Biometanização Seca de Resíduos Sólidos Urbanos

,

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO Programa de Pós-Graduação em

Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental

Mestrado em Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental

DISSERTAÇÃO

Biometanização Seca de Resíduos Sólidos Urbanos

Estado da Arte e Análise Crítica das Principais Tecnologias

Autor: Felipe Correia de Souza Pereira Gomes

Ouro Preto, MG

2010

ii

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO Programa de Pós-Graduação e

Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental

Mestrado em Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental

Felipe Correia de Souza Pereira Gomes

“Biometanização Seca de Resíduos Sólidos Urbanos - Estado da

Arte e Análise Crítica das Principais Tecnologias”

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em

Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental, Universidade

Federal de Ouro Preto, como parte dos requisitos necessários

para a obtenção do título: “Mestre em Sustentabilidade

Socioeconômica e Ambiental – Área de Concentração:

Ambientometria

Orientador: Prof. Dr. Sérgio Francisco de Aquino

Ouro Preto, MG

2010

iii

Gomes, Felipe Correia de Souza Pereira.

BIOMETANIZAÇÃO SECA DE RSU – Estado da Arte e Análise Crítica das Principais Tecnologias -

2010.

Orientador: Prof. Dr. Sérgio Francisco de Aquino

Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Ouro Preto. Núcleo de Pesquisas em Recursos

Hídricos – Pró-Água. Programa de Pós-Graduação em Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental

1. Biometanização. 2. Resíduos Sólidos Urbanos. 3. Valorga. 4. Laran. 5. Kompogas.

6. Dranco. Núcleo de Pesquisas em Recursos Hídricos – Pró-Água. Programa de Pós-Graduação em

Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental II. Título: BIOMETANIZAÇÃO SECA DE RSU – Estado

da Arte e Análise Crítica das Principais Tecnologias

CDU:XXX

iv

Ficha de aprovação

v

Dedico esta conquista ao meu irmão Samuel,

que, mesmo não estando mais por aqui,

continua a me inspirar.

vi

Agradecimentos

vii

SUMÁRIO

SUMÁRIO ............................................................................................................................................................. vii LISTA DE TABELAS ............................................................................................................................................ ix LISTA DE FIGURAS .............................................................................................................................................. x LISTA DE ABREVIAÇÕES, SIGLAS, E SÍMBOLOS ....................................................................................... xiii RESUMO ............................................................................................................................................................... xv ABSTRACT .......................................................................................................................................................... xvi 1. Introdução ........................................................................................................................................................ 1 2. Objetivos ........................................................................................................................................................ 10 3. Materiais e métodos ....................................................................................................................................... 11

3.1 Levantamento do Estado da Arte da Biometanização de RSU .............................................................. 11 3.2 Visitas Técnicas a Plantas Comerciais de Biometanização de RSU ...................................................... 11 3.3 Complementação das informações obtidas com a aplicação dos questionários ..................................... 13 3.4 Consolidação das informações .............................................................................................................. 13 3.5 Análise crítica das tecnologias............................................................................................................... 13

4. Contextualização ............................................................................................................................................ 15 4.1 Apresentação do Problema .................................................................................................................... 15

4.1.1 Sistemas de Disposição Final ........................................................................................................... 16 4.1.2 Sistemas de Tratamento ................................................................................................................... 17

4.2 O Processo de Digestão Anaeróbia ........................................................................................................ 21 4.3 O Biogás ................................................................................................................................................ 23 4.4 Breve histórico da biometanização e utilização do biogás .................................................................... 25 4.5 A Biometanização de RSU no Brasil ..................................................................................................... 29 4.6 Potencial Energético Brasileiro a partir da implantação de unidades de Biometanização de RSU. ...... 34 4.7 Configurações das Tecnologias para Biometanização de FORM .......................................................... 36

4.7.1 Sistemas Batelada vs. Sistema Contínuo ......................................................................................... 38 4.7.2 Biodigestores Via Seca vs. Via Úmida ............................................................................................ 39 4.7.3 Biodigestores de Mistura Completa vs. Fluxo Pistão ...................................................................... 41 4.7.4 Faixa Mesofílica vs. Faixa Termofílica ........................................................................................... 42 4.7.5 Sistemas de Único Estágio vs. Multiestágio .................................................................................... 43

4.8 Evolução da Biometanização de RSU ................................................................................................... 44 4.9 Tecnologias de Biometanização Seca de RSU ...................................................................................... 50

4.9.1 O Processo Dranco ........................................................................................................................... 50 4.9.2 O Processo Kompogas ..................................................................................................................... 53 4.9.3 O Processo Valorga.......................................................................................................................... 56 4.9.4 O Processo Laran (Ex - Linde-BRV) ............................................................................................... 60

5. Visitas Técnicas às Plantas de Biometanização ............................................................................................. 63 5.1 Ecoparque de La Rioja .......................................................................................................................... 64 5.2 Ecoparc 2 ............................................................................................................................................... 68 5.3 Centro de Tratamiento de Residuos de Valladolid ................................................................................ 73 5.4 Biocompost - Planta de Tratamento de RSU de Vitória-Gasteiz para el Território Historico de Álava 76

6. Análise Crítica das Tecnologias de Biometanização ..................................................................................... 80 6.1 Histórico das Tecnologias ..................................................................................................................... 83 6.2 Aspectos Operacionais .......................................................................................................................... 88 6.3 Dados de Projeto .................................................................................................................................... 91 6.4 Dados Reais ........................................................................................................................................... 96 6.5 Discussão dos Resultados .................................................................................................................... 103

7. Conclusões ................................................................................................................................................... 107 8. Recomendações para estudos posteriores .................................................................................................... 111 9. Referências Bibliográficas ........................................................................................................................... 113 10. Anexos ......................................................................................................................................................... 126

Anexo 10.1 - Questionário Padrão Utilizado para Coleta de Dados Durante as Visitas Técnicas às Plantas de

Biometanização de RSU ................................................................................................................................... 126

viii

Anexo 10.2 – Biometanização na Espanha ....................................................................................................... 129 Anexo 10.3 - Comunicação realizada com os contatos nas plantas de biometanização visitadas .................... 132 Anexo 10.4 – Consolidação dos dados obtidos nas visitas técnicas ................................................................. 152 Anexo 10.5 - Relatório Fotográfico .................................................................................................................. 157

ix

LISTA DE TABELAS

Tabela 4.1 - Situação da disposição final de RSU nos 853 municípios de Minas Gerais ........................... 20 Tabela 4.2 - Situação da disposição final de RSU por população urbana atendida .................................... 20 Tabela 4.3 – Composição esperada do biogás em função do substrato digerido ........................................ 24 Tabela 4.4 – Composição média do biogás gerado na digestão de diversos tipos de resíduos orgânicos .. 24 Tabela 4.5 – Empreendimentos produtores de energia elétrica a partir do biogás, registrados na ANEEL 32 Tabela 4.6 – Estimativas de parâmetros operacionais de plantas TMB...................................................... 38 Tabela 4.7 – Comparativo da evolução de diferentes aspectos das tecnologias de biometanização de

resíduos....................................................................................................................................................... 49 Tabela 4.8 - Percentual máximo de disposição em aterros sanitários de matéria orgânica não estabilizada,

de acordo com a Diretiva Europeia 1999/31 .............................................................................................. 50 Tabela 4.9 – Produção e consumo energético de plantas de biometanização com tecnologia Dranco ....... 51 Tabela 4.10 – Custos de construção e de operação, requerimento de área e geração e consumo de energia

elétrica e calor de plantas em diferentes escalas com tecnologia Dranco ................................................... 51 Tabela 4.11 – Plantas-piloto e de demonstração construídas com tecnologia Dranco ............................... 52 Tabela 4.12 – Dados de consumo e geração de energia em plantas com tecnologia Kompogas54 Tabela 4.13 – Plantas-piloto e de demonstração construídas com tecnologia Kompogas .......................... 54 Tabela 4.14 - Resumo dos dados apresentados na proposta Kuttner para fornecimento de uma Planta

TMB para o processamento de 199.700t/ano de RSU. ............................................................................... 56 Tabela 4.15 – Plantas-piloto e de laboratório construídas com tecnologia Valorga ................................... 57 Tabela 4.16 - Balanço Energético de plantas de biometanização com tecnologia Valorga ........................ 58 Tabela 4.17 – Produção de biogás e energia em plantas com tecnologia Laran ......................................... 61 Tabela 4.18 – Plantas-piloto e de demonstração construídas com tecnologia Laran .................................. 61 Tabela 5.1 – Dados de entrada e saída do Ecoparque de La Rioja ............................................................. 65 Tabela 5.2 – Resumo dos equipamentos e estruturas do Ecoparque de La Rioja ....................................... 66 Tabela 5.3 - Dados de entrada e saída do Ecoparc 2 .................................................................................. 70 Tabela 5.4 - Dados de entrada de resíduos e produção de energia elétrica do CTR Valladolid ................. 75 Tabela 5.5 – Dados de entrada de resíduos e produção de energia e biogás da Biocompost ...................... 78 Tabela 6.1 – Critérios utilizados na definição dos pesos de cada um dos grupos de indicadores ............... 83 Tabela 6.2 – Matriz de resultados do grupo Histórico das Tecnologias ..................................................... 86 Tabela 6.3 – Matriz de resultados do grupo Aspectos Operacionais .......................................................... 90 Tabela 6.4 – Matriz de resultados do grupo Dados de Projeto ................................................................... 94 Tabela 6.5 – Matriz de resultado dos indicadores do grupo Dados Reais ................................................ 100 Tabela 6.6 – Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma simples ...... 103 Tabela 6.7 - Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma ponderada ... 105

x

LISTA DE FIGURAS

Figura 4.1– Sequências metabólicas e grupos microbianos envolvidos no processo de digestão anaeróbia

com redução de sulfato ............................................................................................................................ 22 Figura 4.2 – Usina de triagem e compostagem localizada na cidade de Uberaba/MG que possuía uma

unidade de biometanização de RSU. Na Figura (a) detalhe do fosso de recebimento de resíduos. Na

Figura (b) detalhe da área de triagem manual. Na Figura (c) detalhe do interior do digestor com elevado

acúmulo de materiais impróprios. ........................................................................................................... 30 Figura 4.3 - Layout do Ecopolo Bioenergético do Aterro do Caju. ......................................................... 33 Figura 4.4 – Fluxo de materiais e balanço de massa de uma planta padrão de biometanização de RSU 37 Figura 4.5 – Balanço energético típico de plantas de biometanização de RSU ....................................... 38 Figura 4.6 – Modelo esquemático de um digestor de mistura completa .................................................. 41 Figura 4.7 - Modelo esquemático de um digestor de fluxo pistão ........................................................... 42 Figura 4.8 – Capacidade Instalada de Biometanização de RSU na Europa ............................................. 44 Figura 4.9 – Evolução das tecnologias de biometanização via seca de RSU (Tecnologias Kompogas,

Linde BRV, Dranco e Valorga) ............................................................................................................... 45 Figura 4.10 - Evolução das tecnologias de biometanização via úmida de RSU (Tecnologias Linde KCA,

BTA, AMB, Biostab, Citec, Wassa, Wabio e Ecoenergy) ...................................................................... 46 Figura 4.11 – Evolução da capacidade instalada das plantas de biometanização de resíduos orgânicos na

Europa ..................................................................................................................................................... 47 Figura 4.12 – Evolução das plantas europeias de biometanização de resíduos que operam na faixa

mesofílica (35° a 40°C) e na faixa termofílica (50° a 55°C) ................................................................... 48 Figura 4.13 – Modelos esquemáticos de um digestor com a tecnologia Dranco ..................................... 52 Figura 4.14 – Na figura (a) é apresentado um modelo esquemático de um digestor com tecnologia

Kompogas e na figura (b) um detalhe do sistema de agitação de um dos digestores construídos no

Ecoparque de La Rioja. ........................................................................................................................... 54 Figura 4.15 - Modelo esquemático de um digestor com tecnologia Valorga .......................................... 59 Figura 4.16 – Digestor da planta de La Coruña, Espanha o qual, devido a problemas operacionais,

explodiu. .................................................................................................................................................. 59 Figura 4.17 - Modelo esquemático de um digestor com tecnologia Laran .............................................. 62 Figura 4.18 – Detalhes de digestores com tecnologia Laran. Na Figura (a) detalhe para os agitadores

mecânicos do digestor da cidade de Baar, Suíça. Na Figura (b) detalhe para o sistema de aquecimento

de um digestor, via serpentinas instaladas nas paredes. .......................................................................... 62 Figura 5.1 – Imagem de satélite do Ecoparque de La Rioja .................................................................... 66 Figura 5.2 – Layout do Ecoparque de La Rioja ....................................................................................... 67 Figura 5.3 – Detalhe da “praça de guerra” formada devido à necessidade recorrente de desobstrução do

sistema de extração. ................................................................................................................................. 68 Figura 5.4 – Imagem de satélite do Ecoparc 2 ......................................................................................... 71 Figura 5.5 – Layout do Ecoparc 2 ............................................................................................................ 71 Figura 5.6 – Detalhe da operação de remoção dos inertes sedimentados no interior de um dos digestores

do Ecoparc 2. (a) Detalhe do guindaste utilizado para remoção do material. (b) Detalhe do orifício

aberto no topo do digestor para a entrada dos equipamentos e remoção do material sedimentado. (c)

Detalhe do interior do digestor durante o procedimento de limpeza. (d) Detalhe das caçambas onde eram

lançados os materiais extraídos do interior do digestor. .......................................................................... 73 Figura 5.7 – Imagem de satélite do CTR Valladolid ............................................................................... 75 Figura 5.8 – Fluxograma da Planta TMB de Vitória-Gasteiz .................................................................. 79 Figura 5.9 - Imagem de satélite do CTR Valladolid ................................................................................ 79 Figura 6.1 - Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma simples .... 105 Figura 6.2 - Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma ponderada 106 Figura 10.1 – Setor de pesagem dos caminhões .................................................................................... 158 Figura 10.2 – Entrada do Ecoparque de La Rioja .................................................................................. 158 Figura 10.3 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a grua que move os resíduos do fosso

para a correia transportadora ................................................................................................................. 159 Figura 10.4 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a correia transportadora inicial .......... 159 Figura 10.5 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o trommel .................................................... 160

xi

Figura 10.6 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as correias transportadoras .......................... 160 Figura 10.7 – Digestores – destaque para o sistema de agitação ........................................................... 161 Figura 10.8 – Digestores........................................................................................................................ 161 Figura 10.9 – Digestores – destaque para a tubulação de alimentação .................................................. 162 Figura 10.10 – Digestores...................................................................................................................... 162 Figura 10.11 – Digestores – destaque para o sistema de alimentação ................................................... 163 Figura 10.12 – Digestores – destaque para a área denominada “praça de guerra”, onde ocorre o acúmulo

de lodo devido ao entupimento das tubulações de extração .................................................................. 163 Figura 10.13 – Sistema de tratamento do ar ambiente – destaque para scrubber .................................. 164 Figura 10.14 – Setor de pesagem dos caminhões .................................................................................. 165 Figura 10.15 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para o caminhão basculando os resíduos no

fosso de recebimento ............................................................................................................................. 165 Figura 10.16 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para fosso de recebimento de resíduos .... 166 Figura 10.17 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a grua que move os resíduos do fosso

para a correia transportadora ................................................................................................................. 166 Figura 10.18 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a pá carragadeira limpando a área onde

os caminhões basculam os resíduos no fosso ........................................................................................ 167 Figura 10.19 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a correia transportadora inicial ........ 167 Figura 10.20 – Sistema de pré-tratamento ............................................................................................. 168 Figura 10.21 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o interior do trommel, onde podem ser vistos

os rompedores de sacos ......................................................................................................................... 168 Figura 10.22 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o interior do trommel, onde podem ser vistos

os rompedores de sacos ......................................................................................................................... 169 Figura 10.23 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os triadores manuais .................................. 169 Figura 10.24 – Sistema de pré-tratamento ............................................................................................. 170 Figura 10.25 – Sistema de pré-tratamento – destaque para a prensa enfardadora de materiais recicláveis

............................................................................................................................................................... 170 Figura 10.26 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os resíduos de planta, após serem embalado

para envio ao aterro sanitário ................................................................................................................ 171 Figura 10.27 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os resíduos de planta embalados, sendo

transportados para o aterro sanitário ...................................................................................................... 171 Figura 10.28 – Vista dos Digestores ...................................................................................................... 172 Figura 10.29 – Vista dos Digestores e gasômetro ................................................................................. 172 Figura 10.30 – Vista dos Digestores e gasômetro ................................................................................. 173 Figura 10.31 – Digestores – destaque para os mangotes de injeção de biogás comprimido para agitação

do material em digestão ......................................................................................................................... 173 Figura 10.32 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para as tubulações e

sopradores .............................................................................................................................................. 174 Figura 10.33 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para o biofiltro de remoção

do gás sulfídrico .................................................................................................................................... 174 Figura 10.34 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para as tubulações do

biofiltro de remoção do gás sulfídrico ................................................................................................... 175 Figura 10.35 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para o material de

preenchimento do biofiltro de remoção do gás sulfídrico ..................................................................... 175 Figura 10.36 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para o gasômetro ......... 176 Figura 10.37 – Motor de cogeração para produção de biogás e energia ................................................ 176 Figura 10.38 – Motor de cogeração para produção de biogás e energia ................................................ 177 Figura 10.39 – Flare para queima do biogás excedente ........................................................................ 177 Figura 10.40 – Centrífuga do sistema de desidratação .......................................................................... 178 Figura 10.41 – Fase líquida do sistema de desidratação ........................................................................ 178 Figura 10.42 – Fase sólida do sistema de desidratação ......................................................................... 179 Figura 10.43 – Sistema de pós-tratamento – destaque para a entrada dos túneis de compostagem ....... 179 Figura 10.44 – Triturador de poda verde ............................................................................................... 180 Figura 10.45 – Sistema de pós-tratamento – destaque da máquina utilizada para esvaziar e encher os

túneis de compostagem.......................................................................................................................... 180 Figura 10.46 – Lavadores para tratamento do ar ambiente .................................................................... 181

xii

Figura 10.47 – Sistema de tratamento de efluentes líquidos – destaque para as micromembranas ....... 181 Figura 10.48 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a grua que move os resíduos do fosso

para a correia transportadora ................................................................................................................. 182 Figura 10.49 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o galpão aberto .......................................... 182 Figura 10.50 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as prensas enfardadoras de material reciclável

............................................................................................................................................................... 183 Figura 10.51 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as cabines de triagem e correias

transportadoras ...................................................................................................................................... 183 Figura 10.52 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as cabines de triagem e correias

transportadoras ...................................................................................................................................... 184 Figura 10.53 – Sistema de pré-tratamento – destaque para uma das cabines de triagem. ..................... 184 Figura 10.54 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os containeres de armazenamento temporário

do material reciclável triado .................................................................................................................. 185 Figura 10.55 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as cabines de triagem e correias

transportadoras ...................................................................................................................................... 185 Figura 10.56 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as correias transportadoras ........................ 186 Figura 10.57 – Sistema de pré-tratamento – área de triagem manual .................................................... 186 Figura 10.58 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as prensas enfardadoras de material reciclável

............................................................................................................................................................... 187 Figura 10.59 – Sistema de extração e desidratação – destaque para a prensa ....................................... 187 Figura 10.60 – Sistema de extração – destaque para o tanque de vácuo ............................................... 188 Figura 10.61 – Motor do sistema de agitação do material em digestão ................................................. 188 Figura 10.62 – Rosca sem fim do sistema de introdução ...................................................................... 189 Figura 10.63 – Sistema de pós-tratamento – destaque para a entrada dos túneis de compostagem ....... 189 Figura 10.64 – Sistema de pós-tratamento – destaque da máquina utilizada para encher e esvaziar os

túneis de compostagem.......................................................................................................................... 190 Figura 10.65 – Sistema de pós-tratamento – destaque do interior de um túnel de compostagem ......... 190 Figura 10.66 – Sistema de recepção de resíduos – vista da cabine de comanda da grua que move os

resíduos do fosso para a correia transportadora ..................................................................................... 191 Figura 10.67 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os trommels ............................................... 191 Figura 10.68 – Sistema de pré-tratamento ............................................................................................. 192 Figura 10.69 – Sistema de pré-tratamento – destaque para uma cabine de triagem .............................. 192 Figura 10.70 – Sistema de pré-tratamento ............................................................................................. 193 Figura 10.71 – Sistema de pré-tratamento ............................................................................................. 193 Figura 10.72 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os materiais recicláveis recuperados após

serem enfardados ................................................................................................................................... 194 Figura 10.73 – Sistema de tratamento do ar ambiente ........................................................................... 194 Figura 10.74 – Digestor e container de armazenamento do motor de cogeração .................................. 195 Figura 10.75 – Digestor e container de armazenamento do motor de cogeração .................................. 195 Figura 10.76 – Flare para queima do biogás excedente ........................................................................ 196 Figura 10.77 – Flare - detalhe do sistema de ventilação ...................................................................... 196 Figura 10.78 – Container de armazenamento do motor de cogeração ................................................... 197 Figura 10.79 – Sistema de extração do material digerido ...................................................................... 197 Figura 10.80 – Sistema de extração do material digerido ...................................................................... 198 Figura 10.81 – Sistema de agitação do material em digestão ................................................................ 198 Figura 10.82 – Tubulação do sistema de extração do material digerido ................................................ 199 Figura 10.83 – Sistema de pós-tratamento – área de compostagem ...................................................... 199

xiii

LISTA DE ABREVIAÇÕES, SIGLAS, E SÍMBOLOS

AC Antes de Cristo

AGV Ácidos Graxos Voláteis

ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica

ARTI Appropriate Rural Technology Institute (Instituto de Tecnologia Rural

Adequada)

atm Atmosfera

BARC Bhabha Atomic Research Centre (Centro de Pesquisa Atômica Bhabha)

BIG Banco de Informações de Geração

BSP Biogas Support Program (Programa de Suporte ao Biogás)

CEG Companhia Estadual de Gás

CGTEE Companhia de Geração Térmica de Energia Elétrica

COMLURB Companhia Municipal de Limpeza Urbana

COPAM Conselho Estadual de Política Ambiental

CO2 Dióxido de Carbono

CH4 Metano

ºC Graus Celsius

CTR Centro de Tratamiento de Residuos (Centro de Tratamento de Resíduos)

DA Digestão Anaeróbia

DMLU Departamento Municipal de Limpeza Urbana

ERDA Energy Research and Development Administration (Administração de Pesquisa

e Desenvolvimento em Energia)

ETE Estação de Tratamento de Efluentes

EUA Estados Unidos da América

FEAM Fundação Estadual do Meio Ambiente

FORM Fração Orgânica dos Resíduos Municipais

GDL Gás do Lixo

GEE Gases Causadores de Efeito Estufa

GMV Gás Metano Veicular

GN Gás Natural

GWh Gigawatts-hora

xiv

hab Habitante

H2S Gás Sulfídrico ou Ácido Sulfídrico

kg Quilograma

KJ Quilo joule

kWh Quilowatts-hora

L Litro

MOR Matéria Orgânica Residual

MS Matéria Seca

MSW Municipal Solid Waste (Resíduos Sólidos Urbanos)

MW Megawatts

m3

Metros Cúbicos

N2 Nitrogênio

ONG Organização Não Governamental

OWS Organic Waste System (Sistemas de Resíduo Orgânico)

Pa Pascal

PCI Poder Calorífico Inferior

PET Tereftalato de Polietileno

PIE Produção Independente de Energia

ppmV Partes por milhão de volume

RJ Rio de Janeiro

RSU Resíduos Sólidos Urbanos

SIN Sistema Interligado Nacional

ST Sólidos Totais

SV Sólidos Voláteis

t Tonelada

TDS Tempo de Detenção de Sólidos

TJ Tera joule

TMB Tratamento Mecânico Biológico

TWh Terawatts-Hora

UE União Europeia

% Porcentagem

xv

RESUMO

A gestão adequada dos resíduos sólidos urbanos (RSU) é um dos principais desafios da

administração pública na atualidade. Por outro lado, a viabilização de fontes alternativas de

energia e a redução da emissão de gases causadores do efeito estufa são necessidades globais

imediatas. Frente a este cenário, a produção de energia elétrica – a partir do biogás gerado no

tratamento de resíduos orgânicos via biometanização, enfoque denominado “Waste to Energy”

– é uma nova tendência tecnológica que se vem consolidando mundialmente. As recentes

restrições adotadas pelos países membros da União Europeia e pela Índia quanto à disposição

de resíduos orgânicos em aterros sanitários têm contribuído ainda mais para a disseminação

dessas tecnologias. Atualmente, está disponível no mercado uma grande variedade de

tecnologias de biometanização de RSU; entretanto, a definição da tecnologia mais eficiente a

ser adotada não é uma tarefa simples. Visitas técnicas foram realizadas em, pelo menos, uma

planta das tecnologias líderes de mercado ─ Valorga, Laran, Kompogas e Dranco ─ de forma

a verificar in loco a realidade operacional dessas unidades e discutir com operadores as

potencialidades e vulnerabilidades de cada uma delas. De forma a auxiliar na definição da

tecnologia mais adequada para a construção de uma planta-piloto no Estado de Minas Gerais,

o presente estudo elaborou uma metodologia de avaliação, composta por 35 indicadores,

agrupados nos temas: Histórico das Tecnologias; Aspectos Operacionais; Dados de Projeto; e

Dados Reais. No intuito de otimizar uma análise crítica das tecnologias atualmente disponíveis

no mercado internacional, a metodologia desenvolvida avaliou a experiência acumulada e o

desempenho real, funcionando como uma ferramenta para auxiliar na tomada de decisão. A

metodologia desenvolvida foi aplicada na análise das quatro plantas de biometanização de

RSU visitadas. Apresentando o melhor desempenho no grupo Histórico das Tecnologias e o

segundo melhor nos Dados Reais, a Valorga foi a tecnologia com maior pontuação, atingindo

62,33 pontos. Destacando-se nos grupo Dados Reais e Aspectos Operacionais, a tecnologia

Laran apresentou o segundo melhor desempenho e somou 61,76 pontos. Com um bom

desempenho no grupo Dados de Projeto, a tecnologia Kompogas alcançou o terceiro melhor

resultado e obteve 57,81 pontos. Já a tecnologia Dranco, mesmo apresentando um bom

resultado no grupo Aspectos Operacionais, foi a de pior desempenho, somando apenas 44,24

pontos. Todas as tecnologias avaliadas apresentaram problemas operacionais, o que demonstra

que as mesmas ainda não estão completamente desenvolvidas. A construção de uma planta-

piloto no Estado de Minas Gerais deve se embasar nas tecnologias existentes, entretanto

focada na resolução dos problemas observados e otimizando as potencialidades de cada uma

delas, de forma a desenvolver uma tecnologia nacional, adaptada à realidade brasileira.

Palavras-chave: Biometanização, resíduos sólidos urbanos, Laran, Valorga, Kompogas, Dranco, análise crítica,

metodologia de avaliação.

xvi

ABSTRACT

An effective management of municipal solid waste (MSW) is one of the major challenges

faced by managers nowadays. Furthermore, the availability of alternative energy sources and

the reduction of greenhouse gases emissions are immediate demands all over the world. Face

to such requirements, a new technological trend that has been consolidated globally is the

production of electricity from the biogas generated by the treatment of organic wastes by

means of biomethanization, tendency named “Waste to Energy”. Moreover, recent restrictions

adopted by European Union Member States and India related to the final disposal of organic

waste at landfills has contributing to the dissemination of such technologies. Currently, a

broad variety of biomethanization are available at the market, nevertheless, the selection of the

most suitable technology is not a simple task. In order to give support to a comprehensive

evaluation on that theme, technical visits were realized at least in one of the plants running

with the leading dry biomethanization technologies for MSW - Valorga, Laran, Kompogas and

Dranco. These visits allowed to check in situ the operational reality of the plants, as well as

gave space to a broad discussion with the operators about the potentials and vulnerabilities of

each technologies evaluated. Aiming to contribute to the definition of the most suitable

biomethanization technology to be adopted as pilot-plant in Minas Gerais State, the present

research developed a assessment methodology encompassed by 35 indicators, grouped into the

following themes: Historic of Technologies; Operational Aspects; Projected Performance;

Real Performance. In order to optimize a critical analysis of the technologies currently

available at the international market, the developed methodology evaluate the accumulated

experience and the real performance of the systems covered by the research, being a tool to

support the decision making of state authorities searching for the most appropriate technology

to be adopted by a project to be carried out in Minas Gerais. The developed methodology was

applied for assess of four dry biomethanization plants of MSW currently running with

Valorga, Laran, Kompogas and Dranco technologies. The Valorga technology presented the

best score with concerns to the Historic of Technology indicator and the second position

regarding Real Performance, reaching 62,33 points. At the group Real Performance and

Operational Aspects, the leading technology was the Lara system that showed the second

major global performance, grading 61,76 points. Achieving a good score at the group

Projected Performance, the Kompogas technology remained at the third position and gained

57,81 points. Finally, the Dranco technology, even getting a good score concerning

Operational Aspects, presented the worst global performance scoring only 44,24 points.

Despite the positive results, it has become evident that all the technologies evaluated presented

operational problems, which attests that they are still under development. For that reason, the

present research believe that the construction of a pilot-plant in Minas Gerais State has to be

based on the existent range of technologies, but focusing on the development of a national

model able to be integrally suitable for the Brazilian reality.

Keywords: Biomethanization, municipal solid waste, Laran, Valorga, Kompogas, Dranco, critical analysis,

assessment methodology.

1

1. Introdução

A busca por alternativas energéticas que minimizem a dependência da sociedade moderna por

combustíveis fósseis tem sido objeto de inúmeras pesquisas no âmbito mundial. Com o intuito

de reduzir os impactos globais provocados pela queima do petróleo e seus derivados, fontes

renováveis e que emitem uma menor quantidade de carbono são cada vez mais demandadas e

pesquisadas.

É sabido que uma parcela significativa das emissões globais de gases causadores do efeito

estufa (GEE) é originária da disposição inadequada de resíduos orgânicos, uma vez que resulta

em processos anaeróbios de decomposição. Aliando-se o correto gerenciamento de resíduos, a

diminuição da emissão de GEE e geração de energia renovável, a digestão anaeróbia

controlada, ou biometanização, é, atualmente, uma rota tecnológica que vem se destacando

mundialmente no tratamento da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (RSU).

Segundo Energaia (2006), a digestão anaeróbia (DA) é um processo biológico de degradação

da matéria orgânica que ocorre na ausência de oxigênio. O principal subproduto gerado é o

biogás, energético constituído principalmente por metano. Por meio de técnicas de engenharia,

o biogás é tratado e utilizado como combustível para diversos fins, resultando em energia

térmica ou mecânica.

Segundo RISE-AT (1998), o biogás é constituído por metano (55-70%), dióxido de carbono

(30-45%) e de 200 a 4.000 ppmV de gás sulfídrico (H2S). De acordo com Giacaglia e Silva

Dias (1993), o biogás encontra-se saturado em vapor d'água, apresentando ainda traços de N2 e

outros compostos.

A produção do biogás ocorre naturalmente em ambientes úmidos sem a presença de oxigênio,

tais como pântanos, sedimentos de rios, lagos e mares, minas de carvão, no trato digestivo de

animais, entre outros. Segundo Chernicharo (1997), estima-se que a digestão anaeróbia com

formação de metano seja responsável pela completa mineralização de 5 a 10% de toda a

matéria orgânica disponível no planeta.

2

Atualmente, a utilização de biogás com finalidades energéticas já é uma realidade, sendo

aproveitado para cocção, iluminação, geração de vapor, geração de calor e energia elétrica em

motores de ciclo combinado, como Gás Metano Veicular (GMV), em turbinas ou no

lançamento nas redes de distribuição de gás natural (COLDEBELLA, 2006, TNTG, 2003,

Pace Project , 2010, COSTA, 2006, DIRKSE, 2006, DEUBLEIN e STEINHAUSER, 2008,

SCHMID, 2008, IEA Bioenergy, 2005, FIGUEIREDO, 2007, OLIVEIRA, 2009, GODLOVE,

2010, ZANETTE, 2009, STERNAD, 2010, SANTIANES et al, 2009, NAVICKAS e

VENSLAUSKAS, 2008, CLEMENTSON, 2007, LAM et al, 2009, CHEN et al, 2010, The

AgSTAR Program, 2010, VANZIN et al, 2005, BLEY, 2010, COELHO, 2001, FERNANDES

e DIAS, 2010, LANDAHL, 2003, LI, 2006, MUTHUPANDI, 2007, NES, 2006). Não

obstante, diversas pesquisas estão sendo realizadas na esfera mundial com foco na otimização

dos sistemas de produção e consumo do biogás, de forma a aumentar a eficiência energética

desses sistemas, tornando-os mais competitivos quando comparados a outras fontes de

energia. A utilização de ferramentas de engenharia e de biotecnologia em processos

anaeróbios é cada vez mais empregada, de forma a controlar e otimizar o processo de

degradação da matéria orgânica (THIELE, 2008, ELIYAN et al., 2007, MOLETTA, 2009,

DE BAERE, 2008, DE BAERE, L. e MATTHEEUWS, B., 2008, RAPPORT et al, .2008,

ARCHER et al., 2005, AUSTERMANN et al., 2007, BANKS, 2009, BURNLEY, 2006,

CHENG, 2009, CHRZASTEK, 2009, EDELMANN, W e ENGELI, H. 2005, FULFORD,

2009, GAUTAM et al., 2009, KELLEHER, 2007, CARDINALI-REZENDE et al., 2008,

CARDINALI-REZENDE et al., 2009).

De acordo com Nogueira (1986), a primeira planta de biometanização com aproveitamento

energético foi construída em 1857 em Bombaim, Índia, onde o biogás era utilizado para

cocção. A partir de uma unidade composta por um tanque séptico para o tratamento de

efluentes sanitários, o biogás era captado e utilizado em um hospital de hansenianos. Desde

então, a engenharia para a produção de unidades de biometanização vem sendo aprimorada,

sendo atualmente aplicada no tratamento dos mais variados tipos de efluentes líquidos ricos

em matéria orgânica. Entretanto, é apenas nas últimas duas décadas que a utilização dessa

tecnologia no tratamento da fração orgânica dos RSU vem-se tornando uma realidade (DE

BAERE E MATTHEEUWS, 2008).

