Instituto Politécnico de Coimbra

Instituto Superior de Engenharia

Mestrado em Instalações e Equipamentos em Edifícios

Concepção da Unidade de Tratamento Mecânico e Biológico (TMB) de

Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) de Aveiro

João Pierre Martins Dias

Relatório de Estágio para obtenção do Grau de Mestre em

Instalações e Equipamentos em Edifícios

COIMBRA

2010

Instituto Politécnico de Coimbra

Instituto Superior de Engenharia

Concepção da Unidade de Tratamento Mecânico e Biológico (TMB) de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) de Aveiro

Orientadores:

Prof. Dr. Carlos José de Oliveira Pereira

e Jorge Alcobia

Professor Adjunto, ISEC

Eng.º Karen Margaryan

Engenheiro Mecânico, PROMAN S.A.

João Pierre Martins Dias

Relatório de Estágio para obtenção do Grau de Mestre em

Instalações e Equipamentos em Edifícios

COIMBRA

2010

i

Ao meu filho Pedro e à minha esposa Akiko.

iii

Agradecimentos

Em primeiro lugar, uma palavra de apreço ao Prof. Doutor Carlos Alcobia, Orientador do

Estágio, pela sua enorme disponibilidade e empenhamento. Um agradecimento ainda mais

especial pelas palavras de ânimo e encorajamento que, muitas vezes, foram o estímulo que me

permitiu vencer os obstáculos deste processo.

Em termos profissionais, à PROMAN, na pessoa do Sr. Eng.º Fernando Freitas, pela

oportunidade que me proporcionou, ao permitir a realização deste estágio, e também aos

quadros técnicos, especialmente o Eng.º Daniel de Jesus e o Eng.º Francisco Lourenço que me

transmitiram valiosos ensinamentos na elaboração das apreciações técnicas que realizaram no

âmbito deste Projecto. Ao Eng.º Karen Margaryan, na sua qualidade de orientador externo,

pela estreita e sempre assertiva orientação nos trabalhos efectuados em obra.

A nível pessoal, a todos os meus familiares e amigos que nunca deixaram de apoiar esta

iniciativa de crescimento pessoal e académico, conhecendo desde já a minha vontade contínua

de prosperar a nível pessoal e profissional. Agradeço a paciência e compreensão pela minha

falta de disponibilidade e atenção, durante o tempo em que este projecto se desenvolveu.

v

Resumo

O presente relatório refere-se aos trabalhos desenvolvidos durante o período de estágio de

natureza profissional no âmbito do Mestrado em Instalações e Equipamentos em Edifícios, na

PROMAN S.A., empresa de Gestão e Fiscalização de Projectos.

Integrado na equipa de fiscalização e consultoria técnica do empreendimento de concepção e

construção da unidade de tratamento mecânico e biológico (UTMB) de resíduos sólidos urbanos (RSU)

de Aveiro, promovido pela ERSUC S.A., o estágio permitiu desenvolver conhecimentos sobre o estado

da arte deste tipo de centrais, sobretudo no que concerne às tecnologias aplicadas à produção,

recuperação e tratamento de biogás para valorização energética.

Para o efeito, foi desenvolvido um escrupuloso trabalho de pesquisa envolvendo diversos

domínios da engenharia, nomeadamente ao nível dos métodos de separação da fracção biodegradável

dos RSU e dos subsequentes processos biológicos que asseguram a produção de um biogás de

qualidade satisfatória para ser utilizado como fonte de energia primária.

Por outro lado, nas operações que têm lugar na UTMB, tanto na fase do tratamento mecânico

como no tratamento biológico dos RSU, ocorre a formação e dispersão de odores e são produzidos

efluentes lixiviantes que, por imposição legal, têm de ser controlados e tratados, de modo a minimizar

o seu impacto no meio ambiente e no bem-estar público. Neste domínio, a UTMB dispõe de um

conjunto de sistemas mais ou menos complexos de engenharia multidisciplinar, que para além de

visarem o controlo e avaliação do cumprimento dos requisitos ambientais, são aproveitados para

melhorar a eficiência dos processos de fermentação, tirando partido da carga orgânica e bioquímica

que os lixiviados e o ar contaminado possuem.

O relatório de estágio compreende a descrição sequencial das operações e da maquinaria

associado aos processos da UTMB de Aveiro, assinalando as alterações preconizadas no projecto no

decurso da concepção da Engenharia Global, as quais tiveram como principio a optimização e

aperfeiçoamento funcional de todas as componentes da central, na procura de uma elevada

disponibilidade e fiabilidade das instalações com o menor custo de investimento.

Palavras chave: Tecnologias de TMB, Valorização energética de RSU, Central de

Biogás, Cogeração.

vii

Abstract

The present report refers to the works developed during the period of professional training in

PROMAN S.A. Company of Administration and Supervising of Projects, in the scope of the Master’s

degree in Buildings Services Engineering.

Since being integrated in the team of supervising and technical consultancy of the

construction undertaking of the mechanical biological treatment (MBT) plant of municipal solid waste

(MSW) of Aveiro, which is promoted by ERSUC S.A., the professional training allowed to develop

knowledge about the latest technology applied to this type of facility, especially about the technology

with regard to producing, recovery and treatment of biogas for valuing as energy.

As the effect, the scrupulous work was developed owing to several area of engineering,

particularly in the method of separation of biodegradable waste and of the subsequent biological

processes that assure the production of a biogas with adequate quality to be used as primary source

of energy.

On the other hand, in the operation of the MBT plant, both in the phase of the mechanical

treatment as in the biological treatment of MSW, it happens the formation and dispersion of odours

and they produce leachate that should be controlled and treated as legal instruction requires, in order

to minimize its impact in the environment and in the public well-being. In this field, the UTMB is

equipped a set of systems that are generally multi-engineering complex. In addition to aiming at

control and evaluation of the compliance with environmental requirements, they are used to improve

the efficiency of the fermentation processes utilizing the organic and biochemical characteristics of

leachate and polluted air.

The professional training report contains the sequential description of the operations and of the

machinery associated to the processes of the MBT plant of Aveiro, indicating the alterations

undertaken in the course of the conception of the Global Engineering, which principle was

optimization and functional improvement of all the components of the facility, in search of a high

availability and reliability of the facilities with the smallest investment cost.

Keywords: MBT Technologies, Municipal Solid Waste to Energy, Biogas Plant, CHP.

ix

Índice

Agradecimentos iii

Resumo v

Abstract vii

Índice ix

Lista de Figuras xiii

Nomenclatura xvii

1 Introdução 1

1.1 Enquadramento do estágio 1

1.2 Relevância do tema 3

1.3 Objectivos 4

1.4 Estrutura do relatório 5

2 Apresentação dos sistemas de Tratamento Mecânico e Biológico (TMB)

com valorização energética de biogás 7

2.1 Descrição dos Processos 8

2.1.1 Tratamento Mecânico 8

2.1.2 Tratamento Biológico 12

2.2 Gestão de Lixiviados 14

2.3 Processos de Produção, Tratamento e Armazenamento do Biogás 16

2.3.1 Digestão anaeróbia 16

2.3.2 Biogás 18

2.3.3 Depuração do biogás 20

2.3.4 Armazenamento do biogás 21

2.4 Valorização Energética do Biogás através de Sistemas de Cogeração 22

2.4.1 Cogeração – Definição e retrospectiva histórica 22

2.4.2 Os benefícios da cogeração 24

2.4.3 Descrição das tecnologias - Ciclo de cogeração 25

2.4.4 Entrega da energia eléctrica excedente à rede pública 29

x

3 Enquadramento e Princípios Orientadores para a Concepção da UTMB

da ERSUC 33

3.1 Enquadramento do Projecto 33

3.1.1 Enquadramento geral 33

3.1.2 Enquadramento normativo e regulamentar 34

3.2 Requisitos e Garantias de Funcionamento Impostos pela ERSUC 35

3.2.1 Generalidades 35

3.2.2 Condições de operação 36

3.2.2.1 Regime de funcionamento 36

3.2.2.2 Critérios de dimensionamento 37

3.2.3 Requisitos ambientais 39

3.2.3.1 Controlo da emissão de odores e amónia 39

3.2.3.2 Qualidade do ar nos locais de trabalho 40

3.2.3.3 Descarga dos efluentes do processo e protecção contra derrames 40

3.2.3.4 Ruído 41

3.2.4 Adaptação a impactes externos e internos 41

3.2.4.1 Abalos Sísmicos 41

3.2.4.2 Efeitos Meteorológicos e Hidrológicos 41

3.2.4.3 Protecção contra Incêndios 42

3.2.4.4 Vibrações 43

3.2.5 Requisitos de operação e manutenção 43

3.2.5.1 Facilidade de desmontagem 43

3.2.5.2 Acessibilidade 43

3.2.5.3 Uniformização do equipamento 44

3.2.5.4 Sistema de identificação e referenciação 44

3.3 Visitas realizadas em centrais Nacionais 45

4 Engenharia de Base Global da UTMB de Aveiro 47

4.1 Introdução 47

4.1.1 Solução técnica adoptada - Generalidades 47

4.1.2 Regime de funcionamento considerado 48

4.1.3 Critérios de desenho da urbanização 48

4.2 Descrição do Processo e da Maquinaria do TMB 49

4.2.1 Controlo de entrada e báscula (Zona L) 49

4.2.2 Áreas de recepção e descarga de RSU (Zona A) 50

4.2.3 Pré-tratamento mecânico – Nave de triagem (Zona B) 52

xi

4.2.4 Processo de biometanização e aproveitamento energético (Zonas F) 57

4.2.4.1 Pré-tratamento húmido 58

4.2.4.2 Processo de digestão anaeróbia (Zona F) 60

4.2.4.3 Extracção, desidratação e transferência dos resíduos digeridos 62

4.2.5 Fermentação de túneis de compostagem – Pré-compostagem (Zona E) 64

4.2.6 Processo de pós-composto (Zona C) 68

4.2.7 Afinação do composto (Zona D) 71

4.3 Aterro Sanitário de Apoio 73

4.3.1 Sistema de drenagem pluvial 73

4.3.2 Sistema de regularização e homogeneização 74

4.3.3 Sistema de drenagem de fundo e captação de águas lixiviantes 74

4.3.4 Sistema de drenagem de Biogás 74

4.4 Valorização Energética do Biogás com Produção Independente de Energia

Eléctrica 75

4.4.1 Produção e armazenamento do biogás 76

4.4.2 Energia térmica disponibilizada pela UIVB 77

4.4.3 Descrição geral da componente eléctrica associada à UIVB 77

5 Engenharia de Detalhe Global da UTMB de Aveiro 79

5.1 Sistemas e Redes de Fluidos 79

5.1.1 Sistema exterior de distribuição de água 79

5.1.2 Combate a incêndio por meios hídricos 80

5.1.3 Redes internas de abastecimento dos edifícios 81

5.1.4 Sistemas de drenagem de águas pluviais 82

5.1.5 Redes internas de drenagem residual 83

5.1.6 Redes internas de drenagem residual industrial 84

5.2 Sistemas de Tratamento das Águas Lixiviantes – ETAL 84

5.2.1 Generalidades 84

5.2.2 Tanque de Regularização e Homogeneização e Bombeamento para o

Processo Biológico 85

5.2.3 Processo Biológico de Nitrificação-Desnitrificação tipo MBR 86

5.2.3.1 Desnitrificação 86

5.2.3.2 Nitrificação 87

5.2.3.3 Sistema de Arrefecimento 88

5.2.4 Módulo de Ultrafiltração 89

5.2.5 Osmose Inversa para remoção de sais dissolvidos 90

5.2.6 Correcção do PH 91

xii

5.2.7 Tratamento de evaporação 92

5.3 Sistemas de Exaustão e Tratamento do Ar 93

5.3.1 Captação e acondicionamento 93

5.3.2 Acondicionamento 94

5.3.3 Depuração do ar contaminado 95

6 Conclusões 98

Referências 103

xiii

Lista de Figuras

Fig. 2.1. Diagrama de processo de uma UTMB com digestão anaeróbia (Fonte: ERSUC, 2010) 7

Fig. 2.2. Exemplo de uma UTMB automática (Fonte: Eco-emballages, 2007). 9

Fig. 2.3. Esquema funcional de um separador balístico (Fonte: Eco-emballages, 2007). 11

Fig. 2.4. Esquema de separação dos materiais não-ferrosos, através de um separador de Correntes de Foucault (Fonte: Eco-emballages, 2007). 12

Fig. 2.5. Esquema de separação através de separação óptica (Fonte: Eco-emballages, 2007). 12

Fig. 2.6. Análise esquemática do processo de Compostagem (Fonte: Martinho, 2000). 13

Fig. 2.7. Diagrama do processo biológico associado à digestão anaeróbica em descontínuo e contínuo (Fonte: GTB/CCE, 2000). 16

Fig. 2.8. Sistema de digestão anaeróbica em descontínuo e contínuo (Fonte: GTB/CCE, 2000). 18

Fig. 2.9. Análise comparativa de rendimentos entre um sistema convencional de produção de energia e um sistema de cogeração. (Fonte: COGEN, 2009). 23

Fig. 2.10. Diagrama funcional e um sistema cogeração com motores alternativos de combustão interna. (Fonte: COGEN, 2009) 27

Fig. 2.11. Processo electroquímico no interior das células (Fonte: Carvalho, 2009). 28

Fig. 2.12. Diagrama funcional do Mercado Interno de Electricidade. (Fonte: ERSE, 2010) 30

Fig. 3.1. Municípios que compõem o sistema Multimunicipal do Litoral Centro (Fonte: ERSUC, 2010) 33

Fig. 4.1. Implantação geral da Central de TMB incluindo portaria e ETAL (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 49

Fig. 4.2. Implantação da portaria e básculas da central de TMB (Fonte: VIATUNEL, 2010 - Adaptado) 50

Fig. 4.3. Alçado frontal do edifício de recepção de RSU da central de TMB (Fonte: VIATUNEL, 2010 - Adaptado) 50

Fig. 4.4. Vista em cortes: (1) de uma zona de compartimentação e respectivo fosso de recepção de RSU; (2) da zona de caracterização e fosso das tremonhas (Fonte: VIATUNEL, 2010 - Adaptado) 51

Fig. 4.5. Corte longitudinal da transição da zona A para a zona B (Nave de triagem) com respectivo layout dos equipamentos de tratamento mecânico (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 52

Fig. 4.6. Planta com a transição da zona A para a zona B (Nave de triagem) com respectivo layout dos equipamentos de tratamento mecânico (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 53

Fig. 4.7. Cabine de triagem manual e abridor de sacos (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 53

xiv

Fig. 4.8. Modelos do tromel (pré-selecção e rotativo) e do abridor de sacos a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 54

Fig. 4.9. Modelo do crivo de malha elástica a instalar na triagem da central de TMB de Aveiro (Fonte: RosRoca, 2010) 55

Fig. 4.10. Separador balístico a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010) 55

Fig. 4.11. Modelos dos separadores ópticos, de correntes Foucaut e de indução magnética de íman permanente a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010) 56

Fig. 4.12. Planta do layout dos equipamentos da zona F (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 57

Fig. 4.13. Diagrama de Processo de digestão anaeróbia (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 58

Fig. 4.14. Sistema de pré-tratamento húmido Modelo dos púlpers homogeneizadores a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 59

Fig. 4.15. Tanque pulmão de suspensão (em construção) e respectivo agitador a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 60

Fig. 4.16. Equipamento associados à DA da central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 61

Fig. 4.17. Sistema de desidratação da suspensa digerida a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 63

Fig. 4.18. Trituradora-desfibradora de material estruturante a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 64

Fig. 4.19. Sistema de mistura de material digerido e desidratado com fracção vegetal triturada na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 65

Fig. 4.20. Diagrama do processo de pré-compostagem em túneis fechados, com ventilação forçada e irrigação (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 66

Fig. 4.21. Desenhos dos túneis de pré-compostagem e zonas técnicas de apoio (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 67

Fig. 4.22. Modelo da pá de rodas e da volteadora da central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010) 68

Fig. 4.23. Área laranja delimita as zonas de deslocamento da maquinaria para formação das pilhas no sistema de pilhas volteadas desde os túneis de pré-compostagem. (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 69

Fig. 4.24. Área verde delimita as zonas de deslocamento da maquinaria na extracção do produto para a alimentação da linha de afino no sistema de pilhas volteadas. (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 69

Fig. 4.25. Área laranja delimita as zonas de deslocamento da maquinaria para a formação da meseta no sistema de meseta volteada desde os túneis de pré-compostagem. (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 69

Fig. 4.26. Área verde delimita as zonas de deslocamento da maquinaria na extracção do produto para a alimentação da linha de afino no sistema de meseta volteada. (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) 70

xv

Fig. 4.27. Planta da zona D e diagrama do processo de afinação do composto (Fonte: ROSROCA, 2010 – Adaptado) 71

Fig. 4.28. Modelos dos equipamentos do processo de afinação do composto na central de TMB de Aveiro (Fonte: RosRoca, 2010 - Adaptado) 72

Fig. 4.29. Implantação do aterro sanitário de apoio à central de TMB de Aveiro. (Fonte: ERSUC, 2010 Adaptado) 73

