOGÁS :• Directiva 2001/77/EC, 12% energia de fontes renováveis

• Redução das emissões de CO2 acordadas em Kyoto

Lamas de ETAR

(FORSU)Fracção Orgânica dos Resíduos

Sólidos Urbanos

VANTAGENS•Suplementa nutrientes•Equilibra cargas orgânicas (CO) e (TRH)•Melhora a performance económica de toda a unidade.

- Processo biológico, -Produto final estabilizado- Elimina organismos patogénicos e odor

Compostagem

Incineração

CO-DIGESTÃODESVANTAGENS

- Transporte de resíduos- Teor de humidade- Entraves legislativos,

5% das unidades funcionam em co-digestão a nível Europeu, (De Baere, 2003).

DESVANTAGENS

- Transporte de resíduos- Teor de humidade- Entraves legislativos,

5% das unidades funcionam em co-digestão a nível Europeu, (De Baere, 2003).

As vantagens e desvantagens dos processos por “via húmida” e “seca”

são equilibrados

Digestão anaeróbia da FORSU

> 50 processos patenteados

BTA

(Alemanha)

Descontínuos

Via Húmida Via Seca

HERNING

(Dinamarca)

BIOMET

(Suiça)

Contínuos

BIOCEL

(Holanda)

SEBAC

(EUA)

VALORGA

(França)

DRANCO

(Bélgica)

FUNNEL

(EUA)

-Maior remoção de impurezas

- Maior volume de reactor

-Simplicidade de funcionamento

- Digestato de baixa

qualidade

-Menor tamanho do reactor

- Digestato de baixa qualidade

MÉTODOS

FORSU

LS

Misturados na proporção de 75% FORSU e 25% LS (base seca)

Bicarbonato de potássio e sódio e solução de nutrientes

Teor de sólidos foi ajustado com água para se atingir a CO e TRH pretendido.

REACTORES

1

2 3

MÉTODOS ANALÍTICOS

CQO, STV, Alcalinidade e pH

AOV’s

Volume de biogás e percentagem de metano

-

20

40

60

80

100

120

140

Arranque 3 6 9 12 14 17 19 Carga orgânica (Kg(CQO).m-3.dia-1

Pro

du

ção

de

met

ano

(l(

CH

4).d

ia-1

)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5

Te

or

de

me

tan

o (

% V

/V)

Contínuo

Semi-contínuo

Teor demetano(Semi-contínuo)

Teor demetano(Contínuo)

RESULTADOS

CO entre 3-19 Kg(CQO).m-3.dia-1

Máximo de 147 litros/dia (3,1 m3(CH4).m-3.dia-1)

Máximo do semi-contínuo 137 litros/dia (2,9 m3(CH4).m-3.dia-1)

-

5

10

15

20

25

30

Arranque 3 6 9 12 14 17 19

Carga (Kg(CQO).m-3.dia-1

TR

H (

dia

s)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1 2 3 4 5 6 7 8

PE

M (

m3(C

H4).

ton-1

(ST

V)

TRH

contínuo

semi-contínuo

Contínuo

Semi-contínuo

Reactor contínuo • 377 m3(CH4).ton-1

(STV)

• para 173 m3(CH4).ton-1(STV)

Reactor semi-contínuo ligeiramente inferiores • 320 m3(CH4).ton-1

(STV) • para 180 m3(CH4).ton-1

(STV)

Produção de metano

CO entre 3-19 Kg(CQO).m-3.dia-1 TRH entre 30 e 10 dias

Percentagem de metano diminuiu de 60 e 40%, com o aumento da carga

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

Arranque 3 6 9 12 14 17 19

Carga (Kg(CQO).m-3.dia-1

Só

lid

os T

ota

is (

%)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Red

ução

de S

TV

e C

QO

(%

)

STcontínuo

ST semi-contínuo

CQOcontínuo

STVcontínuo

STVsemi-contínuo

CQOsemi-contínuo

Remoção de STV e CQO

Remoção de CQO • Variações entre 87 e 53% no reactor contínuo • No semi-contínuo 83 e 43%.

Remoção de STV•Reactor contínuo a redução de STV variou entre 88 e 56% •Semi-contínuo entre 85 e 48 %.

Teor de sólidos • Abaixo dos 12%, característica de um processo por “via húmida”.

-

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

- 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420

AO

V's

(m

g(A

cA

)/l)

Carga 3 6 9 14 17 19 Carga 12

Reactor contínuo

-

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

AO

V's

m

g(A

cac/l)

Carga 3 6 9 12 14 17 19

Reactor semi-contínuo

Ácidos Orgânicos Voláteis (AOV’s)

Os reactores conseguiram lidar com os aumentos dos níveis dos (AOV’s),

excepto nas duas últimas com estabilização ocorre a valores mais elevados.

Os níveis de AOV’s verificados neste estudo (entre 3.500 e 4.000 mg(acA)/l)• Inferiores aos registados na bibliografia (5.500 mg(acA)/l em Demirekler (1998) • Boa estabilidade do processo de co-digestão estudado.

CONCLUSÕES

Embora tenha havido decréscimo dos valores de remoção de STV e CQO, os resultados podem-se considerar satisfatórios (> 50% redução STV).

O processo de co-digestão de FORSU e LS é tecnicamente viável no contexto Português

Carga orgânica (CO) máxima de 19 Kg (CQO).m-3.dia-1, tão alta como os sistemas por via seca. Produção volumétrica específica de metano (PVEM) máxima de: 3,1 m3(CH4).m-3,dia-1. De acordo com processos semelhantes de co-digestão. A percentagem de metano no biogás é mais baixa que o verificado noutros estudos.

CONTÍNUO SEMI-CONTÍNUO=

Funcionamento e manutenção simples dos mecanismos alimentação e agitação, principalmente do reactor semi-contínuo

Desempenhos semelhantes dos dois tipos de reactores, contínuo e semi-contínuo, permitem concluir:

Este trabalho foi feito no âmbito de uma bolsa de doutoramento concedida pela FCT (Fundação para a ciência e tecnologia) e com o apoio do projecto POCTI/CTA/39181/2001