3

Pelo fato de os sistemas de digestão anaeróbia terem sido desenvolvidos inicialmente para o

tratamento de efluentes líquidos, a sua utilização no tratamento dos RSU constituiu-se em uma

adaptação dessas tecnologias e, dada às particularidades dos resíduos, os sistemas enfrentam

diversas dificuldades para operarem de forma adequada. Devido ao RSU ser um material

heterogêneo, a digestão anaeróbia da fração orgânica dos resíduos municipais (FORM)

apresenta problemas operacionais distintos dos observados no tratamento de efluentes

líquidos. O acúmulo de plásticos, pedras e outros materiais impróprios no interior do digestor,

dificuldades na mistura e homogeneização do material em digestão e a obstrução das linhas de

introdução e extração são alguns dos problemas operacionais enfrentados pelas unidades

industriais de tratamento dos RSU hoje em operação. Segundo Guatellas (2008), de 99 plantas

de biometanização de RSU instaladas na Espanha, doze encerraram suas atividades, vinte

estão passando por problemas operacionais e sessenta por problemas econômicos.

Sendo assim, pode-se dizer que a tecnologia de biometanização dos RSU ainda não está

completamente desenvolvida e que esforços são empreendidos para a minimização das

limitações enfrentadas pelas unidades industriais hoje em operação. Entretanto, apesar das

dificuldades, observa-se que nos últimos anos houve um incremento significativo na

capacidade instalada mundial para tratamento anaeróbio dos RSU, especialmente na Europa.

Segundo De Baere e Mattheeuws (2008), de 1990 a 2010 a capacidade instalada das plantas de

biometanização de RSU na Europa aumentou em quase 6.000%, passando de 87.000t/ano para

5.204.000t/ano. De acordo com Söderman (2003), 7% da energia utilizada para aquecimento e

geração de energia na Suécia vêm dos resíduos sólidos. A ampliação na utilização de

processos anaeróbios deve-se, basicamente, a fatores como os elevados preços da energia, às

restrições ambientais para a disposição de matéria orgânica em aterros sanitários e às

dificuldades na implantação de novos aterros ou na expansão dos existentes.

A fração orgânica dos RSU, dependendo de como é coletada, pode ser é classificada de duas

maneiras. Quando ocorre a segregação da matéria orgânica na fonte de geração e a coleta é

realizada separadamente dos demais resíduos sólidos, é denominada Fração Orgânica dos

Resíduos Municipais (FORM). Quando não há a segregação na fonte de geração e a fração

orgânica é recuperada em unidades de triagem, é classificada como Matéria Orgânica Residual

(MOR). Em plantas de tratamento mecânico-biológico, ou plantas TMB, o tratamento da MOR

4

é sempre mais oneroso e complexo, apresentando grandes dificuldades operacionais devido a

esse material possuir uma maior quantidade de impróprios ao processo de biometanização do

que a FORM.

Plantas TMB são unidades que combinam diferentes técnicas de separação das diversas

frações dos RSU e estabilização da fração orgânica via digestão anaeróbia e/ou compostagem.

Essas unidades são compostas basicamente por seis etapas, sendo elas: pré-tratamento;

biometanização; recuperação, tratamento e aproveitamento do biogás; tratamento/disposição

final da fração sólida residual; tratamento dos efluentes líquidos; sistema de captação e

tratamento do ar atmosférico (sistemas de desodorização).

Essas plantas geralmente são construídas em galpões que operam a pressões negativas,

coletando e tratando o ar ambiente de forma a minimizar impactos oriundos da geração de

maus odores. Esses galpões possuem sistemas de coleta e direcionamento do ar ambiente a

sistemas de desodorização, geralmente constituídos por uma etapa de tratamento químico via

scrubbers1 (ácido e básico) seguida para uma de tratamento biológico via biofiltros. Nessas

unidades ocorre a remoção de elementos como o gás amônia e compostos orgânicos voláteis.

Nas unidades de pré-tratamento, o resíduo recebido passa por processos físicos de triagem,

cujo objetivo é a recuperação da maior quantidade possível de materiais recicláveis (vidros,

plásticos, metais, entre outros), impróprios ao processo de digestão anaeróbia. Nessa etapa

podem ser empregados processos mecanizados de triagem, que utilizam equipamentos como

eletroímãs, indutores Focault, mesas densimétricas, trommels2 e processos manuais, em que

operários atuam como catadores, separando as diversas frações de materiais não

biodegradáveis.

Uma vez separados os materiais impróprios, a fração orgânica é triturada e direcionada a

digestores anaeróbios, nos quais, via processos biológicos, ocorre uma estabilização parcial

desse material, resultando na produção de biogás e lodo digestado ou digerido. O biogás é

1 Scrubbers são lavadores de gases.

2 Trommels são peneiras rotativas utilizadas para a separação dos resíduos em duas ou mais frações

granulométricas distintas.

5

captado, condicionado (remoção da umidade, gás sulfídrico e, ocasionalmente, dióxido de

carbono) e direcionado ao sistema de aproveitamento energético.

Após a passagem pelo digestor, o material digestado é desumidificado por centrífugas e

prensas, e, posteriormente, peneirado para a remoção de impurezas (plásticos, pedras, vidros e

outros). A fração sólida é encaminhada a unidades de compostagem, e a fração líquida a

estações de tratamento de efluentes (ETE).

As ETEs de Plantas TMB de RSU são utilizadas para a remoção da carga poluidora dos efluentes

líquidos gerados no processo de desumidificação do digestado. Esse efluente costuma apresentar

elevadas concentrações de matéria orgânica e amônia (COLTURATO, 2009). Geralmente essas

unidades utilizam processos de nitrificação-desnitrificação seguidos por sedimentadores ou

sistemas de ultrafiltração seguido por osmose reversa.

A fração sólida proveniente do processo de desumidificação do digestado geralmente é direcionada

a sistemas de aeróbios para pós-tratamento e estabilização. Geralmente são utilizados túneis de

compostagem com aeração pela base e unidades de maturação e remoção de impróprios, nos quais

o material passa por seguidos processos de revolvimento até a completa estabilização.

As tecnologias de biometanização podem ser classificadas de acordo com tais características:

teor de sólidos (via úmida ou via seca);

sistema de introdução/extração (batelada ou fluxo contínuo);

temperatura do processo (mesofólica ou termofílica);

divisão das etapas de digestão (estágio simples ou multiestágio).

Dentre essas classificações, um dos pontos mais relevantes é o teor de sólidos. As tecnologias via

úmida, que operam com um teor de sólidos entre 3 e 7%, geralmente são sistemas mais caros e

complexos. Diferentemente dos sistemas via seca, que operam com teores de sólidos superiores a

15%, os sistemas via úmida adicionam água ou outros líquidos ao material a ser digerido de forma a

adequar os resíduos de entrada às condições operacionais requeridas no digestor. Tal procedimento

acarreta uma maior geração de efluentes líquidos.

6

As tecnologias comerciais de biometanização de resíduos podem ainda ser divididas em sistemas

de alta tecnologia e de baixa tecnologia. Os sistemas de alta tecnologia são predominantes em

países europeus e utilizam alimentação e extração contínua, automação, aquecimento, agitação,

recirculação do material e monitoramento constante do processo. Essas tecnologias possuem uma

maior eficiência na produção de biogás e requerem um menor tempo de residência do resíduo. Tais

vantagens elevam os custos de implantação e operação, atingindo cifras de dezenas de milhões de

euros por planta. Os sistemas de baixa tecnologia, utilizados predominantemente por países

asiáticos, possuem uma maior simplicidade operacional e construtiva; entretanto, proporcionam

uma menor eficiência na produção de biogás e tratamento dos resíduos orgânicos. Todavia, os

custos de instalação e operação dessas unidades são extremamente reduzidos (VOEGELI e

ZURBRÜGG, 2008).

A título de ilustração, os custos de implantação de uma unidade de biometanização Dranco, de alta

tecnologia, para o tratamento de 100.000t/ano, são de cerca de €30.000.000,00 (trinta milhões de

euros) e os operacionais são de €10,00 (dez euros) por tonelada de resíduo tratado.

Considerando os custos de implantação da unidade e a sua operação por um ano, o tratamento

de cada tonelada de resíduo ficaria em €310,00 (trezentos e dez euros) (AUSTERMANN et al

2007). Já uma unidade de biometanização da Bhabha Atomic Research Centre (BARC),

considerada de baixa tecnologia, a implantação de uma planta para o tratamento de 1.825t/ano

custa cerca de €52.500,00 (cinquenta e dois mil e quinhentos euros), incluídos os valores

referentes à manutenção e operação por um ano. Considerando os custos de implantação e da

operação desse sistema por um ano, a tonelada de resíduos tratada gira em torno de pouco

menos de €30,00 (trinta euros), ou seja, cerca de 10% dos custos para uma unidade Dranco

(VOEGELI e ZURBRÜGG, 2008); entretanto, os tempos de detenção são extremamente

elevados e a eficiência na produção de biogás, bastante reduzida.

Atualmente, o Brasil não dispõe de nenhuma planta industrial para a biometanização da fração

orgânica do RSU. O País possui sistemas de digestão anaeróbia para o tratamento de efluentes

líquidos sanitários, industriais (têxtil, laticínio, entre outros) e da agroindústria (suinocultura), bem

como unidades de recuperação e utilização do biogás produzido em aterros sanitários e ETEs. Cabe

7

destacar ainda que, na grande maioria dos casos, o potencial energético do biogás não é

aproveitado, sendo apenas queimado em flares3.

Segundo a Abrelpe (2010), em 2009, 57% dos RSU gerados no Brasil foram dispostos ou

tratados em conformidade com a legislação ambiental vigente no País, sendo a maioria desses

resíduos disposta em aterros sanitários. Do ponto de vista da legislação brasileira, essa é uma

prática considerada adequada; entretanto, do ponto de vista global, a disposição de resíduos

orgânicos em aterros sanitários começa a ser proibida em diversos países. Isso decorre da

possibilidade de emissões não controladas de metano nos aterros, e ao fato de que o metano

possui potencial de aquecimento global 21 vezes superior ao dióxido de carbono (CO2) (IPCC,

2006).

A Diretiva Europeia 1999/31 estabelece restrições na disposição desses materiais em aterros

sanitários, obrigando os países membros da comunidade europeia a buscarem formas

alternativas para o tratamento de seus resíduos sólidos. Considerando a atual necessidade de

adoção de práticas que venham a conter a emissão de gases causadores de efeito estufa, e que

a disposição de materiais orgânicos em aterros sanitários pode acasionar a emissão não

controlada do gás metano, a referida diretiva estabelece metas de redução quanto à disposição

de resíduos orgânicos em aterros sanitários.

Na mesma linha, na Índia, foi aprovada a legislação The Indian Municipal Solid Waste

(Management and Handling) Rules 2000, a qual estabelece a obrigatoriedade da segregação

dos resíduos na fonte de geração e proíbe a disposição em aterros sanitários de resíduos

orgânicos, exigindo que a fração orgânica receba algum tipo de tratamento biológico adequado

(VOEGELI e ZURBRÜGG, 2008).

Segundo o IBGE (2010), o Brasil coleta em torno de 183.488 toneladas de RSU por dia.

Considerando que 52% desses resíduos sejam compostos por matéria orgânica

(IPT/CEMPRE,2000), a coleta de resíduos orgânicos é de 95x103

toneladas por dia. De acordo

com RISE-AT (1998), a taxa média de produção de biogás em unidades de biometanização

varia entre 100 a 200m3 por tonelada de resíduo orgânico processado e a concentração de

3 Flares, ou tochas, são equipamentos utilizados para a queima do biogás e evitar a emissão do metano para a

atmosfera.

8

metano varia entre 55 e 70%. Se se considerasse que 100% dos RSU coletados no Brasil

fossem processados em unidades de biometanização que gerassem em média de 150m3 de

biogás por tonelada de resíduo orgânico processado, o potencial de geração de biogás, a partir

dos RSU, seria de cerca de 14x106 m

3/dia. Considerando uma concentração de 62,5% de

metano no biogás, a utilização desse potencial poderia representar um incremento cerca de

1.400MW na matriz elétrica brasileira de uma geração de 12,5TWh/ano. Levando-se em conta

que em 2008 a geração elétrica no Brasil foi de 463,1TWh (EPE, 2009), esse potencial

representaria um incremento de 2,7% da geração elétrica brasileira.

O biogás pode ser utilizado também como combustível de automóveis, o chamado gás metano

veicular (GMV). Após um processo de condicionamento (remoção da umidade, H2S e CO2) o

biogás é comprimido a 20.000.000Pa e pode ser utilizado em qualquer veículo movido a gás

natural veicular. Outra possibilidade é o lançamento em redes de gás natural, nesse caso o

biogás purificado é denominado biometano. Segundo o California Air Resources Board4, o

biometano é o combustível que menos contribui para o aquecimento global, e os veículos que

o utilizam emitem de 30 a 50% menos gases causadores de efeito estufa do que os movido a

hidrogênio ou eletricidade.

A Fundação Estadual de Meio Ambiente (FEAM), de acordo com o Decreto Estadual n.°

44.819/2009, tem por finalidade executar a política de proteção, conservação e melhoria da

qualidade ambiental, no que concerne à gestão do ar, do solo e dos resíduos sólidos, bem

como desenvolver pesquisas em tecnologias ambientais que visem à preservação e à melhoria

da qualidade ambiental do Estado. Buscando aliar a adoção de práticas ambientalmente

adequadas na gestão dos RSU, na recuperação do potencial energético dos resíduos e na

disponibilização de fontes alternativas de energia que reduzam a emissão de gases causadores

de efeito estufa, a FEAM está desenvolvendo o projeto “Resíduo é Energia” no qual a

Fundação estuda formas alternativas no gerenciamento dos RSU, em que a biometanização

vem ganhando cada dia mais atenção.

Nesse contexto, este trabalho buscou verificar o estado da arte da tecnologia de biometanização de

4 Fonte:

http://www.arb.ca.gov/cc/etaac/meetings/102909pubmeet/mtgmaterials102909/publiccomments/calstart1-

commentson9-18etaacdraft.pdf

http://www.arb.ca.gov/cc/etaac/meetings/102909pubmeet/mtgmaterials102909/publiccomments/calstart1-commentson9-18etaacdraft.pdf

http://www.arb.ca.gov/cc/etaac/meetings/102909pubmeet/mtgmaterials102909/publiccomments/calstart1-commentson9-18etaacdraft.pdf

9

RSU, realizando, além de extensa pesquisa bibliográfica, discussão com experts, projetistas e

operadores de planta, uma pesquisa in loco para investigação da realidade atual das plantas de

biometanização seca de RSU de alta tecnologia. Com base nas informações obtidas, elaborou-se

uma metodologia para avaliação do desempenho das principais tecnologias de biometanização seca

de RSU, de forma a subsidiar a FEAM na tomada de decisão para a definição da melhor tecnologia

a ser utilizada na construção de uma unidade-piloto no Estado de Minas Gerais.

10

2. Objetivos

O objetivo geral do presente trabalho foi verificar o estado da arte da biometanização seca de

resíduos sólidos urbanos (RSU) no mundo, de forma a possibilitar a definição de diretrizes

básicas para auxiliar a Fundação Estadual de Meio Ambiente na definição da tecnologia mais

adequada para a implantação de uma unidade-piloto de biometanização de RSU em Minas

Gerais.

Os objetivos específicos foram:

comparar, do ponto de vista técnico e econômico, as principais tecnologias de

biometanização seca empregadas atualmente;

determinar as principais limitações operacionais das tecnologias de

biometanização seca mais empregadas na geração de biogás a partir de resíduos

sólidos urbanos;

levantar os pontos críticos na operação de unidades de biometanização seca que

influenciam diretamente na produção de biogás a partir da digestão anaeróbia

de resíduos sólidos urbanos.

11

3. Materiais e métodos

A elaboração desse trabalho ocorreu em cinco etapas, conforme descrito a seguir.

3.1 Levantamento do Estado da Arte da Biometanização de RSU

Buscando obter uma quantidade significativa de informações sobre biometanização seca dos

RSU, foi realizada uma ampla pesquisa bibliográfica em livros, periódicos, artigos científicos,

teses, dissertações, além de páginas da internet.

A pesquisa possibilitou compor um amplo acervo de informações que subsidiaram a

elaboração do “estado da arte” das principais tecnologias de biometanização seca em estágio

comercial, sistematizando dados e problemas operacionais, custos e relevância das principais

tecnologias atualmente comercializadas. A pesquisa realizada focou nos sistemas de

biometanização seca de alta tecnologia devido à maior eficiência na produção de biogás, baixo

tempo de detenção do material no digestor, possibilidade de tratamento de um maior volume

de resíduos, consolidação da tecnologia, robustez dos sistemas, menor demanda de água e

geração de efluentes líquidos.

3.2 Visitas Técnicas a Plantas Comerciais de Biometanização de RSU

Foram realizadas visitas técnicas a quatro unidades industriais em operação na Europa. Para a

definição das plantas que seriam visitadas, estabeleceram os seguintes critérios:

visitação ao menos a uma planta de cada uma das tecnologias de biometanização seca

que atualmente dominam o mercado, sendo elas: Laran; Valorga; Kompogas e Dranco;

otimização na alocação dos recursos disponíveis para acomodação e transporte;

redução no tempo de deslocamento entre as visitas a cada uma das plantas;

facilidade na comunicação e no agendamento das visitas.

Para obtenção de dados relacionados às condições operacionais das plantas visitadas, foi

elaborado um questionário para coleta de informações, cuja estrutura buscou otimizar a coleta

de dados, com foco na avaliação das condições operacionais da unidades visitadas.

12

O questionário foi elaborado com a seguinte estrutura:

dados gerais: nome da unidade, localização, contato, responsável, empresa gestora,

capacidade instalada, data de inauguração, custo de implantação, número de

funcionários, tecnologia de biometanização.

insumos: consumo de água, energia e lubrificantes.

custos: implantação, fonte de financiamento, operação e manutenção.

resíduos: tipo, quantidades de recicláveis e materiais impróprios, disposição final.

unidade de pré-tratamento: tipo, custos, porcentagem de recuperação de recicláveis,

sistemas de controles.

unidade de metanização: custos, capacidade instalada, porcentagem de sólidos totais

e voláteis de entrada e saída, alcalinidade, tempo de detenção hidráulica (TDH),

sistema de agitação, material de construção, inóculos, problemas operacionais.

unidade de pós-tratamento: custos, sistema de tratamento, problemas operacionais,

paradas, sistemas de controle.

unidade de compostagem: custos, sistemas de tratamento, problemas operacionais,

paradas e controles realizados.

captação, tratamento e utilização do biogás: volume e tipo do gasômetro,

porcentagem típica de metano, geração de biogás, problemas operacionais, sistemas de

controle, sistema de tratamento.

geração de energia: custos, sistema de tratamento, problemas operacionais, paradas e

controles realizados, potência instalada, eficiência, receitas geradas.

O questionário elaborado é apresentado no Anexo 10.1.

O fato de a Espanha ser atualmente um dos países com a maior capacidade instalada de

biometanização de RSU e possuir unidades relativamente novas das tecnologias priorizadas, a

opção por visitar plantas nesse país possibilitou a otimização de tempo e recursos. Para a

definição do roteiro de visitas realizou-se um levantamento das unidades existentes na

Espanha. A consolidação dessas informações é apresentada no Anexo 10.2.

13

Foram visitadas quatro unidades de biometanização de RSU, entre os dias 4 e 11 de dezembro

de 2008. Para o preenchimento dos formulários, direcionaram-se perguntas ao técnico que

acompanhou cada uma das visitas. Quando do agendamento, solicitou-se que as visitas fossem

acompanhadas pelo responsável pela operação da planta ou da unidade de biometanização.

Cabe destacar que algumas das informações solicitadas não foram obtidas, pois eram

consideradas estratégicas, sigilosas ou não estavam disponíveis.

3.3 Complementação das informações obtidas com a aplicação dos questionários

Buscando complementar as informações obtidas durante as visitas técnicas, foram

encaminhados e-mails aos contatos nas plantas visitadas. Os e-mails encaminhados, bem como

as respostas obtidas, são apresentados no Anexo 10.3.

Salienta-se que, mesmo não sendo possível a obtenção de todas as informações pretendidas, as

visitas foram extremamente válidas, principalmente pelo conhecimento e informações

relativas à realidade operacional, rotinas, dificuldades e desafios das plantas de

biometanização de RSU.

3.4 Consolidação das informações

Para a consolidação das informações foi elaborada uma tabela padrão, na qual foram lançados

todos os dados obtidos sobre cada uma das unidades visitadas. Essas tabelas são apresentadas

no Anexo 10.4.

3.5 Análise crítica das tecnologias

A partir das informações obtidas na revisão bibliográfica e nas visitas técnicas, consolidaram-

se os dados necessários, possibilitando uma avaliação das principais tecnologias de

biometanização seca de RSU hoje disponíveis no mercado. Para a análise crítica das

tecnologias foi desenvolvida uma metodologia de avaliação, composta por 35 indicadores que

mediram o desempenho das tecnologias analisadas. Os indicadores comparam a experiência

14

acumulada das tecnologias e os principais problemas operacionais, as expectativas de projeto e

o desempenho das plantas visitadas.

Os indicadores foram agrupados em quatro temas: Histórico das Tecnologias; Aspectos

Operacionais; Dados de Projeto; e Dados Reais. Os resultados dos indicadores foram

normalizados, sendo atribuída uma nota a cada um deles. O desempenho dos grupos foi dado

pelo somatório das notas dos indicadores de cada grupo. O desempenho global da tecnologia

foi obtido pelo somatório ponderado do desempenho em cada grupo.

15

4. Contextualização

4.1 Apresentação do Problema

A gestão dos RSU vem-se tornando uma preocupação crescente da sociedade moderna.

Embora significativos avanços tenham ocorrido nas últimas décadas, principalmente nos

países desenvolvidos, a solução para problemas advindos da gestão inadequada dos RSU

constitui-se, ainda, um dos maiores desafios para a gestão pública dos países em via de

desenvolvimento (PROSAB, 2003).

Nesses países, a precariedade da prestação dos serviços de saneamento se reflete

principalmente na gestão de resíduos sólidos. De acordo com Abrelpe (2010), cerca de 43% de

todo o resíduo gerado no Brasil é disposto de forma inadequada. Segundo o IBGE (2010), dos

5.564 municípios brasileiros, 5.562 possuem algum tipo de sistema de disposição de RSU;

entretanto, 4.078, ou 73%, dos municípios dispõem seus RSU em vazadouros a céu aberto

(lixões) ou em aterros controlados ─ considerados como sistemas inadequados de destinação

final dos RSU. Esses locais não dispõem de infraestrutura básica que atenda aos pré-requisitos

mínimos da engenharia sanitária e ambiental. A disposição inadequada de resíduos sólidos

gera impactos negativos no ar, solo e água, permitindo a proliferação de macro e microvetores

de micro-organismos patogênicos, com consequências sociais e problemas para a saúde

pública.

De acordo com Abrelpe (2010), cerca de 56,6% dos municípios brasileiros possuem alguma

iniciativa na área de coleta seletiva dos RSU; entretanto, na maioria das vezes, essas

iniciativas se resumem apenas na implementação de pontos de entrega voluntária ou na

simples formalização de convênio com cooperativas de catadores para a realização do serviço.

Para se ter uma ideia da realidade brasileira, apenas 643 municípios, ou pouco mais de 11%,

possuem unidades de triagem de materiais recicláveis, e somente 211 municípios, cerca de

4%, possuem unidades de compostagem da fração orgânica (IBGE, 2010). De acordo com a

ABRE (2010), em 2008 o Brasil reciclou 47% das embalagens de vidro, 43,7% do papel e

papelão, 26,6% das embalagens longa vida, 46,5% das latas de aço, 91,5% das latas de

alumínio, 21,24% dos plásticos rígidos e filmes e 54,8% das garrafas de tereftalato de

16

polietileno (PET). Entretanto, esses valores representam apenas 8% do total de RSU gerados

no Brasil.

Segundo Pires (2006), estima-se que, no Brasil, 800 mil pessoas trabalham nos lixões ─ locais

sem as menores condições humanas de saúde ─ selecionando e comercializando os materiais

recicláveis provenientes dos RSU ali dispostos. A Agenda 21 Global, de junho de 1992,

assinado por 170 países, afirma que cerca de 5,2 milhões de pessoas no mundo, entre elas 4

milhões de crianças menores de 5 anos, morrem devido a enfermidades relacionadas ao

contato com os RSU.

No Estado de Minas Gerais, o Conselho Estadual de Política Ambiental (COPAM), com o

objetivo de reduzir a poluição do solo e das águas e de melhorar a qualidade de vida da

população, determinou, a partir de 2001, que os municípios implementassem medidas

mitigadoras nos lixões e, ainda, para aqueles que possuíssem população urbana igual ou

superior a 30.000 habitantes, a obrigatoriedade de implantar sistemas de tratamento ou

disposição final dos RSU tecnicamente adequados e licenciados.

As técnicas utilizadas, atualmente, para tratamento ou disposição final dos RSU empregadas

no mundo são as citadas a seguir:

4.1.1 Sistemas de Disposição Final

Vazadouro a céu aberto ou lixão: é uma das alternativas mais utilizadas por países em

desenvolvimento; entretanto, é a mais inadequada de todas. Caracteriza-se pela simples

disposição dos RSU sobre o solo, não obedecendo a nenhum critério de proteção ambiental ou

à saúde pública. Essa prática acarreta contaminação do solo, água, ar e proliferação de vetores

transmissores de doenças (LANZA, 2009).

Aterro Controlado: sistema de disposição final similar aos lixões, tendo como principal

diferença o recobrimento diário do material ali disposto por uma camada de solo. Não

possuem os sistemas básicos de controle ambiental, tais como a impermeabilização da base,

coleta e tratamento dos lixiviados e a queima do biogás gerado. São sistemas inadequados,

acarretando contaminação do solo e das águas (LANZA, 2009). Cabe destacar que, em muitos

17

casos, devido à forma inadequada com que os municípios operam os aterros controlados, estes

retornam à condição de lixão ou vazadouro a céu aberto.

Aterro Sanitário: é uma técnica de disposição final dos resíduos sólidos no solo que permite

um maior controle sobre os contaminantes gerados, oferecendo maior grau de proteção à saúde

pública e ao meio ambiente. Os RSU são dispostos em células e compactados com auxílio de

tratores, compactadores ou outras máquinas de grande porte. É realizado o recobrimento diário

com solo do material ali disposto; a base da área é impermeabilizada; são implantados

sistemas de coleta e tratamento do chorume (ou lixiviado) gerado; drenagem das águas

superficiais; bem como coleta e queima do biogás (D‟ALMEIDA e VILHENA, 2000).

4.1.2 Sistemas de Tratamento

Usinas de Triagem e Compostagem: são unidades que realizam a triagem manual ou

mecanizada dos RSU, segregando os RSU em diferentes frações, os materiais recicláveis, a

fração orgânica e o rejeito. Os materiais recicláveis segregados são prensados, enfardados e

posteriormente comercializados; a fração orgânica é encaminhada aos pátios de compostagem

onde, por um processo de degradação aeróbia, é convertida em um composto orgânico; os

rejeitos são aterrados em valas sépticas ou encaminhados a aterros sanitários (LANZA, 2009).

Plantas de Tratamento Mecânico-Biológico (TMB): são unidades em que o RSU é

submetido a processos manuais e mecanizados de triagem. A fração orgânica é direcionada a

algum processo biológico de tratamento para estabilização, geralmente sendo empregado a

biometanização ou a compostagem acelerada. Para a segregação mecânica geralmente são

utilizados equipamentos como trommels, mesas densimétricas, eletroímãs, indutores Focault,

sopradores, entre outros. A triagem manual é realizada com o auxílio de catadores e para o

tratamento biológico da fração orgânica podem ser empregados processos de biometanização,

compostagem em pátios ou em túneis, dentre outras tecnologias (ARCHER, 2005).

Reciclagem: é um processo industrial, no qual resíduos como papéis, papelões, vidros e

plásticos são processados e convertidos novamente em matéria-prima, devolvendo a esses

materiais características similares aos do produto original.

18

Incineração: é um processo de tratamento térmico que envolve a combustão dos resíduos,

convertendo-os em cinzas, gases, materiais particulados e calor. Muitas vezes, o calor

produzido pela reação de combustão é utilizado na geração de energia. Os gases emitidos para

a atmosfera devem passar por sistemas de tratamento. O processo de incineração provoca uma

redução de 80 a 85% na massa e de 95 a 96% no volume (CRWI, 2010).

Pirólise/Gaseificação: é um processo termoquímico de conversão de matéria orgânica em

combustíveis gasosos. É dividido em dois estágios: no primeiro, denominado pirólise, os

compostos são volatilizados em temperaturas inferiores a 600°C, o que resulta em um gás

combustível e uma fração sólida composta por carbono fixo e cinzas. No segundo estágio,

denominado gaseificação, o carbono remanescente reage com hidrogênio sob calor, podendo

ser realizado com ar ou com oxigênio puro. Quando o processo de gaseificação é realizado

com oxigênio puro, resulta em gás energético rico em monóxido de carbono e hidrogênio,

sendo denominado gás de síntese (KLEIN, 2002).

Plasma: é um processo de tratamento térmico dos resíduos que utiliza energia elétrica e

elevadas temperaturas para ionizar algum gás, criando um arco elétrico gaseificado que

converte os RSU em gases combustíveis (monóxido de carbono e hidrogênio) e cinzas. As

temperaturas de trabalho variam entre 4.000 e 7.000°C, ocorrendo um processo de vitrificação

da fração sólida resultante (CIRCEO, 2010).

A busca por alternativas no tratamento dos RSU dá-se, principalmente, pela mudança de

paradigmas e novos conhecimentos técnicos adquiridos, o que possibilita o entendimento de

que, muitas vezes, as práticas adotadas não são as mais indicadas. Atualmente, entende-se que

o simples aterramento dos RSU é um procedimento que acarreta perda de matérias-primas,

energia, e na geração de uma fonte de contaminação futura. As práticas de reciclagem ou de

formas alternativas de tratamento dos RSU promovem um melhor aproveitamento da energia

contida naqueles materiais. Outro aspecto é que o aterramento do material orgânico presente

nos RSU é um dos principais fatores que desencadeiam os processos de contaminação

oriundos da gestão dos resíduos. Ao se enterrar esses materiais, iniciam-se processos de

decomposição anaeróbia, os quais produzem líquidos e gases com elevado potencial poluidor.

O lixiviado, também conhecido como chorume, é um líquido gerado nesses processos, o qual

19

apresenta uma grande carga poluidora, podendo conter inclusive elevados níveis de

toxicidade, demandando sistemas de tratamento onerosos e complexos.

Os gases emanados pela decomposição dos resíduos orgânicos aterrados, constituídos

principalmente de dióxido de carbono e metano (CH4), são considerados os principais gases

contribuintes para o aumento do efeito estufa. No âmbito global, estima-se que pouco mais da

metade das emissões atuais de metano seja antropogênica e que de 5 a 20% destas fontes são

emissões a partir do manejo inadequado dos resíduos (HOUGHTON, 1996). Apesar dos

aterros sanitários possuírem sistemas de drenagem de gases, uma parcela significativa é

liberada na atmosfera de forma difusa, ou seja, fora dos drenos de gás. Soluções alternativas

para tratamento da parcela orgânica dos RSU são cada vez mais pesquisadas e demandas. No

Brasil, iniciativas para o tratamento dessa fração dos resíduos foram empreendidas,

principalmente por meio de processos aeróbios de tratamento, denominados compostagem.

Porém, devido a uma série de fatores, muitas plantas de tratamento sequer iniciaram operação

e outras operam de forma deficiente.

As metas do Estado de Minas Gerais, em operacionalização por meio de ações coordenadas

pela Fundação Estadual do Meio Ambiente (FEAM), definem que 60% da sua população

urbana seja atendida com sistemas de tratamento ou destinação final adequados, e que 80%

dos lixões do Estado seja erradicado até o ano de 2011. Nesse sentido, entre 2001 e 2008, o

Programa Minas sem Lixões contabilizou a redução de 56% no número de municípios que

utilizam lixões e um acréscimo de mais de 100% na população urbana atendida por sistemas

ambientalmente adequados. Atualmente a situação do tratamento dos RSU de cada município

mineiro pode ser consultada no Inventário de Resíduos Sólidos de Minas Gerais, disponível no

endereço eletrônico www.siam.mg.gov.br/residuos/solidos. Com base nos dados disponíveis

na FEAM, é apresentada na Tabela 4.1, a situação da disposição final dos resíduos nos

municípios mineiros e, na Tabela 4.2, a situação por população atendida.

http://www.siam.mg.gov.br/residuos/solidos

20

Tabela 4.1 - Situação da disposição final de RSU nos 853 municípios de Minas Gerais

Tipo de disposição 2001 2005 2006 2008 Ganhos

2001/2008

Lixão 823 546 520 462 -44%

Aterro Controlado Sem Inf. 191 206 241 26%1

Usina de Triagem e Compostagem 22 56 59 95 332%

Usina de Triagem e Compostagem

não regulamentada Sem Inf. 17 33 9 -47%1

Aterro Sanitário 8 22 31 49 513%

Aterro Sanitário não regulamentado Sem Inf. 0 1 - - 1 Calculado para o período de 2005 a 2008.

Fonte: Adaptada de www.feam.br

Tabela 4.2 - Situação da disposição final de RSU por população urbana atendida Aterro Controlado Usina Aterro Sanitário

Total 2003 - 165.315 hab. 2.671.119 hab.

- 1,13% 18,20%

Total 2006 3.488.460 hab. 276.999 hab. 5.368.871 hab.

23,80% 1,90% 36,76%

Fonte: Adaptada de www.feam.br

A estratégia para a implementação da política ambiental de gestão de resíduos sólidos urbanos

de Minas Gerais foi fundamental para a mudança observada no tratamento e disposição final

dos resíduos. A partir de 2003, o Programa “Minas sem Lixões” passou a desenvolver ações

de gerenciamento de RSU que, até então, fundamentada unicamente no processo de

licenciamento ambiental, passou a adotar outros instrumentos de condução e orientação, tais

como otimização dos instrumentos de gestão; informação à sociedade; edição de material

explicativo; orientação aos municípios; adoção de procedimentos de monitoramentos

automatizados e busca de recursos financeiros visando à melhoria da qualidade ambiental.