Fig. 4.30. Equipamento co-gerador a instalar da UTMB de Aveiro (Fonte: ERSUC, 2010) 75

Fig. 4.31. Equipamento co-gerador a instalar da UTMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010) 76

Fig. 4.32. Circuitos do biogás no sistema de produção e valorização energética com imagens dos modelos do gasómetro e do scrubber de dessulfuração adoptados (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) 76

Fig. 4.33. Esquema de princípio considerado na concepção das instalações eléctricas associadas à UIVB. (Fonte: ERSUC, 2010) 78

Fig. 5.1. Esquema solar térmico para AQS do edifício administrativo (Fonte: VIATUNEL, 2010 Adaptado) 81

Fig. 5.2. Primeira fase do processo de tratamento da ETAL. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) 85

Fig. 5.3. Reactor anóxico e principais equipamentos associados. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) 86

Fig. 5.4. Reactor aeróbio e principais equipamentos associados. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) 87

Fig. 5.5. Equipamento associado ao reactor aeróbio da ETAL. (Fonte: ROSROCA, 2010) 88

Fig. 5.6. Diagrama do sistema de arrefecimento do MRB da ETAL. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) 89

Fig. 5.7. Equipamento associado ao sistema de arrefecimento da MRB (Fonte: ROSROCA, 2010) 89

Fig. 5.8. Equipamento associado ao sistema de ultrafiltração (Fonte: ROSROCA, 2010) 90

Fig. 5.9. Equipamento associado ao sistema da OI (Fonte: ROSROCA, 2010) 91

Fig. 5.10. Equipamento associado à correcção automática do PH (Fonte: ROSROCA, 2010) 91

Fig. 5.11. Esquema funcional do processo da ETAL com identificação da etapa eliminada (Fonte: ROSROCA, 2010) 92

Fig. 5.12. Rede de condutas de extracção de ar contaminado (Fonte: ROSROCA, 2010) 94

Fig. 5.13. Condutas da rede de captação de ar do sistema de desodorização da Estação de Valorização Orgânica de AMTRES em Cascais (visita realizada em 15.04.2010) 94

Fig. 5.14. Sistema de ventilação dos túneis de pré-compostagem (Fonte: ROSROCA, 2010) 95

Fig. 5.15. Esquema do sistema de tratamento de ar a construir na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) 96

Fig. 5.16. Equipamento associados ao sistema de tratamento de ar da central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010) 97

Fig. 6.1. Vista geral da obra – Fotografia aérea de 03/12/2010 (Fonte: ERSUC, 2010) 102

xvi

xvii

Nomenclatura

Abreviaturas

AT – Alta tensão

C/N – Relação Carbono – Azoto

CDR – Combustível Derivado do Resíduos

CIP – Sistema de limpeza no local (equipamento ETAL)

CM – Câmara Municipal

COGEN - Associação Portuguesa para a Eficiência Energética e Promoção da Cogeração

COV – Composto Orgânico Volátil

CQO – Carência Química de Oxigénio

CVO – Central de Valorização Orgânica

DGEG – Direcção-Geral de Energia e Geologia

DN - Desnitrificação

ECAL – Embalagens de Cartão para Alimentos Líquidos

EGF – Empresa Geral do Fomento

ENRRUBDA – Estratégia Nacional para a Redução de Resíduos Urbanos Biodegradáveis

Destinados aos Aterros

ISEC – Instituto Superior de Engenharia de Coimbra

ETAL – Estação de Tratamento de Águas Lixiviantes

ETAR – Estacão de Tratamento de Águas Residuais

ERSE – Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos

FER – Fontes de Energia Renováveis

GEE – Gases com Efeito de Estufa

IEA – Agência Internacional de Energia

INR – Instituto dos Resíduos

LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil

MAT – Muito Alta Tensão

MIE - Mercado Interno da Energia

MTD – Melhores Técnicas Disponíveis

MS – Matéria seca

MBR – Bio-reactor de membrana

xviii

NFPA – National Fire Protection Association

OGR – Operador de Gestão de Resíduos

OI – Osmose inversa

P/C – Papel/cartão

PEAD – Polietileno de Alta Densidade

PEBD – Polietileno de Baixa Densidade

PERSU – Plano Estratégico de Resíduos Sólidos Urbanos

PET – Politereftalato de Etila

PNAER – Plano Nacional de Acção para as Energias Renováveis

PP – Polipropileno

PRE – Produção em Regime Especial

PTN – Condições Normais de Pressão e Temperatura

QREN – Quadro de Referência Estratégico Nacional

RB – Resíduos Biodegradáveis

RE – Resíduos de Embalagem

REE – Rendimento Eléctrico Equivalente

REN – Rede Eléctrica Nacional

RUB – Resíduos Urbanos Biodegradáveis

RSU – Resíduos Sólidos Urbanos

RSSPTS – Regulamento de Segurança das Subestações e Postos de Transformação e

Seccionamento

SEP – Sistema Eléctrico de Serviço Público

SEI – Sistema Eléctrico Independente

SEN – Sistema Eléctrico Nacional

SENV - Sistema Eléctrico Independente ou não Vinculado

SMAUT – Sistema Intermunicipal ou Multimunicipal de Gestão de Resíduos

SPV – Sociedade Ponto Verde

TB – Tratamento Biológico

TM – Tratamento Mecânico

TMB – Tratamento Mecânico e Biológico

UE – União Europeia

UF – Ultra-filtração

UIVB – Unidade Independente de Valorização do Biogás

UTMB – Unidade de Tratamento Mecânico e Biológico

1

1 Introdução

1.1 Enquadramento do estágio

O estágio de carácter profissional contou com o acolhimento da empresa PROMAN - Centro de Estudos

e Projectos, S.A., e teve lugar predominantemente no estaleiro da empreitada de construção da

unidade de tratamento mecânico e biológico (UTMB) de resíduos sólidos urbanos (RSU), em construção

na localidade de Eiról, em Aveiro. Trata-se de um empreendimento promovido pela ERSUC - Resíduos

Sólidos do Centro, S.A. que, no âmbito das suas competências, visa dotar a Sistema Multimunicipal do

Litoral Centro com novas infraestruturas de tratamento e deposição de resíduos sólidos urbanos.

A actividade da PROMAN centra-se na Gestão, Fiscalização e Coordenação de Empreendimentos,

envolvendo todas as fases inerentes à concepção dos projectos, bem como à sua construção. Na sua

área de intervenção, a PROMAN tem como objectivo fundamental garantir a eficácia na realização de

empreendimentos, através da prestação de um serviço de parceria técnica que integram vários

intervenientes (i.e. promotores, arquitectos, projectistas, empreiteiros e fornecedores), e diversos níveis

de actuação (i.e. gestão financeira, qualidade, ambiente, segurança e saúde, assessoria técnica e

jurídica, prazos e custos associados às acções de todos estes intervenientes).

Neste domínio, a PROMAN conta com a experiência profissional dos seus gestores e pessoal técnico,

para oferecer um serviço de alta qualidade. A empresa está inscrita e qualificada como Gestor Geral da

Qualidade de Empreendimentos pelo LNEC (Decreto-Lei n.º 310/90), detendo em todas as categorias a

classe 8 (i.e. nível máximo), a qual visa garantir com credibilidade e eficiência a qualidade para os

empreendimentos em que colabora, pela aplicação sistemática, durante a sua realização, dos

procedimentos de Gestão, Fiscalização e Coordenação.

Foram estas qualidades que permitiram à PROMAN ganhar o Concurso Público Internacional lançado

pela ERSUC para a “Coordenação, Controlo e Fiscalização da Empreitada de Concepção, Construção e

Fornecimento de Uma Central de Tratamento Mecânico e Biológico de Resíduos Sólidos Urbanos em

Aveiro”, cujo anúncio foi publicado na 2.ª série do Diário da República, de 9 de Abril de 2009 e no

Jornal Oficial da União Europeia, de 11 de Abril de 2009. A formalização da adjudicação do referido

Concurso Público Internacional à PROMAN, foi efectuada através de deliberação do Conselho de

Administração da ERSUC em 21 de Julho de 2009.

2

O contrato celebrado entre a PROMAN e a ERSUC, na sequência da adjudicação, inclui a assessoria

geral e especializada no âmbito da Empreitada, englobando a análise e apreciação do Projecto de

Execução, o planeamento e coordenação geral da Empreitada e dos respectivos intervenientes,

compreendendo, nomeadamente a apresentação à ERSUC de documentos e relatórios que permitam a

gestão financeira da Empreitada, o controlo do planeamento e o controlo de qualidade de execução dos

trabalhos.

Para a concepção e construção deste Empreendimento, a ERSUC lançou um Concurso Público Limitado

Internacional com publicação de anúncio no dia 19 de Março no Suplemento do Jornal Oficial da União

Europeia, com a referência 74382-2008, e em 26 de Março de 2008 no Diário da República n.º 60,

tendo o processo culminado com a adjudicação ao Consorcio Empreiteiro constituído pelas empresas,

EDIFER – Construções Pires Coelho & Fernandes, S.A., HLC – Engenharia e Gestão de Projectos, S.A. e

ROS ROCA, S.A..

O projecto de Engenharia de Base Global (i.e. engenharia dos processos) é da exclusiva

responsabilidade da ROSROCA. Os consorciados EDIFER e HLC partilham entre si o ónus da concepção

dos projectos de Engenharia de Detalhe Global, que englobam as especialidades de arquitectura,

estabilidade, redes de abastecimento de águas, redes de drenagem de efluentes, instalações eléctricas

e ainda o fornecimento de alguns equipamentos. A elaboração dos referidos projectos de especialidade

está, por seu turno, subcontratada à empresa de projectos VIA TÚNEL PGF, Lda.. Todos os trabalhos de

obra civil estão a cargo da EDIFER.

O estágio teve uma duração de 9 meses e as actividades decorreram essencialmente no estaleiro da

obra, tendo sido realizadas deslocações pontuais à sede da PROMAN em Lisboa, para a participação nas

reuniões de coordenação de projecto e no desenvolvimento de pareceres técnicos. A assessoria técnica

prestada pela equipa de especialistas da PROMAN neste período, centrou-se fundamentalmente no

processo de melhoramento do projecto de Engenharia de Base Global, tendo-se verificado modificações

do ponto de vista funcional e de concepção das infraestruturas da central, relativamente à versão

patenteada na proposta técnica apresentada em fase de Concurso.

Devido ao condicionalismo decorrente do atraso na elaboração de alguns projectos, optou-se por dar

maior destaque à Engenharia de Base Global, dando uma perspectiva geral sobre o funcionamento e

implementação dos sistemas de produção energética, apresentando as principais tecnologias aplicadas

aos processos mecânicos e biológicos, assim como os sistemas de recuperação e valorização energética

do biogás produzido no processo.

3

1.2 Relevância do tema

O crescimento da valorização energética de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) em sistemas de cogeração

na Europa tem sido impulsionado pela escalada do preço dos combustíveis fósseis, aliada à necessidade

de reciclar e a imposições internacionais para a redução das emissões de dióxido de carbono. As

oscilações acentuadas que se têm verificado entre os preços do gás e da electricidade, tem levado a

que cada vez mais, as organizações procurem formas mais rentáveis e eficientes para suprir as

necessidades energéticas. Paralelamente existe uma consciência crescente da que a gestão dos RSU se

pode traduzir numa operação com enorme potencial de exploração, fundamental para a rentabilidade e

sustentabilidade da sociedade actual. Através da minimização dos resíduos para aterro, utilizando-os no

local como produtos para abastecer as centrais de cogeração, esta valorização fornece uma solução que

reduz a dependência de combustíveis de carbono e, simultaneamente, desvia um fluxo de resíduos dos

aterros.

Nesta perspectiva, a União Europeia (UE) tem promovido medidas estratégicas claras e muito precisas,

que visam o cumprimento de compromissos internacionais, através de diversas directivas europeias

que, por um lado, regulamentam os fluxos das várias fileiras de resíduos, impondo responsabilidades na

sua gestão e definindo taxas de reciclagem, e por outro lado, estabelecem políticas de incentivo à

promoção da eficiência energética e da valorização das energias endógenas. Consequentemente, ao

longo da última década, tem-se registado um acréscimo significativo das actividades industriais no

domínio da reciclagem associada à valorização energética.

A unidade de tratamento mecânico e biológico (UTMB) de Aveiro insere-se neste novo paradigma e

surge na sequência do Plano Estratégico de Resíduos Sólidos Urbanos definido para o horizonte 2007-

2016 (PERSU II). Além de possuir sistemas integrados para o controlo de toda a operação, a UTMB de

Aveiro dispõe de um conjunto de equipamentos de alta sensibilidade para o controlo e avaliação do

cumprimento dos exigentes programas de monitorização ambiental, na unidade e na envolvente da

instalação, nomeadamente a qualidade do ar, a qualidade da água e dos sedimentos, o ruído e a

vigilância da saúde pública. No domínio da valorização dos resíduos biodegradáveis, os processos que

têm lugar nas diferentes fases do tratamento e valorização dos RSU, são executados por tecnologias

inovadoras desenhadas para potenciar o aproveitamento energético do biogás produzido pela

decomposição dos resíduos e para a produção de composto passível de ser usado como fertilizante

agrícola. Este tipo de unidade permitem prolongar a vida útil dos aterros e a valorização orgânica dos

resíduos, contribuindo de forma efectiva para a redução das emissões de gases com efeito estufa dado

que a geração de electricidade é realizada a partir de fontes endógenas.

Trata-se, portanto de uma obra de engenharia multidisciplinar que enquadra as boas práticas da

engenharia moderna. Seguindo este princípio, cada parte do processo encontra-se distribuída por vários

edifícios que constituem a central industrial, sendo cada um deles concebido seguindo uma lógica

4

objectiva a nível funcional, integrando um conjunto de instalações e equipamentos de tecnologia

diversa. Neste contexto, projectos de especialidade, que definem em função da utilização de cada

edifício, todas as infra-estruturas necessárias ao completo funcionamento da central, revestem-se de

relevante interesse para estudo no âmbito deste mestrado.

A instalação a construir integrará os seguintes processos: recepção e descarga dos resíduos, pré-

tratamento, preparação do material a digerir, digestão anaeróbia, desidratação do material digerido,

compostagem, afinação, armazenamento e expedição do composto, armazenamento e expedição dos

materiais recicláveis, armazenamento e expedição de rejeitados (refugo), desodorização, tratamento de

efluentes residuais (ETAL).

1.3 Objectivos

Pretende-se com este trabalho dar a conhecer o que são as unidades de tratamento mecânico e

biológico (UTMB) de resíduos sólidos urbanos (RSU) com valorização energética de biogás, dando uma

perspectiva geral sobre o funcionamento e implementação deste tipo de sistemas de produção

energética, apresentando as principais tecnologias aplicadas aos processos mecânicos e biológicos,

assim como os sistemas de recuperação e valorização energética do biogás produzido no processo.

Por outro lado, em face do cumprimento dos exigentes requisitos ambientais impostos por publicações

legais e regulamentares, a concepção da UTMB integra um conjunto de sistemas cuja função é a de

preservar o meio ambiente e fazer respeitar os valores limites estabelecidos por tais diplomas,

nomeadamente no que diz respeito às emissões de odores nas imediações da central, qualidade da

água efluente a descarregar na rede pública e ao ruído. Será dado especial ênfase a estes sistemas,

pela sua importância não só do ponto de vista da preservação ambiental, mas também pelo facto

destas instalações permitirem a optimização dos processos de tratamento dos resíduos biológicos (RB),

através da recirculação do ar contaminado e dos efluentes captados nos vários edifícios da central, nos

sistemas de ventilação e irrigação dos processos de degradação dos RB, aumentando deste modo a

eficiência dos processos.

A questão da valorização energética do biogás produzido pela central terá um relevo central, uma vez

que a concepção da UTMB tem como principal premissa, no desenvolvimento dos processos de

tratamento, a maximização de produção de biogás com qualidade para produção e venda da energia

eléctrica à rede pública. Todas as instalações e equipamentos necessários ao desenvolvimento dos

processos e operações de tratamento e valorização dos RSU, serão apresentados e descritos o seu

modo de funcionamento, incluindo todas as alterações que tiverem lugar no decurso dos processos de

melhoria e optimização dos projectos.

5

Com o objectivo de conhecer em pormenor o universo deste tipo de instalações, ao longo do período de

estágio, o desenvolvimento do trabalho centrou-se fundamentalmente em pesquisas acerca de

instalações semelhantes, tendo-se procedido a inúmeras visitas a centrais em funcionamento ou que se

encontram num estado de desenvolvimento mais avançado.

1.4 Estrutura do relatório

O presente trabalho encontra-se dividido em seis capítulos principais, sendo que o relatório se inicia, no

segundo capítulo, onde é feita a apresentação dos sistemas de TMB com valorização energética de

biogás. Este capítulo visa introduzir as melhores práticas ambientais e tecnológicas disponíveis para os

processos que têm lugar na UTMB de Aveiro, nomeadamente, o tratamento mecânico e biológico dos

RSU, produção, tratamento e armazenamento do biogás e sistemas de co-geração para valorização

energética do biogás.