Atualmente, a FEAM busca ─ além de incrementar o percentual de população urbana que

dispõe de coleta, tratamento e disposição adequada dos seus RSU gerados ─ fomentar o

desenvolvimento de novas tecnologias que contribuam para agregar valor, recuperar a energia

presente nos RSU e mitigar as emissões dos GEE. Com base nessas novas premissas, a FEAM

está desenvolvendo o projeto “Resíduo é Energia”, que, dentre outras ações, busca a

implantação de unidades de tratamento dos resíduos que promovam a valorização dos RSU,

seja via incineração, digestão anaeróbia, coprocessamento em fábricas de cimento ou na

utilização do biogás gerado em aterros sanitários.

21

Nesse sentido, a FEAM considera que a biometanização dos RSU é uma rota tecnológica a ser

incentivada, pois essas unidades possuem um elevado potencial de mitigações nas emissões de

GEE, disponibilização de materiais para reciclagem e recuperação do potencial energético

presente nos RSU.

4.2 O Processo de Digestão Anaeróbia

De acordo com Chernicharo (1997), a digestão anaeróbia é um processo de mineralização da

matéria orgânica em condições de ausência de oxigênio livre, podendo ser resumido em cinco

etapas, sendo elas:

hidrólise: é a etapa inicial do processo. Os materiais particulados complexos

(polímeros) são convertidos compostos solúveis mais simples (menor massa molar),

possibilitando que as bactérias fermentativas os absorvam através de suas paredes

celulares. Essa dissolução ocorre por meio de enzimas extracelulares expelidas pelas

bactérias. Com esse processo de hidrólise, as proteínas são convertidas em

aminoácidos, os lipídeos solúveis em ácidos graxos e os carboidratos em açúcares

simples.

acidogênese: os compostos solúveis gerados na fase de hidrólise são assimilados pelas

bactérias e metabolizados, sendo convertidos, principalmente, em ácidos graxos

voláteis (AGV). Em menores quantidades são gerados alcoóis, ácido lático, gás

carbônico, hidrogênio, amônia, sulfeto de hidrogênio e novas células bacterianas.

acetogênese: os compostos gerados na acidogênese são oxidados e convertidos a

hidrogênio, dióxido de carbono e acetato, o que forma o substrato adequado ao

desenvolvimento das bactérias metanogênicas.

metanogênese: é nessa fase que os compostos orgânicos são convertidos em biogás

pelas bactérias metanogênicas. As bactérias envolvidas nesse processo são dividas em

dois grupos: as acetoclásticas, que produzem o metano a partir do ácido acético e de

outros compostos, contendo um átomo de carbono; e as hidrogentotróficas, que

metabolizam o hidrogênio e o dióxido de carbono, gerando o gás metano.

sulfetogênese: fase onde as bactérias sulforedutoras reduzem os sulfatos e outros

compostos sulfurados em sulfetos. Essas bactérias se alimentam de uma gama de

22

substratos, podendo competir com as demais bactérias. Essa fase pode ou não ocorrer

no processo de digestão anaeróbia, e só ocorrerá de forma significativa se houver

grande quantidade de sulfato presente no meio. Nesse caso, a produção de metano

tende a diminuir e a de gás sulfídrico a aumentar, o que é indesejável do ponto de vista

balanço energético do aproveitamento do biogás.

De forma a possibilitar uma melhor compreensão do processo de digestão anaeróbia, é

apresentada na Figura 4.1, a sequência metabólica e grupos microbianos envolvidos no

processo de digestão anaeróbia.

Figura 4.1– Sequências metabólicas e grupos microbianos envolvidos no processo de digestão

anaeróbia com redução de sulfato Fonte: Adaptada de CHERNICHARO (1997).

Ainda segundo Chernicharo (1997), o processo pode ser ainda resumido em duas etapas

principais: na primeira, os compostos orgânicos complexos são convertidos em materiais mais

simples como ácidos voláteis, hidrogênio e outros; na segunda, ocorre a conversão desses

Orgânicos Complexos

Carboidratos, Proteínas, Lipídeos e outros.

Ácidos Orgânicos Simples

Açúcares, Aminoácidos, Peptídeos

H2 e CO2

Acetato

CH4 e CO2

H2S e CO2

Hidrólise

Bactérias fermentativas

Acidogênese

Bactérias fermentativas

Acetogênese

Bactérias acetogênicas

Bactérias acetogênicas produtoras de Hidrogênio

Bactérias acetogênicas consumidoras de Hidrogênio

Metanogênese

Sulfetogênese

Bactérias redutoras de sulfato

Metanogênicas

Hidrogenotróficas

Metanogênicas

Acetoclásticas

Ácidos Orgânicos

Propionato, Butirato e outros

23

compostos nos produtos finais gasosos do processo de digestão anaeróbia, em especial os

gases metano e carbônico, principais componentes do biogás.

Nos sistemas anaeróbios, a maior parte da DQO é convertida em metano (cerca de 50 a 70%),

sendo removida do material em digestão e extraída do digestor na forma gasosa. Entre 5 a

15% do material orgânico é convertido em biomassa microbiana e cerca de 10 a 30% não é

convertida em biogás ou biomassa, permanecendo como material não degradado

(CHERNICHARO, 1997).

Por outro lado, como a matéria orgânica não é completamente convertida em biogás, entre 5 a

15% da DQO convertida em um sistema anaeróbio transforma-se em novas células (lodo ou

biomassa anaeróbia), e o restante convertido em metano. O lodo produzido já sai estabilizado,

necessitando apenas ser adensado e desidratado antes da sua disposição final. Devido às

características do material em digestão, os lodos provenientes da biometanizaçao dos RSU

possuem elevadas concentrações de amônia (COLTURATO, 2009).

4.3 O Biogás

O termo biogás é utilizado para denominar o gás gerado durante o processo anaeróbio de

decomposição da matéria orgânica. Geralmente é um gás saturado e composto

majoritariamente por metano (55 a 70%) e dióxido de carbono (30 a 45%) e, devido à

presença do hidrocarboneto metano, o biogás é um gás energético, sendo considerado um

bicombustível.

A composição do biogás depende diretamente das características da matéria orgânica

degradada. Desconsiderando os constituintes utilizados para a síntese celular, a equação a

seguir, primeiramente proposta por Buswell and Boruff (1932) e extendida por Sykes (2001),

pode ser utilizada para estimar a quantidade de metano, dióxido de carbono, amônia e gás

sulfídrico que serão produzidos em condições de anaerobiose.

(4.1)

24

Segundo Tchobanoglous et al (2002), as frações molares esperadas para o CH4, CO2 e H2S são

definidas pelas equações abaixo:

(4.2)

(4.3)

(4.4)

A composição do biogás varia em função do substrato digerido, sendo apresentada na Tabela

4.3 algumas composições esperadas para determinados substratos.

Tabela 4.3 – Composição esperada do biogás em função do substrato digerido

Fonte: Adaptada de TCHOBANOGLOUS et al, (2002).

Na Tabela 4.4 é apresentada a composição média do biogás gerado pela digestão anaeróbia de

diversos tipos de resíduos orgânicos.

Tabela 4.4 – Composição média do biogás gerado na digestão de diversos tipos de resíduos orgânicos

Fonte: Adaptada de Salomon e Lora (2009)

Uma vez que o metano (CH4) é o constituinte energético do biogás, o poder calorífico do

biogás é diretamente proporcional à quantidade de CH4 presente nesse mesmo gás. O poder

calorífico inferior (PCI) do CH4 é 35.800 kJ/m3 (TCHOBANOGLOUS et al, 2002). Dessa

forma, um biogás com uma concentração de 60% de CH4 possui um PCI de 21.480 kJ/m3.

Substrato CH4 CO2 NH3 H2S

Carboidratos (Glicerina) 50% 50% - -

Gorduras (Tripalmitina) 71% 29% - -

Proteinas 38% 38% 18% 6%

Componente Concentração

CH4 40 - 75%

CO2 25 - 40%

N 0,5 - 2,5%

H2S 0,1 - 0,5%

O2 0,1 - 1%

NH3 0,1 - 0,5%

H 1 - 3%

25

4.4 Breve histórico da biometanização e utilização do biogás

Segundo Lusk (1998), as primeiras evidências da utilização de biogás com fins energéticos

datam do século X antes de Cristo (A.C.) na cidade de Assyria, localizada na região da

Mesopotâmia; do século XVI na região da Pérsia, onde o biogás era utilizado no aquecimento

de água para banho; da China, onde era utilizado para a obtenção de sal a partir da água do

mar (FULFORD, 2009). No século XVII (D.C.), Baptista Van Helmont foi o primeiro

cientista a afirmar que gases inflamáveis estavam envolvidos no processo de decomposição da

matéria orgânica. Em 1776, Count Alessandro Volta concluiu que existia uma correlação

direta entre a quantidade de matéria orgânica em decomposição e a quantidade de gases

inflamáveis gerados nesse processo. Em 1806, Humphry Davy confirmou a presença de

metano nos gases produzidos durante o processo de degradação de dejetos animais em locais

úmidos.

Nogueira (1986) afirma que a primeira planta de biometanização destinada à produção de

biogás com fins energéticos foi construída em 1857 em um hospital de hansenianos na cidade

de Bombaim, na Índia, onde o biogás era utilizado para cocção. Na mesma época, as bases

experimentais e teóricas da digestão anaeróbia eram definidas na Alemanha. O autor afirma,

ainda, que, por volta de 1920, Karl Imhoff desenvolveu na Alemanha um modelo de tanque

digestor para tratamento de esgotos residenciais. Esse sistema foi bastante difundido na época

e recebeu o nome de tanque Imhoff.

Na Índia, em 1897, na cidade de Bombaim, foi construído um sistema de iluminação movido a

biogás (FULFORD, 2009) e, em 1907, o biogás foi utilizado como combustível em um motor

para geração de calor e energia (ADLER, 2009). McBabe e Eckenfelder (1957)5 apud in Lusk

(1998) relatam que, em 1895, o biogás gerado em uma fossa séptica era utilizado como

combustível na iluminação pública da cidade de Exeter, na Inglaterra. De fato, na Europa a

digestão anaeróbia é utilizada há mais de 100 anos na estabilização de biossólidos gerados nos

processos de tratamento de esgotos sanitários (KELLEHER, 2007).

5 McCabe, J; Eckenfelder, W. Editores - Biological Treatment of Sewage and Industrial Wastes. Reinhold

Publishing, New York, 1957.

26

Segundo Evans e Furlong (2003), pesquisas realizadas na década de 30 por A. M. Busswell e

outros cientistas da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos da América (EUA),

marcaram o início do desenvolvimento da microbiologia relacionada ao processo de digestão

anaeróbia, em que foram identificadas as bactérias envolvidas no processo e as condições mais

favoráveis à produção do gás metano. A partir dessas pesquisas foi estabelecida a equação 4.1,

apresentada anteriormente.

De acordo com Sganzerla (1983), em 1950 foi instalado na Índia o primeiro biodigestor de

fluxo contínuo, e na década de 60 já eram desenvolvidas pesquisas com biodigestores na

África do Sul. Segundo Lusk (1998), em função da redução no fornecimento de energia após a

2.ª Guerra Mundial, o processo de digestão anaeróbia foi amplamente difundido e utilizado na

Europa com a finalidade de obtenção do gás metano para suprimento da demanda energética

da população.

Quanto à biometanização de RSU, a primeira evidência localizada foi a citada por Duff

(2005), em que menciona a construção, em 1939, de um digestor nos EUA que operou até

1974. De acordo com Scuh (2008), as primeiras plantas demonstrativas de biometanização de

RSU começaram a aparecer na Europa em 1984 e 1988. Segundo Adler (2009), os primeiros

franceses a realizarem estudos com digestão anaeróbia foram os professores Ducellier G. e

Isman M da l'Ecole nationale d'agriculture d'Alger. Em 1930, eles construíram na Argélia

biodigestores do tipo batelada, para tratamento de estrume bovino, e registraram em 1938 um

pedido de patente nos EUA para o modelo desenvolvido. Segundo Edelmann et al (1983), as

pesquisas desenvolvidas por Ducellier G. e Isman M. serviram de base para a construção em

Ruanda na África, da primeira planta de biometanização com tecnologia suíça para o

tratamento de resíduos agrícolas. Essa unidade era composta por 3 digestores do tipo batelada

de 20m3

cada um. Consequência direta de tal fato é que em 1980, com base na patente de

Ducellier G. e Isman M, a empresa francesa Valorga iniciou seus estudos em biometanização

de RSU (ADLER, 2009).

Gaspar (2003) relata que na cidade de Kanpur, na Índia, o Instituto Indiano de Pesquisa

Agrícola desenvolveu seu primeiro modelo de digestor para digestão de esterco bovino em

1939. Em função dos promissores resultados obtidos, em 1950 foi fundado o Gobar Gas

27

Institute (Instituto do Gás de Esterco), que contribuiu para a disseminação da tecnologia de

digestão anaeróbia na Índia, promovendo a construção de quase meio milhão de unidades na

região de Ajitmal (NOGUEIRA, 1986). Segundo Fulford, (2009), em 1951 foi estabelecido o

KVIC National Programme, um programa governamental com metas de construção de

digestores. A partir desse programa foi desenvolvido um modelo de digestor de domo

flutuante e construídas diversas unidades com essa tecnologia em fazendas da Índia, que eram

utilizados no tratamento de esterco bovino. Segundo Bhat (2001), em 1982 foi lançado na

Índia o Programa Nacional de Desenvolvimento do Biogás, cujo objetivo era fomentar a

implantação de unidades familiares de biometanização para reduzir o consumo de lenha e

fornecer uma fonte de energia limpa e sustentável para cocção de alimentos.

De acordo com Fulford (2009), em 2005 a Organização Não Governamental (ONG) indiana

Appropriate Rural Technology Institute (ARTI) ganhou o prêmio inglês Ashden Awards for

Sustainable Energy pelo desenvolvimento de modelo de digestor de baixo custo, construído a

partir de um reservatório de água. Em 2007, a empresa indiana Biotech recebeu esse mesmo

prêmio por um modelo similar de digestor construído em fibra de vidro reforçada. Em 2009,

existia na Índia cerca de 12 milhões de unidades de biometanização de baixo custo

construídas, e cerca de 60% dessas unidades funcionava adequadamente. Segundo Nes (2006),

observa-se um incremento anual de cerca de 200 mil unidades de biometanização na Índia.

Segundo Chen (2010), o primeiro digestor da China em escala-piloto foi construído por volta

de 1880, na província de Guangdong. Em 1920, Gourui Lou desenvolveu o primeiro modelo

de digestor retangular e, em 1929, foi fundada a primeira instituição chinesa para promover a

produção e utilização do biogás. Em 1933, iniciou-se um programa de treinamento para

construção e uso de biodigestores, e em 1958 foram criados diversos institutos chineses de

pesquisa em biogás. De acordo com Gaspar (2003), de 1958 a 1972 a China já dispunha de

mais de 7,2 milhões de biodigestores construídos na região do Rio Amarelo. Atualmente, a

China é o país que possui a maior quantidade de plantas rurais de biometanização no mundo;

em 2007 haviam cerca de 26,5 milhões de digestores, cujas unidades produziram cerca de 10,5

bilhões de m3 de biogás (CHEN, 2010). De acordo com Nes (2006), isso representa 10% do

total de propriedades rurais da China.

28

Segundo He (2010), a industrialização do biogás na China foi iniciada em 1921 por Gourui

Lou, que construiu seu primeiro biodigestor em sua própria casa. A unidade possuía um

volume de 8m3 e o biogás era utilizado para cocção e iluminação. Em 1929, Gourui Lou

fundou a Zhonghua Guorui Gas Lamp Company, empresa que seria responsável pela

comercialização da tecnologia por ele desenvolvida. Em 1931, com o intuito de promover sua

tecnologia, Gourui Lou lançou um dos primeiros slogans publicitários abordando a temática

ambiental. A propaganda trazia os dizeres: “Iluminação com lixo, benefícios dos usos dos

resíduos”6. De acordo com Le e Ho (2006), em 1932, Gourui Lou transferiu sua empresa para

Xangay, alterando o nome para Chinese Guorui Biogas Company, onde sua tecnologia se

proliferou rapidamente. Em 1935 foi publicada a primeira monografia sobre biogás na China,

intitulada Chinese Guorui Biogas Digester Practical Lecture Notes.

No Nepal, a primeira planta de biometanização em escala de demonstração foi construída em

uma escola na cidade de Kathmandu, em 1955; em 1974, o Departamento de Agricultura do

Nepal implementou um programa que subsidiaria a construção de 250 biodigestores. Já em

1991, foi fundado o Biogas Support Program (BSP), uma instituição sem fins lucrativos,

financiada pela Holanda, cujo objetivo era dar suporte ao programa de biogás do Nepal

(GAUTAM, 2009). Até 2009 haviam sido implantadas 189.122 plantas biometanização no

Nepal, e 98% dessas unidades funcionavam adequadamente (FULFORD, 2009).

Segundo Chynoweth (2002), na década de 70, o Energy Research and Development

Administration (ERDA) dos EUA, fundou o Waste Management, um órgão que tinha como

objetivo projetar, construir e operar um sistema-piloto de biometanização da MOR, com

recuperação dos materiais recicláveis presentes no RSU. Em 1978, a unidade-piloto foi

construída em Pompano Beach, na Flórida, e era composta por um sistema de pré-tratamento e

dois digestores com 15m de diâmetro e 1.300m3 de volume cada um. Segundo Wiliams

(2004), esses digestores operavam com baixo teor de sólidos (3 a 7%) e geravam cerca de

212L de biogás (com 55% de CH4) por kg de sólido volátil (SV) introduzido. Devido a

problemas operacionais, a unidade funcionou por apenas dois anos e meio, sendo então

desativada.

6 Tradução livre do autor. Texto original: Lighting with garbage, beneficial use of waste

29

4.5 A Biometanização de RSU no Brasil

Andrade et al (2002) comenta que, nas décadas de 70 e 80, o Governo brasileiro, por meio dos

Ministérios da Agricultura e de Minas e Energia, promoveu a construção de biodigestores do

modelo chinês ou indiano, para uso rural, em diversas fazendas do Brasil. Até o ano de 1988,

haviam sido implantadas cerca de 8.000 unidades. Segundo Kunz (2004), o objetivo do

programa era a redução na dependência de pequenas comunidades rurais na aquisição de

adubos químicos e energia térmica, bem como a redução na poluição gerada pelo manejo

inadequado dos resíduos agrícolas. Entretanto, devido ao baixo nível de conhecimento da

tecnologia de construção e operação de digestores, aos custos de manutenção e às dificuldades

na utilização do biofertilizante, o programa veio a fracassar e a grande maioria dos digestores

foi desativada. Tais insucessos acarretaram no descrédito da tecnologia de biometanização por

parte dos produtores rurais brasileiros.

A única planta de biometanização de RSU, em escala industrial, no Brasil de que se tem

notícia foi a que funcionou na cidade de Uberaba. Segundo Neto e Nishiyama (2005), na

década de 80 fora construída na cidade uma unidade de triagem e compostagem, a qual

dispunha de um biodigestor para tratamento da MOR. Os resíduos recebidos pela unidade

eram depositados em um fosso. Com o auxílio de uma garra hidráulica, os resíduos eram

transferidos para uma esteira, a qual os direcionava a uma peneira rotatória dotada de

rompedores de sacolas. Nessa peneira ─ que possuía uma malha de 20cm x 20cm ─ o material

era segregado em duas frações, sendo então direcionado a duas esteiras para triagem manual e

recuperação de recicláveis. Após a triagem, o material era direcionado a um eletroímã para

remoção da fração metálica. A MOR era direcionada a uma última peneira para, então, ser

introduzida no biodigestor. Entretanto, devido a uma série de problemas operacionais,

principalmente quanto ao acúmulo de material impróprio no interior do biodigestor, a unidade

foi desativada. A Figura 4.2 apresenta detalhes da unidade.

30

Figura 4.2 – Usina de triagem e compostagem localizada na cidade de Uberaba/MG que possuía uma

unidade de biometanização de RSU. Na Figura (a) detalhe do fosso de recebimento de resíduos. Na Figura

(b) detalhe da área de triagem manual. Na Figura (c) detalhe do interior do digestor com elevado acúmulo

de materiais impróprios.

Fonte: NETO e NISHIYAMA (2005).

Atualmente, não existe nenhuma unidade de biometanização dos RSU em operação no Brasil;

entretanto, algumas empresas e instituições começam a se mobilizar visando à implantação de

uma primeira unidade.

A utilização de biogás proveniente dos RSU no Brasil só é observada na recuperação do

biogás gerado em aterros sanitários ─ conhecido como gás do lixo (GDL). Segundo Muylaert

(2000), em 1977 foi implantado no Aterro do Caju, na cidade do Rio de Janeiro (RJ), um

projeto de recuperação do GDL e lançamento na rede de gás natural. Desenvolvido em

parceria com a Companhia Municipal de Limpeza Urbana (COMLURB) e a Companhia

Estadual de Gás (CEG), o GDL recuperado era transportado por 4 km em um gasoduto até a

planta de gás natural da CEG, onde era adicionado ao nafta e craqueado em gás natural,

quando, então, era distribuído para uso residencial no Rio de Janeiro. O volume do GDL

chegou a representar 3% de todo o gás natural distribuído pela CEG, cujo projeto, em 10 anos,

(a) (b)

(c)

31

recuperou mais de 20x106m

3 de GDL. Em 1980 a COMLURB iniciou um plano para

purificação desse gás e utilização como GMV. A unidade operou até 1985, tendo um custo

total de implantação de US$319.992,00(trezentos e dezenove mil novecentos e noventa e dois

dólares).

Em 1983, na cidade de Natal, capital do Rio Grande do Norte, a administração municipal

elaborou três projetos para o aproveitamento do GDL do aterro da cidade, os quais

contemplavam: i) a utilização do GDL para cocção em uma cozinha industrial para

comunidades de baixa renda; ii)a implantação de uma rede de distribuição do GDL para uma

comunidade vizinha; iii) a utilização do GDL em uma caldeira de uma indústria de secagem

de castanha de caju. Com um custo estimado em US$ 50.000,00, a prefeitura buscou apoio em

agências federais de financiamento; entretanto, não obteve êxito nos pedidos, devido à

pequena abrangência do projeto, e em 1986, utilizando recursos próprios, a prefeitura

implantou a cozinha comunitária (MUYLAERT, 2000).

Em 1979, foi implantado no aterro sanitário Raposo Tavares, no município de São Paulo, um

projeto de recuperação do GDL e fornecimento para 41 residências do entorno para utilização

na cocção. (ORTH, 2003). Além desses aqui mencionados, diversos outros projetos de

recuperação do GDL foram implantados no Brasil nas décadas de 70 e 80.

Atualmente, segundo dados do Banco de Informações de Geração (BIG), da Agência Nacional

de Energia Elétrica (ANEEL), existem no Brasil apenas nove empreendimentos que produzem

energia elétrica a partir do biogás e lançam no Sistema Interligado Nacional (SIN). Segundo

dados do BIG, os nove empreendimentos em operação possuem uma potência de 45MW, o

que representa apenas 0,04% da potência de geração elétrica brasileira. Ainda segundo dados

do BIG, um novo empreendimento está em fase de construção, o qual incrementará mais

20MW. Além desses, ainda existem outros quatro empreendimento outorgados, os quais irão

somar mais 10MW(ANEEL, 2010). Na Tabela 4.5 é apresentado um resumo sobre tais

empreendimentos.

32

Tabela 4.5 – Empreendimentos produtores de energia elétrica a partir do biogás, registrados na ANEEL Capacidade

Instalada (kW) Fase Destino da Energia Município Fonte

1 Salvador 19.730 Em construçãoProdução Independente de

Energia (PIE)Salvador - BA Aterro Sanitário

2 PCT Barueri Biogás 2.601 Outorga Registro Carapicuíba - SP ETE

3 Novagerar 4.000 Outorga Registro Nova Iguaçu - RJ Aterro Sanitário

4 Energia Ambiental 2 3.775 Outorga PIE Joaquim Nabuco - PE Aterro Sanitário

5 Frigorífico D talia 42 Outorga Registro Pedras Grandes - SC Frigorífico

6 Bandeirante 20.000 Em operaçãoAutoprodução de Energia

e PIESão Paulo - SP Aterro Sanitário

7 São João Biogás 21.560 Em operação PIE São Paulo - SP Aterro Sanitário

8 Energ-Biog 30 Em operação Registro Barueri - SP ETE

9 Unidade Industrial de Aves 160 Em operação Registro Matelândia - PR Frigorífico

10 Unidade Industrial de Vegetais 40 Em operação Registro Itaipulândia - PR Alimentícia

11 ETE Ouro Verde 20 Em operação Registro Foz do Iguaçu - PR ETE

12 Granja Colombari 32 Em operação Registro São Miguel do Iguaçu - PR Frigorífico

13 Asja BH 4.280 Em operação Registro Belo Horizonte - MG Aterro Sanitário

14 Arrudas 2.400 Em operação Registro Belo Horizonte - MG ETE

%

Total em operação 48.522 0,04%

Total outorgado 10.418 0,01%

Total em construção 19.730 0,02%

Total geral do biogás 78.670 0,07%

Capacidade Instalada no Brasil 110.551.588 100,00%

Usina

Somatório

Fonte: Adaptado de ANEEL (2010).

Conforme pode ser observado na Tabela 4.5, o Brasil possui seis empreendimentos de geração

de energia elétrica a partir do biogás proveniente dos RSU. Entretanto, são empreendimentos

de aproveitamento do biogás gerado em aterros sanitários, não existindo nenhum proveniente

de unidade de biometanização dos RSU, do tipo Planta TMB.

Buscando instalar uma planta de biometanização dos RSU no Brasil, em 2004, a Companhia

de Geração Térmica de Energia Elétrica (CGTEE), a Eletrobrás e o Departamento Municipal

de Limpeza Urbana (DMLU) realizaram um estudo de viabilidade e sustentabilidade para

implantação de uma unidade para tratamento dos RSU na cidade de Porto Alegre. O estudo

avaliou diversos aspectos para a construção, como a mecanização da unidade, a

comercialização dos subprodutos, o tipo de tecnologia, entre outros. Segundo o estudo, a

unidade de biometanização é viável, tanto do ponto de vista ambiental, quanto econômico.

Entretanto, devido à mudança de governo, o projeto foi abandonado e a unidade não foi

implantada (BARCELOS et al, 2004).

Outra iniciativa que busca viabilizar a implantação de uma unidade no Brasil é a capitaneada

por Oliveira e Rosa (2004). O projeto consiste na implantação do chamado Ecopolo

Bioenergético do Aterro do Caju, no Rio de Janeiro, com aproveitamento máximo dos RSU,

somando tecnologias como incineração, biometanização, produção de biodiesel e reciclagem.

33

Em 1992, foram construídos no aterro três digestores para compostagem aeróbia da MOR,

recuperada na usina de triagem existente no local. Entretanto, a aquisição da tecnologia

francesa não foi precedida de testes para adequação e o sistema que funciona no seu país de

origem não obteve êxito no Brasil. Foram construídos três digestores de 15 metros de altura

por 14 metros de diâmetro. Devido à similaridade da estrutura com os biodigestores da

tecnologia DRANCO, Oliveira e Rosa (2004) propõem a reforma das unidades, convertendo-

as em unidades de biometanização. A Figura 4.3 apresenta o layout proposto para o

Ecolopolo Bioenergético do Caju.

Figura 4.3 - Layout do Ecopolo Bioenergético do Aterro do Caju.

Fonte: EPE (2008)

Outra iniciativa de biometanização de RSU é a empreendida pelo consórcio “Recife é

Energia”. Vencedor da licitação para tratamento dos RSU da cidade de Recife, o consórcio

pretende instalar uma planta de beneficiamento de RSU que conjugará incineração e

biometanização. Segundo informações obtidas na Kuttner do Brasil, empresa detentora da

licença para comercialização da tecnologia Kompogas, o sistema de biometanização a ser

instalado é o comercializado por essa empresa.

34

4.6 Potencial Energético Brasileiro a partir da implantação de unidades de

Biometanização de RSU.

Segundo o IBGE (2010), o Brasil coleta 183.488t de RSU por dia. De acordo com

IPT/CEMPRE (2000), o percentual médio de matéria orgânica no RSU brasileiro é de 52%.

Considerando esses valores, estima-se que sejam coletadas diariamente no Brasil 95.414t de

resíduos orgânicos. De acordo com RISE-AT (1998), a produtividade de biogás em unidades

de biometanização RSU varia de 100 a 200m3 por tonelada de resíduo orgânico processado e

que o biogás gerado possui uma concentração de metano variando entre 55 a 70%. Adotando

uma produtividade média de 150m3 de biogás por tonelada de resíduo orgânico e um conteúdo

de metano de 62,5%, pode-se estimar um potencial brasileiro de produção de biogás a partir

do tratamento dos RSU em unidades de biometanização de 5,2x109m

3 por ano ou 3,3x10

9m

3

de metano.

De acordo com ICLEI (2009), o potencial de geração de energia elétrica a partir do biogás

pode ser calculado com base nas seguintes equações:

Eq. (4.5)

onde:

Px = Potência disponível (kW);

Qx = Vazão de Metano (m3CH4/hora);

PCImetano = 8.500kcal/m3CH4 (Pecora et al., 2009);

860 = fator de conversão de kcal para kW.

Eq. (4.6)

onde:

Eassegurada = Energia assegurada (kW);

Px = Potência disponível (kW);

35

ƞ = eficiência elétrica do motor de cogeração (44%7);

= Fator de capacidade (88%8)

Com base nas equações 4.5 e 4.6, estima-se um potencial de produção de energia elétrica a

partir do biogás originário da biometanização dos RSU brasileiros seja de 1.426MW, o que

representa uma geração anual de 12,5TWh de energia elétrica. Segundo EPE (2009), a geração

elétrica no Brasil em 2008 foi de 463,1TWh; sendo assim, a energia elétrica gerada pelo

biogás do RSU representaria 2,7% da geração elétrica brasileira.

Adicionalmente à energia térmica e elétrica gerada a partir do biogás, pode-se estimar ainda o

potencial de conservação de energia em função da reciclagem dos materiais recuperados. A

definição de um plano de governo para a utilização da biometanização para tratamento da

fração orgânica dos RSU implicaria um incremento significativo na disponibilização de

materiais para a reciclagem. Para um adequado funcionamento das unidades de

biometanização de RSU é imprescindível que os materiais recicláveis presentes nos RSU

sejam recuperados, quer seja via separação nas unidades de triagem das Plantas TMB, quer

seja pela implementação de programas de coleta seletiva.

A reciclagem dos materiais presentes nos RSU pode ser considerada como um importante

mecanismo de conservação de energia. Segundo cálculos realizados por EPE (2008), o

potencial médio de conservação de energia pela reciclagem do papel, papelão, plásticos,

vidros e metais presentes nos RSU é de 1,1kWh por kg de RSU tratado. Caso 50% fração

reciclável RSU coletados no Brasil fosse recuperada, estima-se um potencial de conservação

de energia de 100GWh/dia ou 37TWh/ano, o que representa 8% da geração elétrica brasileira

em 2008.

Cabe ressaltar que os valores de produção e conservação de energia elétrica aqui apresentados

representam o potencial teórico presente no RSU. Na prática, devido a diversas razões, o

aproveitamento de 100% desse potencial é inviável.

7 Fonte: http://www.gepower.com/prod_serv/products/recip_engines/en/index.htm

8 Fonte: EPE (2008)

http://www.gepower.com/prod_serv/products/recip_engines/en/index.htm

36

4.7 Configurações das Tecnologias para Biometanização de FORM

Atualmente no mundo, a biometanização é um importante processo no gerenciamento da

fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos, industriais e agrossilvopastoris. Esse processo é

aplicado objetivando a estabilização dos resíduos, redução no volume, controle de odores e

patogênicos, recuperação energética e atendimento à legislação vigente. Devido aos diversos

coprodutos gerados, cada vez mais estão sendo construídas unidades para o tratamento de

resíduos orgânicos focados no aproveitamento desses coprodutos. Conforme dito

anteriormente, o biogás pode ser convertido em calor e energia; já o material digerido é

transformado em composto, um importante insumo agrícola (AUSTERMANN et al, 2007).

De acordo com Austermann et al (2007), as tecnologias de biometanização dos RSU se

distinguem pelas seguintes configurações:

via seca ou via úmida;

fluxo pistão ou mistura completa;

mesofílica ou termofílica;

estágio único ou multiestágio;

batelada ou contínuo.

De acordo com Vandevivere et al. (2002), devido à elevada complexidade do processo

biológico, e pelo fato de a utilização da tecnologia para o tratamento dos RSU ser

relativamente recente, a tecnologia para biometanização RSU não está totalmente consolidada,

e ainda não foi estabelecido um consenso quanto à configuração mais adequada para a

biometanização dos RSU.

O teor médio de umidade presente nos RSU varia de 50 a 65%; para adequação do teor de

umidade do resíduo de entrada, diversas tecnologias adicionam água ao resíduo até o

percentual requerido pela tecnologia. Em algumas tecnologias, adiciona-se o efluente líquido

proveniente do processo de desidratação do material digerido, o que reduz os custos com o

37

tratamento dos efluentes líquidos e de captação de água. Entretanto, verifica-se que tal opção

resulta em problemas de acúmulo de amônia no lixiviado (OSTERM, 2004).

Na Figura 4.4 é apresentado o fluxo de materiais e o balanço de massa de uma unidade padrão

de biometanização de RSU.

Figura 4.4 – Fluxo de materiais e balanço de massa de uma planta padrão de biometanização de

RSU Fonte: Adaptada de OSTREM (2004).

A produtividade e a composição do biogás gerado variam em função da tecnologia empregada

e da composição do resíduo digerido. Geralmente obtêm-se de 100 a 200m3 de biogás,

contendo de 55 a 70% de metano, por tonelada de matéria orgânica processada (RISE-AT,

1998). Na Figura 4.5 é apresentado o balanço energético típico de plantas de biometanização

de RSU.

38

Figura 4.5 – Balanço energético típico de plantas de biometanização de RSU

Fonte: Adaptada de OSTREM (2004).

Na Tabela 4.6 são apresentados valores de referência para o Capex9 e o Opex

10 de plantas

TMB de RSU, que utilizam tecnologias via seca de biometanização.

Tabela 4.6 – Estimativas de parâmetros operacionais de plantas TMB

Tecnologia

Capacidade da

planta

(t/ano)

Faixa de variação

do Capex (milhões

de £)

Valor médio de

Capex

(milhões de £)

Faixa de variação

do Opex (£/t)

Valor médio de

Opex (£/t)

Prazo de

planejamento

(meses)

Prazo entre a

elaboração do projeto

e o comissionamento

da unidade (meses)

10.000 1,40 - 5,00 3,25 9,00 - 20,00 15,00

20.000 2,50 - 7,00 4,25 6,00 - 20,00 12,009 a 24+

Planta TMB com

tecnologia de

biometanização

via seca

4 a 12

Fonte: Adaptado de McLanaghan, (2002).

4.7.1 Sistemas Batelada vs. Sistema Contínuo

Os digestores de batelada possuem um design simples e barato e operam sem diluição do

material (via seca). Entretanto, devido a esses digestores não possuírem um processo contínuo

de introdução e extração de substrato, a produção de biogás também não ocorre de forma

contínua. A configuração dos digestores pode ser de um estágio (um tanque de reação) ou

múltiplos estágios (vários tanques de reação). Sistemas de batelada de único estágio

geralmente são utilizados em unidades de pequeno porte, em que a recuperação energética não

é prioridade. De modo a propiciar a continuidade do sistema e uma constante produção de

9 Capex é a sigla inglesa para a Capital Expenditure, o que corresponde às despesas de capital ou investimentos

em bens de capital, ou seja, o montante de recursos investido na aquisição, ou em melhorias, de bens de capital de

uma determinada empresa. 10

Opex é a sigla inglesa para a Operational Expenditure, o que corresponde aos recursos investidos por uma

empresa na manutenção de bens físicos de um empresa, tais como equipamentos, propriedade e imóveis.

39

biogás, a tendência é a operação de vários digestores de batelada em série, promovendo a

realização de partidas e esvaziamentos sequenciais dos digestores (AUSTERMANN et al,

2007).

Os digestores de fluxo contínuo são aqueles nos quais a introdução dos resíduos a serem

tratados e a extração do material digerido ocorre continuamente, podendo operar tanto em via

seca ou úmida. Esses processos produzem um fluxo de biogás mais constante, permitindo a

otimização dos sistemas de geração de energia (AUSTERMANN et al, 2007).

De acordo com Vandevivere et al., (2002), os sistemas de batelada são tecnologicamente mais

simples, robustos e baratos, tendo como principais desvantagens a necessidade de uma maior

área e uma menor produtividade de biogás. Devido aos digestores serem completamente

esvaziados ao final de cada processo, esses modelos eliminam um dos principais problemas

operacionais enfrentados em plantas de biometanização de RSU ─ o acúmulo de inertes no

interior do digestor. De qualquer forma, pode ocorrer a colmatação (entupimento) da base do

digestor, comprometendo o processo de recirculação do lixiviado. Outra complicação

operacional é a possibilidade de formação de zonas mortas em virtude da criação de caminhos

preferenciais de circulação do lixiviado no substrato. Devido à simplicidade operacional e

robustez dos sistemas de batelada, eles possuem grande potencial de aplicabilidade nos países

em desenvolvimento (De Baere e Mattheeuws, 2008).

4.7.2 Biodigestores Via Seca vs. Via Úmida

Os processos via úmida são aqueles que diluem o material a ser digerido com a adição de água

ou efluente a um teor máximo de sólidos totais (ST) de 15%, muito embora a maioria desses

sistemas opera com teores de ST entre 3 a 7%. Os processos via seca operam com teores de

ST superiores a 15%. Essa distinção fornece uma primeira indicação do grau de complexidade

do sistema de pré-tratamento que será necessário para a adequação dos resíduos aos padrões

requeridos pelo sistema de biometanização, bem como do modelo do digestor a ser utilizado

(AUSTERMANN et al, 2007).

Processos via seca geralmente produzem um menor volume de efluentes líquidos, requerendo,

assim, instalações de menor porte e menos complexas para o desaguamento do material

40

digerido e tratamento dos efluentes líquidos gerados. Entretanto, os digestores via seca de

fluxo contínuo geralmente necessitam de uma unidade para o pré-acondicionamento do

resíduo, para a sua inoculação e homogeneização antes de sua introdução no digestor


Devido à possibilidade de aplicação de uma maior carga orgânica11

, os digestores via seca

requerem um menor volume do que os via úmida; entretanto, devido à maior densidade do

material em digestão, o processo requer a utilização de equipamentos mais potentes e robustos

(VANDEVIVERE, 2002).

Os processos via úmida geralmente utilizam digestores do tipo mistura completa, sendo a

agitação do material realizada por agitadores mecânicos internos, recirculação do material em

digestão ou pela injeção de biogás comprimido. Um problema comum observado em

digestores via úmida é a formação de uma capa flotante, denominada escuma. Essa capa é

composta por plásticos e outros materiais de baixa densidade, que se acumulam no interior do

digestor, formando uma dura crosta acima do material em digestão. Essa crosta acarreta

problemas operacionais, uma vez que pode danificar os agitadores mecânicos e comprometer a

extração do biogás.

Outro problema observado em digestores via úmida é a sedimentação de materiais inorgânicos

(pedras, vidros, areias, etc.) no seu interior (AUSTERMANN et al, 2007), resultando em

redução do volume útil do digestor. Outro complicador é a acumulação de amônia no material

em digestão. Devido ao elevado grau de reintrodução do lodo no digestor. Os níveis de amônia

tendem a se elevar, atingindo concentrações que podem inibir ou intoxicar o meio biológico. A

adição de água nova ao resíduo a ser alimentado promove uma diluição na concentração de

compostos tóxicos ou inibidores do processo de biológico, porém acarreta custos, além de

incrementar o volume de efluente líquido a ser tratado. (VANDEVIVERE, 2002).

Segundo Kelleher (2007), os processos de pré-tratamento dos resíduos requeridos nos sistemas

via úmida ocasionam uma maior perda de sólidos voláteis, o que diminuiu a produtividade de

biogás no sistema. Devido à maior complexidade dos sistemas via úmida e da maior

11

Kg de sólidos voláteis aplicados por m3 de digestor

41

quantidade de equipamentos utilizados, esses sistemas tendem a uma maior demanda interna

da energia elétrica (cerca de 50%) do que os sistemas via seca (entre 20 e 30%).

4.7.3 Biodigestores de Mistura Completa vs. Fluxo Pistão

Segundo Energaia (2006), os digestores de mistura completa são caracterizados pelo

ininterrupto processo de alimentação e extração do digestor e o elevado grau de mistura do

material em digestão, seja por agitadores mecânicos, seja por injeção de biogás comprimido

ou recirculação do material. Tal condição é indicada para o tratamento de efluentes com

elevada concentração de sólidos, pois proporciona a manutenção de uma biomassa estável no

interior do digestor. Na Figura 4.6 é apresentado um modelo esquemático de um digestor de

mistura completa.

Figura 4.6 – Modelo esquemático de um digestor de mistura completa

Fonte: Adaptada de OGEJO et al (2009).

Os digestores de fluxo pistão também possuem um processo de alimentação e extração em

contínuo. O material é alimentado em uma das extremidades do digestor, sendo extraída a

mesma quantidade na outra extremidade. O fluxo é similar a um êmbolo, sem processos de

mistura longitudinal. As partículas mantêm sua identidade e permanecem no digestor por um

período igual ao TDH de projeto. De forma a garantir esse fluxo, os digestores são longos,

com uma elevada relação comprimento-largura, possuindo assim uma dispersão longitudinal

mínima. (VON SPERLING, 1996). Se, por um lado, os digestores de mistura completa

possuem a vantagem de „diluir‟ uma eventual carga tóxica afluente, os digestores do tipo

pistão permitem uma „separação espacial‟ dos micro-organismos anaeróbios no digestor, uma

vez que o resíduo segue um fluxo direcional, em que no início há predomínio de micro-

organismos acidogênicos; na fase intermediária de acetogênicos; e, na final, de

metanogênicos. Dessa forma, a inibição da metanogênese por acúmulo de ácidos e redução do

42

pH é minimizada. Além disso, por questões cinéticas, os reatores de fluxo pistão são mais

eficientes do que os de mistura completa.

Na Figura 4.7 é apresentado um modelo esquemático de um digestor de fluxo pistão.

Figura 4.7 - Modelo esquemático de um digestor de fluxo pistão

Fonte: Adaptada de OGEJO et al (2009).

4.7.4 Faixa Mesofílica vs. Faixa Termofílica

Existem dois grupos principais de bactérias utilizadas no processo de digestão anaeróbia: as

mesofílicas e as termofílicas. As bactérias mesofílicas apresentam taxa máxima de

crescimento por volta de 37ºC, ao passo que para as bactérias termofílicas a taxa máxima de

crescimento se dá na faixa dos 55ºC. As bactérias termofílicas possuem uma taxa de

reprodução maior que as da faixa mesofílica, resultando em um maior rendimento do sistema

e, consequentemente, maior produção de biogás. Porém, devido aos requerimentos energéticos

demandados para elevar a temperatura do sistema, algumas tecnologias optam por operar na

faixa de temperatura mesofílica (AUSTERMANN et al, 2007).

Devido ao processo de digestão mais acelerado, os digestores termofílicos requerem um

menor tempo de detenção hidráulica (TDH) e atingem uma maior produtividade de biogás em

um menor espaço de tempo, possibilitando assim a construção de digestores de menores

dimensões. Isso implica menor requisito de área e, consequentemente, acarreta um menor

investimento com aquisição de terrenos. Entretanto, devido à necessidade de manutenção de

temperaturas mais elevadas, o processo termofílico requer uma maior carga energética,

demandando uma quantidade extra de vapor ou energia para aquecimento dos digestores,

principalmente durante o inverno (AUSTERMANN et al, 2007).

43

4.7.5 Sistemas de Único Estágio vs. Multiestágio

Nos digestores de único estágio todas as etapas do processo de digestão anaeróbia (hidrólise,

acidogênese, acetogênese e metanogênese) ocorrem simultaneamente em um único tanque de

reação, de mistura completa. Entretanto, devido às bactérias metanogênicas possuírem

requerimentos metabólicos específicos, bem como uma taxa de crescimento menor do que as

demais, os digestores devem ser manejados de forma a prover as condições ótimas ao grupo

metanogênico, tendo em vista que essas bactérias são mais sensíveis a mudanças no meio do

que os demais grupos. Devido à taxa de crescimento mais acelerada das demais bactérias e à

elevada produção de ácidos, pode ocorrer o processo denominado inibição por substrato,

prejudicando o desenvolvimento dos micro-organismos metanogênicos. De forma a otimizar

cada uma das etapas do processo de biometanização, foram desenvolvidas tecnologias que

operam em processos multiestágio (AUSTERMANN et al, 2007).

Os sistemas multiestágio geralmente possuem dois digestores: no primeiro tanque de reação,

as etapas hidrolíticas, acidogênica e acetogênica são otimizadas; no segundo digestor, há

otimização da etapa metanogênica. Devido à possibilidade de um controle mais acurado nas

distintas fases do processo biológico, os digestores multiestágio tendem a ter um ganho na

produtividade de biogás e um melhor desempenho do processo de digestão anaeróbia como

um todo. Entretanto, a operação de dois ou mais digestores em série acarreta uma maior

complexidade operacional para manutenção das condições ótimas em todos os digestores. Essa

operação mais complexa implica custos de investimentos mais elevados, pela necessidade de

equipamentos adicionais (bombas, digestores, etc.) e o requerimento de uma maior área para a

instalação da unidade. Um ponto crítico é em relação à interdependência dos digestores, pois

falhas em um deles podem acarretar desestabilização de todo o sistema de biometanização


Os processos multiestágio são especialmente interessantes no tratamento de resíduos com

elevado teor de fibras de celulose ou de outros compostos de difícil degradabilidade

(VANDEVIVERE et al., 2002). Atualmente, a maioria das plantas biometanização de RSU

utilizam tecnologias de estágio único. Segundo De Baere e Mattheeuws (2008), a capacidade

instalada de unidades de estágio único representa 93% da capacidade instalada total para

44

tratamento de resíduos orgânicos. Segundo Vandevivere et al. (2002), a preferência por

tecnologias de único estágio ocorre em função do seu design mais simplificado, maior

robustez operacional e menores custos de investimentos

4.8 Evolução da Biometanização de RSU

Segundo De Baere e Mattheeuws (2008), a utilização da biometanização no tratamento de

resíduos orgânicos vem sendo realizada a partir dos últimos 20 anos, e nos últimos 10 anos

essa evolução ocorreu de forma mais acelerada. A utilização de processos de biometanização

para tratamento de resíduos orgânicos pode ser considerada como a maior evolução europeia

na gestão de resíduos durante as duas últimas décadas. Atualmente, essas tecnologias vêm

dominando uma significativa parcela do mercado europeu nessa área, principalmente em

países como Alemanha, Espanha e Itália. A Figura 4.8 apresenta a capacidade instalada de

biometanização de RSU na Europa.

Figura 4.8 – Capacidade Instalada de Biometanização de RSU na Europa

Fonte: Adaptada de DE BAERE (2008).

Segundo Scuh (2008), o processo de biometanização de RSU em larga escala é uma

tecnologia relativamente recente. As primeiras plantas demonstrativas das tecnologias hoje

disponíveis em estágio comerciais foram instaladas em 1984 ─ a primeira unidade foi

construída na cidade de Gent, na Bélgica, em 1984, com tecnologia Dranco. Posteriormente,

em 1988, na cidade de La Buisse, na França, foi construída a primeira planta com tecnologia

45

Valorga. Atualmente, existem diversas tecnologias em estágio comercial. No item 4.9 será

apresentada uma descrição das principais tecnologias comerciais de biometanização seca de

fluxo contínuo.

Scuh (2008) apresenta a linha evolutiva das principais tecnologias de biometanização de RSU

hoje em estágio comercial. Na Figura 4.9 é apresentada a linha evolutiva das tecnologias de

biometanização via seca de fluxo contínuo, sendo elas: Kompogas, Linde-BRV (atualmente

registrada como Laran), Dranco e Valorga.

Figura 4.9 – Evolução das tecnologias de biometanização via seca de RSU (Tecnologias Kompogas, Linde

BRV, Dranco e Valorga)

Fonte: SCUH (2008)

No mesmo estudo, o autor traça, ainda, a linha evolutiva das tecnologias de biometanização

via úmida, apresentada na Figura 4.10.

46

Figura 4.10 - Evolução das tecnologias de biometanização via úmida de RSU (Tecnologias Linde KCA,

BTA, AMB, Biostab, Citec, Wassa, Wabio e Ecoenergy)

Fonte: Adaptado de SCUH (2008)

Segundo De Baere e Mattheeuws (2008), em 1990 a Europa dispunha de apenas três plantas

industriais para a biometanização de resíduos orgânicos, provendo uma capacidade instalada

de 87.000t/ano. Atualmente, existem 171 plantas, atingindo, no final de 2010, a capacidade

total instalada de 5.204.000t/ano, o que representará um acréscimo de quase 6.000% em um

período de 20 anos. Entre os anos de 1991 e 1995, observou-se um incremento anual de

38.800t/ano na capacidade instalada; entre 1996 a 2000 esse aumento foi de 223.500t/ano; e

entre 2001 a 2005 ─ quando ocorreu o pico no incremento anual da capacidade instalada ─ foi

alcançada a marca de 415.590t/ano. No período entre 2006 e 2010, o incremento anual foi de

345.540t/ano, sendo construídas onze plantas a cada ano, com uma capacidade média de

tratamento de 31.413t/ano. Os autores ressaltam que, nesse estudo, foram consideradas apenas

as plantas com capacidade de tratamento acima de 3.000t/ano e com processamento mínimo

47

de 10% de RSU (DE BAERE e MATTHEEUWS, 2008). A Figura 4.11 apresenta um gráfico

com a evolução na capacidade instala europeia.

Figura 4.11 – Evolução da capacidade instalada das plantas de biometanização de resíduos orgânicos na

Europa

Fonte: Adaptada de DE BAERE e MATTHEEUWS (2008)

A Alemanha é o país europeu com a maior capacidade instalada, possuindo 69 unidades, que

podem processar 1.531.555t/ano com um porte médio de 22.196 t/ano. Em segundo lugar está

a Espanha, com 21 plantas, perfazendo uma capacidade instalada é de 1.319.000t/ano, com

unidades cuja capacidade instalada média de 67.900t/ano. A instalação de unidades de maior

porte é observada em países como França, Inglaterra e Espanha, devido a uma menor

eficiência no processo de segregação dos resíduos na fonte geradora (DE BAERE e

MATTHEEUWS, 2008).

Até o começo dos anos 90, todas as plantas europeias de biometanização de resíduos

operavam na faixa mesofílica, opção essa realizada em função do menor consumo energético e

do consenso de que o processo biológico era mais estável. As primeiras plantas termofílicas

começaram a operar em 1992, mas ainda se observa uma predominância do processo

mesofílico. Entre os anos de 2005 e 2006, uma grande quantidade de plantas termofílicas foi

construída e, devido às novas tecnologias, a tendência de aumento deve continuar. Até o final

de 2010, 31% da capacidade instalada deverá ser provida de unidades que operam na faixa

termofílica, já as plantas mesofílicas deverão possuir uma capacidade instalada de

48

3.306.000t/ano, o que representará 69% do total (DE BAERE e MATTHEEUWS, 2008). Na

Figura 4.12 é apresentada uma comparação entre a evolução na capacidade instalada de

plantas europeias de biometanização de resíduos que operam nas faixas mesofílica e

termofílica.

Figura 4.12 – Evolução das plantas europeias de biometanização de resíduos que operam na faixa

mesofílica (35° a 40°C) e na faixa termofílica (50° a 55°C)

Fonte: Adaptada de DE BAERE e MATTHEEUWS (2008)

Quanto à evolução europeia dos sistemas via seca e via úmida, observa-se, desde o início dos

anos 90, uma predominância dos processos via seca. Entre 2000 e 2005, devido à construção

de grandes instalações via úmida, observou-se um aumento na capacidade desses sistemas.

Entretanto, desde 2005, a maioria das unidades instaladas optou pela tecnologia via seca, e,

atualmente, os sistemas via seca representam 54% da capacidade instalada (DE BAERE e

MATTHEEUWS, 2008).

Quanto ao número de estágio dos sistemas europeus, verifica-se que os processos multiestágio

sempre possuíram uma menor penetração no mercado. Em despeito à maior produtividade de

biogás, os investimentos mais elevados nos sistemas multiestágio acarretaram uma

predominância dos sistemas de estágio único. Dessa forma, os sistemas multiestágio vêm

perdendo espaço nos últimos anos para os sistemas de estágio único, sendo que os sistemas

multiestágio representam apenas 7% da capacidade instalada. Para o período 2006 a 2010 é

esperado um incremento de apenas 2% na capacidade instalada dos sistemas multiestágio, com

49

predominância de tecnologias que operam digestores em batelada sequenciais (DE BAERE e

MATTHEEUWS, 2008).

Inicialmente, os sistemas europeus foram projetados para tratamento da MOR. Entretanto, em

meados da década de 90, programas de incentivo para a segregação na fonte dos resíduos

orgânicos começaram a ganhar força e diversas unidades projetadas para tratamento da FORM

foram instaladas. A utilização da FORM como substrato apresenta diversas vantagens aos

sistemas de biometanização. Devido à menor quantidade de contaminantes presentes nos

resíduos a serem introduzidos nos digestores, obtêm-se um material digerido de melhor

qualidade, com menores quantidades de materiais impróprios (plásticos, vidros, pedras, etc).

Outro ponto positivo é que, tendo em vista a maior homogeneidade do material em digestão, o

processo biológico ocorre de forma mais estável, obtendo-se uma maior produtividade de

biogás (DE BAERE e MATTHEEUWS, 2008).

Na Tabela 4.7 são apresentados dados referentes à evolução de diversos aspectos envolvidos

no processo de biometanização de RSU.

Tabela 4.7 – Comparativo da evolução de diferentes aspectos das tecnologias de biometanização de

resíduos

1991 - 1995 1996 - 2000 2001 - 2005 2006 - 2010

Sistemas mesofílicos 64% 64% 80% 59%

Sistemas termofílicos 36% 36% 20% 41%

Sistemas de estágio único 85% 91% 92% 98%

Sistemas multiestágio 15% 9% 8% 2%

Sistemas via úmida 37% 38% 59% 29%

Sistemas via seca 63% 62% 41% 71%

Digestão FORM 92% 72% 41% 49%

Digestão MOR 8% 28% 59% 51%

PeríodoSistemas instalados

Fonte: Adaptado de DE BAERE e MATTHEEUWS (2008)

De acordo com Kelleher (2007), uma parte significativa do interesse europeu na implantação

de unidades de biometanização de RSU se deve em função da Diretiva Européia 1999/31 para

aterros sanitários. Essa norma obriga os membros da UE a encaminharem para aterros

sanitários apenas aquilo que é considerado como resíduo último, e que a matéria orgânica só

pode ser aterrada após passar por processos de estabilização. As metas estabelecidas pela

referida norma são apresentadas na Tabela 4.8.

50

Tabela 4.8 - Percentual máximo de disposição em aterros sanitários de matéria orgânica não estabilizada,

de acordo com a Diretiva Europeia 1999/31

Ano Meta12

2006 75%

2010 50%

2016 35% Fonte: Adaptada de KELLEHER (2007)

4.9 Tecnologias de Biometanização Seca de RSU

O presente trabalho optou para avaliar as tecnologias de biometanização de RSU via seca,

pois, quando comparadas às via úmida, os processos biológicos são mais estáveis, os sistemas

são mais robustos, consomem menos energia, geram menos efluente líquido e possuem um

menor demanda de água. Quanto às tecnologias via seca de batelada, as mesmas não serão

avaliadas, pois a sua participação no mercado ainda é muito pequena e restrita ao tratamento

de resíduos agrícolas.

A seguir serão descritas as principais tecnologias em estágio comercial de biometanização de

RSU, via seca, com digestor de único estágio e fluxo pistão.

4.9.1 O Processo Dranco

A tecnologia Dranco é de propriedade da empresa belga fundada em 1988, Organic Waste

Systems (OWS), teve seu primeiro digestor em escala-piloto construído em 1984, em Gent na

Bélgica, e em 1992, em Brecht, também na Bélgica, foi construído o primeiro em escala

industrial.

O sistema Dranco é um processo de digestão anaeróbia termofílico via seca. O digestor é de

único estágio, fluxo contínuo, vertical, de formato cilíndrico e fundo cônico, tendo seu design

similar a um silo de armazenamento, conforme pode ser verificado na Figura 4.13. Tal

digestor pode ser construído em concreto armado ou aço, aceita uma grande variedade de

resíduos orgânicos e trabalha com teores de ST, variando ente 15% e 40%. Os resíduos de

entrada são aquecidos via injeção de vapor, o que eleva sua temperatura a 50°C

(INTERNATIONAL, 2005).

12

O valor para cada país depende da quantidade de MO disposta em aterros sanitários no ano de 1995.

51

O processo de alimentação ocorre uma vez ao dia, via bombas similares às utilizadas no

bombeamento de cimento, introduzindo o material na parte superior do digestor e a extração

pela base, promovendo um fluxo descendente do material. O sistema de mistura dispensa

agitadores mecânicos, sendo realizado por recirculação do material em digestão, processo esse

que ocorre de forma contínua. Durante esse processo, o resíduo a ser alimentado é misturado

ao material em digestão na proporção de 6:1 (material digerido: resíduo fresco). O tempo de

detenção hidráulico varia de 20 a 30 dias e a produtividade de biogás entre 80 e 120m3/t. O

material extraído é desaguado via prensas a um teor de 50% de ST, sendo posteriormente

estabilizado aerobicamente, por aproximadamente duas semanas (INTERNATIONAL, 2005).

Na Tabela 4.9 são apresentados dados referentes à produção e consumo energético de duas

plantas com tecnologia Dranco.

Tabela 4.9 – Produção e consumo energético de plantas de biometanização com tecnologia Dranco

Planta CapacidadeProdução

de biogás

Geração de

energia

Energia consumida pela

plantaEnergia excedente

% Energia

excedente

Kaiserslautern,

Alemanha20.000 t/ano FORM 158 m

3/t 5,2 GWh/ano 0,7 GWh/ano 4,5 GWh/ano 86,6%

Aarberg, Suiça11.000 t/ano Resíduo

Orgânico - -

0,52 GWh/ano (elétrica)

0,72 GWh/ano (calor)

2,4 GWh/ano (elétrica)

0,4 GWh/ano (calor)

78,3%

35,7%

Fonte: Adaptado de INTERNATIONAL, 2005.

Na Tabela 4.10 é apresentado um resumo dos custos de construção e operação, requerimento

de área, geração e consumo de energia elétrica e calor em diferentes escalas de plantas com

tecnologia Dranco.

Tabela 4.10 – Custos de construção e de operação, requerimento de área e geração e consumo de energia

elétrica e calor de plantas em diferentes escalas com tecnologia Dranco

5.000 10.000 25.000 50.000 100.000

Milhões de € 9 12 15 20 30

€ / kg 657 438 219 146 110

Custos operacionais € / t 40 20 17 13 10

Requerimento de área m2

3.000 4.000 7.000 10.000 15.000

Produção de eletricidade kWh/t 225 225 225 225 225

Eletricidade excedente kWh/t 140 140 145 150 150

% Eletricidade excedente % 62% 62% 64% 67% 67%

Produção de calor kWh/t 300 300 300 300 300

Calor excedente kWh/t 270 270 270 270 270

% Calor excedente % 90% 90% 90% 90% 90%

Capacidade (t/ano)Parâmetro Unidade

Investimento

Fonte: Adaptado de AUSTERMANN et al 2007.

52

De acordo com informações obtidas na página web da empresa13

, a capacidade média das

plantas é de 53.522t/ano, sendo Alicante, na Espanha, a de maior capacidade instalada

(180.000t/ano). Atualmente existem 30 plantas construídas ou em construção. A Tabela 4.11

apresenta informações das plantas-piloto com tecnologia Dranco.

Tabela 4.11 – Plantas-piloto e de demonstração construídas com tecnologia Dranco

Localização SubstratoVolume do

digestor (m³)

Ano de

Construção

Gent, Belgica Resíduo orgânico e FORM 60 1984

Bogor, Indonésia Resíduo de mercados 30 1986

Florida, USA FORM 1 1989

Graz, Austria FORM 5 1990

Kagoshima, Japão FORM e esterco bovino 30 1998

Ilha Yaku, Japão Resíduo orgânico e esterco bovino 30 2001

Graincourt Les

Havrincourt, FrançaFORM 15 2004


Figura 4.13 – Modelos esquemáticos de um digestor com a tecnologia Dranco

Fonte: Adaptada de WILLIAMS, 2004 e DE BAERE,2008.

13

www.ows.be

http://www.ows.be/

53

4.9.2 O Processo Kompogas

Tal processo é de propriedade da empresa suíça Kompogas, atualmente licenciada em diversas

partes do mundo, inclusive no Brasil, pela empresa alemã Kuttner. Teve seu primeiro digestor

em escala-piloto construído em 1989, em Rümlang, Suíça, e em 1994, em Bachenbülach,

também na Suíça, foi construído o primeiro em escala industrial (SCHMID, 2008).

O sistema Kompogas é um processo de digestão anaeróbia via seca, majoritariamente operado

na faixa termofílica (55-60°C). O digestor é de único estágio, fluxo pistão com alimentação

semicontínua, horizontal de formato retangular e fundo cilíndrico ou totalmente cilíndrico,

construído em concreto armado ou aço (Figura 4.14). O resíduo que alimenta o digestor, após

ser triado e triturado, é armazenado em um tanque intermediário por dois dias, no qual é

aquecido e o teor de matéria seca ajustado a 28% com a adição do efluente líquido do processo

de desaguamento do lodo. Desse tanque, o material é direcionado ao digestor com o auxílio de

uma bomba de pistão. O material digerido é desaguado via prensas ou centrífugas até atingir

um teor de matéria seca de 50%. A gestão do material digerido e do efluente do processo de

desaguamento varia de unidade para unidade (INTERNATIONAL, 2005).

Em plantas de menor escala são utilizados digestores pré-fabricados em aço, com dimensões

padrão de 25m de comprimento e 4m de diâmetro. Para unidades de maior capacidade, os

digestores são construídos em concreto armado. A agitação do material em digestão é

realizada pela rotação de pás fixadas transversalmente a um único eixo longitudinal ao

digestor. Projetado especificamente para FORM, os digestores com tecnologia Kompogas

podem trabalhar também com MOR, resíduos de poda, de indústrias processadoras de

alimentos, entre outros. Em termos de área, uma planta de 50.000t/ano necessita de

aproximadamente 12.000m2 (INTERNATIONAL, 2005).

A produção média esperada de biogás para plantas com tecnologia Kompogas é de 100m3/t de

resíduos orgânicos e 150m3/t de resíduos com elevado teor de restos alimentares. A utilização

do biogás varia de unidade para unidade. Na planta de Otelfingen, na Suíça, o biogás é

purificado ─ o processo de purificação foi desenvolvido pela Kompogas (INTENATIONAL,

2005) ─ e utilizado como GMV em carros e caminhões.

54

Na Tabela 4.12 são apresentados dados sobre o consumo e geração de energia em duas plantas

com tecnologia Kompogas.

Tabela 4.12 – Dados de consumo e geração de energia em plantas com tecnologia Kompogas


de biogás

Geração de

energia

Energia consumida

pela planta

Energia

excedente

% Energia

excedente

Passau Hellersberg,

Alemanha39.000 t/ano 115 m

3/t 9,1 GWh/ano 1,6 GWh/ano 7,5 GWh/ano 78,7%

Unidade modelo 10.000 t/ano 105 m3/t 2,1 GWh/ano 0,3 GWh/ano 1,8 GWh/ano 83,3%


De acordo com informações da página web da empresa14

, a capacidade média das plantas com

tecnologia Kompogas é de 28.680 t/ano, sendo a planta de Doha, no Qatar, a de maior

capacidade (274.000 t/ano). Atualmente, existem 43 plantas construídas, e a Tabela 4.13

apresenta informações das plantas-piloto construídas com a tecnologia Kompogas.

Tabela 4.13 – Plantas-piloto e de demonstração construídas com tecnologia Kompogas

LocalizaçãoVolume do

digestor (m³)

Capacidade da

planta (t/ano)

N° de

reatores

Ano de

ConstruçãoEscala

Rümlang, Suiça 20 - 1 1989 Piloto

Rümlang, Suiça 160 1 1992 Piloto

Passau, Alemanha 1050 39.000 3 2004 Demonstração

8.500

Fonte: Adaptada de www.kompogas.ch e SCHMID, 2008.

Figura 4.14 – Na figura (a) é apresentado um modelo esquemático de um digestor com tecnologia

Kompogas e na figura (b) um detalhe do sistema de agitação de um dos digestores construídos no

Ecoparque de La Rioja.

Fonte: Figura (a) adaptada de http://www.technischweekblad.nl/nog-enorm-potentieel-voor-energie-uit-

afval.78305.lynkx e figura (b) BARCO (2007).

Como dito anteriormente, a tecnologia Kompogas é a única que possui representante

comercial no Brasil. Segundo Kuttner (2009), a construção de uma planta TMB para o

14

www.kompogas.ch

(a) (b)

http://www.kompogas.ch/

http://www.technischweekblad.nl/nog-enorm-potentieel-voor-energie-uit-afval.78305.lynkx

http://www.technischweekblad.nl/nog-enorm-potentieel-voor-energie-uit-afval.78305.lynkx

http://www.kompogas.ch/

55

processamento de 199.700t/ano de RSU não triado e biometanização de 132.800t/ano de MOR

teria uma custo de cerca de R$41.000.000,00 (quarenta e um milhões de reais) para a parte

nacionalizada e de €4.000.000,00 (quatro milhões de euros) para a parte importada, para uma

data-base do preço de 1.º-8-2009. Cabe destacar que tais valores contemplam apenas o

fornecimento de equipamentos nacionais e importados, engenharia executiva e de processo,

serviços de obra civil e montagem eletromecânica. Os valores mencionados acima não

contemplam os custos de importação, obtenção de licenças, aquisição de terrenos,

equipamento de movimentação interna, construção de prédios e galpões, unidades auxiliares

(laboratórios, oficinas, refeitórios, etc.), unidades de compostagem e tratamentos dos efluentes

líquidos e atmosféricos, conexão da unidade a rede de energia elétrica, impostos, etc.

(KUTTNER, 2009)

Segundo Kuttner (2009), seriam necessários 7 digestores para o processamento da MOR. Para

conversão do biogás em energia elétrica seriam utilizadas 2 unidades de geração de energia

elétrica e térmica de 1.063kWel, cada uma. O RSU será segregado em duas frações (maior e

menor que 60mm) e para a MOR será triturada antes de ser introduzida no digestor. A Tabela

4.14 apresenta o resumo dos principais dados apresentados na referida proposta.

56

Tabela 4.14 - Resumo dos dados apresentados na proposta Kuttner para fornecimento de uma Planta

TMB para o processamento de 199.700t/ano de RSU. Quantidade Unidade Observações

RSU não triado 199.700 t/ano

MOR 132.800 t/ano Corresponde a 66,5% do total de RSU recebidos

7 unidades

30 funcionários

Considerando apenas o pessoal envolvido diretamente

na operação da unidade

2 turnos

35.000 m2

Desconsiderando a área necessária para compostagem e

tratamento dos efluentes líquidos e atmosféricos

130 Nm3/t.MOR

Realizando o quociente entre a quantidade de biogás

estimada a o total de MOR encaminhado ao digestor,

observamos um valor de 120Nm3/t.MOR

15.900.000 Nm3/ano

Realizando o produto entre a quantidade de MOR a ser

tratada e a geração de biogás informada pelo fabricante,

observamos um valor de 17.264.000Nm3/ano

Térmica 34.750 MWh/ano

Elétrica 34.550 MWh/ano

Térmica 26.000 MWh/ano Corresponde a 75% do total gerado

Elétrica 31.000 MWh/ano Corresponde a 90% do total gerado

Térmica 8.750 MWh/ano Corresponde a 25% do total gerado

Elétrica 3.550 MWh/ano Corresponde a 10% do total gerado

66.000 t/ano Corresponde a 33% do total RSU processados





15.000 t/ano Corresponde a 0,075t de água por t de RSU processado

Capacidade instalada

Geração de energia

Excendete de energia

Consumo de energia

Parâmetro

Número de digestores

desnecessário

Geração de biogás

Área requerida

Período de funcionamento

Mão de obra necessária

Gasômetro

Geração de composto

Geração de efluentes líquidos

Recuperação de recicláveis

Geração de Combustível Derivado de Resíduos (CDR)

Geração de rejeitos de planta

Consumo de água industrial

Fonte: Adaptado de KUTTNER, 2009.