No terceiro capítulo é feito um enquadramento do projecto relativamente ao seu promotor (i.e. ERSUC)

e são apresentados os requisitos técnicos, ambientais e de operação que estiveram na base do

desenvolvimento dos projectos da UTMB. Neste capítulo é feita também referência às visitas que foram

realizadas ao longo do estágio a centrais nacionais.

Segue-se, no quarto capítulo, uma exposição pormenorizada da solução técnica adoptada, onde é feita

a descrição dos processos e da maquinaria percorrendo sequencialmente todas as fases que integram a

UTMB de Aveiro. Os sistemas de redes de fluidos, tratamento de ar e tratamento das águas lixiviantes,

são descritos no capítulo quinto.

No sexto e último capítulo procura-se, essencialmente, descrever o trabalho de auto-reflexão efectuado

pelo autor deste relatório, após a concretização do estágio de natureza profissional. São feitas análises

sobre os aspectos menos conseguidos e os que se revelaram positivos. Incide ainda diversas questões

inerentes ao processo de acompanhamento do Período de Ajustamento e Ensaios e subsequente

Período de Serviço Experimental, que terão lugar após concluídos os trabalhos de obra civil e assim que

os equipamentos se encontrarem aptos para entrar em serviço.

6

7

2 Apresentação dos sistemas de Tratamento Mecânico e Biológico (TMB) com valorização energética de biogás

Pretende-se neste capítulo fazer uma breve descrição daquilo que são as unidades de tratamento

mecânico e biológico (UTMB) de resíduos sólidos urbanos (RSU) com valorização energética de biogás,

dando uma perspectiva geral sobre o funcionamento e implementação deste tipo de sistemas de

produção energética, apresentando as principais tecnologias aplicadas aos processos mecânicos e

biológicos, assim como os sistemas de recuperação e valorização energética do biogás produzido no

processo.

Estas unidades, são também designadas por centrais de valorização orgânica (CVO) de RSU, devido ao

facto de, para além de permitirem a separação dos materiais recicláveis, possibilitarem ainda várias

formas de valorização da matéria orgânica, nomeadamente: i) a produção combinada de energia

eléctrica e térmica utilizando como combustível o biogás libertado no processo; ii) a produção de

combustíveis derivados de resíduos (CDR), que podem ser utilizados nas indústrias cimenteira e da

produção de cal, ou mais recentemente, na industria produtora de energia (e.g. centrais

termoeléctricas); iii) a produção de um composto para aplicação como fertilizante em solos agrícolas.

Na figura 2.2. apresenta-se um diagrama de processo com os fluxos de tratamento dos RSU de uma

UTMB com digestão anaeróbia.

Figura 2.1. Diagrama de processo de uma UTMB com digestão anaeróbia (Fonte: ERSUC, 2010).

Biogás

Matéria Orgânica Pré-tratamento

Digestão Anaeróbia

Digerido Fracção sólida Compostagem

Fracção líquida Aterro Composto

Recirculação Rede Pública de Esgotos

Queimador (tocha)

ETAL

Queima em caldeira

Queima em cogeração

Tratamento mecânico

CDR Refugo

Recicláveis (Metais, vidro,

Papel/cartão, PET, PP, ECAL)

RSU

8

2.1 Descrição dos Processos

O tratamento mecânico e biológico (TMB) consiste num processo de tratamento de resíduos

indiferenciados através de meios mecânicos, que removem algumas fracções, e biológicos que tornam a

fracção residual mais estável e com características aceitáveis para outras utilizações (Juniper, 2005).

O TMB não é considerado como uma tecnologia individual, nem constitui uma solução completa, mas

engloba uma grande variedade de tipos de processos mecânicos e biológicos, combinados de formas

diferenciadas consoante o objectivo que pretendem alcançar (Juniper, 2005).

O “T” refere-se ao “Tratamento” e engloba os diversos elementos processuais que, em conjunto, criam

um processo mecânico e biológico. O “M” relativo a “Mecânico” engloba os mecanismos de

separação/triagem e redução de dimensão que, dispostos em diversas configurações, possibilitam a

obtenção de material passível de ser reciclado, e outro que seguirá para um processo biológico. O “B”

de “Biológico” refere-se a processos aeróbios ou anaeróbicos que convertem os resíduos biodegradáveis

em composto e, no caso da digestão anaeróbia, também em Biogás (Juniper, 2005).

Este tratamento combinado permite que o refugo obtido poderá ser encaminhado para aterro sanitário,

com características menos desfavoráveis para o ambiente na medida em que (GTZ, 2000): (i) reduzem

o lixiviado e as emissões de gás; (ii) prolongam o tempo de exploração do aterro, através da diminuição

do volume de enchimento e facilidade de compactação.

Os processos de TMB são ainda pouco conhecidos e desenvolvidos em Portugal, no entanto, constituem

métodos já enraizados em diferentes países da Europa, tendo-se desenvolvido e aperfeiçoado na última

década (Juniper, 2005).

2.1.1 Tratamento Mecânico

Relativamente ao pré-tratamento de resíduos numa UTMB, este processo consiste em separar a fracção

orgânica de outros tipos de resíduos que não são utilizados para decomposição aeróbia ou anaeróbia,

sendo considerados contaminantes, entre outros os vidros, plásticos, papel, cartão, têxteis e

volumosos1.

A maior parte das técnicas de pré-tratamento aplicadas são de natureza mecânica. As TMB podem

incluir diversos destes processos em vários circuitos. Existem duas etapas essenciais em qualquer pré-

1 Designação dada aos vários tipos de resíduos de embalagem (RE) tais como, as embalagens de plástico (PET, PVC e PEAD), as embalagens de metais ferrosos e não ferrosos e as embalagens de vidro.

9

tratamento de resíduos desta natureza (Bardos, 2004): (i) redução de tamanho através de moagem ou

rasgo; (ii) existência de crivagem com diversos diâmetros de abertura com vista a separação por

tamanhos e posterior triagem.

A separação eficaz alcança-se através da diferenciação pelo tamanho, forma, densidade ou

propriedades electromagnéticas. A possibilidade de abrir ou rasgar sacos é tipicamente conseguida

através do atrito, normalmente em tambores com facas, ou nos designados abridores de sacos que

permitem que o seu conteúdo se espalhe. Na figura 2.1 representa-se esquematicamente o

funcionamento de uma UTMB automatizada.

Figura 2.2. Exemplo de uma UTMB automática (Fonte: Eco-emballages, 2007).

Descrevem-se de seguida as operações unitárias pelas quais passam os resíduos numa UTMB:

I. Abre-sacos

Normalmente, a fracção orgânica que chega as UTMB provem da recolha selectiva ou indiferenciada e

vem fechada em sacos plásticos. Há alguns anos atrás, a metodologia utilizada para romper esses sacos

e libertar o material que lá se encontra, consistia em colocar lâminas no tambor do crivo rotativo.

Actualmente, já existem métodos mais eficazes através da utilização de máquinas abre-sacos que, para

além dos romper, doseia o material que segue no tapete transportador a jusante.

Estas máquinas têm normalmente um rotor com lâminas incorporadas em forma de espiral, e um

conjunto de lâminas fixas, cuja abertura de corte pode ser regulada. Esta regulação pode controlar o

10

estado e o fluxo de material que sai. O esforço que é induzido a este tipo de máquinas é pouco

significativo e os seus componentes sujeitos a desgaste não serão particularmente afectados, tendo em

conta que a sua função é romper e não triturar, apresentando períodos de vida útil bastante

prolongados.

II. Pré-triagem manual

Após a abertura dos sacos, o material que se encontrava no seu interior está agora solto, o que facilita

uma operação de pré-triagem manual. Esta etapa é especialmente importante nos países do sul da

Europa, tendo em conta que os RSU apresentam um grau de heterogeneidade que obriga a remoção da

fracção inorgânica para obtenção da orgânica. Os principais materiais aqui removidos são os volumosos

e os vidros (alguns dos quais, ainda assim, chegam intactos).

III. Crivo Rotativo

A existência de um crivo rotativo, também designado por trommel, numa instalação de pré-tratamento

para compostagem é indispensável. Este equipamento permite a separação de materiais de diferentes

dimensões, sendo constituído por um tambor perfurado e montado com uma ligeira inclinação. Este

tambor rotativo faz com que a fracção fina, considerada orgânica, passe através dos orifícios do

tambor, enquanto que a fracção de dimensões superiores seja expelida pelo lado contrário do tambor.

Estes equipamentos constituem máquinas muito robustas, de manutenção simples e de fácil acesso a

todas as unidades. É possível dimensioná-las para separar até três fracções: a fracção fina, que cai

pelos orifícios vai directamente para valorização orgânica; ao passo que a fracção média, segue para

um separador balístico; por fim, a fracção de dimensões superiores deve ser encaminhada para uma

linha de triagem para recuperação de materiais para reciclar.

IV. Separador Balístico

O equipamento designado por separador balístico pode separar até três fracções. Esta máquina é

alimentada, como já referido anteriormente com a fracção média proveniente do crivo rotativo. O

separador balístico é constituído por um conjunto de chapas perfuradas que estão montadas com

inclinação e paralelas umas com as outras.

Os resíduos orgânicos que não foram retirados pela malha mais fina do crivo rotativo são agora

recuperados pelos orifícios destas chapas e encaminhados para junto dessa fracção com destino ao

processo de compostagem. A inclinação das chapas pretende que os materiais mais pesados,

volumosos e com formato mais arredondado (i.e. materiais rolantes) sejam conduzidos para a parte

inferior, por efeito da gravidade. Estes resíduos são maioritariamente constituídos por embalagens, que

devem ser recolhidos por um tapete transportador e encaminhados para uma linha de triagem para

aproveitamento dos materiais cujo destino é a reciclagem.

11

A fracção dos materiais planos, devido ao movimento das placas, desloca-se para a parte superior. Os

materiais que daqui resultam vão unir-se à fracção grande do crivo rotativo anteriormente referido

seguindo posteriormente para uma linha de triagem de papel/cartão (P/C), sendo aproveitados para

reciclagem após remoção de contaminantes. Na figura 2.2. apresenta-se esquematicamente o

funcionamento de um separador balístico.

Figura 2.3. Esquema funcional de um separador balístico (Fonte: Eco-emballages, 2007).

E. Separador Magnético

O separador magnético é um equipamento de grande importância numa unidade de pré-tratamento e

constitui a última etapa pela qual a fracção orgânica passa antes de seguir para valorização. Como o

nome indica, é constituído por um electroíman que serve de estrutura principal e de suporte a uma

pequena tela nervurada que o envolve. Os elementos ferrosos que circulam nos resíduos espalhados

pelo tapete quando entram no campo magnético gerado pelo electroíman, são atraídos por este e vão

de encontro a uma tela transportadora que o rodeia. Os ferrosos são arrastados pela nervura da tela

para fora do alcance do campo magnético desprendendo-se para uma cuba. Este equipamento tanto

pode ser montado de forma transversal sobre o tapete, como de forma longitudinal na cabeça do

mesmo.

F. Corrente de Foucault

Os materiais não-ferrosos, como o alumínio são separados através de um equipamento denominado

corrente de Foucault que funciona através de indução do material que passa no tapete, tal como

exemplifica a figura 2.3.

Figura 2.4. Esquema de separação dos materiais não-ferrosos, através de um separador de Correntes

de Foucault (Fonte: Eco-emballages, 2007).

12

G. Separadores ópticos

O separador óptico é um equipamento que possibilita a triagem de acordo com o tipo de material, cor e

forma. O seu princípio de funcionamento basea-se num scanner, que capta a luz reflectida pelos

resíduos, detectando o tipo de material e a sua instalação no tapete transportador. Para o efeito, o

scanner deve "ver" cada objecto individualmente. Através de uma válvula de ar que propulsiona ar na

fracção desejada, e possível separá-la da indesejada que cai num tapete transportador, tal como se

demonstra na figura 2.4.

Figura 2.5. Esquema de separação através de separação óptica (Fonte: Eco-emballages, 2007).

H. Sistema de Aspiração

Algumas estações de TMB possuem no seu tratamento mecânico sistemas de aspiração, cujo objectivo

primordial consiste em aspirar material filme plástico, permitindo assim, uma maior eficácia na

separação dos outros materiais, que passam a ficar mais disponíveis e melhor distribuídos no tapete.

Para além dos materiais recicláveis obtidos a partir do TM, sobram mais duas fracções importantes: (i)

a fracção fina, constituída essencialmente por matéria orgânica e materiais inertes de pequenas

dimensões que contem areias, vidro, restos cerâmicos e ainda restos de papéis e plásticos (esta fracção

é a que prossegue para TB); (ii) os resíduos que não possuem viabilidade para encaminhamento para

reciclagem, denominado refugo, que podem ser direccionados para combustíveis derivados de resíduos

(CDR) com vista a sua valorização energética (com ou sem trituração prévia).

2.1.2 Tratamento Biológico

O processo de TB incide sobre a matéria orgânica biodegradável presente nos RSU (que inclui

compostagem e digestão anaeróbia). A classificação do processo varia consoante o destino final do

produto originado. Desta forma, considera-se reciclagem se o composto ou o digerido obtido é aplicado

no solo, caso contrário, classifica-se como pré-tratamento para a deposição em aterro ou para

valorização energética.

A digestão anaeróbia também pode ser considerada como uma forma de valorização energética, uma

vez que o biogás é utilizado com o propósito de produção de energia. Por sua vez, a compostagem

13

constitui um processo biológico que transforma a matéria-orgânica num resíduo biológico considerado

estável, através da libertação de água, dióxido de carbono, iões inorgânicos e calor. O processo é

aeróbio e realiza-se a elevadas temperaturas causadas pelo calor libertado no processo biológico

(Bardos, 2004).

Esta degradação biológica aeróbia dos resíduos orgânicos até à sua estabilização, origina uma

substância húmida, designada de composto, utilizada como corrector dos solos. O composto obtido

considera-se como o produto da compostagem e não de nenhum outro processo como digestão

anaeróbica ou mistura. A obtenção de um produto de qualidade (i.e. suficientemente estabilizado -

composto) requer um rigoroso controlo de diversos factores durante o processo aeróbio. Entre esses

factores encontram-se a relação carbono-azoto (C/N), temperatura, taxa de oxigenação, bem como

uma selecção criteriosa dos resíduos iniciais. A figura 2.5. representa esquematicamente os fluxos de

entradas e saídas do processo de compostagem.

Figura 2.6. Análise esquemática do processo de Compostagem (Fonte: Martinho, 2007).

Os microrganismos aí existentes, encontrando-se na presença de oxigénio, num ambiente quente e

húmido, vão degradando a matéria orgânica dos RSU. O ar libertado na câmara de compostagem

caracteriza-se por um mau odor, uma vez que provêm da decomposição da matéria orgânica. Para

eliminar este impacte ambiental negativo, o ar deve ser desodorizado através de um processo conjunto

de lavagem e de biofiltração. O ar sofre regeneração diversas vezes ao dia e o biofiltro compõe-se

essencialmente por cascas de pinheiro, raízes de madeira, argilas e areias (Puna, 2008).

Um processo de compostagem divide-se normalmente nas seguintes etapas: (i) pré-tratamento

(referido anteriormente); (ii) preparação do material estruturante; (iii) mistura; (iv) compostagem; (v)

afinação. Para que o processo ocorra da melhor forma é muito importante a quantidade de materiais

fermentáveis, mas também a existência de materiais inorgânicos (e.g. terra, vidro e metais), uma vez

que estes possuem uma grande percentagem de substâncias alcalinas que podem neutralizar os ácidos

gerados durante o processo de decomposição. Outros factores que ajudam a aferir a evolução do

processo de compostagem são o cheiro, a cor, a textura ou granulometria, pois dão indicações sobre o

estado e condições de evolução do composto.

14

A duração do processo de compostagem, lento ou acelerado, varia com a tecnologia que se utiliza e

com a maturidade requerida para o composto. O tipo de afinação realizada depende da utilização final

do composto, das condições de mercado e das obrigatoriedades legais. Este processo permite efectuar

a separação de materiais recicláveis, que não foram anteriormente segregados, e de rejeitados de

pequenas dimensões. Também nesta etapa é possível recolher separadamente poeiras (Puna, 2008).

Qualquer estacão de compostagem necessita de um aterro sanitário de apoio, quer para a deposição

dos resíduos não compostáveis nem recicláveis, quer para a deposição de emergência – quando de

uma eventual paragem por avaria ou por manutenção prolongada da instalação. É de salientar que o

tratamento de resíduos por compostagem possui a vantagem de obter um produto final com

características que possibilitam a sua utilização como correctivo orgânico, sendo um fertilizante que se

destina, sobretudo, a fornecer matéria orgânica. A esta vantagem adicionam-se ainda benefícios

sanitários, económicos e ambientais, se o tratamento for correctamente operado.

A decomposição dos resíduos orgânicos é também possível através de um processo anaeróbio, que se

denomina biometanização, ou mais vulgarmente conhecido por digestão anaeróbia (DA). Esta

actividade ocorre, como o nome indica, na ausência de oxigénio (O2), num sistema fechado (digestor).

Os principais produtos que decorrem deste processo são o dióxido de carbono (CO2) e o metano (CH4),

constituintes do biogás. O biogás obtido pode ser utilizado para a produção de energia eléctrica,

aquecimento ou abastecimento de redes de gás municipais. Dependendo da composição do substrato,

pode produzir-se normalmente cerca de 200 m3 de biogás por tonelada de fracção orgânica digerida

(Martinho, 2007).

A estabilização da matéria orgânica dá-se de forma lenta, a temperaturas não muito elevadas, e o

resíduo obtido deve ser tratado posteriormente para ser considerado um composto de qualidade

estável, podendo acontecer através de uma decomposição aeróbia (i.e. compostagem).

2.2 Gestão de Lixiviados

Os lixiviados, ou águas lixiviantes, podem ser definidos como o líquido que percolou pelos resíduos

sólidos e extraiu substâncias suspensas e dissolvidas. As águas lixiviantes arrastam consigo produtos

em decomposição e substâncias quimicamente activas que podem atingir um curso de água ou lençol

freático e, consequentemente, causar graves problemas ambientais. De modo a minimizar estas

consequências ambientais, os lixiviados provenientes do tratamento e deposição dos resíduos, devem

ser convenientemente contidos, recolhidos, tratados e monitorizados. Para o efeito, as UTMB devem

incluir no seu sistema a instalação de uma estação de tratamento de águas lixiviantes (ETAL), com

capacidade para tratar os lixiviados e as águas residuais, provenientes das suas infra-estruturas e

15

instalações de apoio (incluindo as do aterro), como sejam, as unidades de triagem, lavagem de

equipamento mecânico, laboratório e dos sanitários.

Os sistemas convencionais utilizados para o tratamento dos lixiviado são semelhantes aos métodos de

tratamento tradicionais utilizados para as águas residuais urbanas. No entanto, dada a enorme variação

da quantidade e qualidade dos lixiviados ao longo do tempo, e ao facto de estes aprestarem maiores

índices de carga comparativamente aos efluentes domésticos, as ETAL são por norma concebidas com

maior flexibilidade e robustez, face às habituais ETAR. Independentemente dos processos que têm

lugar numa ETAL, deve existir um sistema de drenagem e captação dos lixiviados composto

essencialmente pelos seguintes elementos: (i) valas de drenagem de águas lixiviantes, principais e

secundárias (que atravessam as principais); (ii) valetas de recolha/desvio de águas pluviais (sistema

separativo de águas pluviais); (iii) tanques de captação, para colectar as águas lixiviantes e

escorrências para posterior encaminhamento para lagoa ou tanque de regularização e homogeneização.

Para além do sistema de drenagem, é necessária a existência de uma lagoa ou tanque disposta a

montante da ETAL, para promover a regularização e homogeneização do caudal em excesso decorrente

de situações de pluviosidade irregular e/ou intensa, pelo que a sua dimensão depende fortemente das

condições de afluências das águas pluviais. No dimensionamento da ETAL a implantar, deverá ainda ser

considerado um factor temporal, que resulta do facto da decomposição completa dos resíduos

depositados em aterro poder durar dezenas de anos, devido essencialmente às condições prevalecentes

nos aterros (e.g. pouca humidade, taxas de compactação muito elevadas), pelo que a produção de

biogás e lixiviados se pode prolongar por muitos anos após o encerramento do aterro.

As águas lixiviantes resultantes dos processos de tratamento dos resíduos em UTMB, assim como da

posterior deposição em aterro, devem ser totalmente tratados no local, e a qualidade do lixiviado

tratado (i.e. efluente tratado) terá de garantir o cumprimento das normas de descarga estabelecidas na

legislação vigente.

16

2.3 Processos de Produção, Tratamento e Armazenamento do Biogás

2.3.1 Digestão anaeróbia

O processo biológico na fermentação anaeróbia é altamente complexo, mas, simplificadamente, poderá

ser resumido a três fases principais: uma primeira fase, na qual as bactérias hidrolíticas2 transformam

as moléculas orgânicas complexas em moléculas mais simples como açúcares e ácidos gordos; numa

segunda fase, onde as moléculas resultantes da anterior transformação são convertidas em acetato,

hidrogénio, dióxido de carbono e água; e uma terceira e última fase, em que as bactérias

metanogénicas3 reagem com o acetato e o hidrogénio, daí resultando a produção de metano (ERSUC,

2010).

Figura 2.7. Diagrama do processo biológico associado à digestão anaeróbica em descontínuo e contínuo (Fonte: GTB/CCE, 2000)

A produção de metano durante a digestão anaeróbia da matéria orgânica biodegradável depende da

quantidade e do tipo de material adicionado ao sistema. Um processo de tratamento por digestão

2 Bactérias hidrolíticas: bactérias responsáveis pela reacção química de hidrólise; Hidrolização ou hidrólise – dupla decomposição entre determinado composto e a água, com ruptura das moléculas desta em hidrogénio (H) e Hidroxila (OH). 3 Relativo a metanogênese, designação biológica que exprime a etapa final no processo global de degradação anaeróbica de compostos orgânicos em metano e dióxido de carbono que é efectuada pelas Archaebacterias metanogênicas.

Resíduos orgânicos Hidratos de Carbono, Proteínas,

Gorduras

Hidrolização

Fermentação

Ácidos Gordos

Moléculas Orgânicas Solúveis Açúcares, Aminoácidos, Ácidos gordos

H2 + CO2 Acetato

CH4 + CO2

Metanogênese

17

anaeróbia tem na tecnologia uma forma de adaptação a diferentes necessidades processuais. As

melhores técnicas disponíveis (MTD) aplicadas nos processos de DA descrevem-se da seguinte forma:

Processo em uma ou duas fases

O processo anaeróbio poderá ser considerado em uma ou duas fases em consequência das

diferentes formas de adaptação do processo biológico, nomeadamente com a hidrolização da

fracção orgânica anterior à alimentação do bio-reactor4. A aplicação do processo de DA em

duas fases implica a utilização de dois reactores separadamente, um para a fermentação e

outro para a acetogénese5/metanogênese. Estes reactores encontram-se dispostos em série,

permitindo a optimização independente de cada fase do processo da digestão. Os benefícios

estão associados ao facto dos microrganismos acidogénicos e metanogénicos possuírem

diferentes requisitos nutricionais, características fisiológicas, pH óptimo e cinética de

crescimento. Com a separação de fases, as reacções de hidrólise, fermentação e acidificação

ocorrem no primeiro reactor, enquanto as reacções de acetogénese e metanogênese ocorrem

predominantemente no segundo reactor.

Processo por via húmida ou por via seca

Um outro factor relevante na selecção da tecnologia a aplicar é o teor de humidade dos

resíduos. O processo de tratamento anaeróbio deverá estar adaptado às características dos

resíduos a processar. O tratamento anaeróbio numa gama de humidade entre 60% e 80%

poderá ser denominado processo por via seca, enquanto que o tratamento anaeróbio numa

gama de humidade superior a 85% poderá ser denominado processo por via húmida. Estes

intervalos apresentam implicações a nível tecnológico e económico: uma maior percentagem de

sólidos propicia a utilização de reactores mais pequenos e de menor investimento, enquanto

que uma maior percentagem de água possibilita melhores condições de mistura, no entanto,

implica maior necessidade de consumo de energia e maiores reactores para a mesma

quantidade de resíduos.

Processo mesofílico ou termofílico

Existem duas gamas de temperatura, nas quais é possível o desenvolvimento das bactérias

metanogénicas. A gama de temperaturas próximas dos 35°C denomina-se gama mesofílica; a

gama de temperaturas próximas dos 55°C denomina-se gama termofílica. O aquecimento da

massa em digestão é conseguido através de permutadores de calor, que deverão promover

uma transferência eficiente de calor à massa em digestão. O calor é disponibilizado aos

4 Unidade física onde a acção das bactérias é induzida e acelerada para transformar e estabilizar a matéria orgânica. Com a degradação da matéria orgânica vai ocorrer a formação de biogás. 5 Processo biológico em que bactérias anaeróbias produzem acetato a partir de diversas fontes de energia (como o hidrogénio e o dióxido de carbono).

18

permutadores por intermédio de um fluido, geralmente água, aquecido através dos circuitos de

refrigeração dos gases de escape, do motor e do óleo do motor de combustão de biogás, ou

gerado em caldeiras que utilizam o biogás como combustível. Para manter a temperatura de

digestão, é necessário dotar exteriormente o DA de um isolamento térmico que permita

minimizar as perdas térmicas do sistema.

Sistema descontínuo (Batch) ou contínuo

Os reactores anaeróbios convencionais podem operar em modo contínuo, descontínuo ou semi-

continuo. No processo descontínuo também conhecido por Batch, a matéria orgânica é

introduzida na sua totalidade no interior do reactor, ficando retida durante um determinado

período de tempo até ao final do processo de degradação. No processo contínuo a alimentação

é introduzida de forma continua enquanto na semi-continua é introduzida de modo

intermitente. A operação em modo contínuo e semi-contínuo são preferíveis, uma vez que

permitem o crescimento constante dos microrganismos através do controlo do caudal de

alimentação. Nesse sentido as reacções ocorrem simultaneamente produzindo biogás de forma

contínua.

Figura 2.8. Sistema de digestão anaeróbica em descontínuo e contínuo (Fonte: GTB/CCE, 2000)

Dada a panóplia de parâmetros que influenciam o seu funcionamento, a DA necessita quer de um

elevado controlo dos diversos factores (e.g. temperatura, ph e emissões), como de uma maior

tecnologia relativamente à maior parte dos processos de compostagem.

2.3.2 Biogás

O biogás é um dos produtos resultantes da degradação anaeróbia da matéria orgânica, e é constituído

por uma mistura de componentes, entre as quais se destacam o metano (CH4) cuja concentração pode

variar entre os 50 % e 75 %, o dióxido de carbono (CO2) entre 20 % e 45 %, o sulfídrico (H2S) sendo o

19

seu teor em função do teor em sulfato do substrato, o hidrogénio (H) cerca de 2 %, o azoto (N2),

humidade e outros componentes (GTB/CCE, 2000).

Em condições normais de pressão e temperatura (PTN), ou seja, a uma pressão de 1 atm e a uma

temperatura de 0 ºC, o metano puro apresenta um PCI de 9,44 kWh/m3. O biogás com um teor de

metano entre 50% e 75% terá um PCI entre 4,72 kWh/m3 e 7,55 kWh/m3. Um m3 de biogás com cerca

de 70% de metano apresenta uma equivalência energética a 6,5 kWh, correspondente a 0,6 litros de

gasóleo ou 1,6 kg de lenha, não considerando eficiências de conversão (GTB/CCE, 2000).

O metano, principal componente do biogás, não tem cheiro, cor ou sabor, sendo atribuído aos outros

gases presentes o ligeiro odor de alho ou de “ovo podre”. Porém, o metano é um dos gases

identificados pelo protocolo de Quioto como sendo responsável pelo aumento global do efeito de

estufa. Os gases de efeito de estufa (GEE) considerados têm propriedades diferentes, o que torna

alguns gases consideravelmente mais nefastos em termos de efeito de estufa de que outros. No quadro

2.1. indicam-se as diferentes contribuições destes gases para o efeito de estufa.

Tabela 2.1: Caracterização dos GEE identificados pelo protocolo de Quioto [COP6, 1998]

Gases de Efeito de Estufa (GEE)

Potencial para o aquecimento global

(CO2eq)

Concentração atmosférica global (ppm)

Contribuição para o efeito de estufa em 1999

Dióxido de carbono (CO2) 1 365 81%

Metano (CH4) 23 1,745 9%

Óxido de azoto (N2O) 296 0,314 8%

Hidrofluorocarbono (HFC) 120 – 12000 -

2% Perfluoradocarbono (PFC) 5 700 – 11900 40*10-12

Hexafluoretode enxofre

(SF6)

22200 -

Fonte: NOAA -National Oceanic and Atmospheric Administration USA

O metano é um absorvedor de radiação extremamente eficaz, contudo a sua concentração na

atmosférica é significativamente menor do que a do CO2 e a sua vida na atmosfera é também

relativamente curta (10-12 anos), comparativamente com alguns dos outros gases (i.e. CO2, N2O, CFC),

sendo que tem tanto de fontes naturais como antropogénicas6 (NOAA, 2010). Nos últimos 50 anos, as

actividades humanas, tais como o cultivo de arroz, a criação de gado e sobretudo a deposição de RSU

6 Este termo é muitas vezes utilizado no contexto de externalidades ambientais na forma de resíduos químicos ou biológicos que são produzidos como subprodutos de

actividades humanas. Por exemplo, é largamente aceito que o aumento de dióxido de carbono na atmosfera com origem antropogênica é o factor principal por detrás das

alterações climáticas.

20

com RB em aterro, têm contribuído para o aumento a concentração deste gás (NOAA, 2010). As

primeiras medições de concentração do metano na atmosfera, reportam-se ao final da década de

1970s, e desde 1978 a sua concentração (1,52 ppm), registou um aumento gradual de 1% ao ano até

1990, tendo-se verificado desde então uma estagnação da concentração. A concentração atmosférica

actual é de aproximadamente 1,77 ppm, não existindo consenso científico sobre as razões que

justificam esta situação de estagnação que se mantém desde 1990 (NOAA, 2010).

A Directiva Europeia 1999/31/CE relativa à deposição de resíduos em aterros, impõe que o biogás seja

recuperado dos aterros destinados a resíduos não perigosos. O biogás produzir-se-á em qualquer

circunstância, e desaparecerá na atmosfera se não for recuperado e utilizado energeticamente. Em todo

o caso, nas situações em que não seja viável o aproveitado energeticamente, o biogás recuperado

deverá ser queimado.

Em virtude do anteriormente exposto, pode-se concluir que o metano tem um peso significativo na

contribuição para o efeito de estufa. Através da utilização do biogás para fins energéticos, consegue-se

uma melhoria das condições ambientais, reduzindo-se por um lado, a emissão de metano para a

atmosfera e simultaneamente contribuindo também para a qualidade ambiental das zonas envolventes,

uma vez que os componentes causadores de odores desagradáveis, particularmente os compostos de

enxofre, são extraídos e destruídos durante a combustão.

2.3.3 Depuração do biogás

Todas as utilizações de biogás requerem a sua depuração, de modo a que a sua qualidade seja

compatível com as exigências mínimas dos equipamentos de valorização de biogás, nomeadamente os

motores, caldeiras e pilhas de combustível. Este tratamento permite ainda que seja aumentado o seu

poder calorífico, procurando que a sua qualidade seja equiparável à de gases mais nobres, como o gás

natural. Em todo o caso, as necessidades de depuração do biogás serão determinadas pela aplicação

prevista. Na maioria dos casos, o único tratamento necessário consiste na remoção de vapor de água e,

eventualmente, de sulfureto de hidrogénio (H2S) e dióxido de carbono (CO2). A remoção de sulfureto de

hidrogénio do biogás é particularmente importante para prevenir a corrosão dos equipamentos do

sistema de cogeração e a formação de atmosferas tóxicas.

As melhores técnicas disponíveis (MTD) para a remoção de sulfuretos de hidrogénio são: (i) passagem

do biogás por granulado de óxido de ferro; (ii) adição de cloreto férrico aos resíduos em digestão; (iii)

oxidação biológica com adição de ar ou oxigénio ao biogás; (iv) biofiltro; (v) adsorção7 em carvão

activado; (vi) lavagem com água ou com hidróxido de sódio.

7 Fenómeno químico de que resulta acumulação de um gás ou de soluto da superfície de um gás.

21

Os dois primeiros sistemas tiram partido do facto do sulfureto de hidrogénio reagir facilmente com

óxidos e hidróxidos de ferro, formando sulfuretos de ferro. A remoção biológica de gás sulfídrico do

biogás baseia-se na sua oxidação por bactérias da família Thiobacillus8, que utilizam o dióxido de

carbono do biogás para satisfazer as suas necessidades de carbono. A lavagem do biogás com água é

um método físico de absorção, considerado apenas quando se pretende a remoção simultânea de CO2.

Normalmente, à saída dos digestores, o biogás apresenta-se saturado em vapor de água que pode

condensar ao entrar em contacto com superfícies mais frias, contribuindo para a obstrução de

canalizações e para a deterioração de outros equipamentos, uma vez que a humidade contribui para a

aceleração das reacções de corrosão. A remoção de condensados pode ser conseguida através da

instalação de condensadores e purgas nos pontos mais baixos do circuito de transporte do biogás,

sendo que todas as canalizações horizontais deverão ter uma inclinação mínima de 1% em direcção aos

sistemas de purga.

2.3.4 Armazenamento do biogás

Devido fundamentalmente à variação da carga orgânica dos RB processados nos reactores anaeróbios,

a produção de biogás pode sofrer oscilações muito significativas ao longo do dia. De forma a minimizar

o impacto deste fenómeno, é comum proceder ao seu armazenamento temporário num gasómetro,

permitindo deste modo gerir a sua utilização com maior flexibilidade.

O armazenamento de biogás evita, por um lado, a sua queima desnecessária quando a produção for

superior às necessidades da instalação, e permite, por outro, que a produção de energia eléctrica para

consumo interno se concentre nos períodos do dia em que o custo de energia eléctrica adquirida à rede

nacional é mais elevado, maximizando a utilização dos recursos internos. Para além da função de

equilibrar o fluxo de biogás, os gasómetros permitem a homogeneização da qualidade do gás,

proporcionando um caudal constante, em qualidade e quantidade, aos sistemas utilizadores (GTB/CCE,

2000).