4.9.3 O Processo Valorga

O processo Valorga foi originalmente desenvolvido na França com base na patente registrada

por Ducellier G. e Isman M., sendo, posteriormente, adquirido pela empresa Steinmuller

Valorga Sarl, subsidiária da empresa alemã Steinmuller Rompf Wassertechnik GmbH.

Recentemente, a tecnologia foi adquirida pela empresa espanhola Urbaser. O processo

Valorga foi inicialmente projetado para tratar resíduos orgânicos, mas, posteriormente, foi

adaptado para o tratamento da FORM. (BARCELOS et al., 2004)

O sistema Valorga é um processo de digestão anaeróbia via seca, majoritariamente operado na

faixa mesofílica, sendo o digestor de único estágio, fluxo semicontínuo, vertical, de formato

cilíndrico, construído em concreto armado. O sistema de alimentação é realizado de forma

semicontínua (uma vez ao dia) com a introdução do material via bombas similares às

57

utilizadas para bombeamento de concreto. A extração do lodo se dá por um processo de

abertura e fechamento de válvulas que, em função da coluna de lodo, exerce uma pressão que

propicia a extração do material sem a necessidade da utilização de bombas. Como sistema

auxiliar, uma bomba de pistão pode ser utilizada nesse processo. No interior do digestor existe

uma parede com um comprimento de aproximadamente 2/3 do diâmetro do digestor,

separando a região de introdução da região de extração do lodo (Figura 4.15). Isso propicia ao

material ser digerido em um sistema de fluxo pistão (INTERNATIONAL, 2005).

A agitação do material em digestão é realizada pela injeção de biogás comprimido (5,9 a 7,9

atm) através de orifícios localizados na base do digestor, não existindo elementos mecânicos

em seu interior. A manutenção da temperatura ocorre via injeção de vapor d‟água no material

afluente. Esses digestores operam com um teor de ST da ordem de 37 a 55%, um tempo de

detenção hidráulica variando entre 18 e 25 dias, com taxa de produção de biogás variando

entre 82 e 106m³ por tonelada de FORM alimentada e consomem cerca de 25% da energia

produzida (INTERNATIONAL, 2005).

De acordo com informações da página web da empresa15

, a capacidade média das plantas com

tecnologia Valorga é de 127.652t/ano, sendo a planta de Fos Sur Mer, na França, a de maior

capacidade (497.600 t/ano). Atualmente existem 31 plantas construídas, ou em construção, no

mundo. Na Tabela 4.15 são apresentadas as plantas-piloto com tecnologia Valorga.

Tabela 4.15 – Plantas-piloto e de laboratório construídas com tecnologia Valorga

Localização SubstratoVolume do

digestor (m³)

Capacidade da

planta (t/ano)

Ano de

ConstruçãoEscala

Montpellier, França RSU, Dejetos de animais 5 - 1982 Laboratório

La Buisse, França RSU 500 8.000 1984 Piloto

Vannes, FrançaFORM, Dejetos de

animais, Lodo ETE50 - 1986 Piloto

Liège, BélgicaResíduos agrícolas,

Dejetos animais250 - 1988 Piloto

Fonte: Adaptado de (www.valorgainternational.fr)

A Tabela 4.16 apresenta dados referentes à geração e consumo de energia de plantas com

tecnologia Valorga.

15

www.valorgainternational.fr

http://www.valorgainternational.fr/

58

Tabela 4.16 - Balanço Energético de plantas de biometanização com tecnologia Valorga

Planta CapacidadeProdução de

biogás

Geração de

energia

Energia

consumida pela

planta

Energia

excedente

% Energia

excedente

Geneva, Suíça

(mesofílica)

13.200 t/ano

Resíduo orgânico e

de poda

100 a 120 m3/t

0,435 GWh/ano

(elétrica)

0,275 GWh/ano

(elétrica)

0,16 GWh/ano

(elétrica)36,8%

Tilburg, Holanda 52.000 t/ano

FORM e poda82 m

3/t 18 GWh/ano

3,3 GWh/ano

(elétrica)

14,7 GWh/ano

(elétrica)81,7%


Na Figura 4.16 são apresentadas fotos de um digestor com tecnologia Valorga, construído na

cidade espanhola de La Corunã, que, devido a uma série de falhas nos sistemas de segurança,

explodiu em junho de 2002, apenas seis meses após strat-up16

da unidade de biometanização.

Segundo relatos da empresa, falhas nos sistemas de agitação e de monitoramento de nível, e da

pressão interna culminaram na explosão do digestor. Devido ao material em digestão estar

demasiadamente líquido e a problemas no sistema de agitação, ocorreu o chamado “efeito

suffle”, que provocou um inchaço do material em digestão, bloqueando os sistemas de coleta

do biogás, acarretando na elevação da pressão interna e posterior rompimento do digestor.

Após o ocorrido, diversas ações foram tomadas de forma a minimizar os riscos, tais como:

modificações no design e a instalação de uma quantidade maior de coletores de biogás,

sistema de bloqueio da bomba de alimentação em caso de elevação do nível do material em

digestão, instalação de alarmes sonoros e a instalação de uma maior quantidade de discos de

ruptura e válvulas de sobrepressão (PARÉZ, 2003).

16

Strat-up é o período inicial de funcionamento da planta industrial. Nessa fase, os equipamentos são testados e

ajustados para o correto funcionamento. No caso de unidades biometanização, ocorre ainda a estabilização do

processo biológico e aclimatação dos micro-organismos envolvidos no processo de digestão anaeróbia.

59

Figura 4.15 - Modelo esquemático de um digestor com tecnologia Valorga

Fonte: Adaptada de http://www.valorgainternational.fr/en/multipage.xml?pg=3&id=128079

Figura 4.16 – Digestor da planta de La Coruña, Espanha o qual, devido a problemas operacionais,

explodiu.

Fonte: (a) < http://avia.espacioblog.com/post/2008/03/25/nostian-problamatica-do-tratamento-do-lixo> (b) <

http://galiciamedioambiente.wordpress.com/category/calidade-ambiental/rsu-coruna-nostian/>

Segundo Caddet (2001), a unidade de Tilburg foi instalada em 1991 para atender a 10 cidades

do sul da Holanda e foi projetada para tratar 52.000t/ano de FORM e poda verde. Entre os

anos de 1994 a 1999 tratou em média 40.000t/ano, operando com cerca de 80% de sua

capacidade de projeto. A produtividade média de biogás no período foi de 75m3/t de resíduo

processado, com uma concentração de metano de 56%. O biogás produzido na unidade é

purificado a biometano e lançado na rede de gás natural (GN) da região. Do biogás produzido

na unidade, são utilizados 14% para suprir suas necessidades internas de calor e 18% de

energia elétrica. Com uma produção anual de biometano de 2.000.000m3, a unidade lança na

rede 1.360.000m3/ano. A geração de resíduos de planta corresponde a 15% do total em peso de

(a) (b)

http://www.valorgainternational.fr/en/multipage.xml?pg=3&id=128079

60

resíduos processados, sendo os tais resíduos dispostos em um aterro sanitário. O investimento

na unidade foi de cerca de 18 milhões de euros, tendo como principal fonte de receita a taxa

cobrada pelo tratamento dos resíduos (€94/t) e da venda do biometano (€0,5/m3). A unidade

apresentou um pay-back17

de 4,75 anos.

4.9.4 O Processo Laran (Ex - Linde-BRV)

O processo Laran foi originalmente desenvolvido pela empresa Linde BRV Biowaste

Technologies, atualmente é propriedade da austríaca STRABAG Umweltanlagen GmbH.

Segundo Strabag1 (2010), a tecnologia Laran teve seu primeiro digestor em escala-piloto

construído em 1994, em Baar, na Suíça; e, em 1996, o primeiro em escala industrial, em

Sagard, Alemanha.

O sistema Laran, originalmente conhecido como Linde-BRV, é um processo de digestão

anaeróbia via seca, que pode operar nas faixas termofílica ou mesofílica, com digestor de

único estágio, fluxo pistão semicontínuo, horizontal de formato retangular, construído em

concreto armado (Figura 4.17). Pode ser alimentado com diversos tipos de resíduos orgânicos,

aceitando teores de matéria seca entre 15% a 45% (STRABAG2, 2010).

O resíduo é introduzido no digestor por uma unidade compacta de alimentação. O material

digerido é extraído com o auxílio de uma bomba e tanque de vácuo, podendo ser recirculado

ou desidratado por uma prensa, seguida por uma centrífuga, sendo geralmente estabilizado em

túneis de compostagem aeróbia (INTERNATIONAL, 2008).

O sistema Laran trata diversos tipos de resíduos com elevado teor de sólidos, aceitando

resíduos orgânicos de poda, agrícolas, de indústrias, além de FORM. O processo de agitação é

realizado com o auxílio de pás rotatórias perpendiculares às paredes laterais do digestor,

fixados em eixos perpendiculares ao fluxo do material em digestão. Esse sistema evita a

formação de escuma e sedimentação de inertes. Um mecanismo de piso móvel auxilia no

transporte e retirada da massa digerida (STRABAG2, 2010). Devido ao registro de patente do

17

Pay-back é o tempo decorrido entre o investimento inicial e o momento no qual o lucro líquido se iguala a esse

valor. Fonte: (http://pt.wikipedia.org/wiki/Payback_(finan%C3%A7as)).

61

digestor cilíndrico da Kompogas, esse sistema foi desenvolvido com o formato retangular, o

que impossibilitou a utilização do eixo longitudinal para fixação dos agitadores mecânicos

(EDELMANN, W. e ENGELI H, 2005).

De acordo com Ostrem (2004), a produção de biogás esperada no digestor Laran é da ordem

de 100m3/t de FORM alimentada. Na Tabela 4.17 são apresentados dados sobre o consumo

energético e produção de biogás de algumas plantas com tecnologia Laran.

Tabela 4.17 – Produção de biogás e energia em plantas com tecnologia Laran


de biogás

Geração de

energia

Energia

consumida pela

planta

Energia

excedente

% Energia

excedente

Baar, Suíça

18.000 t/ano

Resíduo orgânico e

de poda

85 m3/t 0,64 GWh/ano - - -

Heppenheim,

Alemanha

33.000 t/ano

FORM, poda e

industrial

-

5,7 GWh/ano

(elétrica)

8,8 GWh/ano

(calor)

1,7 GWh/ano

(elétrica)

4,0 GWh/ano

(elétrica)70,2%

Lemgo, Alemanha

(termofílica)

40.000 t/ano

Resíduo orgânico102 m

3/t 6 GWh/ano - - -


De acordo com informações de Strabag1 (2010), a capacidade média das plantas com

tecnologia Laran é de 49.132 t/ano, sendo a planta de Valladolid, na Espanha, a de maior

capacidade (200.000 t/ano). Atualmente existem 21 plantas construídas ou em construção no

mundo. Na Tabela 4.18 são apresentadas as plantas-piloto construídas com tecnologia Laran.

Tabela 4.18 – Plantas-piloto e de demonstração construídas com tecnologia Laran

LocalizaçãoVolume do

digestor (m³)

Ano de

Construção

Baar, Suíça 500 1994

Eurasburg/Quarzbichl,

Alemanha120* 1996

Ravensburg, Alemanha 120* 1996

*Volume calculado considerando um Tempo de Detenção Hidráulico de 22 dias, capacidade instalada de

1.500t/ano e um volume útil de 2/3 do digestor.

Fonte: Adaptado de STRABAG1, 2010 e EDELMANN, W. e ENGELI H, 2005

62

Figura 4.17 - Modelo esquemático de um digestor com tecnologia Laran

Fonte: Adaptado de STRABAG2, 2010.

Na Figura 4.18 são apresentados detalhes de digestores com tecnologia Laran. Na Figura

4.18(a) podem ser observados os agitadores mecânicos do digestor da cidade de Baar na

Suíça; a Figura 4.18(b) mostra o sistema de aquecimento de um digestor, via serpentinas

instaladas nas paredes.

Figura 4.18 – Detalhes de digestores com tecnologia Laran. Na Figura (a) detalhe para os agitadores

mecânicos do digestor da cidade de Baar, Suíça. Na Figura (b) detalhe para o sistema de aquecimento de

um digestor, via serpentinas instaladas nas paredes.

Fonte: Figura (a) - EDELMANN, W. e ENGELI H, 2005 e Figura (b) – CHRZĄSTEK, 2009.

(a) (b)

63

5. Visitas Técnicas às Plantas de Biometanização

Buscando obter dados sobre a realidade operacional de plantas de biometanização de RSU,

bem como subsidiar a análise crítica das informações obtidas via pesquisa bibliográfica, foram

realizadas visitas técnicas à diferentes unidades industriais de biometanização RSU em

operação na Europa.

Para a definição das plantas que seriam visitadas, estabeleceram-se os seguintes critérios:

visitar ao menos uma planta de cada uma das tecnologias de biometanização seca que

atualmente dominam o mercado, sendo elas: Laran; Valorga; Kompogas e Dranco;

otimizar a alocação dos recursos disponíveis para transporte e acomodação;

reduzir o tempo de deslocamento entre as visitas a cada uma das plantas;

facilitar a comunicação e o agendamento das visitas.

Para obtenção de dados relacionados às condições operacionais das plantas visitadas, foi

elaborado um questionário de coleta de informações, em cuja estrutura buscou otimizar a

coleta de dados, com foco na avaliação das condições operacionais da unidades visitadas. O

questionário elaborado é apresentado no Anexo 10.1.

Devido a Espanha ser atualmente um dos países com a maior capacidade instalada de

biometanização de RSU, além de possuir unidades relativamente novas de todas as tecnologias

enfocadas, possibilitando assim uma otimização na alocação de tempo e recursos, optou-se por

visitar plantas localizadas nesse país.

Foram visitadas quatro unidades entre os dias 4 e 11 de dezembro de 2008. Para o

preenchimento dos formulários, direcionaram-se perguntas ao técnico que acompanhou cada

uma das visitas e solicitado que a visita fosse acompanhada pelo responsável pela operação da

planta ou da unidade de biometanização.

O Anexo 10.5 apresenta o relatório fotográfico das visitas técnicas realizadas.

64

5.1 Ecoparque de La Rioja

A visita à unidade foi realizada no dia 5-12-2008 e acompanhada pela Chefe de Qualidade e

Meio Ambiente, Sra. Maite Herrero Sáenz. O Ecoparque de La Rioja ─ localizado em La Rad

de Verea, S/N, 26142, Villamediana de Iregua, La Rioja, Espanha ─ possui uma capacidade

instalada para tratamento de 130.000t/ano de RSU não triados; 10.000t/ano de resíduos de

embalagens recicláveis segregados na fonte; 3.000t/ano de resíduos de grandes volumes e

5.000t/ano de resíduos de poda. A unidade de biometanização é composta por 6 digestores

Kompogas de 1.150m3 cada um; opera a 55°C; com um tempo de detenção de 20 a 23 dias,

teor de matéria seca superior a 20% e uma capacidade instalada para tratar 75.000t/ano de

MOR. A unidade processa os RSU gerados por cerca de 300.000 habitantes (BARCO, 2007).

De acordo com a página web da planta, a unidade produz 14×106m

3 de biogás por ano, gera

em torno de 17.000MWh/ano de energia elétrica, exporta para a rede 12.750MWh/ano, além

de apresentar uma demanda interna de 25% do total de energia elétrica produzida. A unidade

começou a ser construída em 2003, e em 2005 foram iniciados os testes de strat-up e em 2007

a unidade foi inaugurada. O Ecoparque ocupa uma área de total de 8ha, tendo um custo de

implantação de €30.000.000,00 (trinta milhões de euros).

A unidade é divida em três linhas, conforme elencado a seguir:

linha azul: triagem de resíduos de grandes volumes (móveis, eletrodomésticos e

outros).

linha amarela: triagem dos resíduos de embalagens provenientes da coleta seletiva.

linha cinza: tratamento do RSU proveniente da coleta normal, não segregada. É dessa

linha que se recupera a matéria orgânica para envio à unidade de biometanização.

Como sistemas de controle das emissões, a unidade possui uma estação de tratamento de

efluentes (ETE) e um sistema de biofiltros para tratamento do ar ambiente e remoção de

maus odores e compostos orgânicos voláteis. A unidade não possui gasômetro ou sistema

de remoção de gás sulfídrico do biogás. Para controle do teor de gás sulfídrico é

adicionado óxido de ferro ao material que será alimentado. Os digestores possuem um

65

volume útil de 70% e o restante funcionando como uma espécie de gasômetro, utilizado

para armazenamento temporário e para o aproveitamento do biogás são utilizados dois

motores de cogeração GE Jenbacher de 1.095kWmec (1.065kWelec).

A Tabela 5.1 apresenta os dados de entrada e saída da unidade. Conforme pode ser

observado, o percentual de recuperação de recicláveis é inferior a 10% e a geração de

resíduos de planta superior a 50%, enquanto a demanda interna de energia supera 45% do

total gerado. A geração de biogás por tonelada de MOR variou entre 74 e 134m3 e a

geração elétrica entre 103 e 202kWh, valores bem inferiores aos informados pela empresa

que comercializa a tecnologia. A demanda interna de energia elétrica da unidade variou

entre 47 e 61,7%, valores também superiores aos encontrados na página web da unidade.

Tabela 5.1 – Dados de entrada e saída do Ecoparque de La Rioja

2005 2006 2007 2008 2009 2010*

RSU não segregado Cinza kg 18.975.920 49.696.970 109.542.980 110.129.060 111.285.270 52.500.575

Resíduos de embalagens Amarela kg 2.620.380 4.447.610 4.005.730 4.660.010 4.849.562 2.329.630

Resíduos volumosos Azul kg 0 64.660 636.480 648.980 772.970 378.110

Percentual de orgânicos Cinza kg 41,45% 39,08% 38,54%

Recicláveis recuperados Cinza / Azul kg 262.440 1.295.180 4.756.660 7.687.750 8.100.055 3.526.070

Resíduos de planta Cinza / Azul kg 10.328.533 39.342.802 71.561.928 65.083.167 61.654.110 34.026.232

Composto Cinza kg 0 0 1.991.741 690.940 1.144.260 55.780

Matéria orgânica estabilizada Cinza kg 0 0 0 10.037.840 20.887.390 0

Matéria orgânica não estabilizada Cinza kg 0 0 0 28.311.370 0 0

Lodo da biometanização Cinza kg 0 0 0 2.096.400 11.422.845 6.498.200

Recicláveis recuperados Amarela kg 1.310.260 2.385.140 3.183.570 3.292.080 3.566.160 1.850.270

Resíduos de planta Amarela kg 1.038.398 1.784.144 1.198.546 1.405.820 1.175.868 609.058

Biogás Cinza Nm3

0 0 6.077.703 3.182.160 5.457.570 1.713.192

Energia elétrica gerada Cinza kWh 0 0 9.153.100 4.439.600 8.307.400 1.548.100

Energia elétrica exportada Cinza kWh 0 0 0 1.948.600 4.401.700 597.600

Total de resíduos recebidos Todas kg 21.596.300 54.209.240 114.185.190 115.438.050 116.907.802 55.208.315

Total de resíduos recicláveis recuperados Todas kg 1.572.700 3.680.320 7.940.230 10.979.830 11.666.215 5.376.340

Total de resíduos de planta enviados ao aterro Todas kg 11.366.931 41.126.946 72.760.474 66.488.987 62.829.978 34.635.290

Total de matéria orgânica tratada Cinza kg 0 0 1.991.741 41.136.550 33.454.495 6.553.980

Recuperação de recicláveis Todas % 7,3% 6,8% 7,0% 9,5% 10,0% 9,7%

Geração de resíduos de planta Todas % 52,6% 75,9% 63,7% 57,6% 53,7% 62,7%

Utilização da capacidade instalada Todas % 14,6% 36,6% 77,2% 78,0% 79,0% 74,6%

Produção de biogás Cinza Nm3/t RSU 0 0 55 29 49 33

Produção de biogás Cinza Nm3/t MOR 0 0 134 74 127

Produção energia elétrica Cinza kWh/t RSU 0 0 84 40 75 29

Produção energia elétrica Cinza kWh/t MOR 202 103 194

Demanda interna de energia elétrica % 56,1% 47,0% 61,4%

Materiais recuperados e resíduos de planta

Resumo

Geração de biogás e energia

UnidadeTipo de ResíduoLinha de

tratamento

Ano

Resíduos recebidos na planta

Fonte: Adaptado de

http://www.larioja.org/npRioja/upload/documents/472488_100701_Datos_Web_Ecoparque.pdf?idtab=470235

* Dados até 1.º-7-2010

A Tabela 5.2 apresenta um resumo dos principais equipamentos e dados das estruturas do

Ecoparque de La Rioja.

http://www.larioja.org/npRioja/upload/documents/472488_100701_Datos_Web_Ecoparque.pdf?idtab=470235

66

Tabela 5.2 – Resumo dos equipamentos e estruturas do Ecoparque de La Rioja

Equipamentos e estruturas Quantidade Unidade Equipamentos e estruturas Quantidade Unidade

Volume de escavação 185.183 m3

Mesa densimétrica 1 unidades

Concreto estrutural 15.200 m3

Separador ótico 7 unidades

Área construída de galpões/prédios 29.300 m2

Separador magnético 4 unidades

Área de vias internas 17.300 m2

Separador focault 3 unidades

Fosso de recepção de resíduos 2.800 m3

Aspiradores de plástico filme 2 unidades

Correias transportadoras 90 unidades Prensas 6 unidades

Peneiras rotatórias tipo trommel 4 unidades Digestores 6 unidades

Separador balístico 4 unidades Células de compostagem 6 unidades

Outras peneiras 2 unidades Biofiltros 2 x 834 m3

Motogeradores 2 x 1.065 kWh

Equipamentos e estruturas

Fonte: Adaptado de Gobierno de La Rioja (2005).

A Figura 5.1 apresenta uma imagem de satélite da unidade e a Figura 5.2 o layout da unidade.

Em termos de área, o fosso e a unidade de triagem ocupam cerca de 20%; os digestores e

sistema de alimentação, 5%; compostagem, maturação e remoção de impróprios, 12%;

motores de cogeração, 0,5%; e a ETE e os biofiltros 3%.

Figura 5.1 – Imagem de satélite do Ecoparque de La Rioja

Fonte: GoogleEarth

67

Figura 5.2 – Layout do Ecoparque de La Rioja

Fonte: Adaptado de www.ecoparquedelarioja.es

Segundo relatos dos responsáveis pela operação da unidade, dos 6 digestores 5 ficaram

parados por quase um ano devido à demora na reposição de uma peça do sistema de

alimentação. Os RSU da região possuem um alto teor de vidro e, mesmo após a passagem pelo

sistema de triagem, a MOR ainda possui um elevado grau de contaminação de vidro, o qual se

deposita no interior do digestor, formando uma crosta na extremidade em que onde estão

localizadas as tubulações de extração. Esse fato acarreta constantes entupimentos do sistema

de extração. Para desobstrução das tubulações de extração, remove-se um tampão da tubulação

e, com auxílio de uma haste de ferro, realiza-se a desobstrução da linha. Entretanto, quando o

sistema é desobstruído, um jato de lodo é lançado para fora do sistema, acumulando entre os

digestores, formando uma verdadeira lagoa. Esse material é constantemente removido com o

auxílio de bombas e a área foi apelidada pelos operadores como “praça de guerra”. A Figura

5.3 apresenta um detalhe da chamada “praça de guerra”.

http://www.ecoparquedelarioja.es/

68

Figura 5.3 – Detalhe da “praça de guerra” formada devido à necessidade recorrente de desobstrução do

sistema de extração.

A operação da unidade foi licitada em 2002, concedendo ao vencedor os direitos de

exploração até o ano de 2015. Entretanto, em 2009, a empresa Acciona S.A., vencedora da

referida licitação, rescindiu o contrato, alegando elevados prejuízos financeiros com a

operação do Ecoparque de La Rioja.

5.2 Ecoparc 2

A visita à unidade foi realizada no dia 4-12-2008 e acompanhada pelo Chefe de Manutenção,

Sr. Àlvar Bazar Raventos. O Ecoparc 2 ─ localizado na Prolongación Avenida Torre Mateu

s/n, Polígono Industrial de Can Salvatella de Barberà del Valles, Montcada i Reixac, Espanha

─ possui uma capacidade instalada para tratamento de 240.000t/ano de RSU, sendo

70.000t/ano de FORM; e 170.000t/ano de RSU não segregados na fonte. Está sendo construída

uma nova linha para o tratamento de 27.500t/ano resíduos de embalagens recicláveis

segregados na fonte. A unidade de biometanização é composta por 3 digestores Valorga de

4.500m3 cada um, opera a 35°C, a um tempo de detenção variando entre 25 a 30 dias, teor de

matéria seca de 32% +2%. A unidade processa cerca de 13% dos RSU gerados na região

metropolitana de Barcelona e é operada pelo consórcio de empresas Ecoparc del Besòs S.A., o

qual é composto por: FCC S.A.; URBASER S.A.; TIRSSA S.A e TERSA S.A.

69

De acordo com a Entitat del Medi Ambient (2004), a unidade produz 13,7x106m

3 de biogás

por ano, gera em torno de 26.400MWh/ano e apresenta um autoconsumo elétrico de 59%. A

unidade começou a ser construída em 2000, sendo inaugurada em 2004. Em 2007 foram

construídos os túneis de compostagem e a implantação de um novo sistema de desodorização.

Em 2010 foi incorporada uma linha para recuperação de resíduos de embalagens. O custo de

implantação foi de €51.000.000,00 (cinquenta e um milhões de euros). De acordo com Hill et

al. (2005), considerando valores de 2005, o custo de tratamento dos RSU era de US$48,41/t

(quarenta e oito dólares e quarenta e um cents) e o custo de operação e manutenção da unidade

era de US$19.350.000,00 (dezenove milhões trezentos e cinquenta mil dólares), sendo que

US$8.760.000,00 (oito milhões e setecentos e sessenta mil dólares), ou pouco mais de 45% do

total, refere-se a custos de disposição final dos rejeitos de processo.

A unidade é divida em três linhas, conforme elencado a seguir:

linha FORM: triagem da FORM, e a matéria orgânica recuperada é encaminhada à

unidade de biometanização;

linha Resto: triagem do RSU não segregados na fonte, e a MOR é encaminhada aos

túneis de compostagem;

linha Embalagens: triagem dos resíduos de embalagens provenientes da coleta seletiva;

linha Poda Verde: resíduos de poda são triturados e misturados a MOR para envio aos

túneis de compostagem.

A unidade opera 24 horas por dia, 7 dias por semana e recebe resíduos 7 dias por semana.

Os sistemas de pré-tratamento, alimentação e extração da unidade de biometanização

operam 6 dias por semana. De acordo com Roca (2004), o terreno onde está localizada a

unidade possui 9,7ha ─ 2,9ha de área verde; 3,5ha de área ocupada pelas instalações; e

3,2ha de área pavimentada. A linha FORM tem uma capacidade instalada para triar 23t/h e

a Resto é composta por duas linhas com capacidade de 45t/h, cada uma. Para

aproveitamento do biogás são utilizados 4 motores de cogeração de 1.048kWel cada.

Como sistemas de controle das emissões, a unidade possui uma ETE e um sistema de

desodorização do ar ambiente. A ETE utiliza um sistema de nitrificação e desnitrificação,

70

seguido por um sistema de osmose reversa para ultrafiltração do efluente. O sistema de

desodorização tem uma capacidade para tratamento de 500.000m3/h e todas as unidades do

complexo que podem ocasionar na geração de maus odores operam a pressão negativa; o

ar ambiente é aspirado e encaminhado a um sistema de lavadores químicos, composto por

um lavador ácido, seguido por um lavador alcalino, sendo então o fluxo de ar direcionado

a biofiltros. O biogás produzido é direcionado a um gasômetro para armazenamento

temporário, sendo submetido a um tratamento biológico para remoção do sulfídrico,

quando, então, é levado aos motores para geração de eletricidade e calor.

A Tabela 5.3 apresenta os dados de entrada e saída da unidade. Conforme pode ser

observado, o percentual de recuperação de recicláveis dos últimos 3 anos é inferior a 3%, e

a geração de rejeitos de planta superior a 50%; e em 2007 foi de 70,1%. A geração de

biogás por tonelada de FORM é de cerca de 120m3 e a geração elétrica entre 101 e

263kWh.

Tabela 5.3 - Dados de entrada e saída do Ecoparc 2

2006**** 2007*** 2008** 2009*

RSU não segregado t 94.556 149.381 160.929 137.084

FORM t 69.965 68.446 76.603 99.814

Outros t 41 4.647 3.629

Resíduos de grandes volumes t 4.047

Recicláveis recuperados t 25.496 5.202 7.064 6.600

Resíduos de planta t 84.918 152.779 149.752 135.028

Matéria Orgânica Tratada t 69.592 68.446 20.597 25.242

Biogás m3

9.153.000 11.942.000

Energia elétrica gerada MWh 9.028 6.911 20.180 23.281

Total de resíduos recebidos t 164.562 217.827 246.226 240.527

Recuperação de recicláveis % 15,5% 2,4% 2,9% 2,7%

Geração de resíduos de planta % 51,6% 70,1% 60,8% 56,1%

Utilização da capacidade instalada % 68,6% 90,8% 102,6% 100,2%

Produção de biogás Nm3/t total resíduos - - 38 50

Produção de biogás Nm3/t FORM - - 119 120

Produção energia elétrica kWh/t total resíduos 55 32 83 97

Produção energia elétrica kWh/t FORM 129 101 263 233


Resumo

Tipo de Resíduo Unidade



Fonte: Adaptado de: *Entitat del Medi Ambient (2007), ** Entitat del Medi Ambient (2008), *** Entitat del

Medi Ambient (2009), **** Entitat del Medi Ambient (2010).

71

A Figura 5.4 apresenta uma imagem de satélite da unidade. Em termos de área, o fosso e a

unidade de triagem ocupam cerca de 16%, os digestores e sistema de alimentação 3%,

compostagem, maturação e remoção de impróprios 9%, motores de cogeração 0,5% e a ETE e

os biofiltros 8%.

Figura 5.4 – Imagem de satélite do Ecoparc 2

Fonte: GoogleEarth

Figura 5.5 – Layout do Ecoparc 2

Fonte: Adptado de Entitat del medi ambient (2004)

72

Segundo relatos dos responsáveis pela operação da unidade, os 3 digestores passaram por

modificações devido a problemas com o acúmulo de inertes no interior do digestor. Mesmo

direcionando ao digestor apenas a FORM após a triagem, os inertes se acumulavam no interior

dele, sendo, então, necessário abrir os digestores para remoção desse material. Além disso, a

parede central do digestor ─ cuja função é evitar a formação de caminhos preferenciais e

impedir que material alimentado passe direto do tubo de alimentação para o tubo de extração

─ teve de ter seu comprimento reduzido tendo em vista o grande acúmulo de materiais inertes

na passagem entre as duas seções do digestor. Devido ao projeto não contemplar um

mecanismo de acesso ao interior desses digestores, foi necessária a abertura de orifícios no

topo dos digestores para permitir a entrada de máquinas e retirar do material depositado.

Outro inconveniente dessa tecnologia é a necessidade constante de limpeza dos bicos injetores

de biogás comprimido. A agitação do material em digestão é realizada pela injeção de biogás

comprimido na base do digestor; entretanto, tais bicos injetores entopem constantemente.

Frequentemente, os mangotes que injetam o biogás são desconectados, e, com o auxílio de

uma haste de metal, desentopem-se os bicos de injeção. Nesse procedimento, ocorre a perda

de uma parcela do biogás produzido e o serviço é extremamente arriscado, devido à

possibilidade de explosão.

73

A Figura 5.6 apresenta detalhes da operação de limpeza de um dos digestores.

Figura 5.6 – Detalhe da operação de remoção dos inertes sedimentados no interior de um dos digestores do

Ecoparc 2. (a) Detalhe do guindaste utilizado para remoção do material. (b) Detalhe do orifício aberto no

topo do digestor para a entrada dos equipamentos e remoção do material sedimentado. (c) Detalhe do

interior do digestor durante o procedimento de limpeza. (d) Detalhe das caçambas onde eram lançados os

materiais extraídos do interior do digestor.

Fonte: Foto não referenciada. Pertencente ao acervo particular do co-orientador dessa dissertação.

5.3 Centro de Tratamiento de Residuos de Valladolid

A visita à unidade foi realizada no dia 10-12-2008 e acompanhada pelo responsável pela área

de biometanização, Sr. Jorge Mateo. O Centro de Tratamiento de Residuos de Valladolid

(CTR Valladolid) ─ localizado na carretera de León Km 13 - E - 47009, Valladolid, Espanha

─ possui uma capacidade instalada para tratamento de 200.000t/ano de RSU, sendo

15.000t/ano de FORM. A unidade de biometanização é composta por um digestor Laran, cujo

volume total é de 1.986m3; volume útil de 1.682,15; opera a 35°C; um tempo de detenção de

28 dias e um teor de matéria seca entre 27% e 30%. A unidade processa os RSU gerados na

(a) (b)

(c) (d)

74

província de Valladolid, atendendo a uma população de cerca de 500.000 habitantes. A

unidade é operada por um consórcio formado pelas empresas Isolux Cosán Servicios, FCC

S.A. e Zarzuela S.A..

A unidade produz 1,7x106m

3 de biogás por ano, gerando em torno de 3.000MWh/ano. A

unidade começou a ser construída em 1999 e, inaugurada em 2002. O custo de implantação da

foi €21.874.369,00 (vinte e um milhões oitocentos e setenta e quatro mil e trezentos e sessenta

e nove euros). Em 2008, a taxa cobrada para o tratamento dos RSU não segregado era de

€17,00/t (dezessete euros por tonelada) e da FORM de €36,00/t (trinta e seis euros por

tonelada) e a produção de rejeitos de planta é de cerca de 50% dos resíduos recebidos.