Nos gasómetros de baixa pressão, o biogás é mantido a uma pressão inferior a 50 mbar. O sistema

mais generalizado consiste no armazenamento numa tela plástica flexível, exterior ao digestor, com

configuração esférica ou de cilindro vertical ou horizontal. Podem ser utilizados materiais plásticos como

o PEAD, PEBD e polipropileno (PP), entre outros, sendo necessária a instalação de uma cobertura para

abrigar da intempérie e da exposição solar e para proteger contra eventuais danos físicos causados por

roedores e pássaros. Os gasómetros de tela não conseguem, simultaneamente, alterar o seu volume e

8 Bactéria quimiolitotrófica, ou seja, a sua fonte de energia provem da oxidação de compostos inorgânicos como o ferro.

22

manter a pressão do gás constante, pelo que se torna necessário instalar ventiladores que promovam o

transporte do biogás até ao equipamento de utilização. O gasómetro constitui uma ferramenta muito

importante para a gestão eficaz do sistema de cogeração, na medida em que o armazenamento do

biogás permite equilibrar consumos e fazer face a períodos de escassez.

Como medida de segurança o sistema deverá integrar um circuito de bypass entre o gasómetro e os

equipamentos de cogeração, por forma a assegurar o desvio e posterior queima do biogás excedente

ou sempre que este não apresente qualidade compatível com a sua valorização, ou quando os

equipamentos de cogeração se encontrem fora de serviço.

2.4 Valorização Energética do Biogás através de Sistemas de

Cogeração

2.4.1 Cogeração – Definição e retrospectiva histórica

Cogeração de energia pode ser definida como um processo termodinâmico no qual ocorre a produção

simultânea e sequencial de energia eléctrica ou mecânica, e energia térmica útil, a partir de uma única

fonte de energia primária. Ou seja, além da energia eléctrica ou mecânica, ocorre o aproveitamento

para fins úteis, de parte da energia térmica rejeitada, através de um sistema de recuperação de calor.

Na documentação anglo-saxónica é hábito utilizar a designação combined heat and power (CHP) que é

sinónima de co-generation. (COGEN, 2001)

Este processo de produção e utilização combinada de calor e electricidade, permite um aproveitamento

de mais de 70% da energia térmica proveniente dos combustíveis utilizados nesse processo (COGEN,

2009). Distingue-se da produção convencional de energia eléctrica com combustíveis fosseis, dado que

nesta se desperdiça uma parte muito significativa do calor resultante da combustão - normalmente

mais de 60% (COGEN, 2009).

Na geração de electricidade convencional acresce um outro aspecto penalizante, que resulta do facto de

cerca de 5-10% das perdas estarem associadas com o transporte e distribuição de electricidade de

centros electroprodutores relativamente remotos através da rede eléctrica (e.g. AT e MAT). Estas

perdas são mais significativas quando se trata de electricidade entregue a pequenos consumidores

(COGEN, 2009). As unidades de cogeração estão geralmente localizadas tão próximo quanto possível do

local onde o calor é consumido e, idealmente, são concebidas à medida das necessidades locais de

calor útil. No caso das centrais de TMB de RSU em que o processo de estabilização anaeróbia decorra

nos regimes mesofílico ou termofílico, será necessário fornecer calor ao sistema para manter a

23

temperatura de funcionamento do digestor, pelo que o fornecimento de energia térmica ao digestor

deverá ter prioridade sobre as outras utilizações.

O facto das unidades de cogeração estarem implantadas próximo das instalações consumidoras de

energia térmica – e de energia eléctrica – permite que se minimizem também as perdas de calor

através dos seus circuitos. Deste modo, com o aproveitamento do calor gerado, a eficiência de uma

unidade de cogeração pode atingir valores superiores a 85% (COGEN, 2009). Por outro lado, a

electricidade gerada pela unidade de cogeração é normalmente utilizada localmente., o que permite ter

perdas de transmissão e distribuição insignificantes, oferecendo assim uma economia de energia que

varia entre 15-40%, quando comparado com o fornecimento de electricidade e calor a partir de centros

electroprodutores e caldeiras (IEA, 2010).

As soluções técnicas a utilizar em esquemas de cogeração devem maximizar as poupanças de energia

primária, o que se consegue privilegiando a componente de produção de energia eléctrica. A figura 2.6.

ilustra o princípio subjacente à cogeração comparando-o com a produção convencional de energia

eléctrica e térmica.

Figura 2.9. Análise comparativa de rendimentos entre um sistema convencional de produção de energia e um sistema de cogeração. (Fonte: COGEN, 2009).

Os primeiros sistemas de cogeração apareceram nos EUA, no início do século XX, quando o

fornecimento de energia eléctrica pelas grandes centrais era ainda escasso o que obrigava aos

consumidores de médio e grande porte a gerar toda energia eléctrica necessária para os seus processos

de produção. Essa situação manteve-se mais ou menos inalterada até a década de 40 fazendo com que

os sistemas de cogeração representassem cerca de 50% da produção de energia eléctrica nos EUA.

24

Seguiu-se um período em que a produção de electricidade passou a seguir uma lógica de planeamento

centralizado dando lugar à proliferação dos grandes centros electroprodutores fazendo com que a

energia eléctrica se torna-se barata e abundante, motivando um desinteresse pelos sistemas de

cogeração. Tal impacto resultou que no início da década de 70 do século XX, a energia eléctrica gerada

por sistemas de cogeração caísse para 3% da produção eléctrica norte-americana.

No entanto esse quadro mudou com o primeiro choque do petróleo em 1973 e foi reforçado com o

segundo choque em 1978. Diversos países, incluindo os estados membros da UE, criaram programas

para reduzir o consumo e a dependência do petróleo importado. Actualmente as centrais de cogeração

voltam a assumir um papel fundamental no sistema electroprodutor mundial, uma vez que continuam a

ser uma das medidas mais eficazes de eficiência energética que é possível implementar no âmbito da

produção de energia útil.

A Directiva Europeia 2004/8/CE relativa à promoção da cogeração na UE, define o conceito de

cogeração do seguinte modo:

“A cogeração de elevada eficiência é definida na presente directiva pela poupança de

energia que é obtida com a produção combinada de calor e electricidade, em comparação

com a produção separada. Uma poupança de energia superior a 10 % permite a

classificação na categoria de «cogeração de elevada eficiência». Para maximizar a poupança

de energia e evitar que a mesma se perca, há que dar a maior atenção às condições de

funcionamento das unidades de cogeração”.

A cogeração tem uma longa história de uso em vários tipos de indústria, especialmente nas indústrias

de papel e produtos químicos a granel, que se caracterizam pelos enormes consumos energéticos, tanto

de calor como de electricidade. Nos últimos anos, a maior disponibilidade e maior escolha de tecnologia

adequada fez com que a cogeração se tornasse atractiva e funcional para uma ampla gama de

aplicações, que incluem as indústrias de processo (e.g. centrais de TMB de RSU), áreas comerciais e de

edifícios públicos e os regimes de aquecimento urbano, que apresentam uma necessidade considerável

de calor.

2.4.2 Os benefícios da cogeração

Uma unidade de cogeração bem concebida e que opere nas condições projectadas, proporcionará

sempre uma melhor eficiência energética comparativamente aos centros electroprodutores, e

consequentemente, permitirá reduzir de forma directa o consumo e os custos com a energia. Como

apenas é utilizado um combustível para gerar calor e electricidade, a poupança resultante dependerá

sempre do diferencial entre o preço do combustível utilizado como energia primária e o preço da

energia eléctrica fornecida pela rede local. O promotor como produtor-consumidor tem ainda a

25

possibilidade de vender o excedente de energia eléctrica gerada para a rede, beneficiando de tarifários

atractivos.

No entanto, embora a rentabilidade da cogeração resulte em geral da sua electricidade barata, o seu

sucesso depende do aproveitamento da energia térmica produzida. Deste modo, o primeiro critério na

concepção destas unidades assenta na sua adequação às necessidades locais de calor útil. A COGEN

Portugal, considera que quando as necessidades permanentes de calor útil ultrapassarem as

4.500 h/ano, o recurso à cogeração será uma opção adequada e com potencial de exploração. Por esta

razão, a cogeração pode ser vista principalmente como uma fonte de calor, com a electricidade como

um subproduto (IEA, 2010).

Partindo dos pressupostos de optimização descritos atrás (i.e. critério das necessidades de calor), os

principais benefícios da cogeração podem ser os seguintes:

• Aumento da eficiência de conversão e utilização de energia;

• Diminuição das emissões de GEE para a atmosfera, particularmente do CO2, contribuindo assim

para o cumprimento das metas assumidas nos protocolos de Quioto e de Copenhaga;

• Grandes economias de custo de operação, proporcionando competitividade adicional nos

sectores industriais e comerciais, permitindo ainda disponibilizar o calor disponível para

utilização doméstica (local);

• Uma oportunidade para se avançar no sentido da descentralização do sistema de produção de

energia eléctrica, projectando instalações industriais que atendam as necessidades dos

consumidores locais, proporcionando níveis elevados de eficiência, evitando perdas de

transmissão e aumentando da flexibilidade no uso do sistema;

• Reforço da segurança local e geral de abastecimento - a produção local, através da cogeração,

pode reduzir o risco dos consumidores ficarem sem abastecimento de electricidade e/ou de

aquecimento. Além disso, em resultado da redução do consumo de energia primária

proporcionado pela cogeração, é atenuada a dependência das importações - um dos principais

desafios para o futuro energético da Europa;

• Promoção da liberalização dos mercados de energia.

A Agência Internacional de Energia (IEA) identifica, também, a cogeração como um instrumento

fundamental colocado à disposição dos decisores políticos para alcançar a necessária redução de

emissões de dióxido de carbono no sector energético.

2.4.3 Descrição das tecnologias - Ciclo de cogeração

Existem vários equipamentos destinados à conversão de energia que podem ser utilizados em centrais

de cogeração. Um dos primeiros critérios a ter em conta aquando da selecção dos equipamentos mais

adequados à produção de energia, deverá ser o rácio entre a energia eléctrica e a energia térmica

26

geradas que é específico do equipamento empregue (COGEN, 2009). Com efeito, e tal como referido

anteriormente, este rácio deverá estar ajustado às necessidades das instalações ou dos mercados a que

a energia eléctrica e térmica são fornecidas.

Uma instalação de cogeração é normalmente composta por quatro elementos básicos: (i) um motor

primário (motor ou unidade do sistema); (ii) um gerador de electricidade, (iii) um sistema de

recuperação de calor, (iv) e um sistema de controlo e monitorização. O primeiro motor, durante a

condução da electricidade gerador, cria calor utilizável que pode ser recuperado. As unidades de

cogeração são classificadas pelo tipo de aplicação, força motriz e combustível utilizado.

Teoricamente, quase todos os combustíveis são adequados para a cogeração, embora actualmente

predomine a utilização do gás natural nos novos sistemas. Outras fontes de combustível comuns

incluem combustíveis fósseis, combustíveis com base comercial (e.g. carvão, diesel), RSU e de

biomassa. Algumas tecnologias de cogeração permitam a utilização de múltiplos combustíveis,

proporcionando uma valiosa flexibilidade perante momentos de crescente insegurança e volatilidade do

preço do combustível (IEA, 2010).

As tecnologias de produção combinada de energia térmica e eléctrica mais comummente utilizadas

incluem: (i) motores alternativos (em ciclo Diesel ou em ciclo Otto – alimentados com combustíveis

gasosos com gás natural, biogás ou propano); (ii) pilhas de combustível (geram electricidade através de

um processo electroquímico); (iii) turbinas a gás (geralmente consumindo Gás Natural); (iv) turbinas a

vapor (geram electricidade pela expansão de vapor produzido numa caldeira). Do leque de tecnologias

disponíveis para a cogeração, as que melhor se enquadram na UTMB de Aveiro são os motores

alternativos e as pilhas de combustível, cujo funcionamento se descreve em seguida:

I. Motores Alternativos

A tecnologia dos motores alternativos é a que melhor se enquadra na utilização do biogás como

combustível. O seu funcionamento resume-se à queima de uma mistura ar/combustível dentro de um

cilindro equipado com um pistão, o qual aproveita a libertação da força expansiva dos gases de

exaustão e a transforma em energia mecânica. Com um alternador acoplado (i.e. gerador), esta energia

mecânica é convertida em electricidade. A maior parte da energia térmica produzida encontra-se nos

gases de exaustão.

A utilização dos motores de ciclo Otto e Diesel com biogás requer a introdução de algumas alterações,

para garantir um funcionamento eficiente e duradouro. Assim, nos motores de ciclo Otto, a principal

alteração prende-se com a regulação do carburador para uma mistura biogás/ar de características mais

pobres, podendo, também, ser necessária a alteração dos tempos de ignição. De um modo geral, a

eficiência de conversão de biogás em energia eléctrica dos grupos motor-gerador varia entre 25 - 38%

27

relativamente à energia inicialmente presente no biogás. Quanto à temperatura dos gases de exaustão

dos motores esta situa-se entre os 300 e os 400ºC (COGEN, 2001).

De modo a preservar a sua integridade, os motores e o seu óleo lubrificante necessitam de sistemas de

refrigeração que permitam dissipar o calor gerado pela combustão, que de outro modo conduziriam à

deformação e “gripagem” dos órgãos do motor. Este aspecto fornece uma fonte de calor que pode ser

recuperado. Os sistemas que permitem recuperar o calor de um motor alternativo, integram o circuito

de arrefecimento da água de refrigeração do motor, o circuito de arrefecimento do óleo lubrificante e o

sistema de recuperação de calor dos gases de escape. O rendimento máximo dos motores alternativos

(e.g. ciclo Diesel) pode atingir os 35 %, o que significa que cerca de 65 % da energia é dissipada nos

gases de escape e pelo sistema de refrigeração. Apresenta-se esquematizada na figura 2.7. uma

solução de cogeração baseada em motores alternativos:

Figura 2.10. Diagrama funcional e um sistema cogeração com motores alternativos de combustão interna. (Fonte: COGEN,2009)

II. Pilhas de combustível

As pilhas de combustível são compostas pela associação de várias células de combustível em série que

produzem electricidade através de um processo electroquímico em que o hidrogénio, ou um

combustível que o contenha (e.g. gás natural, biogás, metanol, etc.), reage com o oxigénio do ar para

produzir vapor de água e uma corrente eléctrica. O uso destes combustíveis obriga muitas vezes a um

pré-tratamento – Process Reforming - que leva à obtenção de hidrogénio puro que irá alimentar a pilha

de combustível. O rendimento eléctrico desta tecnologia é bastante elevado, dado que prescinde da

conversão intermédia de energia química do combustível em energia mecânica e só depois em energia

eléctrica, como acontece nos grupos geradores com máquinas térmicas (i.e. turbinas e motores).

28

Existem vários tipos de pilhas de células de combustível, sendo o seu funcionamento básico idêntico.

Assim, todas têm dois eléctrodos, um ânodo e um cátodo, separados por um material denominado

electrólito. Na maioria das pilhas de células de combustível o ânodo é alimentado com hidrogénio, onde

se ioniza gerando protões e electrões. Os protões atravessam o electrólito para chegar ao cátodo,

entretanto os electrões circulam por um circuito externo – produzindo uma corrente eléctrica na rede

externa – indo para o cátodo da célula de combustível. No cátodo, os electrões, os protões e o oxigénio

reagem formando água. O processo electroquímico processa-se basicamente em três etapas:

1. A reacção electroquímica ocorre quando o ânodo (eléctrodo negativo) de cada célula é exposto

ao H2. Junto ao ânodo ocorre a oxidação do H2 com formação de dois protões (2H+) que vão

atravessar o electrólito, e dois electrões que se vão deslocar no circuito exterior.

H2 → 2H

+

+ 2e 2. Junto ao cátodo (eléctrodo positivo) o oxigénio, que é absorvido do ar, sofre uma redução ao

receber electrões por parte do eléctrodo vindos do circuito externo. Este movimento de cargas

vai gerar a produção de corrente eléctrica.

O2 + 2e → 2 O

2-

3. A nível do electrólito existem iões positivos (H+) e negativos (O2-) provenientes das reacções

que ocorrem a nível da interface dos eléctrodos. Estes iões ligam-se entre si, através de um

processo químico, para formar a água.

2 H+

+ O 2-

→ H2O

A reacção química global do processo é a seguinte:

H2 + 1/2O

2 → H

2O + energia eléctrica (DC) + Calor

A figura 2.8. representa o esquema simplificado dos processos que ocorrem no interior de uma célula

de uma pilha de combustível.

Figura 2.11. Processo electroquímico no interior das células (Fonte: Carvalho, 2009).

29

Trata-se de uma tecnologia que possui um enorme potencial de aplicação, uma vez que

comparativamente a outras tecnologias tradicionais de produção, proporciona uma elevada eficiência

(mesmo para potências baixas) e reduzidas emissões de ruído. É a tecnologia de excelência na

preservação do ambiente, pois mesmo utilizando um combustível fóssil assinalam-se vários benefícios:

(i) não originam a formação dos óxidos de enxofre e azoto responsáveis pelas chuvas ácidas; (ii) não

libertam partículas poluentes que ponham em risco a qualidade do ar; (iii) nenhum hidrocarboneto é

derramado durante a sua operação normal.