A unidade é divida em quatro linhas, conforme elencado a seguir:

linha Orgânico: recebe FORM, lodos de ETE e resíduos de poda. Parte da fração

orgânica recuperada é direcionada à unidade de biometanização e parte ao sistema de

compostagem;

linha RSU não segregado: triagem do RSU não segregados na fonte, sendo que a MOR

é encaminhada diretamente aos túneis de compostagem;

linha Embalagens: triagem dos resíduos de embalagens provenientes da coleta seletiva;

linha Resto: triagem dos resíduos recicláveis provenientes da coleta seletiva de

resíduos secos (diversos tipos de resíduos recicláveis coletados juntos).

A unidade opera em dois turnos de 8 horas, 7 dias por semana. O terreno onde está localizada

a unidade possui cerca de 7ha, sendo 3ha de área construída. Para aproveitamento do biogás é

utilizado um motor de cogeração de 720kW.

Para remoção de maus odores gerados nos galpões de compostagem, a planta possui sistema

de tratamento composto por um lavador de gases e um bilfiltro preenchido com madeira

triturada. Os efluentes líquidos são direcionados a um sistema fechado de recirculação, sendo

utilizados para umidificar os resíduos a serem alimentados no digestor, adequar o teor de

umidade dos resíduos em compostagem e para a umidificação dos biofiltros. A unidade possui

um gasômetro de 2.150m3 para armazenamento temporário do biogás.

75

O material extraído do digestor é encaminhado aos túneis de compostagem aeróbia para pós-

tratamento. O processo é divido em duas etapas (fermentação e maturação) e dura cerca de

quatro semanas. Nas duas primeiras semanas, o material permanece em um dos 12 túneis de

fermentação, sendo então direcionado a um dos dez túneis de maturação, onde permanece por

mais duas semanas.

A Tabela 5.4 apresenta os dados de entrada de resíduos, produção de energia elétrica e

utilização da capacidade instalada do CTR Valladolid. Vale destacar que a unidade possui um

elevado índice de utilização da capacidade instalada, superando os 97%.

Tabela 5.4 - Dados de entrada de resíduos e produção de energia elétrica do CTR Valladolid

2006* 2008**

Total de resíduos recebidos t 195.643 198.073

Utilização da capacidade instalada % 97,8% 99,0%

Energia elétrica gerada MWh 1.750 -

Dados UnidadeAnos

Fonte: Adaptado de: *Junta de Castilla y León (2010). ** www.ctrvalladolid.com

A Figura 5.7 apresenta uma imagem de satélite da unidade. Em termos de área, o fosso ocupa

cerca de 1%; a unidade de triagem, cerca de 10%; o digestor, 1,5%; e a compostagem,

maturação e remoção de impróprios 15% da área total da planta.

Figura 5.7 – Imagem de satélite do CTR Valladolid

Fonte: GoogleEarth

76

Segundo relatos dos responsáveis pela operação da unidade, pouco tempo depois do início da

operação da unidade, uma das pás do sistema de agitação quebrou e teve de ser substituída. O

digestor possui um sistema para auxiliar no fluxo do material em digestão; entretanto, não

suportou o peso do material em digestão, por isso está inoperante. São comuns entupimentos

no sistema de alimentação e nas linhas de triagem.

5.4 Biocompost - Planta de Tratamento de RSU de Vitória-Gasteiz para el Território

Historico de Álava

A visita à unidade foi realizada no dia 9-12-2008 e acompanhada pelo Diretor Financeiro, Sr.

Carlos Matínez Gálvez. A Biocompost ─ localizada na carretera Askarra, s/n, 01015, distrito

industrial de Jundiz, em Vitoria-Gasteiz, Espanha ─ possui uma capacidade instalada para

tratamento de 120.750t/ano de RSU não segregados na fonte e 13.500t/ano de resíduos de

poda. A unidade de biometanização é composta por 1 digestor Dranco de 1.770m3, opera entre

50 e 55°C, com um tempo de detenção de 26 dias e uma capacidade instalada para tratar

20.000t/ano de MOR.

A unidade possui capacidade para produzir 6x106m

3 de biogás por ano e gerar cerca de

6.000MWh/ano de energia elétrica. A unidade começou a ser construída em 2004, sendo que

em 2006 foram iniciados os testes de start-up. Ocupa uma área de total de cerca de 6ha e o

custo de implantação foi de €23.289.292,75 (vinte e três milhões duzentos e oitenta e nove

mil duzentos e noventa e dois euros e setenta e cinco centavos). A unidade é operada por um

consórcio formado pelas empresas FCC S.A. e Cespa Conter S.A..

Os RSU recebidos, após passarem por uma triagem manual para retirada dos materiais de

grande volumes, são direcionados a um trommel, o qual segrega os materiais em três frações

de diferentes diâmetros, sendo elas:

>100mm: linha de materiais recicláveis. Essa fração é direcionada a sistemas de

triagem manual e mecanizada para recuperação dos recicláveis. O rejeito dessa linha é

encaminhado ao aterro sanitário.

77

40 – 100mm: linha de orgânicos com elevada quantidade contaminantes (materiais

impróprios ao processo de biometanização). Essa fração é encaminhada diretamente ao

sistema de compostagem.

< 40mm: linha de orgânico com baixa quantidade de materiais contaminantes. Essa

fração é direcionada ao digestor para biometanização.

Os caminhões que chegam à unidade são pesados e então direcionados a área de descarga. Os

RSU são então basculados dos caminhões em um dos fossos de recpção. A unidade possui

dois fossos, com um volume total de acumulação de 3.516m3, o suficiente para armazenar a

quantidade RSU entregue a cada dois dias.

O sistema de pré-tratamento foi dimensionado de forma a recuperar no mínimo 8% do RSU

recebido na unidade. As linhas de pré-tratamento possuem elevado grau de automatização e

possuem uma capacidade instalada de 30t/h cada.

De forma a garantir um fluxo constante de matéria orgânica para alimentar o digestor, a MOR

é armazenada em um tanque pulmão de 75m3. Esse material é então direcionado a uma tolva

de mistura, para mescla com parte do material extraído do digestor. Nessa mesma câmara o

material é aquecido até uma temperatura de 50°C, via com a injeção de vapor. Além disso,

adiciona-se ainda cloreto ferroso para minimizar a produção de gás sulfídrico e terras

diatomáceas para elevar o teor de matéria seca. A produtividade média de biogás é de

138Nm3/t de MOR alimentada e o sistema promove uma redução de cerca de 15% em peso da

MOR alimentada no digestor. O material extraído do digestor é misturado ao material extraído

dos túneis de compostagem, sendo essa mistura então encaminhada ao galpão de maturação

para produção do composto.

A planta possui três linhas de efluentes líquidos. Uma das linhas capta as águas pluviais

limpas, provenientes dos telhados das unidades e das áreas sem risco de contaminação, e

direcionada a um tanque para armazenamento e reutilização. Outra linha capta as águas

pluviais de áreas com risco de contaminação e os efluentes provenientes da lavagem de

caminhões e dos recipientes de coleta da RSU. Esse efluente é direcionado aos túneis e

compostagem e leiras de maturação para umidificação do material. Os efluentes do processo

78

de tratamento dos resíduos são direcionados a um tanque de armazenamento de 172m3 e

posteriormente coletados por caminhões limpa-fossa e encaminhados a uma ETE.

Posteriormente, pretende-se construir uma ETE na Planta TMB de Vitória-Gasteiz.

Todos os galpões da unidade operam a pressão negativa, sendo o ar ambiente direcionado a

um sistema de tratamento para remoção de maus odores e outros compostos que

comprometam a qualidade do ar. O sistema de tratamento possui duas linhas, sendo uma para

a área de pré-tratamento e o outro para a área de compostagem ─ fermentação e maturação.

Cada uma das linhas possui um scrubber, para lavagem do ar, e um biofiltro de alto

desempenho, possuindo uma eficiência mínima de 98% para remoção de compostos orgânicos

voláteis.

A Tabela 5.5 apresenta os dados de entrada e saída da unidade. Conforme pode ser observado

o percentual de recuperação de recicláveis é de 3,1% e a geração de resíduos de planta

superior a 62,8%. A geração de biogás por tonelada de resíduos recebidos foi de 14,4Nm3 e a

geração elétrica 8,5kWh. Cabe destacar o pequeno percentual de utilização da capacidade

instalada, 48,8%.

Tabela 5.5 – Dados de entrada de resíduos e produção de energia e biogás da Biocompost

Ano

2008

RSU t 58.230

Terras diatomáceas t 705

Recicláveis recuperados t 1.834

Resíduos de planta t 36.982

Matéria Orgânica Estabilizada t 670

Biogás1

Nm3

499.862

Energia elétrica2

MWh 850

Total de resíduos recebidos t 58.935

Recuperação de recicláveis % 3,1%

Geração de resíduos de planta % 62,8%

Utilização da capacidade instalada % 48,8%

Produção de biogás Nm3/t total resíduos 8,5

Produção energia elétrica kWh/t total resíduos 14,4

Resumo

Tipo de Resíduo Unidade




1 - Dado original: 450t - convertido para Nm

3 considerando 65% de metano e uma densidade

0,900248756218906 kg/m3

2 - Calculado considerando 1m3 de biogás igual a 1,7kWh de energia elétrica

Fonte: Adaptado de Ayuntamiento de Vitoria-Gasteiz (2010)

79

A Figura 5.8 apresenta o fluxograma da planta da Biocompost, no qual estão representadas as

três linhas de tratamento dos resíduos, bem como os principais equipamentos utilizados em

cada etapa do processo. A Figura 5.9 apresenta uma imagem da satélite da unidade.

Figura 5.8 – Fluxograma da Planta TMB de Vitória-Gasteiz

Fonte: Adaptado de < http://www.ows.be/pages/foto_ref.php?foto=45_2414_flow_EN.gif>

Figura 5.9 - Imagem de satélite do CTR Valladolid

Fonte: GoogleEarth

http://www.ows.be/pages/foto_ref.php?foto=45_2414_flow_EN.gif

80

6. Análise Crítica das Tecnologias de Biometanização

O presente trabalho objetiva a avaliação de diferentes tecnologias de biometanização de RSU,

de forma a prover os subsídios necessários para a definição de qual é a mais adequada para

aplicação em Minas Gerais. Foram avaliadas quatro tecnologias de biometanização seca de

RSU, as quais são fornecidas por empresas consolidadas no mercado, possuem uma grande

quantidade de plantas construídas, experiência comprovada no desenvolvimento de projetos de

unidades de tratamento de RSU, são marcas sólidas e de atuação global. Para análise das

tecnologias, definiu-se uma série de indicadores, os quais mensuram a eficiência dos processos

e possibilitam uma avaliação mais adequada das mesmas.

Os indicadores foram divididos em quatro grupos, conforme suas características e origem dos

dados. Os grupos de indicadores são os seguintes: Histórico das Tecnologias, Aspectos

Operacionais; Dados de Projeto; Dados Reais.

O grupo Histórico das Tecnologias é composto por dez indicadores, os quais buscam avaliar a

experiência acumulada das tecnologias. Foram utilizados indicadores relacionados aos tipos de

resíduos tratados, capacidade instalada total e anos de experiência. Esse grupo de indicadores

busca mensurar a solidez das tecnologias no mercado. Os dados para o cálculo desses

indicadores foram obtidos nas páginas web das tecnologias e em publicações.

O grupo Aspectos Operacionais é composto por seis indicadores, os quais buscam avaliar a

realidade operacional das plantas e mensurar o grau dos problemas operacionais enfrentados.

Os indicadores utilizados avaliam aspectos como o sistema de introdução, sistema de extração

e qualidade do composto produzido. Os dados utilizados foram obtidos com a aplicação dos

questionários durantes as visitas.

O grupo Dados de Projeto é composto por nove indicadores, os quais comparam as premissas

utilizadas na elaboração dos projetos e a expectativa de desempenho das plantas visitadas. Os

indicadores avaliam aspectos como a produtividade de biogás e energia por tonelada de

resíduo processado e o custo de implantação em função da quantidade de resíduo tratado. Os

81

dados utilizados foram obtidos nas páginas web das plantas ou dos fornecedores das

tecnologias.

O grupo Dados Reais é composto por doze indicadores, que avaliam o desempenho real das

plantas visitadas. Os indicadores utilizados são similares ao do grupo Dados de Projeto,

entretanto, referem-se ao desempenho real das unidades. Foram utilizados dados referentes à

quantidade de resíduos recebidos, energia produzida e rejeitos destinados a aterros sanitários.

Os dados utilizados foram obtidos com a aplicação dos questionários durante as visitas e em

publicações de entidades governamentais locais.

Para cada indicador foi atribuída uma nota entre zero e um, sendo zero, a pior situação, e um a

melhor. Foram utilizados diferentes critérios para a definição das notas de cada um dos

indicadores. Para os indicadores onde o resultado é um número, as notas foram calculadas a

partir da normalização dos resultados, em função do melhor resultado observado. Ou seja, o

melhor resultado recebe a nota 1, e, para os demais, calcula-se a nota, de forma percentual, em

função do melhor resultado. Os critérios utilizados para a definição das notas dos indicadores

onde não foi possível realizar a normalização dos resultados serão descritos, de forma

detalhada, nos capítulos seguintes.

Somando-se as notas da planta atribuídas a cada indicador, obtêm-se o desempenho no grupo,

e realizando a soma da notas dos grupos, o desempenho global. O somatório das notas dos

grupos é realizado de forma ponderada, conforme os diferentes pesos atribuídos a cada um dos

grupos. Optou-se por ponderar de forma diferenciada os grupos, pois, com isso, possibilita-se

atribuir uma maior importância aos grupos de indicadores mais influenciados pela realidade

operacional das tecnologias analisadas. Para a definição do peso atribuído a cada grupo, foram

considerados três critérios: Baixa Subjetividade; Confiabilidade da Informação; e Relevância

Operacional.

Com o critério Baixa Subjetividade, buscou-se reduzir a representatividade dos grupos com

indicadores menos objetivos, ou seja, aqueles mais influenciados pela percepção do avaliador.

Para definir a nota de cada grupo nesse critério, considerou-se a quantidade de indicadores do

grupo que possibilitavam a definição da nota por meio de critérios aritméticos. Nos grupos

82

Dados de Projeto e Dados Reais, a nota de todos os indicadores foi calculada e os grupos

considerados de baixa subjetividade; por isso, para esses grupos foram atribuídos peso 1 no

critério subjetividade. O grupo Histórico das Tecnologias possui indicadores onde as notas

foram calculadas e indicadores onde as notas foram atribuídas, sendo assim, considerado como

um grupo de subjetividade moderada e, por isso, atribuiu-se peso 0,5 a este grupo, nesse

critério. O grupo Aspectos Operacionais foi considerados de elevada subjetividade, uma vez

que não foi possível realizar o cálculo de nenhum dos indicadores, sendo todas as notas

arbitradas pelo avaliador. Dessa forma, atribuiu-se peso 0 ao grupo, nesse critério.

O critério Confiabilidade da Informação refere-se à credibilidade dos dados levantados,

avaliando-se, principalmente, a fonte da informação e o objetivo para o qual os dados foram

disponibilizados. O grupo Dados Reais é o de maior confiabilidade, uma vez que os dados

utilizados foram aqueles reportados pelas plantas, aos governos locais. Essas informações

foram utilizadas, pelos governos locais, em publicações sobre o desempenho dos sistemas de

tratamento de resíduos ou de geração de energia. Dessa forma, atribuiu-se peso 1, ao critério

Confiabilidade da Informação, para o grupo Dados Reais. Os grupos Histórico das

Tecnologias e Dados de Projetos utilizaram informações publicadas pelas empresas que

comercializam as tecnologias ou pelas próprias plantas, em suas páginas web, com o objetivo

de publicidade e marketing. São informações que muitas vezes não condizem com a realidade

operacional das unidades, sendo então atribuído peso 0,5 aos grupos Histórico das Tecnologias

e Dados de Projeto, no critério Confiabilidade da Informação. O grupo Aspectos Operacionais

utilizou informações coletadas durante as entrevistas, as quais podem estar distorcidas ou

equivocadas. Sendo assim, também atribuiu-se peso 0,5, ao grupo nesse critério.

O critério Relevância Operacional avalia o grau de influência da realidade operacional das

unidades no resultado dos indicadores. Considera-se este critério o mais importante, uma vez

que representa o desempenho real das plantas e tecnologias avaliadas. Os grupos Aspectos

Operacionais e Dados Reais possuem os indicadores de maior relevância operacional, uma vez

que seus resultados são diretamente influenciados pelo desempenho e realidade operacional

das unidades visitadas. Dessa forma, optou-se por atribuir peso 2 a esses grupos. Os grupos

Histórico das Tecnologias e Dados de Projeto não sofrem nenhuma influência sobe a realidade

operacional e desempenho das unidades, sendo então atribuído peso 0 a estes grupos.

83

A Tabela 6.1 apresenta um quadro resumo dos pesos atribuídos a cada um dos critérios

avaliados, bem como o peso final de cada um dos grupos de indicadores.

Tabela 6.1 – Critérios utilizados na definição dos pesos de cada um dos grupos de indicadores

Histórico das

tecnologias

Aspectos

Operacionais

Dados de

ProjetoDados Reais

Subjetividade 0,5 0 1 1

Confiabilidade dos dados 0,5 0,5 0,5 1

Relevância 0 2 0 2

Peso 1 2,5 1,5 4

Grupo de Indicadores

Critério

6.1 Histórico das Tecnologias

O grupo Histórico das Tecnologias é composto por nove indicadores, os quais comparam a

experiência acumulada das tecnologias e a representatividade de cada uma no mercado. Nesse

grupo foram avaliados os seguintes indicadores:

A1. faixa de operação;

A2. capacidade instalada total;

A3. capacidade instalada média das plantas;

A4. planta de maior capacidade instalada;

A5. anos de experiência;

A6. representante no Brasil;

A7. quantidade de unidades implantadas ou em construção;

A8. tipo de resíduos tratados;

A9. experiência em utilização do biogás;

O indicador A1 compara a experiência das tecnologias em operar os digestores em diferentes

faixas de temperatura. Devido à grande variedade de resíduos a serem processados em

unidades de biometanização, a experiência em operar os digestores em diferentes faixas de

temperaturas é um ponto que deve ser valorizado. Para as tecnologias em que todas as plantas

operam na mesma faixa de temperatura, foi atribuída a nota 0,5, enquanto que para as

tecnologias que possuem unidades que operam em faixa mesofílica e outras em faixa

termofílica, atribuiu-se a nota 1.

84

O indicador A2 avalia a experiência acumulada das tecnologias, comparando a quantidade

total de resíduos tratados por cada uma das tecnologias. Para tanto, realizou-se o somatório da

capacidade instalada, em toneladas de resíduos tratados por ano, de todas as plantas

construídas, ou em construção, de cada uma das tecnologias. Nesse indicador considerou-se a

capacidade instalada das plantas TMB como um todo, e não apenas das unidades de

biometanização.

O indicador A3 avalia qual das tecnologias possui plantas de maior capacidade instalada. O

resultado do indicador refere-se à média da capacidade instalada de todas as plantas, de cada

uma das tecnologias. Considera-se esse indicador relevante, pois as tecnologias avaliadas

possuem um elevado custo de implantação e operação, e a sua aplicação em países em

desenvolvimento só será viável em unidades de grande porte, devido à redução dos custos

pelos ganhos de escala. Assim como no A2, considerou-se a capacidade instalada das plantas

TMB como um todo, e não apenas das unidades de biometanização.

O indicador A4 compara qual das tecnologias possui a Planta TMB de maior capacidade

instalada. Para o cálculo foi considerada a capacidade instalada das plantas como um todo, e

não apenas a dos digestores. Considera-se esse indicador relevante, pois as tecnologias

avaliadas possuem um elevado custo de implantação e operação, e a sua aplicação em países

em desenvolvimento só será viável em unidades de grande porte, devido à redução dos custos

pelo ganho de escala. Assim como no A2, considerou-se a capacidade instalada das plantas

TMB como um todo, e não apenas das unidades de biometanização.

O indicador A5 avalia qual das tecnologias possui mais tempo de experiência em pesquisa,

construção e operação de unidades de biometanização. Para o cálculo foi considerado o ano de

implantação da primeira unidade, em escala piloto, de cada uma das tecnologias.

O indicador A6 verifica quais das tecnologias possui representante técnico-comercial no

Brasil. Devido a se trataram de projetos de elevada complexidade, bem como da necessidade

de um acompanhamento constante dos fabricantes na implantação e operação da unidade,

entende-se que a existência de um representante no Brasil, acarretará em redução de custos,

85

para o contratante, no desenvolvimento do projeto. As tecnologias que possuírem

representante no Brasil recebem nota 1 e as que não possuírem, nota 0.

O indicador A7 compara qual das tecnologias possui um maior número de empreendimentos

implantadas ou em construção. As características dos resíduos variam significativamente de

cidade para cidade, de gerador para gerador. Dessa forma, a tecnologia que possuir uma maior

quantidade de unidades, possuirá uma maior experiência no desenvolvimento de plantas para

resíduos com diferentes características.

O indicador A8 compara a quantidade de tipos de resíduos, nos quais as tecnologias possuem

experiência de tratamento. A tecnologia que possui a experiência na maior quantidade recebeu

nota 1, e as demais tecnologias, uma nota proporcional, em função de quantos tipos de

resíduos, a tecnologia possui experiência no tratamento.

O indicador A9 compara a quantidade de usos do biogás, nos quais as tecnologias possuem

experiência. A tecnologia que possui a experiência na maior quantidade recebeu nota 1, e as

demais tecnologias, uma nota proporcional, em função de quantos tipos de usos do biogás, a

tecnologia possui experiência.

Com exceção do indicador A1, para o cálculo das notas dos demais indicadores foi realizada a

normalização dos resultados, em função do melhor resultado para cada indicador, ao qual se

atribui a nota 1. As demais notas foram calculadas, de forma percentual, com relação ao

melhor resultado.

A seguir, é apresentada a Tabela 6.2, contendo a matriz de resultados dos indicadores do grupo

Histórico das Tecnologias.

86

Tabela 6.2 – Matriz de resultados do grupo Histórico das Tecnologias

Dranco Valorga Kompogas Laran

Nota 0,50 1,00 0,50 1,00

Obs.: Termofílico Mesofílico e termofílico Termofílico Mesofílico e termofílico

Nota 0,36 1,00 0,36 0,27

Obs.: 1.231.000 t/ano 3.446.596 t/ano 1.233.250 t/ano 936.460 t/ano

Nota 0,42 1,00 0,22 0,38

Obs.: 53.522 t/ano 127.652 t/ano 28.680 t/ano 49.132 t/ano

Nota 0,36 1,00 0,55 0,40

Obs.: 180.000 t/ano 497.600 t/ano 274.000 t/ano 200.000 t/ano

Nota 0,93 1,00 0,68 0,57

Obs.:26 anos, primeira planta

construída em 1984

28 anos, primeira planta

construída em 1982


construída em 1991


construída em 1994

Nota 0,00 0,00 1,00 0,00

Obs.: Não Não Sim, a Kuttner do Brasil Não

Nota 0,70 0,72 1,00 0,49

Obs.: 30 unidades 31 unidades 43 unidades 21 unidades

Nota 1,00 0,86 0,71 0,86

Obs.:

7 tipos - plantações energéticas,

lodo de ETE, esterco, resíduo

industrial orgânico, FORM,

MOR, poda verde.

6 tipos - esterco, resíduo

agricola, resíduo industrial

orgânico, FORM, MOR, poda

verde.

5 tipos - poda verde, resíduo

industrial orgânico, FORM,

MOR, poda verde.

6 tipos - lodo de ETE, resíduo

agricola, resíduo industrial

orgânico, FORM, MOR, poda

verde.

Nota 0,50 0,75 1,00 1,00

Obs.: Calor e eletricidadeCalor, eletricidade e lançamento

na rede de gás natural

Calor, eletricidade, GMV e

lançamento na rede de gás

natural

Calor, eletricidade, GMV e

lançamento na rede de gás

natural4,76 7,33 6,02 4,98

A3

Tecnologias

Faixa de operação

Tipos de resíduos tratados

Planta de maior

capacidade instalada

Anos de experiências

Representante no Brasil

A2

Quantidade de unidades

implantadas ou em

implantação

A4

A5

A6

A7

A8

Capacidade instalada total

Capacidade instalada

média das plantas

Somatório das notas

Histórico das tecnologias

A9

Indicadores

Experiência em utilizações

de biogás

A1

87

Quanto ao indicador A2, a tecnologia Valorga foi a que apresentou o melhor desempenho. São

processadas anualmente, cerca de, 3.446.596 toneladas de resíduos nas plantas TMB que

possuem essa tecnologia de biometanização. A Valorga possui uma capacidade instalada

superior ao somatório da capacidade instalada das outras três tecnologias juntas, as quais

processam anualmente 3.400.710 toneladas de resíduos.

No indicador A3, a tecnologia Valorga obteve o melhor desempenho. A capacidade instalada

média das plantas TMB, que utilizam essa tecnologia de biometanização, é de 127.652

toneladas de resíduos por ano. A capacidade instalada média da Valorga é cerca de 2,5 vezes

superior a Dranco e a Laran, as quais possuem uma capacidade média instalada de 53.552 e

49.132 toneladas de resíduos por ano, respectivamente.

Com relação ao indicador A4, a tecnologia Valorga foi a que obteve o melhor resultado. A sua

maior unidade processa 497.600 toneladas de resíduos por ano, e está instalada na cidade

francesa de Fos sur Mer. Essa unidade possui uma capacidade instalada 1,8 vezes superior a

segunda colocada, a qual possui tecnologia Kompogas, e processa 274.000 toneladas de

resíduos por ano.

Quanto ao indicador A5, a tecnologia Valorga foi a de melhor desempenho, pois é a que

possui mais tempo de experiência. Seu primeiro digestor, em escala piloto, foi construído em

1982, na cidade de Montpelllier, na França.

De forma global, a tecnologia Valorga foi a que apresentou o melhor desempenho no grupo

Histórico das Tecnologias, obtendo uma nota total de 7,22 pontos. O bom desempenho da

tecnologia Valorga foi resultado, principalmente, pela possibilidade de construção de unidades

de grande porte, com elevada capacidade de tratamento. Esse é um aspecto muito positivo,

uma vez que, conforme mencionado anteriormente, a redução nos custos de implantação e

operação como o aumento da escala das unidades, é um fator que pode contribuir para a

viabilização da construção de plantas TMB em países em desenvolvimento. A tecnologia

Valorga apresentou um resultado 1,2 vezes melhor do que a Kompogas, segunda colocada e

que obteve 5,81 pontos e 1,5 vezes superior a Laran e Dranco, que obtiveram 4,87 e 4,76

pontos, ocupando a terceira e quarta posição, respectivamente.

88

6.2 Aspectos Operacionais

O grupo Aspectos Operacionais é composto por seis indicadores, os quais avaliam o

funcionamento dos principais sistemas que compõem unidades biometanização seca de RSU,

problemas operacionais devido ao acúmulo de materiais impróprios no interior do digestor e a

destinação dada ao composto produzido. Para tanto, foram avaliados os seguintes indicadores:

B1. sistema de introdução;

B2. sistema de agitação e mistura do material em digestão;

B3. sistema de extração;

B4. sistema de remoção do gás sulfídrico do biogás;

B5. problemas devido ao acúmulo de materiais impróprios no interior do digestor;

B6. destinação do composto.

Os indicadores do grupo Aspectos Operacionais são os mais subjetivos, dentre os quatro

grupos avaliados. Buscando reduzir a subjetividade na definição das notas de cada indicador,

adotaram-se os seguintes critérios para definição das pontuações de cada indicador:

caso o sistema esteja funcionando de forma adequada e não tenham sido relatados ou

observados problemas operacionais, nota 1;

caso sistema esteja funcionando de forma satisfatória, entretanto foram relatados ou

observados problemas operacionais, nota 0,5;

caso o sistema esteja inoperante ou funcionando de forma precária, nota 0.

O indicador B1 avalia o funcionamento dos sistemas de introdução do resíduo nos digestores

visitados. É comum a ocorrência de problemas operacionais nesses sistemas, sendo os

principais relacionados à obstrução das tubulações pelo acúmulo de materiais impróprios, e o

enroscamento de plásticos e outros materiais nos sistemas de mistura.

O indicador B2 verifica a ocorrência de problemas no sistema de agitação e mistura do

material em digestão. Esse sistema é responsável por homogeneizar, de forma adequada, o

material no interior do digestor, de forma a impedir a formação de caminhos preferenciais,

zonas mortas ou o acúmulo de inertes, bem como promover o contato constante da matéria

89

orgânica com os microorganismos responsáveis pelo processo de digestão. Esse é um dos

sistemas que mais costuma apresentar problemas operacionais nas unidades de biometanização

de RSU.

O indicador B3 compara o funcionamento do sistema de extração do resíduo digerido nas

unidades visitadas. Esse sistema é responsável pela transferência do material digerido do

interior do digestor ao sistema de desaguamento. Os principais problemas verificados são

entupimento das tubulações pelo acúmulo de material impróprio.

O indicador B4 avalia o sistema de remoção de gás sulfídrico do biogás. Esse é um aspecto

importante, uma vez que a utilização do biogás com elevadas concentrações de gás sulfídrico

compromete a vida útil dos motores de cogeração.

O indicador B5 avalia a existência de problemas operacionais relacionados ao acúmulo de

inertes no interior do digestor. Devido à heterogeneidade dos RSU, operar de forma adequada

(extrair 100% do impróprio introduzido), com elevadas concentração de impróprios no

substrato, é uma característica almejada por todas as tecnologias de biometanização de RSU.

São extremamente comuns problemas devido a acumulação de inertes que ocasionam,

principalmente, a redução no volume útil do digestor e obstrução das tubulações.

O indicador B6 verifica a destinação dada ao composto produzido nas plantas visitadas. A

gestão adequada do composto é um ponto chave na gestão de Plantas TMB. A produção de um

composto de qualidade e a viabilização de um mercado consumidor para venda ou doação é

um aspecto extremamente relevante. Caso esse mercado consumidor não seja viabilizado, será

necessário encaminhar o composto a um aterro sanitário, o que acarretará em elevados custos

operacionais. Os principais entraves à doação ou comercialização do composto são a elevada

concentração de metais ou microorganismos patogênicos, bem como o preconceito por se

tratar de composto produzido a partir do “lixo”.

A seguir, é apresentada a Tabela 6.3, a qual contém a matriz de resultados dos indicadores do

grupo Aspectos Operacionais.

90

Tabela 6.3 – Matriz de resultados do grupo Aspectos Operacionais

Biocompost

Dranco

Ecoparc 2

Valorga

Ecoparque de La Rioja

Kompogas

CTR Valladolid

LaranDranco Valorga Kompogas Laran

Nota 0,5 1 0,5 0,5

Obs.:

Durante a visita estavam sendo realizados

reparos para desobstrução do sistema de

mistura do material que será introduzido no

digestor. Segundo o técnico responsável

reparo, esse é um problema recorrente.

Não foram relatdos ou verificados problemas.

Foram relatados problemas de entupimento

das tubulações de alimentação devido a

elevada concentração de vidro no material

que é introduzido no digestor.

Foram relatados problemas devido obstrução

do sistema, devido ao acúmulo de sacos

plásticos nas roscas de introdução.

Nota 0,5 0,5 0,5 0,5

Obs.:

Foram relatados problemas relativo a

formação de caminhos preferênciais ou zonas

mortas.

Foram relatados problemas referentes a

formação de zonas mortas, devido ao

acúmulo de material em determinadas zonas

do digestor.

Foram relatados problemas relativo a

formação de caminhos preferênciais e zonas

mortas.

O digestor possui um sistema de piso móvel

para auxiliar no fluxo do material no interior

do digestor, entretanto, o mesmo não

funcionou de forma adequada e foi

desativado.

Foram relatados problemas de formação de

zonas mortas nas laterais do digestor.

Nota 0,5 0,5 0 1

Obs.:

O processo de alimentação/extração do

digestor não é realizado aos domingos. O

material em digestão sedimenta na base do

digestor e obstrui a tubulação de extração, o

que compromete o funcionamento do sistema.

Foram relatadas ocorrências de rompimento

dos anéis de vedação da bomba de extração.

Durante esses eventos, ocorreu o vazamento

de uma grande quantidade de lodo no galpão

do sistema de extração, o que ocasiou uma

série de incovenientes.

Foram relatados problema recorrentes de

entupimento das tubulações de extração em

função a elevada concentração de vidro no

material em digestão. O sistema funciona por

gravidade e o processo de desentupimento é

realizado de forma manual e acarreta na

formação das chamadas "praças de guerra".

Não foram relatados ou verificados

problemas. O sistema de extração possui uma

bomba e um tanque de vácuo. Caso ocorra

alguma obstrução do sistema, eleva-se a

pressão de vácuo, o que promove o

esvaziamento da tubulação.

Nota 1 1 0,5 1

Obs.:

Remoção por via biológica (biofiltros), com

elevada eficiência até a concentração de

2.000ppmV.


problemas. Parte da água proveniente do

processo de desaguamento é direcionada para

a umidificação do sistema.



2.000ppmV.





Para evitar a formação do gás sulfídrico,

adiciona-se cloreto férrico no material que

será introduzido no digestor. Segundo

informado na visita, a concentração de gás

sulfídrico no biogás é tão elevada que chega a

corroer os EPIs dos funcionários que

trabalham na manutenção do sistema de

extração de biogás.



2.000ppmV.





Nota 0,5 0 0,5 0,5

Obs.:Foram relatados problemas recorrentes de

acumulação de inertes no interior do digestor.

Devido ao elevado acumulo de inertes no

interior dos digestores, foi necessário o

completo esvaziamento dos digestores para

remoção desse material.

Foram relatados problemas recorrentes de

acumulação de inertes no interior do digestor,

principalmente devido a obstrução do sistema

de extração pela grande concentração de

vidro.

Foram relatados problemas recorrentes de

acumulação de inertes no interior do digestor.

Nota 1 0,5 1 0,5

Obs.:A maior parte do composto produzido é

comercializada.

A maior parte do composto produzido é

direcionada ao aterro sanitário.


comercializada.


direcionada ao aterro sanitário.