É também considerada uma tecnologia revolucionária, por apresentar bons índices de qualidade de

energia, e permitir um funcionamento contínuo sem interrupção durante um número de horas bastante

superior ao das tecnologias tradicionais. As instalações poderão fazer o uso efectivo de calor, usando

aquela energia que se liberta aumentando a eficiência do sistema. As pilhas de combustível são uma

tecnologia em desenvolvimento com um elevado potencial energético, contudo os custos com a sua

produção, distribuição e armazenagem de hidrogénio constituem um forte entrave à proliferação desta

tecnologia. Outras barreiras apontadas são a falta de experiência em termos de durabilidade ao longo

do tempo da maior parte destas tecnologias e a necessidade de se estabelecer uma infraestrutura de

apoio ao seu aperfeiçoamento.

2.4.4 Entrega da energia eléctrica excedente à rede pública

Um dos principais benefícios associados à produção de energia no local é a possibilidade de vender o

excedente da electricidade gerada à rede pública, traduzindo-se num fluxo de receitas adicional. Por

outro lado, a crescente necessidade da gestão dos custos com a energia, questões de segurança no

abastecimento e os vários subsídios de incentivo à produção descentralizada fazem com que o

investimento em cogeração seja uma opção atractiva. Contudo, é um investimento de capital

relativamente elevado, e a sua rentabilidade pode ser condicionada pela sua vulnerabilidade às

oscilações dos preços da energia e do diferencial entre o preço do combustível utilizado pela unidade de

cogeração (i.e. energia primária), e o valor da electricidade e do calor que é gerado.

Seguindo os princípios de liberdade de acesso às actividades de produção e distribuição de energia

eléctrica, estabelecidos na Directiva 96/92/CE, de 19 de Dezembro, foi criado em Portugal o Mercado

Interno de Electricidade (MIE) através da definição de um Sistema Eléctrico Nacional (SEN) baseado na

coexistência de um Sistema Eléctrico de Serviço Público (SEP) – Mercado Regulado – e de um Sistema

Eléctrico Independente ou não Vinculado (SENV) – Mercado Liberalizado. Paralelamente foi criada a

Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos (ERSE) para assegurar a regulação do sector. A ERSE

rege-se pelos seus Estatutos aprovados pelo Decreto-Lei n.º 97/2002, de 12 de Abril, no qual é definido

o enquadramento da sua actividade. A sua missão consiste na protecção dos interesses dos produtores-

consumidores em relação a preços, qualidade de serviço, acesso à informação e segurança de

abastecimento, fomentando a concorrência eficiente, nomeadamente no quadro da construção do

30

mercado interno da energia (MIE), garantindo às empresas reguladas o equilíbrio económico-financeiro

no âmbito de uma gestão adequada e eficiente, bem como a estimular a utilização eficiente da energia

e a defesa do meio ambiente.

O Decreto-Lei n.º 29/2006, de 15 de Março, veio estabelecer as bases gerais de organização e

funcionamento do serviço eléctrico nacional (SEM), classificando a produção de electricidade em regime

ordinário e em regime especial (PRE). Ao regime especial PRE corresponde a produção de electricidade

com incentivos à utilização de recursos endógenos e renováveis ou a produção combinada de calor e

electricidade. A figura 2.9. apresenta um diagrama sucinto do modo como actualmente está organizado

o sistema eléctrico nacional, com destaque para o enquadramento dado aos cogeradores no MIE.

Figura 2.12. Diagrama funcional do Mercado Interno de Electricidade. (Fonte: ERSE, 2010) Os diplomas que regulamentam a remuneração da energia eléctrica introduzida na rede,

nomeadamente o Decreto-Lei n.º538/99 de 13 de Dezembro, com as alterações introduzidas pelo

Decreto-Lei n.º313/2001 de 10 de Dezembro, descriminam ainda que a energia eléctrica introduzida na

rede do SEP deve ser gerada por instalações cujo valor mínimo de Rendimento Eléctrico Equivalente

(REE) seja superior a um valor de referência do rendimento de produção de electricidade. O valor de

REE está sujeito a alteração caso, em virtude de uma eventual auditoria energética à instalação de

cogeração, seja apurada uma variação superior a 0,05, passando a vigorar o valor apurado nessa

auditoria. Em todo o caso, se no decurso dessa auditoria o valor apurado for inferior a 0,45 a instalação

deixa de beneficiar do regime PRE.

A evolução do sistema tarifário de suporte à actividade de cogeração, deverá garantir que os incentivos

no contexto do sector eléctrico mantenham o estímulo adequado ao investimento nesta tecnologia, de

forma a preservar e optimizar os benefícios para o sector eléctrico. No seu cálculo são considerados os

custos evitados pelo SEP com o recebimento da energia eléctrica do produtor-consumidor e os

31

benefícios de natureza ambiental resultantes da maior eficiência da instalação de cogeração e do

combustível utilizado como fonte de energia primária. Com efeito, a remuneração compreende as

seguintes componentes: (i) componente fixa, proporcional à potência eléctrica injectada na rede em

período tarifário de ponta; (ii) componente variável, correspondente à energia eléctrica produzida a

partir do combustível primário e outros custos evitados, nomeadamente com redes a montante; (iii)

componente ambiental, que traduz a mais-valia da central de cogeração, em termos de emissões e de

eficiência energética.

Os tarifários de venda ao SEP da energia eléctrica produzida pelos cogeradores são regulados pela

ERSE, sob a tutela do Ministério de Economia, a qual estabelece por portaria os tarifários e os

respectivos períodos de vigência. A energia eléctrica produzida a partir de fontes de energia renováveis

(FER) é remunerada com base no conjunto de regras definido na legislação portuguesa, podendo ser

remunerada através do regime jurídico de produção combinada de calor e electricidade, definido pela

Portaria n.º 60/2002, de 15 de Janeiro, ou através do regime jurídico das centrais renováveis, definido

pelo Decreto-Lei n.º 225/2007, de 31 de Maio. Estes documentos legais definem um critério de

distinção em função dos regimes de funcionamento anual que é atribuído por um coeficiente Z9. No

caso da produção de energia eléctrica associada à digestão anaeróbia de RSU, esse coeficiente assume

o valor de 9,2 até se atingir o limite de uma potência instalada, a nível nacional, de 150 MW, descendo

para 3,8 quando forem superados os referidos limites de potência instalada.

Outro aspecto importante e que tem uma influência directa na remuneração, é o facto do regime de

cobrança da energia eléctrica em Portugal dividir o dia em horas “de ponta”, horas “de cheia”, horas

“de vazio” e horas “de super-vazio”, ou seja, é cobrada uma tarifa superior pela energia eléctrica

consumida nas horas tradicionalmente de maior consumo, com o objectivo de induzir a diminuição do

consumo de energia eléctrica nessas horas, conseguindo, deste modo, uma maior uniformização dos

consumos energéticos ao longo do dia.

Relativamente aos processos de autorização das instalações de produção de energia eléctrica a partir

de FER enquadradas no regime PRE, são instruídos pela Direcção Geral de Geologia e Energia (DGGE).

O promotor da instalação deverá apresentar o respectivo pedido de autorização na DGGE, o qual será

acompanhado do projecto das instalações e demais elementos previstos nas diversas disposições legais

aplicáveis. A decisão de autorização compete ao Ministro de Economia ou ao Director Geral de Energia,

no caso de instalações com potência superior ou inferior a 10 MW, respectivamente.

9 Coeficiente adimensional presente na formula da cálculo da remuneração da electricidade produzida por centrais renováveis e traduz as características específicas do recurso endógeno e da tecnologia utilizada na instalação licenciada.

32

33

3 Enquadramento e Princípios Orientadores para a

Concepção da UTMB da ERSUC

3.1 Enquadramento do Projecto

3.1.1 Enquadramento geral

A central industrial de TMB de RSU, é um empreendimento promovido pela ERSUC – Resíduos Sólidos

do Centro, S.A, que visa dotar o Sistema Multimunicipal do Litoral Centro (SMLC) com as infra-

estruturas e meios necessários para passar a proceder à Valorização dos Resíduos Urbanos

Biodegradáveis (RUB), e criar um sistema de tratamento, valorização e destino final dos resíduos

sólidos urbanos a localizar na freguesia de Eiról, concelho de Aveiro (ERSUC, 2010). O universo da

ERSUC integra 36 Municípios, sendo a área geográfica abrangida pelo sistema multimunicipal de cerca

de 6.700 km2 que serve actualmente uma população de cerca de 1 milhão de habitantes (ERSUC,

2010).

Figura 3.1. Municípios que compõem o sistema Multimunicipal do Litoral Centro (Fonte: ERSUC, 2010)

Trata-se de uma central de valorização orgânica (CVO), que deverá processar RSU provenientes de

recolha indiferenciada10. O processo de tratamento consiste no tratamento mecânico de RSU com

aproveitamento da fracção calórica para produção de CDR, materiais recicláveis e tratamento da

10 Para os casos em que os resíduos não podem ser separados, ou para os sítios onde não existem Ecopontos onde as pessoas os possam separar, é feita a recolha indiferenciada, ou seja, uma recolha em que os resíduos não são separados.

34

fracção orgânica numa digestão anaeróbia com recuperação do biogás e posterior

maturação/higienização aeróbia do composto resultante. Este complexo industrial será equipado com

uma unidade independente de valorização de biogás (UIVB, i.e. sistema de cogeração), que efectuará a

valorização energética do biogás produzido na digestão anaeróbia, para produção combinada de

energia eléctrica e térmica. A energia térmica produzida será utilizada para aquecimento dos digestores

e a totalidade da energia eléctrica gerada será preferencialmente exportada à rede eléctrica de

distribuição, estando também prevista a possibilidade de auto consumo.

O Projecto está inserido no plano de incentivos promovido pelo Quadro de Referência Estratégico

Nacional (QREN 2007-2013) sendo financiado em 70% no âmbito do programa operacional intitulado

factores de competitividade / sistema de apoio a acções colectivas. Conta também com o apoio do

Programa Operacional Temático – Valorização do Território (POVT), e terá um financiamento parcial por

parte do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER).

3.1.2 Enquadramento normativo e regulamentar

No âmbito do desenvolvimento da solução técnica adoptada pela ERSUC, esta enquadra-se no contexto

normativo comunitário e nacional em termos de gestão de RSU. Deste modo, a concepção da solução

técnica assenta nos princípios tecnológicos acima referidos, tomando como referenciais o cumprimento

da Directiva dos resíduos de embalagem (Directiva 94/62/CE, de 20 Dezembro, alterada pela Directiva

2004/12/CE, de 18 Fevereiro) bem como a Directiva relativa à deposição de Resíduos Urbanos

Biodegradáveis (RUB) em aterro (Directiva 1999/31/CE, de 26 Abril).

Dando cumprimento aos princípios e orientações dispostos nas referidas directivas europeias, o Plano

Estratégico para os Resíduos Sólidos Urbanos (PERSU II), publicado na Portaria nº187/2007, de 12 de

Fevereiro, define claramente as metas a atingir e as acções a implementar no que diz respeito ao

desvio de resíduos biodegradáveis de aterro, que deverá ser conseguido, numa primeira fase por via

das unidades de tratamento mecânico e biológico (TMB) de resíduos indiferenciados. O PERSU II

reflecte uma grande preocupação na maximização do valor dos subprodutos das unidades de TMB:

composto, materiais recicláveis e fracção combustível derivada dos resíduos (CDR) e no escoamento

deste último quer para as unidades de incineração existentes, quer na promoção do encaminhamento

de CDR para unidades de combustão existentes e a construir, a título de combustível alternativo.

Salienta-se também a consideração dos princípios e orientações dispostas na Estratégia Nacional para a

Redução de Resíduos Urbanos Biodegradáveis destinados aos Aterros (ENRRUBDA), publicada em Julho

de 2003, no que diz respeito às opções de valorização da componente dos RUB, bem como, em relação

a pressupostos técnicos de base.

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Do ponto de vista regulamentar, importa destacar três exigências essenciais que assumem um papel

preponderante na concepção e construção das instalações da UTMB. Estas exigências resultam de

regulamentação recente no âmbito da protecção contra o ruído, segurança contra incêndio e eficiência

energética, a que correspondem os seguintes diplomas:

i. Ruído: Os requisitos que visão assegurar a protecção contra o ruído são especificados no

Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios (RRAE), aprovado pelo Decreto-lei n.º

129/2002 de 26 de Março, tendo sido complementados requisitos relativos aos equipamentos a

instalar no exterior pelo Decreto-Lei n.º 221/2006 de 8 de Novembro. O RRAE é um

regulamento cuja verificação de conformidade deverá ser efectuada in situ após a conclusão da

construção. Todavia, no sentido de assegurar essa conformidade, na fase de projecto deverão

ser verificados os pressupostos de dimensionamento em conformidade com o regulamento.

ii. Segurança Contra Incêndios: Aprovado no início de 2007 e publicado pelo Decreto-Lei n.º

220/2008 de 12 de Novembro, o novo Regulamento Geral de Segurança Contra Incêndio em

Edifícios (RGSCIE), para além de outros aspecto técnicos e do carácter unificador que

apresenta em relação à diversificada regulamentação que existia até então, vem introduzir as

classificações europeias de reacção e de resistência ao fogo dos produtos e dos elementos de

construção.

iii. Eficiência energética: Publicado pelo Decreto-Lei n.º 80/2006 de 4 de Abril, o novo

Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) integra um

conjunto de três diplomas que visam assegurar a melhoria do desempenho energético e da

qualidade do ar interior dos edifícios, implementando um Sistema de Certificação Energética e

da Qualidade do ar Interior nos Edifícios.

Assim, atendendo à necessidade de cumprimento dos objectivos e requisitos referidos anteriormente,

os mesmos foram integrados nos cenários que estão na base da solução técnica desenvolvida e que se

apresentam nos sub-capítulos seguintes.

3.2 Requisitos e Garantias de Funcionamento Impostos pela ERSUC

3.2.1 Generalidades

O dimensionamento da UTMB de Aveiro deve na sua génese, garantir a capacidade para,

expectavelmente, processar 190.000 ton/ano de RSU provenientes de recolha indiferenciada, o que

corresponderá à capacidade de tratamento mecânico de 63.000 ton/ano de Resíduos Urbanos

Biodegradáveis (RUB) recuperados de RSU na capacidade de tratamento biológico. O processo de

tratamento especificado consiste no tratamento mecânico de RSU com aproveitamento da fracção

calórica para produção de CDR, materiais recicláveis e subsequente tratamento da fracção orgânica

36

numa digestão anaeróbia com recuperação do biogás e posterior maturação/higienização aeróbia do

composto resultante.

Para o efeito, o complexo deve ser constituído por uma instalação de biometanização e outra de

compostagem, com tratamento prévio que permita processar de forma separada a fracção

indiferenciada da selectiva. O biogás obtido na biometanização será transformado em energia térmica e

eléctrica através de uma instalação de cogeração com capacidade para cobrir o próprio consumo da

central, e ainda permitir exportar o excedente da energia eléctrica produzida para rede eléctrica. A

instalação deve, no entanto, ser concebida de modo que em caso de falha no abastecimento externo de

energia, poder funcionar em modo ilha, ou seja manter, sem paragens relevantes, o regime de

funcionamento com recurso a auto-consumo da energia eléctrica produzida.

O complexo deve ainda possuir um aterro sanitário para receber os refugos e ainda uma estação de

tratamento de águas lixiviantes (ETAL) para tratamento dos lixiviados gerados. Os gases produzidos

durante o processo de maturação do composto, antes de serem libertados para a atmosfera, devem ser

devidamente tratados através de biofiltros, reduzindo em larga escala a libertação de odores.

Os princípios orientadores impostos pela ERSUC para a concepção/construção da Central foram os

seguintes: (i) produção de um composto final da mais alta qualidade que possa ser comercializado para

aplicações agrícolas, horto-fruticultura e floricultura, em condições de segurança e fiabilidade quanto às

suas características; (ii) máxima produção de biogás com vista a sua recuperação e utilização, pela

ERSUC, para máxima produção de energia eléctrica disponível para venda; (iii) máxima recuperação das

fracções passíveis de encaminhar para reciclagem e valorização; (iv) direccionamento da fracção de

resíduos sem viabilidade para reciclagem para Combustível Derivado de Resíduos (CDR) para posterior

valorização energética; (v) minimização dos impactes ambientais e sociais; (vi) utilização de

equipamentos já testados à escala industrial e disponíveis comercialmente; (vii) elevada disponibilidade

e fiabilidade de todas as componentes da Central; (viii) o aquecimento e secagem necessários ao

funcionamento da Central deverão usar prioritariamente a energia térmica disponibilizada pelo sistema

electroprodutor da unidade independente de valorização de biogás (UIVB); (ix) custos mínimos de

operação e de manutenção; (x) baixos custos totais de investimento.

A central deve ser concebida de forma a assegurar um tempo de vida útil não inferior a 25 anos.

3.2.2 Condições de operação

3.2.2.1 Regime de funcionamento A Central deve operar continuamente, vinte e quatro horas por dia, durante trezentos e sessenta e

cinco dias por ano, pretendendo-se que as paragens sejam apenas as necessárias às operações de

manutenção, ou no caso de avarias fortuitas.