4,00 3,50 3,00 4,00

Tecnologia

B5


Sistema de

Introdução

Agitação e mistura

do material em

digestão

Sistema de extração

B6

Problemas devido ao

acumulo de materiais

impróprios no interior

do digestor

Remoção do gás

sulfídrico no biogás

Aspectos Operacionais

Planta

Qualidade do

composto

B1

B2

B3

B4

91

Quanto ao indicador B6, verificou-se que o CTR Valladolid e o Ecoparc 2 são os que

enfrentam os maiores entraves na gestão do composto gerado. As duas unidades operam na

faixa mesofílica, o que, segundo relatos dos operadores, faz com que os composto possua uma

elevada concentração de patogênicos, o que inviabiliza a sua comercialização ou doação. Um

complicador adicional do Ecoparc 2 é o fato do mesmo estar localizado em uma área urbana, o

que restringe um possível mercado consumidor para o composto. Nessas duas unidades a

maior parte do composto é destinada a aterros sanitários. Nas demais plantas, segundo

informações dos responsáveis, os compostos produzido é de boa qualidade e a maior parte é

comercializada ou doada.

No grupo Aspectos Operacionais, o CTR Valladolid (Laran) e a Biocompost (Dranco) foram

as que apresentaram o melhor desempenho, atingindo 4,00 pontos, seguidos pelo Ecoparc 2

(Valorga) com 3,50 e pelo Ecoparque de La Rioja (Kompogas) com 3,00 pontos.

6.3 Dados de Projeto

O grupo Dados de Projeto é composto por oito indicadores, os quais comparam às estimativas

de desempenho de cada uma das unidades visitadas. Os indicadores foram calculados com

base nos dados de projeto das unidades. As informações necessárias para os cálculos foram

obtidas durantes as visitas técnicas ou nas páginas web das unidades ou dos fabricantes das

tecnologias. Para tanto, foram avaliados os seguinte indicadores:

C1. capacidade instalada de biometanização pelo volume total dos digestores;

C2. produtividade diária de biogás pelo volume total dos digestores;

C3. geração anual de energia elétrica pelo volume total dos digestores;

C4. produtividade de biogás por tonelada de resíduo introduzido no digestor;

C5. custo de implantação pela capacidade instalada de tratamento de RSU;

C6. custo de implantação pela produtividade anual de biogás;

C7. custo de implantação pela geração anual de energia elétrica;

C8. geração de energia elétrica por tonelada de resíduo introduzido no digestor.

Para o cálculo das notas dos indicadores do grupo Dados de Projeto, realizou-se a

normalização dos resultados, em função do melhor resultado obtido em cada indicador, ao

92

qual se atribui a nota 1. As demais notas foram calculadas, de forma percentual, com relação

ao melhor resultado.

O indicador C1 avalia a eficiência dos digestores quanto à carga orgânica volumétrica

aplicada, comparando a relação entre a quantidade de resíduos orgânicos introduzidos nos

digestores e o volume total dos digestores. O cálculo do indicador foi realizado pelo quociente

entre a capacidade instalada de biometanização, em toneladas de resíduos orgânicos

introduzidos nos digestores, e o volume total dos digestores, em metros cúbicos.

O indicador C2 avalia a eficiência dos digestores quanto à produtividade de biogás,

comparando a relação entre a produtividade de biogás e o volume total dos digestores. Foi

calculado pelo quociente entre a produtividade biogás, em metros cúbicos de biogás gerados

por dia, e o volume total dos digestores, em metros cúbicos.

O indicador C3 avalia a eficiência dos digestores quanto à geração de energia elétrica,

comparando a relação entre a geração de energia elétrica e o volume total dos digestores. Foi

calculado pelo quociente entre a geração anual de energia elétrica, em megawatts-hora gerados

por ano, e o volume total dos digestores, em metros cúbicos.

O indicador C4 avalia a eficiência da unidade de biometanização quanto à produtividade de

biogás, comparando a relação entre a produtividade de biogás e a quantidade de resíduos

orgânicos introduzidos nos digestores. Foi calculado pelo quociente entre a produtividade

biogás, em metros cúbicos de biogás gerados por ano, e a capacidade instalada de

biometanização, em toneladas de resíduos orgânicos introduzidos nos digestores por ano.

O indicador C5 compara a relação entre o custo de implantação e a capacidade instalada de

processamento de RSU. Foi calculado pelo quociente entre o custo de implantação, em euros,

e a capacidade instalada de unidade, em toneladas de RSU recebidos por ano.

O indicador C6 compara a relação ente o custo de implantação da unidade e a produtividade

de biogás. Foi calculado pelo quociente entre o custo de implantação, em euros, e a

produtividade de biogás, em metros cúbicos de biogás gerados por ano.

93

O indicador C7 compara a relação entre o custo de implantação e a geração de energia elétrica.

Foi calculado pelo quociente entre o custo de implantação, em euros, e a geração de energia

elétrica, em quilowatts-hora de energia elétrica gerados por ano.

O indicador C8 avalia a eficiência na geração de energia elétrica quanto à quantidade de

resíduos orgânicos introduzidos nos digestores. Foi calculado pelo quociente entre a

quantidade de energia elétrica gerada, em quilowatts-hora de energia elétrica gerados por ano,

e a capacidade instalada de biometanização, em toneladas de resíduos orgânicos introduzidos

no digestor por ano.


Dados de Projeto.

94

Tabela 6.4 – Matriz de resultados do grupo Dados de Projeto

Biocompost

Dranco

Ecoparc 2

Valorga


Kompogas

CTR Valladolid


Nota 1,00 0,79 0,96 0,67

Obs.:

11,3 t de resíduos orgânicos

introduzidos no digestor por ano

/ m3 de digestor



/ m3 de digestor



/ m3 de digestor



/ m3 de digestor

Nota 0,77 0,50 1,00 0,42

Obs.:4,3 m

3 de biogas por dia / m

3 de

digestor

2,8 m3 de biogas por dia / m

3 de

digestor


3 de

digestor


3 de

digestor

Nota 1,00 0,58 0,55 0,45

Obs.: 3,4 MWh/ano / m3 de digestor 2,0 MWh/ano / m

3 de digestor 1,8 MWh/ano / m


3 de digestor

Nota 0,74 0,61 1,00 0,61

Obs.:

138,0 m3 de biogás / t toneladas

de resíduos orgânicos

introduzidos no digestor

114,2 m3 de biogás / t de

resíduos orgânicos introduzidos

no digestor



no digestor



no digestor

Nota 0,57 0,51 0,54 1,00

Obs.: 192,87 € / t de RSU recebidos

por ano

212,50 € / t de RSU recebidos

por ano


por ano


por ano

Nota 0,25 0,58 1,00 0,17

Obs.:8,44 € / m

3 de biogás gerado

por ano

3,72 € / m3 de biogás gerado

por ano


por ano


por ano

Nota 0,50 1,00 0,82 0,26

Obs.:3,88 € / kWh/ano de energia

elétrica gerada

1,93 € / kWh/ano de energia

elétrica gerada


elétrica gerada


elétrica gerada

Nota 1,00 0,73 0,57 0,67

Obs.:

300 kWh de energia elétrica / t












5,33 4,30 5,61 3,98

Dados de projeto

C4

C6

C5

C8

Geração anual de energia

elétrica por tonelada de resíduo

orgânico introduzido no digestor

Custo de implantação pela

capacidade instalada de

tratamento de RSU

Produtividade de biogás por

tonelada de resíduo orgânico

introduzido no digestor

Capacidade instalada de

biometanização pelo volume

total dos digestores

Produtividade diária de biogás

pelo volume total dos digestores


produtividade anual de biogás

C7


geração anual de energia

elétrica

Planta

Tecnologia


C3

Geração anual de energia

elétrica pelo volume total dos

digestores

C1

C2

95

A Biocompost (Dranco) e o Ecoparque de La Rioja (Kompogas) foram as unidades que

apresentaram o melhor desempenho no indicador C1. A expectativa de aplicação de carga

orgânica volumétrica dessas plantas é bastante similar, sendo elas, respectivamente, de 11,3 e

10,9 toneladas de resíduos orgânicos introduzidos por ano por m3 de digestor. O CTR

Valladolid (Laran) foi o que apresentou a pior expectativa de desempenho, 7,5 toneladas de

resíduos orgânicos introduzidos por ano por m3 de digestor, valor este 33% inferior a

expectativa da Biocompost.

Quanto ao indicador C2, o Ecoparque de La Rioja (Kompogas) foi a unidade de melhor

desempenho. A produtividade esperada de biogás e de 5,6m3 por m

3 de digestor, a qual é 30%

superior a Biocompost (Dranco), segunda melhor expectativa, com 4,3m3 por m

3 de digestor.

Com relação ao CTR Valladolid (Laran), que apresentou a pior expectativa, 2,3m3 por m

3 de

digestor, o Ecoparque de La Rioja apresentou um resultado 137% superior.

No que tange o indicador C3, a Biocompost (Dranco) foi a planta que apresentou o melhor

resultado, 3,4 MWh de energia elétrica por ano por m3

de digestor. O Ecoparc 2 (Valorga),

segundo melhor desempenho, apresentou um resultado 42% inferior, gerando 2,0 MWh/m3.

Com relação ao CTR Valladolid (Laran), o qual apresentou o pior resultado, gerando 1,5

MWh/m3, ou seja, 55% inferior a expectativa da Biocompost.

O Ecoparque de La Rioja (Kompogas) foi a planta que apresentou o melhor resultado no

indicador C4, com uma expectativa de produção de 186,7 m3 de biogás por tonelada de

resíduo introduzida no digestor, a qual é 35% superior ao resultado da Biocompost (Dranco),

que apresentou a segunda melhor expectativa, com uma produção estimada de 138m3/t. Já o

Ecoparc 2 (Valorga) e o CTR Valladolid (Laran), apresentaram um desempenho 39% inferior

ao do Ecoparque de La Rioja, com um expectativa de produção de 114,2 e 113,3m3/t,

respectivamente.

Para o indicador C5, o CTR Valladolid (Laran) foi planta que apresentou o menor custo de

implantação por tonelada de RSU recebido anualmente, 109,37€/t. O segundo menor custo foi

observado na Biocompost (Dranco), 192,87€/t, valor esse 76% superior ao observado no CTR

Valladolid.

96

A unidade que apresentou um melhor desempenho para o indicador C6, foi o Ecoparque de La

Rioja, com um custo de implantação 2,14€ por m3 de biogás produzido. O Ecoparc 2

(Valorga), o qual apresentou o segundo menor custo, de 3,72€/m3, é 74% superior ao

apresentado pelo Ecoparque de La Rioja. Já o CTR Valladolid (Lara), planta que possui o

custo mais elevado, de 12,87€/m3, ou seja, 500% superior ao Ecoparque de La Rioja.

Entretanto, esse fato se deve pela baixa relação entre a capacidade instalada de biometanização

e de processamento de RSU da unidade.

Para o indicador C7, a unidade que apresentou o menor custo de implantação, por kWh de

energia elétrica gerada anualmente, foi o Ecoparc 2 (Valorga), 1,93€/kWh/ano. O Ecoparque

de La Rioja (Kompogas) apresentou o segundo menor custo, 2,35€/kWh/ano, o qual é 22%

superior ao do Ecoparc 2. Já o CTR Valladolid, o qual é 277% superior ao do Ecoparc 2, teve

o custo mais elevado, de 7,99€/kWh/ano.

Com relação ao indicador C8, a planta de melhor desempenho foi a Biocompost (Dranco),

com uma estimativa de geração de 300kWh de energia elétrica por tonelada de resíduo

orgânico introduzido no digestor. O Ecoparc 2 (Valorga), segundo melhor desempenho,

apresentou um resultado 27% inferior, com uma estimativa de produção de 220kWh/t. Já o

Ecoparque de La Rioja (Kompogas), o qual apresentou o pior desempenho, possui uma

estimativa de geração de 170kWh/t, ou seja, 43% inferior a da Biocompost.

No grupo Dados de Projeto, o Ecoparque de La Rioja (Kompogas) foi a planta de melhor

desempenho, atingindo 5,61 pontos, seguido pela Biocompost (Dranco), 5,33 pontos, Ecoparc

2 (Valorga), 4,30 pontos e, em último lugar, CTR Valladolid (Laran), com 3,98 pontos. O bom

desempenho do Ecoparque de La Rioja foi ocasionado, principalmente, pelo desempenho

estimado para os digestores quanto à capacidade de carga e produtividade de biogás, elevada

produtividade de biogás para os resíduos processados, e os custos, relativamente menores, de

produção de biogás.

6.4 Dados Reais

O grupo Dados Reais é composto por doze indicadores, os quais comparam o desempenho real

das unidades visitas e avaliam o grau de atendimento as expectativas de desempenho do

97

projeto. Os indicadores foram calculados com base nos dados reais de desempenho das

unidades. As informações necessárias para os cálculos foram obtidas durante as visitas e em

publicações de orgãos dos governos locais, sobre o desempenho das unidades. Para tanto,

foram avaliados os seguinte indicadores:

D1. utilização da capacidade instalada;

D2. geração de resíduos de planta;

D3. toneladas de resíduo orgânico introduzida no digestor pelo volume total dos

digestores;

D4. produtividade de biogás por tonelada de resíduo orgânico introduzida no digestor;

D5. produtividade diária de biogás pelo volume total dos digestores;

D6. geração anual de energia elétrica pelo volume total dos digestores;

D7. geração de energia elétrica por tonelada de resíduo orgânico introduzida no digestor;

D8. geração de energia elétrica por metro cúbico de biogás produzido;

D9. custo de implantação por tonelada de RSU recebido na planta;

D10. custo de implantação pela geração anual de energia elétrica;

D11. atendimento às expectativas de geração de biogás;

D12. atendimento às expectativa de geração de energia elétrica.

Para o cálculo das notas dos indicadores do grupo Dados Reais, realizou-se a normalização

dos resultados, em função do melhor resultado obtido em cada indicador, ao qual se atribui a

nota 1. As demais notas foram calculadas, de forma percentual, com relação ao melhor

resultado.

O indicador D1 compara o percentual de utilização da capacidade instalada das plantas. Para

tanto calculou-se o quociente entre a quantidade média anual de RSU recebidos e a capacidade

instalada de processamento de RSU.

O indicador D2 compara a eficiência das plantas, quanto à recuperação dos materiais presentes

nos resíduos recebidos (matéria orgânica e recicláveis). Para tanto calculou-se o quociente

entre a quantidade média anual de RSU recebidos e a quantidade média anual de resíduos de

planta enviados a aterros sanitários.

98

O indicador D3 avalia a eficiência dos digestores, quanto à carga orgânica volumétrica

aplicada, comparando a relação entre a quantidade de resíduos orgânicos introduzidos nos

digestores e o volume total dos digestores. O cálculo do indicador foi realizado pelo quociente

entre quantidade média de resíduos orgânicos introduzidos nos digestores, em toneladas de

resíduos orgânicos introduzidos nos digestores, e o volume total dos digestores, em metros

cúbicos.

O indicador D4 avalia a eficiência da unidade de biometanização quanto à produtividade de

biogás, comparando a relação entre a produtividade de biogás e a quantidade de resíduos

orgânicos processados. Foi calculado pelo quociente entre a produtividade biogás, em metros

cúbicos de biogás gerados por ano, e a quantidade de resíduos orgânicos processados, em

toneladas de resíduos orgânicos introduzidos nos digestores por ano.

O indicador D5 avalia a eficiência dos digestores, quanto à produtividade de biogás,

comparando a relação entre a produtividade de biogás e o volume total dos digestores. Foi

calculado pelo quociente entre a produtividade biogás, em metros cúbicos de biogás gerados

por dia, e o volume total dos digestores, em metros cúbicos.

O indicador D6 avalia a eficiência dos digestores quanto à geração de energia elétrica,

comparando a relação entre a geração de energia elétrica e o volume total dos digestores. Foi

calculado pelo quociente entre a geração anual de energia elétrica, em megawatts-hora gerados

por ano, e o volume total dos digestores, em metros cúbicos.

O indicador D7 avalia a eficiência na geração de energia elétrica, quanto à quantidade de

resíduos orgânicos introduzidos nos digestores. Foi calculado pelo quociente entre a

quantidade de energia elétrica gerada, em quilowatts-hora de energia elétrica gerados por ano,

e a quantidade de resíduos orgânicos processados, em toneladas de resíduos orgânicos

introduzidos nos digestores por ano.

O indicador D8 avalia a eficiência na geração de energia elétrica, quanto à produtividade de

biogás. Foi calculado pelo quociente entre a quantidade de energia elétrica gerada, em

quilowatts-hora de energia elétrica gerada por ano, e a produtividade biogás, em metros

cúbicos de biogás por ano.

99

O indicador D9 compara a relação entre o custo de implantação e a quantidade recebida de

RSU. Foi calculado pelo quociente entre o custo de implantação, em euros, e a quantidade

média de RSU recebidos, em toneladas de RSU recebidos por ano.

O indicador D10 compara a relação entre o custo de implantação e a geração de energia

elétrica. Foi calculado pelo quociente entre o custo de implantação, em euros, e a geração de

energia elétrica, em quilowatts-hora de energia elétrica gerados por ano.

O indicador D11 compara o atendimento as expectativas de produtividade de biogás. Foi

calculado pelo quociente entre a geração média anual real e a estimativa de projeto de geração

de biogás, ambos em metros cúbicos de biogás por ano.

O indicador D12 compara o atendimento as expectativas de geração de energia elétrica. Foi

calculado pelo quociente entre a geração média anual real e a estimativa de projeto de geração

de energia elétrica, ambas em megawatts-hora por ano.


Dados Reais.

100

Tabela 6.5 – Matriz de resultado dos indicadores do grupo Dados Reais

Biocompost

Dranco

Ecoparc 2

Valorga


Kompogas

CTR Valladolid


Nota 0,49 0,92 0,58 1,00

Obs.: 48,2% 90,5% 57,1% 98,4%

Nota 0,80 0,84 0,82 1,00

Obs.: 62,8% 59,7% 61,0% 50,0%

Nota 0,68 1,00 0,77 0,92

Obs.:5,4 t de resíduos orgânicos introduzidos

no digestor por ano / m3 de digestor

8,0 t de resíduos orgânicos introduzidos






Nota 0,38 0,71 0,84 1,00

Obs.:52 m

3 de biogás / t de resíduos orgânicos


97 m3 de biogás / t de resíduos orgânicos


115 m3 de biogás / t de resíduos

orgânicos introduzidos no digestor

137 m3 de biogás / t de resíduos

orgânicos introduzidos no digestor

Nota 0,28 0,77 0,70 1,00

Obs.: 0,8 m3 de biogás por dia / m

3 de digestor 2,1 m

3 de biogás por dia / m

3 de digestor 1,9 m


3 de digestor 2,8 m


3 de digestor

Nota 0,44 1,00 0,96 0,80

Obs.: 0,48 MWh/ano / m3 de digestor 1,10 MWh/ano / m



3 de digestor

Nota 0,52 0,80 1,00 0,70

Obs.:

88 kWh de energia elétrica / t de

resíduos orgânicos introduzidos no

digestor



digestor



digestor



digestor

Nota 1,00 0,83 0,88 0,51

Obs.:1,70 kWh de energia elétrica / m

3 de

biogás

1,41 kWh de energia elétrica / m3 de

biogás


biogás


biogás

Nota 0,28 0,47 0,31 1,00

Obs.: 399,95 € / t de RSU recebidos por ano 234,71 € / t de RSU recebidos por ano 355,17 € / t de RSU recebidos por ano 111,12 € / t de RSU recebidos por ano

Nota 0,13 1,00 0,84 0,27

Obs.:27,40 € / kWh/ano de energia elétrica

gerada

3,43 € / kWh/ano de energia elétrica

gerada


gerada


gerada

Nota 0,15 0,65 0,29 1,00

Obs.: 18,1% 77,0% 35,0% 118,9%

Nota 0,24 0,96 0,98 1,00

Obs.: 14,2% 56,3% 57,3% 58,3%

5,37 9,95 8,97 10,20

D2

D12Atendimento às expectativa de

geração de energia elétrica

D8

D1

Dados Reais

Produtividade diária de biogás

pelo volume total dos digestores

D6Geração anual de energia

elétrica pelo volume total dos

digestores

Geração de energia elétrica por

metro cúbico de biogás

produzido

D4

D3

Toneladas de resíduos

orgânicos introduzidos no

digestor pelo volume total dos

digestores

Geração de resíduos de planta

Custo de implantação por

tonelada de RSU recebido na

planta

Geração de energia elétrica por


introduzida no digestor


geração anual de energia

elétrica

Atendimento às expectativas

de geração de biogás

Utilização da capacidade

instalada

Produtividade de biogás por


introduzida no digestor

D5

D7

D9

D10

D11


Planta

Tecnologia

101

Com relação ao indicador D1, o CTR Valladolid (Laran) foi a planta de melhor desempenho,

utilizando 98,4% da capacidade instalada da planta. O Ecoparc 2 (Valorga), com o

desempenho 8,0% inferior ao do CTR Valladolid, apresentou o segundo melhor desempenho,

com uma utilização de 90,5% da capacidade instalada. Já a Biocompost (Dranco), utilizou

somente 48,2% da capacidade instalada, o que representa um desempenho 51% inferior ao

CTR Valladolid.

Para o indicador D2, o CTR Valladolid (Laran) foi a planta de melhor desempenho, com uma

geração de 50% de resíduos de planta, em comparação ao total de RSU recebidos na unidade.

O Ecoparc 2 (Valorga) produz 19% a mais de resíduos de planta do que o CTR Valladolid,

com uma geração média 59,7% de resíduos de planta.

O Ecoparc 2 (Valorga) obteve o melhor desempenho no indicador D3, aplicando uma carga

orgânica volumétrica de 8 toneladas de resíduos orgânicos por m3 de digestor. O CTR

Valladolid (Laran) apresentou segundo melhor desempenho, o qual foi 7,6% inferior ao

Ecoparc 2, aplicando 7,4t/m3. A Biocompost (Dranco) foi a que aplicou a menor carga,

5,4t/m3, obtendo um desempenho 32,3% inferior ao Ecoparc 2.

Quanto ao indicador D4, o CTR Valladolid (Laran) foi a unidade mais eficiente, gerando 137

m3 de biogás por tonelada de resíduo orgânico introduzida no digestor. O Ecoparque de La

Rioja (Kompogas), segunda unidade mais eficiente, obteve um desempenho 16,3% inferior ao

CTR Valladolid, gerando 115m3/t. O pior desempenho foi o da Biocompost (Dranco), a qual

gerou 52m3/t, uma queda de 62,2% em relação ao CTR Valladolid.

Para o indicador D5, o CTR Valladolid (Laran) foi a unidade de melhor desempenho. A

produtividade de biogás foi de 2,8m3 por m

3 de digestor, a qual é 30,3% superior a do Ecoparc

2 (Valorga), segunda melhor produtividade, gerando 2,1m3/m

3. O pior desempenho foi o da

Biocompost (Dranco), produzindo 0,8m3/m

3, resultado esse 72,3% inferior ao do CTR

Valladolid.

No que tange ao indicador D6, o Ecoparc 2 (Valorga) e o Ecoparque de La Rioja (Kompogas)

foram as mais eficientes, gerando 1,10 e 1,06 MWh de energia elétrica por ano por m3

de

digestor, respectivamente. O CTR Valladolid (Laran), 19,9% menos eficiente que o Ecoparc 2,

102

gerou 0,88MWh/ano/m3, enquanto que a Biocompost (Dranco), a de pior desempenho,

produziu 56,3% menos energia que o Ecoparc 2, gerando 0,48MWh/ano/m3.

Com relação ao indicador D7, o Ecoparque de La Rioja (Kompogas) foi a mais eficiente,

gerando 171kWh de energia elétrica por tonelada de resíduo orgânico introduzido no digestor.

O Ecoparc 2 (Valorga), gerou 19,9% menos energia, produzindo 137kWh/t. Já a Biocompost

(Dranco), a qual apresentou o pior desempenho, produziu 48,3% menos de energia elétrica que

o Ecoparque de La Rioja, gerando 88kWh/t.

Quanto ao indicador D8, a Biocompost (Dranco) foi a mais eficiente, gerando 1,70kWh de

energia elétrica por m3 de biogás. O Ecoparque de La Rioja (Kompogas), segundo melhor

desempenho, gerou 12,5% menos energia e produziu 1,49kWh/m3. O CTR Valladolid (Laran),

que foi a unidade menos eficiente, gerou 49,1% menos de energia elétrica que a Biocompost e

produziu 0,87kWh/m3.

Para o indicador D9, o CTR Valladolid (Laran) foi a que apresentou o menor custo de

implantação, por tonelada de RSU recebido anualmente, 111,12€/t. O segundo menor custo foi

observado no Ecoparc 2 (Valorga), 234,71€/t, valor esse 111,2% superior ao do CTR

Valladolid.

No que tange ao indicador D10, a unidade que apresentou o menor custo de implantação, por

kWh de energia elétrica gerada anualmente, foi o Ecoparc 2 (Valorga), 3,43€/kWh/ano. O

Ecoparque de La Rioja (Kompogas) apresentou o segundo menor custo, 4,11€/kWh/ano, o

qual é 19,7% superior ao do Ecoparc 2. Já a Biocompost (Dranco), o qual é 697,8% superior

ao do Ecoparc 2, apresentou o custo mais elevado, de 27,40€/kWh/ano.

O CTR Valladolid (Laran) foi a planta que apresentou o melhor desempenho no indicador

D11, superando a produtividade esperada de biogás em 18,9%. Já a Biocompost (Dranco) foi a

de pior desempenho, atendendo apenas a 18,1% da produtividade de biogás esperada.

Quanto ao indicador D12, o CTR Valladolid (Laran) foi o que apresentou o melhor resultado,

atendendo a 58,3% da expectativa de geração de energia elétrica. Por outro lado, a

103

Biocompost (Dranco) foi a de pior desempenho, correspondendo a somente 14,2% da

produtividade esperada de biogás.

No grupo Dados Reais, o CTR Valladolid (Laran) foi a unidade que apresentou o melhor

desempenho, atingindo 10,20 pontos, seguida pelo Ecoparc 2, com 9,95 pontos, o Ecoparque

de La Rioja, com 8,97 pontos e, em último lugar, a Biocompost, com 5,37 pontos. Em sete,

dos doze indicadores, o CTR Valladolid apresentou o melhor resultado. Superou os demais em

indicadores de produtividade de biogás e custo de implantação. O grande destaque do CTR

Valladolid foi seu bom desempenho nos indicadores que avaliam o atendimento as

expectativas de projeto, pois a unidade opera a 98,4% da capacidade instalada, gera 58,3% da

energia elétrica espera e produz 18,9% a mais de biogás do que o estimado em projeto. Cabe

destacar que a produtividade estimada de biogás do CTR Valladolid era, relativamente,

inferior as demais, fato este que contribuiu para o bom desempenho da planta, no indicador

D11.

6.5 Discussão dos Resultados

Com base nos indicadores estabelecidos e nos critérios de ponderação definidos, foi realizado

o somatório das notas para a definição das tecnologias de melhor desempenho. Na Tabela 6.6

pode-se verificar o desempenho das plantas avaliadas, quanto ao somatório simples dos

resultados de cada grupo de indicadores.

Tabela 6.6 – Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma simples

Como pode ser verificado na

Tabela 6.6, o Ecoparc 2 (Valorga) e o Ecoparque de La Rioja (Kompogas) foram as plantas

que apresentaram o melhor desempenho global, obtendo 25,08 e 23,60 pontos,

Biocompost

Dranco

Ecoparc 2

Valorga


Kompogas

CTR Valladolid

Laran

4,76 7,33 6,02 4,98

4,00 3,50 3,00 4,00

5,33 4,30 5,61 3,98

5,37 9,95 8,97 10,20

19,46 25,08 23,60 23,16

Somatório Simples

Grupos

Histórico das Tecnologias


Dados de Projeto

Dados Reais


104

respectivamente. O Ecoparc 2 apresentou o melhor desempenho do grupo Histórico das

Tecnologias, e ainda apresentou um bom desempenho nos grupos Aspectos Operacionais e

Dados de Projeto. O Ecoparque de La Rioja obteve a segunda melhor pontuação global e o

melhor resultado no grupo Dados de Projeto. O CTR Valladolid (Laran), que obteve o terceiro

melhor desempenho global, apresentou o melhor desempenho nos grupos Aspectos

Operacionais e Dados Reais. A Biocompost (Dranco) foi a de pior desempenho; entretanto,

juntamente com o CTR Valladolid, foi a que apresentou o melhor desempenho do grupo

Aspectos Operacionais.

A

Figura 6.1 apresenta um gráfico com o desempenho das tecnologias, considerando a soma

simples dos resultados de cada grupo.

0

5

10

15

20

25

30

Biocompost

Dranco

Ecoparc 2

Valorga


Kompogas

CTR Valladolid

Laran

No

tas

Desempenho das Tecnologias - Soma simples

Dados Reais

Dados de Projeto


Histórico das

Tecnologias

105

Figura 6.1 - Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma simples

Entretanto, conforme mencionado anteriormente, a soma simples dos grupos não é a forma

mais adequada de avaliar os resultados, pois, pondera, de forma igual, todos os grupos. Com

base na ponderação definida anteriormente, apresenta-se na Tabela 6.7, conforme definido na

Tabela 6.1.

Tabela 6.7 - Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma ponderada

Nos resultados observados na soma ponderada, o Ecoparc 2 continua em primeiro lugar;

entretanto observamos uma alternância de posições entre o Ecoparque de La Rioja, que cai do

segundo para o terceiro lugar, e o CTR Valladolid, que passa ocupar a segunda posição. Esse

novo resultado é bastante interessante, pois o CTR Valladolid recebeu pontuações superiores

0

5

10

15

20

25

30

Biocompost

Dranco

Ecoparc 2

Valorga


Kompogas

CTR Valladolid

Laran

No

tas

Desempenho das Tecnologias - Soma simples

Dados Reais

Dados de Projeto


Histórico das

Tecnologias

Grupo de Indicadores PesoBiocompost

Dranco

Ecoparc 2

Valorga


Kompogas

CTR Valladolid

Laran

Histórico das Tecnologias 1 4,76 7,33 6,02 4,98

Aspectos Operacionais 2,5 10,00 8,75 7,50 10,00

Dados de Projeto 1,5 7,99 6,45 8,42 5,96

Dados Reais 4 21,48 39,80 35,87 40,81

44,24 62,33 57,81 61,76Somatório das notas

Somatório Ponderado

106

ao Ecoparque de La Rioja nos dois grupos de indicadores considerados como mais relevantes,

e que refletem a realidade operacional das unidades, os Aspectos Operacionais e os Dados

Reais.

A Figura 6.2 apresenta um gráfico com o desempenho das tecnologias, considerando a soma

ponderada dos resultados de cada grupo.

Figura 6.2 - Desempenho das tecnologias em cada um dos grupos de indicadores – Soma ponderada

Dessa forma, com base nas notas obtidas pelo somatório ponderado dos grupos, conclui-se que

as tecnologias mais adequadas são a Valorga e a Laran. Sendo assim, entende-se que deve ser

realizado um estudo de viabilidade técnica e econômica mais detalhado, de forma a definir

qual dessas duas tecnologias é a mais adequada para a implantação de uma unidade-piloto em

Minas Gerais.

0

10

20

30

40

50

60

70

Biocompost

Dranco

Ecoparc 2

Valorga


Kompogas

CTR Valladolid

Laran

No

ta

Desmpenho das Tecnologias - Soma ponderada

Dados Reais

Dados de Projeto


Histórico das

Tecnologias

107

7. Conclusões

O presente trabalho elaborou uma metodologia para avaliação dos processos de

biometanização de RSU. A metodologia foi aplicada em quatro tecnologias, líderes de

mercado no fornecimento de digestores via seca. Composta por 35 indicadores, a metodologia

desenvolvida avaliou a funcionalidade e a eficiência dessas tecnologias. O objetivo da análise

foi de criar subsídios para a construção de uma planta-piloto de biometanização de RSU no

Estado de Minas Gerais.

O levantamento de dados sobre a realidade operacional das quatro tecnologias avaliadas ─

Dranco, Valorga, Kompogas e Laran ─ foi realizado por meio de visita técnica a instalações

das respectivas tecnologias, de modo a possibilitar uma maior compreensão das vantagens e

dos principais problemas operacionais de cada uma delas.

Com base nas informações obtidas, foram estabelecidos 35 indicadores – agrupados em quatro

esferas – que avaliaram aspectos como a experiência acumulada de cada uma das tecnologias e

o desempenho das plantas visitadas.

O primeiro grupo, denominado Histórico das Tecnologias, avaliou a experiência acumulada

das tecnologias, comparando informações sobre as referências de cada uma das tecnologias.

Composto por um total de nove indicadores, o grupo analisou, entre outros pontos, a

capacidade instalada total das tecnologias, os anos de experiência, a quantidade de plantas

instaladas e a diversidade de resíduos processados em suas unidades.

O segundo grupo, chamado Aspectos Operacionais, comparou o funcionamento dos principais

sistemas de unidades de biometanização de RSU. Composto por seis indicadores, o grupo

avaliou os problemas operacionais verificados nos sistemas de introdução, extração e agitação

do material em digestão, remoção de gás sulfídrico do biogás e a gestão do composto

produzido.

O terceiro grupo, denominado Dados de Projeto, comparou as estimativas de desempenho para

cada uma das unidades visitadas, baseado nos dados informados pelas plantas em suas páginas

web ou por materiais de publicidade. Composto por oito indicadores, comparou estimava de

108

desempenho para a produtividade de biogás, capacidade de tratamento dos digestores e

geração de energia elétrica.

O quarto grupo, denominado Dados Reais, verificou o real desempenho e o grau de

atendimento frente às expectativas de projeto das unidades visitadas. Composto por doze

indicadores, o grupo comparou o desempenho real das unidades visitadas, quanto à

produtividade de biogás, geração de energia, geração de resíduos de planta, utilização da

capacidade instalada, capacidade de tratamento dos digestores e o atendimento as expectativas

de produtividade de biogás e geração de energia elétrica.

Para definição das tecnologias de melhor desempenho, realizou-se a soma ponderada dos

resultados de cada um dos grupos de indicadores. Optou-se pela utilização da soma ponderada,

uma vez que, dessa forma, pode-se atribuir um maior peso aos grupos de indicadores mais

relevantes quanto à realidade operacional das unidades. Para definição dos pesos dos grupos

considerou três critérios, sendo eles: baixa subjetividade dos indicadores, confiabilidade da

informação utilizada no cálculo e relevância operacional. Com base nesses critérios, definiu-se

que o grupo Dados Reais seria o de maior importância, sendo atribuído peso 4; o grupo

Aspectos Operacionais recebeu peso 2,5; o grupo Dados de Projeto 1,5; e o grupo Histórico

das Tecnologias recebeu peso 1.

A tecnologia Valorga foi a que apresentou o melhor desempenho global, obtendo, no

somatório ponderado, um total 62,33 pontos. Com o melhor desempenho no grupo Histórico

das Tecnologias e o segundo melhor desempenho no grupo Dados Reais, a tecnologia Valorga

demonstrou possuir uma elevada eficiência quanto à produtividade de biogás e geração de

energia, atendendo, de forma satisfatória, às expectativas de projeto. Outro ponto de destaque

foi o elevado grau de utilização da capacidade instalada que a planta avaliada apresentou.

A tecnologia Laran obteve segundo melhor desempenho. Com uma nota total apenas 0,9%

inferior à da Valorga, obteve 61,76 pontos. A Laran apresentou o melhor desempenho nos

grupos Aspectos Operacionais e Dados Reais, com destaque para a elevada utilização da

capacidade instalada, a qual superou os 98%. Pontos como a elevada carga orgânica

volumétrica aplicada (7,4t/m3), a boa produtividade de biogás (137m

3/t) e o atendimento as

109

expectativas de projeto quanto à produção de biogás, contribuíram para o bom desempenho da

tecnologia. Outro aspecto que mereceu destaque foi o eficiente sistema de extração da Laran,

composto por um tanque e uma bomba de vácuo. Tal sistema promove, de forma eficiente, a

remoção do material digerido do interior do digestor.

A Kompogas apresentou um resultado 7,8% inferior a Valorga, atingindo um total de 57,81

pontos. A tecnologia apresentou o melhor desempenho no grupo Dados de Projeto; entretanto,

a estimativa de produtividade de biogás ficou bem aquém ao desempenho real da unidade. Um

aspecto negativo foram os problemas recorrentes do Ecoparque de La Rioja, que apresenta

grande acúmulo de inertes no interior do digestor.

A Dranco apresentou um desempenho 40,8% inferior a Valorga, obtendo 44,24 pontos. O

destaque negativo da tecnologia foi o baixo desempenho no grupo Dados Reais. Com

resultados muito inferiores às expectativas de projeto, a planta Biocompost utiliza menos de

50% da capacidade instada e produz menos de 20% do biogás e da energia elétrica projetada.

Sendo assim, com base na metodologia adotada, as tecnologias que apresentaram o melhor

desempenho foram Valorga e a Laran. Para a definição de qual tecnologia deverá ser utilizada

na construção da planta-piloto em Minas Gerais, sugere-se que seja realizado um estudo de

viabilidade técnica e econômica das duas tecnologias, para uma análise mais aprofundada e

melhor definição de qual é a mais eficiente.

Por outro lado, este estudo demonstrou que, apesar das tecnologias estarem relativamente

consolidadas no mercado internacional, todas demonstraram possuir problemas técnicos de

operação. Como exemplo, destaca-se a tecnologia Valorga, que obteve a maior pontuação

neste estudo. A Unidade Ecoparc 2, de Barcelona, com unidade de metanização da referida

tecnologia, necessitou esvaziar os digestores e realizar novo start-up devido a problemas de

acumulação de inertes. A tecnologia Valorga, por sua vez, ressaltou que a FORM ingerida nos

digestores não cumpria as especificações do projeto. O mesmo problema foi verificado nas

outras tecnologias.

De modo geral, a discrepância observada entre os parâmetros de projeto e dados operacionais

permitiu inferir que as tecnologias foram projetadas para operar com um resíduo com pequena

110

concentração de impróprios ─ característico de países que realizam a triagem na fonte

geradora ─ o que não condiz com a qualidade do resíduo resultante de plantas de pré-

tratamento de RSU não segregado na fonte. Esse fator pode ser considerado determinante para

os problemas operacionais verificados. Operando com matéria orgânica não segregada na

fonte, isto é, com os resíduos segregados na unidade de pré-tratamento, as tecnologias

estudadas não atenderam, de maneira integral, aos dados especificados no projeto. Dessa

forma, conclui-se que a definição, por parte do Estado, por determinada tecnologia deve,

necessariamente, ser precedida de uma caracterização detalhada do RSU, de forma a embasar

uma expectativa de performance mais realística e adequada ao resíduo em questão. O

conhecimento do resíduo a ser tratado subsidiaria, ainda, a elaboração de estratégias para a

melhoria de sua qualidade, como por exemplo, a otimização de triagem em fontes

potencialmente geradoras e/ou adaptações tecnológicas.

Como conclusão geral, este estudo demonstrou que aplicação industrial de digestão anaeróbia

seca para tratamento de RSU está em fase de aprimoramento, e que melhorias tecnológicas

devem ser estudadas de modo a ampliar a viabilidade técnica e econômica do sistema. A

implantação de uma unidade-piloto no Estado de Minas Gerais deve ser focada no

desenvolvimento de um modelo nacional, adaptado à realidade brasileira.

111

8. Recomendações para estudos posteriores

Adicionalmente, sugere-se que sejam realizados estudos mais detalhados de viabilidade

técnica e econômica das tecnologias selecionadas nesta dissertação. Sugere-se, ainda, que

sejam realizados trabalhos avaliando tecnologias biometanização que não foram alvo desta

pesquisa.

Este estudo foi realizado com foco nas tecnologias de biometanização de grande desempenho,

especialmente as via seca, pelo fato de seus processos serem mais estáveis, possuírem uma

menor demanda de água e gerarem menos efluentes líquidos, quando comparadas às

tecnologias via úmida. Quando foi iniciado este trabalho, as tecnologias de biometanização

seca de batelada ainda não possuíam uma participação significativa no mercado de aplicação

das tecnologias de alto desempenho. Entretanto, verifica-se o crescimento da tecnologia

conhecida como Garage18

nos últimos anos ─ processos de batelada sequencial, nos quais são

utilizados túneis similares aos de compostagem, para a biometanização seca dos RSU.

Inicialmente aplicada somente para resíduos agrícolas, essa tecnologia vem ganhando espaço

na biometanização de RSU e apresenta-se como uma das tecnologias mais viáveis para

aplicação em países em desenvolvimento. O grande diferencial é que, sequencialmente,

digestores são completamente esvaziados, não ocorrendo, dessa maneira, o principal problema

operacional apresentado pelas tecnologias estudadas ─ a acumulação de inertes sedimentáveis.

Sendo assim, recomenda-se que sejam realizados estudos para a avaliação dessas tecnologias,

cujo principais fornecedores são as empresas Eggersmann19

, Bioferm20

e Bekon21

.

Além disso, recomenda-se, ainda, que se estudem os sistemas descentralizados de pequena e

média escala, mais difundidos na Ásia e África. Com tecnologias de baixo custo, esses

modelos de digestores podem se configurar numa solução interessante para pequenas cidades

ou para implantação de unidades descentralizadas, junto a grandes fontes geradoras de

resíduos orgânicos, tais como restaurantes populares, feiras livres, supermercados e centrais de

abastecimento de alimentos.

18

No Brasil, essa tecnologia está sendo chamada de “túneis de biometanização”. 19

http://www.f-e.de 20

http://www.biofermenergy.com 21

http://www.bekon-energy.de

http://www.f-e.de/

http://www.biofermenergy.com/

http://www.bekon-energy.de/

112

Como regra geral, pode-se concluir que a definição da tecnologia mais adequada para a

biometanização de RSU é uma tarefa complexa e que deve ser avaliada por diversos ângulos,

considerando sempre a disponibilidade de recursos, as condições locais bem como o

rendimento desejado para o processo. Deve-se, ainda, considerar a possibilidade de incentivos

à pesquisa e desenvolvimento de uma tecnologia nacional, uma vez que a disseminação da

biometanização do RSU no Brasil está diretamente dependente de aprimoramento tecnológico

de forma a adequar a tecnologia à realidade nacional, regional ou local.

113

9. Referências Bibliográficas

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(Coord.). ABRELPE, 2010. Disponível em:

<http://www.abrelpe.org.br/panorama_2009.php>. Acesso em: 02/2010.

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Geração. Disponível em: <www.aneel.gov.br>. Acesso em: 05/2010.

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Acesso em: 03/2010.

126

10. Anexos

Anexo 10.1 - Questionário Padrão Utilizado para Coleta de Dados Durante as Visitas

Técnicas às Plantas de Biometanização de RSU

127

QUESTIONÁRIO – Plantas de Biometanização na Espanha ___/12/2008

1 – Empreendimento Nome_______________________________________________ Operadora:_____________

Contato:_______________ Pop. Atendida:_____________ Dist. Centro urbano:___________________

Resíduos/dia:_____________ FORM:_______________ % Impr.___________ MOR:_________

Área total:_______________ Área construída:____________ Pessoal:___________ P. Pre:_________

P. Meta:_______________ P. Manutenção:____________ P. Produção:________ P. Outro:_______

Dist. Aterro:______________ Data:_____________________

2 – Pré-tratamento: Vazão:_____________ destino FORM:_______________ Capacidade foso:________

Linhas 1 - Caída Tromel 2 - Passante Tromel 3 - 4 -

Foso

Cab. grandes volumes

Cab. triagem

Triturador

Tromel

Overband

Foucout

% resíduos

% recuperados

3 – Alimentação: Vazão____________ % impr___________ MS_____________ SV___________ Temp in__________

Agrega MS_____________ Fonte MS:______________Tipo aquecimento:____________

Problemas______________________

_____________________________________________________________________________________________________

___

4 – Extração Tipo ___________________________________ % impr___________ MS_____________

SV________________

Problemas____________________________________________________________________________________________

___

5 - Desidratação: Prensa:_______________________ %MS_____________ Centrífuga:

_____________%MS_______________

Problemas____________________________________________________________________________________________

___

6 – Processo: Temp________ %CH4____________ H2S____________ Produ Biogás_______________

Turno______________

Controle ácido ______________________ TDH_____________________ Biogás/t resíduos ____________________

Pressão trab __________ Pressão max _________ Recirculação ______________________

Problemas____________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________

______

7 – Biogás : Trat H2S________________________________ Motores ________________________ Pot. instalada

__________ Pot. Trab __________ Caldeiras ________________________ Pot inst____________________ gasômetro

_________________

Problemas____________________________________________________________________________________________

___

8 – Líquidos: Tipo trat

____________________________________________________________________________________

vazão___________ DQOin_____________ DQOout:____________ NH4in____________ NH4out____________

Problemas____________________________________________________________________________________________

___

128

9 – Ar: Tipo trat

_________________________________________________________________________________________

Material suporte biofiltro _________________ Odores ___________________________ Vizinhos

________________________

Problemas____________________________________________________________________________________________

___

10 – Compostagem: MSin_____________ MSout_____________ Tempo residência ______________

Qualidade____________ % resíduos________________ tipo_____________________

Problemas_____________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________

___

11 – Investimentos: Custo original _____________ Custo final ____________________ Manutenção __________________

Ampliações _________________ Cons. Água _____________________ Cons. Energia ______________

Gasto Motores _______________ Principal Custo________________________________

129

Anexo 10.2 – Biometanização na Espanha

130

N° Cidade Nome Tipo de

Resíduos Tecnologia Via

Capacidade

(t/ano) Empresa Situação Contato

1 GranCanaria/Salto del Negro-I - - Linde KCA Úmida 200.000 isolux - Tel: 954321266 - CALLE ALEJANDRO HIDALGO, 3

2 Corunha / Nostián - RSU Valorga Seca 182.500 TecMed - (UTE

Albada)

Novo start-up

Problemas com fissuras no digestor

URBASER - Tel: Tfno: 922224849 / urbaser 911218000

3 Barcelona Ecopac-1 RSU Linde KCA Úmida 140.000 Urbaser / Comsa /

Emte Em reforma

Tel Ecoparc. 93 262 30 10 / urbaser 911218000 / COMSA

933662100 / Grupo EMTE Tel. 93 208 15 50 / Fax 93 457 43 82 Tel. + 34 93 480 92 92

4 Madrid Pinto RSU Linde KCA Úmida 140.000 Urbaser (UTE) - -

5 Cadiz Miramundo RSU Valorga Seca 115.000 Sufi Parada - nunca

chegou a funcionar

Telefono: 900 101 584 - Dirección C/ Algeciras s/n (Esquina a

calle Tarifa,antigüa nave Hierros Cervera ), Cádiz. España

6 Barcelona Ecoparc-3 RSU Ros-Roca Úmida 90.000 Tersa CESPA GESTION DE RESIDUOS SA URBASER SA EMTE SA UTE ECOPARC 3 / tel 934626216

7 Barcelona Ecopac-2 RSU Valorga Seca 80.000 Urbaser / Fcc / Tirssa Operando FCC - tel: 913595400 / TIRSSA - tel: 932156442

9 Riojas / Logroño Ecoparque de La

Rioja RSU Kompogas Seca 75.000 Acciona Operando

Horários: De martes a sábado de 9 a 14 h. / Teléfono: 941 011 061 / [email protected] /

http://www.larioja.org/npRioja/default/defaultpage.jsp?idtab=4

44164&IdDoc=444156

10 León - - HAASE Úmida 70.000 FCC (UTE) / TecMed - -

11 Pamplona - - BTA / MAT Úmida 64.000 Ferrovial - Tel: 915862500 / 913388300

12 GranCanaria/Salto del Negro-II - RSU Ros-Roca Úmida 60.000 Sufi - -

13 Botarell (Tarragona), - - Kompogas Seca 87.000 Acciona - tel: 977365905

14 Barcelona - - BAT Úmida 50.000 - -

15 Granollers - - BTA Úmida 45.000 - -

16 Burgos - - Linde KCA Úmida 40.000 FCC - -

17 Avila - - Ros-Roca Úmida 36.500 Urbaser (UTE) Start-up do Digestor

nº-2 -

18 Lanzarote Zonzamas lodo de ETE Ros-Roca Úmida 36.000 SUFI-FCC - -

19 Palma Mallorca / Can Canut - lodo de ETE Ros-Roca Úmida 32.000 Urbaser / TIRME - -

20 Alicante

UTE PLANTA

RESIDUOS INTERSA

OBRUM

RSU Dranco Seca 30.000

UTE PLANTA RESIDUOS

ALICANTE - UTE

(Dranco, Cespa, Ferrovial, INUSA)

- -

21 Navarra/Tudela - - Ros-Roca Úmida 28.000 FCC Strat-up -

22 Barcelona/Tarrasa - - Dranco Seca 25.000 CESPA Strat-up -

23 Vitoria

Biocompost- Planta

de Tratamento de

RSU de Vitória-

Gasteiz para el Território Historico

-de Álava

- Dranco Seca 20.000 UTE (Cespa-FCC) Em operação -

24 Jaen - - Ros-Roca Úmida 20.000 EGMASA Strat-up -

131

N° Cidade Nome Tipo de

Resíduos Tecnologia Via

Capacidade

(t/ano) Empresa Situação Contato

25 Valladolid/Ctra.León

Planta de

Recuperación y Compostaje de

Valladolid

RSU Linde BRV Seca 15.000 FCC (UTE) - -

26 Zaragoza - - Valorga Seca - Tecmed - -

27 Las dehesas - - Valorga Seca - - - -

28 Ibiza - - Ros-Roca Úmida - UTE (Urbaser, Cespa, FCC,

Herbusa)

Em construção -

29 Valência - - - Urbaser Strat-up -

30 Navarra/Pamplona (Arazuri) - - Valorga Seca - Ferrovial - -

32 Salamanca

Centro de

Tratamento de

Resíduos Sólidos Urbanos de

Salamanca

(Gomecello)

- - - - Sufi Strat-up -

33 Madrid (La Dehesa) - - Valorga Seca - FCC Em construção -

34 Madrid (La Paloma) - - Valorga Seca - Tecmed / Urbaser Em construção -

132

Anexo 10.3 - Comunicação realizada com os contatos nas plantas de biometanização

visitadas

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

Anexo 10.4 – Consolidação dos dados obtidos nas visitas técnicas

153

Planta: Data: 05/12/08 Cidade:

Contato: Cargo:

E-mail: Fixo:

cel:

Fax:

Site:

site:

site:

0,3

Realiza apenas a

secagem do material

digerido

Injeção de CO2 nos

digestores

Relação entre alcalinidade

intermediária e alcalinade parcial

4 dias alimentação de FORM

1 dia alimentação de mistura entre

FORM e efluente líquido do sistema de

desidratação

Apenas os inertes

presentes material que

será alimentado, até um

teor de 30%

Geração de energia elétrica 17.000 MWh/ano Geração de biogás 14.000.000 m3/ano

Não

Mecânico - pás

fixadas em um eixo

longitudinal

90mm, 45mm e 30mm

55% da energia

produzida

7ha

190 a 200 m3/t

Util iza gás natural?

Sistema de agitação:

Produção de biogás:

Compostagem:

Inertização do reator

Relatório de Visita ao Ecoparque de La Rioja

Contato

Dados Gerais

La Rioja

Adição de matéria seca:

Nº de digestores:

Inauguração:

37,76 km2

300mm

não util iza

20 a 23 dias

22%

18%

61%

14

Diâmetro tubo extração:

Qualidade do composto:

Período de compostagem -

Sistema de desulfuração:

Tempo de retenção hidráulico:

Matéria seca de saída:

Regime de operação:

Linha FORM

Adiciona parte do efluente

líquido do processo de

desidratação

N° de funcionários

Comunidade de La Corunha

Linha de recicláveis

Metanização

Inoculação da alimentação

40

9

2 turnos

Boa

Recirculação:

Área de abrangência:

Área da planta:

7.000 ppm

não possui

Concentração de gás sulfídrico:

Gasômetro:

Resíduos de planta:

Malha do tromel

Demanda interna de energia elétrica

parafusos sem fim).Principais problemas operacionais

Observações

Elevado grau de desgaste das peças (camisas das bombas de alimentação, prensas e

População atendida: 300.000 habitantes

Elevados custos de manutenção.

Dificuldades na legalização do composto para comercialização.Formação de uma crosta de vidro na região de extração do digestor.

Os triadores recebem um bonus no salário em função da quantidade de material

Como medida de segurança, quando vai ocorrer o acionamento do Flare é injetado gás

butano no fluxo de biogás para aumento do PCI e garantir a queima do biogás.Caminhão com mais de 65% de vidro vai direto ao aterro sanitário.

Permaneceu quase 1 ano com uma peça do sistema de alimentação quebrada. 5 dos 6

digestores necessitaram de novo start-up.

Os elevados teores de enxofre chegam a corroer as luvas dos funcionários.

Maite Herrero Sáenz

[email protected]

www.lario ja.org/npRio ja/default/defaultpage.jsp?idtab

=441989

Chefe de Qualidade e Meio Ambiente

www.kompogas.ch

www.acciona.com

7,5m de altura

Tel:

Dimensão dos reatores:

Capacidade total de metanização:

Alimentação dos reatores:

Volume dos dos reatores:

+034 941 011 060

+034 635 553 265

+034 941 011 079

75.000 t/ano

40.000 Nm3/dia

55°C

Termofil ica

Temp. operação:

Faixa:

64 a 65%% de CH4

€ 30.000.000,00

Acciona

Kompogas

6

2007

35 t/dia cada digestor

1.150 m3 cada

30m comprimento

Matéria seca de entrada:

5,1m de largura

Ecoparque de La Rioja, S.L.

Endereço:

La Rad de Varea T.M. de Vi l lamediana de Iregua (La

Rioja), Aptdo. De Correos nº 200, 26080

148.000 t/ano

Tecnologia:

Empresa gestora:

Custo de implantação:

Capacidade da planta em tratamento

154


Contato: Cargo:

E-mail: Fixo:

cel:

Fax:

Site:

site:

site:

Acumulação de inertes no interior do digestor

Problemas operacionais nos túneis de compostagem

Reclação da vizinhança quanto a maus odores

Os plásticos recuperados possuem um valor de mercado muito baixo

Principais problemas operacionais

Período de compostagem 8 semanas entre fermentação e maturação

Observações

Tempo máximo entre agitações é de 4 horas

Estão sendo construinda uma linha para recuperação de recicláveis segregados na fonte

O custo de manutenção é cerca de 15 a 20% do custo total de construção

Existe uma caldeira a biogás, entretanto nunca funcionou adequadamente

Utiliza gás natural? Sim

Adição de matéria seca: Composto maturadoRelação entre alcalinidade

intermediária e alcalinade parcial

Geração de energia elétrica 26.400 MWh/ano Geração de biogás 13.700.000 m3

-

Inertização do reatorInjeção de água nos

digestores

Diâmetro tubo extração: -

Qualidade do composto: Regular

-

Compostagem:Tuneis de compostagem

28.000t/ano Recirculação: Constante

População atendida: -

Malha do tromel - Regime de operação: 2 turnos

Demanda interna de energia elétrica59% da energia

produzida Área de abrangência:Área metropolitana de Barcelona

Área da planta: 8ha

sim, dupla membrana Metanização 10

Resíduos de planta: 50% Linha recicláveis 50

% de CH4 45 a 65% Inoculação da alimentaçãoComposto maturado e fração

líquida do sistema de

desidratação

Concentração de gás sulfídrico: 600 - 1600 ppm

N° de funcionários

Total 105

Gasômetro:

Temp. operação: 35°C Matéria seca de entrada: 32% +2%

Faixa: Mesofíl ica Matéria seca de saída: 22% +2%

2004 -

Produção de biogás:Sistema de desulfuração: Biofiltro

Tempo de retenção hidráulico: 25 a 30 dias115 m3/t

Nº de digestores: 3 Volume dos dos reatores: 4.500 m3 (3.960 m3 útil)


Pneumática - Injeção de

biogás comprimido na

base do digestor (70 a

80 vezes por dia)Dimensão dos reatores:

21,5m de altura

17,0m de altura

Inauguração:

Custo de implantação: € 51.000.000,00 Capacidade total de metanização: 120.000 t/ano

Capacidade da planta em tratamento

de RSU:240.000 t/ano Alimentação dos reatores:

769 t/semana (MOR) ou

576 t/semana (FORM)

Dados Gerais

Tecnologia: Kompogas http://www.valorgainternational.fr

Empresa gestora:

FCC S.A.; URBASER S.A. e

Concessionaria

Barcelona S.A.

http://www.urbaser.es/

http://www.fcc.es

[email protected]

Tel:

+034 937 192 888

Endereço: Ampl iación Avda. Torre Mateu s/n

+034 937 192 826

-

http://www.amb.es/web/emma/residu

s/instalacions_equipaments/Ecoparcs/Ec

oparc_Montcada

Relatório de Visita ao Ecoparc 2

Contato

Ecoparc Del Besos S.A. (Ecoparc 2) Montcada i Reixac

Àlvar Bazar Raventos Chefe de manutenção

155


Contato: Cargo:

E-mail: Fixo:

cel:

Fax:

Site:

site:

site:

0,3 a 0,35

O prazo para esvaziar cada túnel de compostagem é de 8 a 7 horas

Caso o composto saia muito umido do tunel é disposto no aterro sanitário

São adicionados 215 litros de água nova para cada tonelada de material introduzido

nos tuneis de compostagem

Acidificação dodigestor que é corrigida com introdução de bicarbonato ou lodo de ETE


Quebra do piso móvel

Entupimento das l inhas


Período de compostagem 9 dias na fermentação e 12 dias na matuação

Planta aberta, não possui sistema para remoção de maus odores

Todos os materiaisl recicláveis recuperados são de propriedade da municipalidade

Taxa para tratamento dos resíduos - 33,00€/t de resíduo proveniente da coleta seletiva

e 27,00€/t de resíduos não segregadosObservações

Util iza gás natural? SimAdição de matéria seca: Não

Relação entre alcalinidade

Geração de energia elétrica 3.000 MWh/ano Geração de biogás 1.700.000 m3/ano


digestores


Qualidade do composto: Regular

-

Compostagem:Tuneis de

compostagem Recirculação:Constante, parte do efluente líquido do

sistema de desaguamentoPopulação atendida: -

Malha do tromel 80mm - 90mm Regime de operação: 2 turnos

Demanda interna de energia elétrica 55% da energia Área de abrangência:

-

Área da planta: 3ha

Sim, dupla membrana Manutenção 6

Resíduos de planta: 50% Metanização -

% de CH4 60 - 65% Inoculação da alimentaçãoEfluente líquido do sistema

de desaguamento

Concentração de gás sulfídrico: 2.500 ppmN° de funcionários

Total 60

Gasômetro:

Temp. operação: 35°C Matéria seca de entrada: 27 a 10%

Faixa: Mesofíl ica Matéria seca de saída: -

2002 -

Produção de biogás: 120 a 150 Nm3/ton Sistema de desulfuração: Biofiltro

média de 234 m³/h Tempo de retenção hidráulico: 28 dias

Nº de digestores: 1 Volume dos dos reatores: 1.682,15 m3


Mecânico - 3 eixos

tranversais ao

sentido do fluxoDimensão dos reatores:

-

-

Inauguração:


Capacidade da planta em tratamento 200.000 t/ano Alimentação dos reatores: 18 t/hora

Dados Gerais

Tecnologia: Laran http://www.strabag-umwelttechnik.com/

Empresa gestora:

UTE FCC, Agua y Medio

Ambiente y Zarzuelawww.fcc.es

[email protected]:

+034 983 358 588

Endereço: CARRETERA de León Km 13 - E - 47009

+034 661 540 952

+034 983 358 588

http://www.ctrvalladolid.com/

Relatório de Visita ao CTR Valladolid

Contato

Planta de Recuperación y Compostaje de Valladolid Valladolid

Jorge Mateo Responsavel pela operação do digestor

156


Contato: Cargo:

E-mail: Fixo:

cel:

Fax:Site:

site:

site:

14 dias na fermentação e 60 dias na maturação

Observações

Aderencia de plásticos no sistema de alimentação


-

Total 48

Geração de energia elétrica Geração de biogásPeríodo de compostagem

6.000.000m3/ano6.000MWh/ano

O lixiviado gerado no processo possui elevado teor de metais pesados e é tratado em

outra planta.

Após o gasômetro foi instalado um desumidificador para secar o biogásRecebe €33,00 por tonelada de resíduo valorizado


Reclamações da vizinhaça quanto a maus odores

Entupimento das l inhas

Obstrução do sistema de extração pela solidificação do material em digestão

Utiliza gás natural? SimAdição de matéria seca:

Terras diatomácias como

material estruturanteRelação entre alcalinidade

Não possui prensa para desidratação do material digerido.Para inibição na produção de gás sulfidrico é adicionado 2% de FeCl 2 ao material que

é alimentado no digestor.

As caldeira são alimentadas apenas com o calor dos gases de escape dos motores.


digestores


Qualidade do composto: Boa

-

Compostagem:Em leiras, com injeção

de ar na base Recirculação: Constante

População atendida: -

Malha do tromel 100mm e 40mm Regime de operação: 2 turnos

Demanda interna de energia elétrica -Área de abrangência:

-

Área da planta: 2,85ha

sim, dupla membrana

Resíduos de planta: 62,8%

% de CH4 65% Inoculação da alimentaçãoLodo do digestor e 20% de

composto maturado

Concentração de gás sulfídrico: -N° de funcionários

Pré-tratamento 14

Gasômetro:

Temp. operação: 50 a 55°C Matéria seca de entrada: -

Faixa: Termofil ica Matéria seca de saída: -

2006 -

Produção de biogás: Sistema de desulfuração: Biofiltro

Tempo de retenção hidráulico: 26 dias138 m3/t

Nº de digestores: 1 Volume dos dos reatores: 1.770m3


Recirculação do

material em digestão

da base para o topoDimensão dos reatores:

-

-

Inauguração:


Capacidade da planta em tratamento 120.750 t/ano Alimentação dos reatores: 60t/dia - 35% de MOR

Dados Gerais

Tecnologia: Dranco http://www.ows.be/

Empresa gestora: UTE FCC, Cespa www.fcc.es www.cespa.es

[email protected]:

+034 945 291 736

Endereço: C/ Askarra s/n 01015 - Vi toria-Gasteiz

+034 610 268 938

+034 945 291 484-

Relatório de Visita a Biocompost

Contato

Biocompost- Planta de Tratamento de RSU de Vitória-

Gasteiz para el Território Historico de Álava

Vitoria-Gasteiz

(DI de Jundiz)Carlos Matínez Gálvez Director financeiro

157

Anexo 10.5 - Relatório Fotográfico

158

Relatório fotográfico da visita técnica ao Ecoparque de La Rioja (Kompogas)

Figura 10.1 – Setor de pesagem dos caminhões

Figura 10.2 – Entrada do Ecoparque de La Rioja

159

Figura 10.3 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a grua que move os resíduos do fosso para a

correia transportadora

Figura 10.4 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a correia transportadora inicial

160

Figura 10.5 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o trommel

Figura 10.6 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as correias transportadoras

161

Figura 10.7 – Digestores – destaque para o sistema de agitação

Figura 10.8 – Digestores

162

Figura 10.9 – Digestores – destaque para a tubulação de alimentação

Figura 10.10 – Digestores

163

Figura 10.11 – Digestores – destaque para o sistema de alimentação

Figura 10.12 – Digestores – destaque para a área denominada “praça de guerra”, onde ocorre o acúmulo

de lodo devido ao entupimento das tubulações de extração

164

Figura 10.13 – Sistema de tratamento do ar ambiente – destaque para scrubber

165

Relatório fotográfico da visita técnica ao Ecoparc2 (Valorga)

Figura 10.14 – Setor de pesagem dos caminhões

Figura 10.15 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para o caminhão basculando os resíduos no

fosso de recebimento

166

Figura 10.16 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para fosso de recebimento de resíduos

Figura 10.17 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a grua que move os resíduos do fosso para

a correia transportadora

167

Figura 10.18 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a pá carragadeira limpando a área onde os

caminhões basculam os resíduos no fosso

Figura 10.19 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a correia transportadora inicial

168

Figura 10.20 – Sistema de pré-tratamento

Figura 10.21 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o interior do trommel, onde podem ser vistos os

rompedores de sacos

169

Figura 10.22 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o interior do trommel, onde podem ser vistos os

rompedores de sacos

Figura 10.23 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os triadores manuais

170


Figura 10.25 – Sistema de pré-tratamento – destaque para a prensa enfardadora de materiais recicláveis

171

Figura 10.26 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os resíduos de planta, após serem embalado

para envio ao aterro sanitário

Figura 10.27 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os resíduos de planta embalados, sendo

transportados para o aterro sanitário

172

Figura 10.28 – Vista dos Digestores

Figura 10.29 – Vista dos Digestores e gasômetro

173

Figura 10.30 – Vista dos Digestores e gasômetro

Figura 10.31 – Digestores – destaque para os mangotes de injeção de biogás comprimido para agitação do

material em digestão

174

Figura 10.32 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para as tubulações e

sopradores

Figura 10.33 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para o biofiltro de remoção do

gás sulfídrico

175

Figura 10.34 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para as tubulações do biofiltro

de remoção do gás sulfídrico

Figura 10.35 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para o material de

preenchimento do biofiltro de remoção do gás sulfídrico

176

Figura 10.36 – Sistema de captação e condicionamento do biogás – destaque para o gasômetro

Figura 10.37 – Motor de cogeração para produção de biogás e energia

177

Figura 10.38 – Motor de cogeração para produção de biogás e energia

Figura 10.39 – Flare para queima do biogás excedente

178

Figura 10.40 – Centrífuga do sistema de desidratação

Figura 10.41 – Fase líquida do sistema de desidratação

179

Figura 10.42 – Fase sólida do sistema de desidratação

Figura 10.43 – Sistema de pós-tratamento – destaque para a entrada dos túneis de compostagem

180

Figura 10.44 – Triturador de poda verde

Figura 10.45 – Sistema de pós-tratamento – destaque da máquina utilizada para esvaziar e encher os

túneis de compostagem

181

Figura 10.46 – Lavadores para tratamento do ar ambiente

Figura 10.47 – Sistema de tratamento de efluentes líquidos – destaque para as micromembranas

182

Relatório fotográfico da visita técnica ao CTR Valladolid (Laran)

Figura 10.48 – Sistema de recepção de resíduos – destaque para a grua que move os resíduos do fosso para

a correia transportadora

Figura 10.49 – Sistema de pré-tratamento – destaque para o galpão aberto

183

Figura 10.50 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as prensas enfardadoras de material reciclável

Figura 10.51 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as cabines de triagem e correias

transportadoras

184


transportadoras

Figura 10.53 – Sistema de pré-tratamento – destaque para uma das cabines de triagem.

185

Figura 10.54 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os containeres de armazenamento temporário

do material reciclável triado


transportadoras

186

Figura 10.56 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as correias transportadoras

Figura 10.57 – Sistema de pré-tratamento – área de triagem manual

187

Figura 10.58 – Sistema de pré-tratamento – destaque para as prensas enfardadoras de material reciclável

Figura 10.59 – Sistema de extração e desidratação – destaque para a prensa

188

Figura 10.60 – Sistema de extração – destaque para o tanque de vácuo

Figura 10.61 – Motor do sistema de agitação do material em digestão

189

Figura 10.62 – Rosca sem fim do sistema de introdução

Figura 10.63 – Sistema de pós-tratamento – destaque para a entrada dos túneis de compostagem

190

Figura 10.64 – Sistema de pós-tratamento – destaque da máquina utilizada para encher e esvaziar os

túneis de compostagem

Figura 10.65 – Sistema de pós-tratamento – destaque do interior de um túnel de compostagem

191

Relatório fotográfico da visita técnica a Biocompost (Dranco)

Figura 10.66 – Sistema de recepção de resíduos – vista da cabine de comanda da grua que move os

resíduos do fosso para a correia transportadora

Figura 10.67 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os trommels

192


Figura 10.69 – Sistema de pré-tratamento – destaque para uma cabine de triagem

193



194

Figura 10.72 – Sistema de pré-tratamento – destaque para os materiais recicláveis recuperados após serem

enfardados

Figura 10.73 – Sistema de tratamento do ar ambiente

195

Figura 10.74 – Digestor e container de armazenamento do motor de cogeração

Figura 10.75 – Digestor e container de armazenamento do motor de cogeração

196

Figura 10.76 – Flare para queima do biogás excedente

Figura 10.77 – Flare - detalhe do sistema de ventilação

197

Figura 10.78 – Container de armazenamento do motor de cogeração

Figura 10.79 – Sistema de extração do material digerido

198

Figura 10.80 – Sistema de extração do material digerido

Figura 10.81 – Sistema de agitação do material em digestão

199

Figura 10.82 – Tubulação do sistema de extração do material digerido

Figura 10.83 – Sistema de pós-tratamento – área de compostagem