37

A concepção deve considerar que, para além da condição referida anteriormente, todas as actividades

que necessitam de intervenção humana ocorrerão apenas durante o período de dois turnos (de 5,4

horas cada), 10,8 horas por dia, seis dias por semana (de segunda-feira a sábado), trezentos e doze

dias por ano. Neste conjunto de actividades inserem-se, não de forma limitativa, as operações de pré-

tratamento dos RSU, a alimentação dos digestores e a desidratação mecânica do digerido. Para tal

devem ser previstos os automatismos necessários para que a operação ocorra sem qualquer

intervenção humana durante os restantes períodos.

3.2.2.2 Critérios de dimensionamento Os órgãos e sistemas da Central, devem ser dimensionados tendo em atenção as alterações sazonais

da composição dos resíduos a processar. Em articulação com a solução arquitectónica, os equipamentos

e materiais integrados na Central devem constituir conjuntos coerentes e de qualidade uniforme, sendo

atribuída especial atenção às fronteiras entre equipamentos.

Os equipamentos devem ser concebidos e implantados de forma a conseguir a máxima fiabilidade e

disponibilidade da Central e dos seus componentes, procurando reduzir ao máximo o número de avarias

e a duração das paragens. Os equipamentos que necessitem de substituição periódica devem ser

projectados para funcionarem sem avarias entre substituições programadas. Essas substituições terão

lugar durante os períodos de paragem para manutenção da Central, excepto nos equipamentos ou seus

elementos que possam facilmente ser substituídos em serviço. Para todos os componentes a

possibilidade de fácil substituição é da máxima importância.

Os pontos seguintes listam os requisitos mais significativos do projecto, que devem ser utilizados para

aumentar a fiabilidade da central e dos seus componentes.

I. Concepção experimentada

Os projectos genéricos devem incluir preferencialmente um razoável grau de conservadorismo,

especialmente no respeitante à selecção dos parâmetros de concepção dos sistemas críticos, de que

dependem a fiabilidade, economia e segurança da Central.

Apenas devem ser aceitáveis as melhorias tecnológicas recentes que sejam o resultado de instalações

similares, e que se encontrem em exploração. Concepções e desenvolvimentos totalmente novos e

inexperimentados devem ser evitados, a menos que seja demonstrada de uma forma convincente a sua

eficiência. II. Selecção de materiais

A selecção dos materiais deve assegurar um funcionamento e um rendimento satisfatórios dos sistemas

e componentes da Central durante toda a sua vida. Um cuidado particular deve ser exercido na

selecção dos materiais para os componentes que não possam ser facilmente substituídos. Os tanques

38

e/ou órgãos em contacto com ambientes agressivos, como é o caso dos digestores, tanques das

centrifugas e todas as tubagens, devem ser em aço inox. III. Redundância

Todos os componentes vitais de cuja falha possa resultar em redução significativa no funcionamento

normal da Central, devem ser providos com uma redundância instalada suficiente, tais como todos os

sistemas relacionados com o funcionamento dos digestores, bombas de alimentação, sistema de biogás,

compressores e ventiladores do sistema de extracção do ar de exaustão, de forma a assegurar uma alta

disponibilidade de acordo com os requisitos especificados. Esses componentes redundantes, devem

constituir uma reserva automática, de forma a poderem ser imediatamente postos em funcionamento.

Para outros sistemas cuja falha momentânea não afecte o normal funcionamento da instalação, deve

prever-se a necessidade de fornecimento de equipamentos redundantes não instalados. IV. Autonomia

A instalação deve possuir o mais alto grau possível de autonomia de forma a assegurar o seu

funcionamento correcto em caso de ocorrência de factores desfavoráveis ou de condições eléctricas

transitórias, bem como a prevenir qualquer interacção indesejável de outros sistemas ou instalações

que estejam fora de serviço ou em operações de conservação. Medidas de separação física, tais como a

separação de equipamento redundante e a separação de caminhos de cabos e tubagem, devem ser

previstos para assegurar a integridade das instalações principais e evitar incidentes ou acidentes e

interacções nocivas durante o funcionamento normal. V. Segurança

Os critérios de disposição do equipamento, assim como do funcionamento da Central e dos seus

componentes, devem assegurar que todas as precauções foram consideradas tendo em vista obter o

máximo grau possível de segurança contra todos os acidentes com implicações no pessoal da Central e

na população em geral.

Os sistemas e equipamentos devem ser concebidos por forma a que a segurança seja mantida em caso

de falhas de tensão ou de fluido auxiliar de comando. Todo o equipamento deve ser ligado à terra,

através de terminais de ligação à terra, tendo especial atenção que a todas as componentes dos

equipamentos seja garantida a necessária continuidade. A instalação deverá ser concebida

considerando a existência de paragens de emergência globais por conjunto de equipamentos, e

equipamento a equipamento nas botoneiras de comando local. VI. Falha dos auxiliares

A falha de qualquer sistema auxiliar dos equipamentos principais não deve afectar o funcionamento

normal nem a segurança das instalações. Durante a falha de um auxiliar, o funcionamento da Central

não deve ser perturbado por condições transitórias que se sigam a essa falha. Devem ser previstos os

meios necessários para manter o funcionamento normal depois de uma falha dos auxiliares, contudo a

falha de alguns deles pode levar a uma necessária redução de serviço. Além disso, a colocação em

39

serviço de instalações auxiliares durante o funcionamento da Central deve ser possível sem prejudicar o

funcionamento de outros equipamentos e sistemas. VII. Possibilidade de ensaio

Os componentes e sistemas importantes relativamente à disponibilidade e segurança da Central devem

ser projectados e construídos de forma a que as suas características de funcionamento e a sua

fiabilidade possam ser ensaiadas ou verificadas durante a sua utilização regular, bem como a qualquer

momento. Sob quaisquer condições de serviço, deve ser possível ensaiar os sistemas redundantes

tendo em vista confirmar que estão em condições de entrar em serviço se tal for necessário. Em

nenhuma circunstância, o equipamento para ensaios poderá pôr em causa a segurança ou prejudicar as

condições de serviço da Central.

VIII. Manobrabilidade

Todas as válvulas que assegurem o normal funcionamento da instalação, a entrada automática em

serviço das redundâncias instaladas, situações de purgas de órgãos, e que apresentem condições de

funcionamento excessivas (pressão de funcionamento e diâmetro superior a 200 mm) devem ter

sistemas auxiliares motorizados de abertura ou fecho.

3.2.3 Requisitos ambientais

3.2.3.1 Controlo da emissão de odores e amónia O ar de ventilação e de exaustão dos edifícios e do processo deve ser recolhido adequadamente, de

modo a evitar fugas de ar e emissões para o exterior. Os fluxos totais de ar de ventilação e exaustão da

Central devem ser minimizados (através da sua reutilização e recirculação). Na medida do que for

técnica e economicamente justificável, o ar de exaustão da ventilação deve ser reutilizado como ar para

o processo (e.g. para a pré-compostagem). Os caudais de ar recolhidos nos processos de ventilação e

de exaustão do tratamento, devem ser tratados antes de serem emitidos para a atmosfera.

Em determinadas operações unitárias, nomeadamente na área de pré-tratamento e de desidratação

deverá ser prevista a exaustão do ar, não apenas dos edifícios, mas especialmente sobre cada um dos

equipamentos, onde são gerados odores, incluindo de forma não limitativa os tanques de

armazenamento e os tapetes transportadores, entre outros.

Preferencialmente devem ser previstas linhas de exaustão independentes para a área de pré-

tratamento e para as restantes operações unitárias. O ar recolhido das diversas áreas do processo de

tratamento, através do sistema de ventilação deve ser tratado de modo a reduzir as emissões de

odores e amónia. O tratamento deverá incluir preferencialmente um pré-tratamento antes do

encaminhamento para o biofiltro. Deve ainda ser garantido, que não se fará sentir o odor em mais que

10% das horas do ano, decorrentes unicamente da exploração da central, devendo ter-se em linha de

40

conta, quer os valores de emissão de odores da UTMB, quer as condições climatológicas cujos valores

serão os constantes da estação meteorológica mais próxima (i.e. S. Jacinto).

3.2.3.2 Qualidade do ar nos locais de trabalho A exposição dos trabalhadores a substâncias e outras componentes nocivas contidas na atmosfera dos

locais de trabalho deve ser minimizada. Deve ser dada especial atenção: (i) à minimização das

concentrações dos compostos químicos que resultam da degradação biológica, como sejam a amónia, o

H2S e outros compostos de enxofre reduzido; (ii) à minimização das concentrações de partículas

orgânicas e inorgânicas, especialmente partículas finas inaláveis resultantes da manipulação de

resíduos; (iii) à minimização das concentrações de bio-aerossóis (e.g. bactérias, fungos, endotoxinas11,

etc.) com efeitos nocivos na saúde resultantes da manipulação de resíduos especialmente na área de

triagem manual de volumosos; (iv) quando aplicável, à minimização das concentrações de substâncias

nocivas emitidas pelos gases de escape dos motores de combustão interna ou de explosão no interior

do edifício onde estão instalados (e.g. grupos geradores de segurança).

O projecto da Central deve ter em conta os valores limite de exposição profissional (VLE) a algumas

substâncias químicas constantes na legislação em vigor e os seus efeitos, a curto e a longo prazo sobre

os trabalhadores. As condições que causam perigos de saúde graves (e.g. falta de oxigénio, elevadas

concentrações de dióxido de carbono, de amónia e H2S) devem ser evitadas por todos os meios. No

entanto, a fim de prevenir qualquer risco que resulte quer da operação normal da Central, quer de uma

situação de funcionamento deficiente, em que as condições acima mencionadas possam surgir, devem

ser previstos sistemas de detecção e alarme apropriados. Salienta-se que em todos os poços e/ou casas

das bombas deverão estar previstos analisadores de monóxido de carbono (CO).

3.2.3.3 Descarga dos efluentes do processo e protecção contra derrames Os efluentes líquidos do processo serão enviados para a estação de tratamento de águas residuais, de

modo a reduzir as cargas e a possibilitar a reutilização da água. Após o tratamento, os efluentes

líquidos que não possam ser reutilizados na Central serão descarregados na rede municipal de

drenagem de águas residuais. Deve ser evitado qualquer derrame de substâncias nocivas para o solo e

para as águas subterrâneas. Este princípio deve ser tido em conta na concepção do processo.

11 Endotoxina é uma toxina que é parte integrante da parede celular de algumas bactérias. São menos potentes e menos específicas que a maioria das exotoxinas. Designam-se também por toxinas intracelulares. Causam febre e são moderadamente tóxicas. Estas toxinas podem ser encontradas no interior da célula bacteriana, e são liberadas quando a célula se rompe. Não são encontradas em filtrados livres de células de bactéria.

41

3.2.3.4 Ruído A legislação em vigor, nomeadamente o regime legal sobre a poluição sonora designado também por

Regulamento Geral do Ruído (RGR), publicado através do Decreto-Lei n.º 9/2007, de 17 de Janeiro,

estabelece, entre outros, limitações da emissão de ruído para diversas actividades bem como para os

níveis de ruído ambiente. A instalação em causa não poderá infringir os limites respeitantes ao tipo de

zona em causa.

Por outro lado será necessário o cumprimento das disposições da legislação existente, nomeadamente

do Decreto-Lei n.º 76/2002, de 26 de Marco, que aprova o Regulamento das Emissões Sonoras para o

Ambiente de Equipamento para Utilização no Exterior bem como do Decreto-Lei n.º 129/2002, de 11 de

Maio, que por seu turno, aprova o Regulamento dos Requisitos Acústicos dos Edifícios, contemplando

especificamente os edifícios comerciais, industriais ou de serviços.

As actividades ruidosas só devem ter lugar no período de referência diurno, isto é, entre as 7 e as 20

horas. Caso se pretenda prolongar este período, deverá ser solicitada às respectivas Câmaras

Municipais uma Licença Especial de Ruído, e os equipamentos deverão possuir indicação, aposta pelo

fabricante ou importador, do respectivo nível de potência sonora, conforme legislação em vigor sobre

esta matéria.

3.2.4 Adaptação a impactes externos e internos

No desenvolvimento dos projectos de especialidade deve ser tido em linha de conta, todos os impactes

externos e internos, que possam prejudicar o funcionamento correcto da Central e dos seus

componentes. As providências a serem tomadas contra esses impactes serão avaliadas com a

probabilidade da sua ocorrência durante a vida projectada para a Central e com o dano que possam

causar.

3.2.4.1 Abalos Sísmicos Os componentes e sistemas vitais para o funcionamento da Central ou para a segurança do pessoal e

do ambiente devem ser projectados e construídos tendo em vista não serem sujeitos a danos no seu

funcionamento e a continuarem em serviço durante e depois de um abalo sísmico. Nesse sentido

devem ser utilizados para efeitos de cálculo os factores atribuíveis a sismos referentes a área das

instalações e os requisitos dos códigos portugueses aplicáveis.

3.2.4.2 Efeitos Meteorológicos e Hidrológicos Efeitos meteorológicos desfavoráveis causados por ventos, tempestades, fortes chuvas, temperaturas

do ar extremamente baixas ou altas, humidade e salinidade do ar excessivas, devem ser considerados

nos projectos apropriados dos componentes da Central e na definição da sua protecção anticorrosiva.

42

Todo o material ou aparelhagem cuja instalação seja prevista no exterior terá uma construção

apropriada para eliminar todos os riscos de congelação, acumulação de água, infiltração de água e

condensações internas. O material que não possa suportar as intempéries será protegido em abrigos ou

caixas estanques.

De salientar que, em caso de utilização de tubagens de PEAD no exterior, as mesmas deverão

apresentar uma protecção e/ou revestimento adequada(o), por forma a resistir aos raios ultravioletas

(UV) e evitar a ocorrência de movimentos de expansão e retracção longitudinal.

3.2.4.3 Protecção contra Incêndios As medidas para evitar incêndios e para proteger as Central e o seu pessoal contra os incêndios serão

as especificadas nas normas, códigos e recomendações aplicáveis, com particular atenção para os

regulamentos portugueses em vigor. Tendo em vista reduzir o risco de incêndio, os requisitos gerais de

concepção devem conduzir a uma judiciosa selecção de materiais resistentes ao fogo e à optimização

da disposição da Central e respectivo equipamento. As acções a serem consideradas na optimização da

disposição do equipamento incluem a localização de paredes anti-fogo intermédias (i.e.

compartimentação), tendo em vista minimizar a propagação de incêndios, a eliminação de áreas

inacessíveis, a optimização do encaminhamento dos circuitos contendo produtos inflamáveis e a criação

de meios simples e eficientes para garantir a segurança pessoal.

Os edifícios e construções metálicas fechadas devem ser concebidos de forma a minimizar qualquer

efeito de chaminé. As salas susceptíveis de serem atingidas pelos fumos ou vapores tóxicos e/ou gases

corrosivos, na eventualidade de um incêndio, serão providas com equipamento de extracção,

controlado automaticamente ou manualmente de fora da sala a que se refere. O dimensionamento

desses sistemas terá em conta o volume da sala e a quantidade de fumo que é expectável desenvolver-

se em caso de fuga, o que será função das características dos materiais instalados nas salas. Noutros

casos, será suficiente uma circulação e tiragem natural através de aberturas de evacuação situadas nos

tectos ou em paredes junto ao tecto.

Os materiais de construção devem ser incombustíveis e especial atenção deverá ser dada aos

isolamentos acústicos, tectos falsos e pisos duplos. O isolamento dos cabos de potência deve ser

resistente à propagação de incêndios. Para além do isolamento resistente a propagação de incêndios,

devem ser previstos outros meios, de modo a reduzir a extensão e efeitos daqueles. Sempre que seja

necessário instalar caminhos de cabos verticais devem ser tomadas precauções especiais para evitar a

propagação de incêndio e o efeito de chaminé.

43

3.2.4.4 Vibrações Devem ser evitadas as vibrações induzidas em permanência causadas pela circulação de fluidos dentro

ou fora de elementos estáticos assim como as vibrações induzidas por ondas sonoras prejudiciais

propagadas através dos fluidos. As vibrações não devem ser causa de redução da vida prevista dos

diversos componentes.

De uma forma geral todos os equipamentos que sejam de importância vital para a central devem

possuir sensores e indicadores permanentes de vibrações. O nível de vibração dos equipamentos

rotativos, da tubagem, permutadores e reservatórios, que sejam importantes para o funcionamento da

instalação, deve ser medido durante todas as fases do comissionamento e devem ser tomadas as

medidas correctivas consideradas necessárias. A transmissão de vibrações a estruturas de edifícios, a

estruturas metálicas e a tubagem deve ser tida em conta na fase de projecto, nomeadamente com a

previsão de sistemas de amortecimento adequados.

3.2.5 Requisitos de operação e manutenção

São objectivos de operação e manutenção assegurar que a Central se encontra em serviço em

condições de segurança e de garantia de funcionamento e assegurar a reposição das perdas de

eficiência anormais. Para além da manutenção necessária, executada durante os períodos de paragem

programados, deve ser possível de um modo geral intervir e reparar todos os componentes vitais

durante o funcionamento das Centrais. Por forma a manter a maior disponibilidade possível e portanto

reduzir os custos de produção, a concepção da Central deve ter em linha de conta uma optimização da

sua operação e manutenção, do seu funcionamento e do seu custo.

3.2.5.1 Facilidade de desmontagem Dentro dos limites impostos pelas necessidades técnicas da construção, as diversas peças, ou partes do

fornecimento, devem ser concebidas de modo a reduzir ao mínimo a importância e a duração dos

trabalhos de desmontagem e remontagem necessários para exame, limpeza e conservação, assim como

as perturbações daí resultantes para a exploração dos equipamentos situados nas proximidades.

Estes trabalhos devem poder ser efectuados sem que seja necessário deslocar nenhuma máquina

auxiliar, nem modificar nenhuma parcela das instalações ou das obras. Com a finalidade de facilitar as

operações de manutenção, devem prever-se dispositivos de movimentação de cargas adequados, fixos

e/ou móveis, sobre certos elementos do equipamento, sujeitos a desgaste e portanto a intervenções

periódicas, nomeadamente, na nave do edifício de recepção e pré-tratamento, na sala das centrifugas

em todas as salas de máquinas (e.g. bombas, ventiladores, entre outros equipamentos).

3.2.5.2 Acessibilidade A acessibilidade ao equipamento terá o objectivo de permitir todas as necessárias actividades de

operação e manutenção de forma a não expor o pessoal de serviço a danos físicos ou a condições de

44

trabalho desconfortáveis. As escadas fixas e passadiços permanentes devem permitir atingir facilmente

e sem perigo todos os pontos a que o pessoal de serviço deve ter acesso para proceder às intervenções

de operação ou de manutenção corrente (e.g. válvulas manuais ou motorizadas, aparelhos de medida

ou regulação, níveis, etc.), assim como todos os aparelhos nos quais se terá de proceder a regulação

no local, em especial os órgãos de regulação das válvulas de segurança. Em caso de efectiva

impossibilidade de implantação de meios fixos de acesso, deve ser previsto o fornecimento de

plataformas móveis elevatórias que garantam os objectivos supra referidos. Os comandos locais

manuais devem ser acessíveis a partir dos pisos da central ou se tal não for possível, de escadas de

serviço, patamares ou plataformas de acesso a prever para o efeito.

Todos os comandos locais devem apresentar botoneira de emergência com actuação directa nos

contactores de accionamento dos respectivos equipamentos. Os comandos de arranque e paragem local

devem ser feitos a partir de botões distintos. Devem ser consideradas, na implantação dos

equipamentos, distâncias mínimas folgadas de circulação entre os mesmos e as paredes das salas e/ou

de edifícios, respeitando um mínimo de 0,80 m entre obstáculos. De igual modo, nos circuitos de

tubagem, deve tomar-se em conta que as distâncias entre eixos das tubagens a correrem

paralelamente ou as distâncias dos eixos as paredes, terão de permitir a acessibilidade para montagem

e desmontagem rápida e fácil.

3.2.5.3 Uniformização do equipamento Os vários elementos dos equipamentos fornecidos devem, sempre que tal seja possível, normalizados

de modo a limitar o número de tipos existentes (e.g. motores, equipamentos de controlo/comando,

instrumentação, válvulas e outros) e a reduzir a quantidade de peças de reserva necessárias em

armazém. Deve igualmente ser assegurada a intermutabilidade12 de equipamento do mesmo tipo sem

dificuldade e sem necessidade de introduzir qualquer modificação.

3.2.5.4 Sistema de identificação e referenciação Terá de ser desenvolvido um sistema uniforme e coerente de identificação e referenciação de

equipamento, que deverá merecer o acordo da ERSUC. A cada sistema e item individual de cada

instalação será dado um código de identificação alfa-numérico adequado ao seu processamento por

computador. A designação deve ser utilizada em todos os desenhos, folhas de características, listas,

descrições e outros documentos, assim como em todas as chapas de identificação e etiquetas, dos

próprios equipamentos e seus componentes.

12 O conceito de intermutabilidade prende-se com a possibilidade de utilizar, indiferenciadamente uma qualquer peça de um lote acabado e verificado na montagem de um determinado mecanismo sem necessidade de rectificações secundárias na forma das peças para que o conjunto funcione de acordo com o que foi projectado. Esta possibilidade é conseguida à custa da definição de tolerâncias e ajustamentos para as cotas funcionais das peças a produzir.

45

Cada equipamento (e.g. motor, válvula, instrumento, armário, bomba, etc.) e respectivas peças de

reserva, devem ser providos de chapa de identificação, indicando a sua função, código de identificação

e, quando aplicável, as posições "aberto" e "fechado" e/ou "ligado" e "desligado" em língua portuguesa.

As válvulas devem possuir a indicação da sua pressão e diâmetro nominais. Relativamente à

referenciação do equipamento eléctrico e de instrumentação deverá ser igualmente utilizado um

sistema uniforme de identificação e referenciação. Além disso, todo o equipamento importante (e.g.

permutadores, reservatórios, bombas, ventiladores, válvulas, motores, etc.) deve ser provido de chapas

de características indicando: o nome do fabricante, o tipo de equipamento, o número de série, o ano de

fabrico, as características técnicas principais e toda a restante informação necessária a sua perfeita

identificação.

Os componentes dos vários sistemas de tubagem devem ser claramente identificados. A tubagem deve

ser referenciada com o código de cor de acordo com o fluido que contém e seguindo a norma

Portuguesa NP 182. Quando não é necessária uma pintura final para protecção anticorrosiva, e nas

tubagens isoladas, a identificação deve ser feita através da utilização de anéis de cor em volta das

tubagens respeitando os mesmos códigos de cor. A localização destes anéis deve ser criteriosamente

efectuada de modo a serem visíveis de pisos e plataformas e a evitar qualquer erro de utilização dos

respectivos fluidos. As tubagens e pegas de materiais especiais deverão ser marcadas, tendo em vista

evitar qualquer erro na respectiva utilização.

Adicionalmente, os fluidos veiculados deverão ser identificados em todas as tubagens por escrito. A

direcção de escoamento deve ser marcada através de setas nas tubagens, válvulas e uniões. Ambas as

extremidades de todos os cabos devem ser claramente identificadas. As cores a utilizar em cabos

condutores, e a utilizar nos painéis, caixas, etc., devem estar de acordo com as Especificações Técnicas

Gerais relativas a cada tipo de cabos.

3.3 Visitas realizadas em centrais Nacionais

Considerou-se importante analisar algumas experiências nacionais no que diz respeito ao TMB de

resíduos, sobretudo no que se refere à funcionalidade e operacionalidade dos seus sistemas e

equipamentos. Para o efeito, foram realizadas visitas a diversas instalações nacionais que se encontram

em funcionamento, nomeadamente:

I. UTMB da VALORLIS em Leiria (visita realizada em 11.01.2010, a central encontrava-se

em fase final de construção e decorriam ensaios de comissionamento às instalações);

46

II. Central de Valorização Energética da LIPOR II localizada na Maia e que serve a área

metropolitana do Porto (visita realizada em 15.02.2010, esta central encontra-se em

funcionamento desde Março de 2000);

III. Estação de Triagem da VALNOR localizada em Alter do Chão serve a região do Norte

Alentejano (visita realizada em 12.03.2010, esta central encontra-se em funcionamento

desde Junho de 2002);

IV. Estação de Valorização Orgânica da AMTRES localizada em Cascais serve os municípios

de Cascais, Mafra, Oeiras e Sintra (visita realizada em 15.04.2010, esta central

encontra-se em período experimental e sendo prevista a sua entrada em

funcionamento em Junho de 2010).

Estas visitas possibilitaram o contacto directo com as instalações em funcionamento, permitindo tomar

partido in loco dos constrangimentos que as centrais em funcionamento têm vindo a experimentar,

situações que derivaram sobretudo de uma concepção errada ao nível de projecto. As experiências e

conselhos transmitidos pelos técnicos que guiaram as visitas, foram valorizados e tidos em linha de

conta nos pareceres técnicos que se seguiram. As visitas efectuadas nas UTMB nacionais, permitiram

ainda, extrair informações interessantes para a concepção da UTMB de Aveiro, e de certo modo, foi

dado a conhecer um pouco da história da evolução de processos e equipamentos ao longo de uma

década de gestão e processamento de resíduos em Portugal.

47

4 Engenharia de Base Global da UTMB de Aveiro

4.1 Introdução

O processo de concepção da UTMB de Aveiro, teve como princípios orientadores, a realização de um

projecto coerente e seguindo uma lógica objectiva a nível funcional, com respeito pelas premissas

impostas pela ERSUC, as quais se encontram descritas no capítulo anterior. Neste sentido, a solução

técnica adoptada visou correlacionar todas as fases do processo (i.e. pré-tratamento, digestão,

compostagem e afino), de modo a ser assegurada a coerência durante todo o processo de produção.

O projecto realizado, cumpre com os requisitos técnicos exigidos, porém em resultado da dificuldade

em se determinar uma entrada de resíduos de modo exaustivo, optou-se por dotar a instalação com

uma margem adicional de segurança, proporcionando assim uma maior flexibilidade ao

dimensionamento. Para o efeito, foi considerada uma entrada na digestão de 66.000 ton/ano,

conseguindo deste modo cerca de 5 % de sobredimensionamento. Este sobredimensionamento engloba

todas as fases do projecto: Pré-Tratamento, Digestão Anaeróbia e Compostagem.

4.1.1 Solução técnica adoptada - Generalidades

O processo de tratamento considerado na CVO consiste num pré-tratamento (i.e. separação de

materiais recicláveis e remoção de contaminantes) seguido pela digestão anaeróbia (DA) dos RUB com

posterior compostagem do produto digerido. A instalação integra os seguintes processos principais:

(i) recepção e descarga dos resíduos; (ii) pré-tratamento; (iii) preparação do material a digerir;

(iv) digestão anaeróbia; (v) desidratação do material digerido; (vi) compostagem; (vii) afinação;

(viii) armazenamento e expedição do composto; (ix) armazenamento e expedição dos materiais

recicláveis; (x) armazenamento e expedição de rejeitados (refugo); (xi) desodorização; (xii) tratamento

de efluentes líquidos em ETAL.

A central dispõe de duas linhas de pré-tratamento, de preparação do material a digerir, de DA e

desidratação, estando assegurada a possibilidade de transferência de resíduos inter-linhas. Todos os

tapetes transportadores possuem uma velocidade regulável, de modo a serem ajustados aos ritmos

necessários, e no caso da triagem manual de volumosos, foram dimensionados contemplando a

componente ergonómica, de acordo com as boas práticas definidas nos manuais da segurança e

higiene do trabalho.

48

O sistema de cogeração utiliza motores de ignição por compressão e será alimentado com o biogás

produzido na central, sendo a energia térmica produzida fornecida à central para aquecimento dos

digestores e da instalação. A totalidade da energia eléctrica produzida será exportada para rede

eléctrica de distribuição.

O sistema contemplado para garantir a protecção das águas, baseia-se na recirculação e/ou tratamento

das mesmas para os diferentes processo da actividade. O sistema de gestão de águas de efluentes de

central, está concebido de modo integrado, permitindo: (i) minimizar os consumos da água; (ii)

minimizar a produção de efluentes (i.e. caudal e carga); (iii) minimizar a reutilização de efluentes não

tratados, quando técnica e economicamente seja viável; (iv) minimizar os custos de tratamento de

efluentes; (v) maximizar a reutilização de efluentes tratados, quando técnica e economicamente seja

viável.

Seguindo os critérios do caderno de encargos da ERSUC, a central será dotada de um sistema de

tratamento de odores por via biológica. Como medida preventiva de eliminação dos impactos negativos

derivados da formação e dispersão dos maus odores, em especial durante a etapa de compostagem,

optou-se por uma concepção operativa que garanta a minimização destes impactos.

4.1.2 Regime de funcionamento considerado

A central deverá operar continuamente, 24 horas por dia, durante 365 dias por ano, pretendendo-se

que as paragens sejam apenas as necessárias às operações de manutenção, ou no caso de avarias

fortuitas. No entanto, a concepção considera que as actividades que necessitam de intervenção humana

ocorrerão apenas durante os períodos de 2 (dois) turnos de 5,4 horas cada, 10,8 horas por dia, 6 dias

por semana (de segunda-feira a sábado), 312 dias por ano.

Neste conjunto de actividades inserem-se, não de forma limitativa, as operações de pré-tratamento de

RSU, a alimentação dos digestores e a desidratação mecânica do digerido. Para tal, serão previstos os

automatismos necessários para que a operação ocorra sem qualquer intervenção humana durante os

restantes períodos.

4.1.3 Critérios de desenho da urbanização

A urbanização compreende a construção de diversos acessos à instalação e outros de circulação

interior. Em todos os casos, foram determinados traçados longitudinais, compostos por formações

rectas e curvas enlaçadas. Em geral trata-se de um traçado onde se prevêem velocidades reduzidas.

A circulação no terreno estabelece-se de modo a que as vias de acesso passem pelo perímetro do

terreno. A via da direita de circulação de viaturas, de dois sentidos, permitirá o acesso ao átrio de

recepção, à zona de metanização (i.e. digestão anaeróbia) e à zona do sistema de cogeração.

49

Na figura 4.1 apresenta-se a implantação concebida para a central de TMB com a identificação das

diferentes zonas onde ocorrem as várias fases do processo, assim como das zonas de apoio à

instalação. Encontra-se igualmente identificada a localização da estação de tratamento de águas

lixiviantes (ETAL) e a portaria.

Figura 4.1. Implantação geral da Central de TMB incluindo portaria e ETAL (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)

4.2 Descrição do Processo e da Maquinaria do TMB

4.2.1 Controlo de entrada e báscula (Zona L)

O edifício da portaria encontra-se entre a circulação de entrada e a circulação de saída da central de

TMB e foi concebido de forma a permitir um controlo visual de ambos os lados em simultâneo. O

sistema de pesagem é composto por duas pontes básculas metálicas, modulares e equipadas com oito

células de carga de compressão analógicas, adequadas para a pesagem de veículos rodoviários, com

dimensões de 15,89 m x 3,0 m, com um campo de medida de 60 t e uma resolução de 20 kg.

Legenda: Zona A – Fossas recepção RSU Zona B – Nave pré-tratamento Zona C – Armazém e pós-compostagem Zona D – Afinação do composto Zona E – Pré-compostagem Zona F – DA, Edifício Bombas e Biofiltros Zona G – Cogeração (UIVB) Zona H – Armazéns e oficinas Zona I – Edifício Administrativo Zona K – Depósito de águas (SCI)

50

Figura 4.2. Implantação da portaria e básculas da central de TMB (Fonte: VIATUNEL, 2010 - Adaptado)

Após a pesagem, os camiões que transportam resíduos deslocam-se para as plataformas de descarga.

4.2.2 Áreas de recepção e descarga de RSU (Zona A)

A zona A corresponde ao primeiro edifício/órgão de todo o processo da central. Neste edifício é

efectuada a descarga dos RSU, transportados pelas viaturas de recolha, para as fossas de recepção,

sendo depois transferidos para a nave de triagem. Por simplificação, pode-se considerar esta zona

dividida em duas sub-zonas com funcionalidades distintas: (i) sub-zona de compartimentos de

descarga; (ii) sub-zona dos fossos de recepção de RSU. Foi ainda prevista a instalação dum parque de

espera na zona frontal exterior aos compartimentos de recepção e descarga, para uma capacidade de

20 viaturas pesadas. Os compartimentos de descarga dispõem de portões motorizados adequados ao

acesso das viaturas a cada compartimento de descarga. As viaturas serão guiadas para os

compartimentos de descarga por semáforos comandados pelo operador de serviço e colocados no

exterior de cada compartimento. A distribuição dos compartimentos das fossas será o seguinte: 3

compartimentos usados para descarga em cada uma das 2 fossas de RSU.

Figura 4.3. Alçado frontal do edifício de recepção de RSU da central de TMB (Fonte: VIATUNEL, 2010 - Adaptado)

As viaturas de recolha de RSU têm acesso ao edifício através da via contígua a este, e a sua entrada

nos compartimentos de recepção, processa-se de marcha atrás pelos portões da fachada do alçado

frontal, sendo que estes serão fechados após a entrada. Só após o fecho do portão exterior, é que se

51

procede à abertura do portão interior, situado na fronteira entre as duas sub-zonas. Nesta altura

procede-se à descarga do RSU nas fossas de recepção. O processo de saída das viaturas segue o

inverso do processo de entrada. As plataformas de descarga estão delimitadas com um muro guarda

rodas em betão correctamente dimensionado que evitará a queda dos camiões na fossa.

Por solicitação da ERSUC, a sub-zona dos fossos de recepção foi alvo de várias modificações,

designadamente: a redução da profundidade dos fossos de 12 m para 10 m, o aumento da

profundidade dos fossos das tremonhas (i.e. fossos centrais) de 9 m para 10 m, e a supressão do fosso

de recepção de RUB previsto no Caderno de Encargos. As alterações preconizadas resultaram em

trabalhos a menos, cujo valor apurado destina-se a suprir eventuais trabalhos imprevistos ou que

resultassem na melhoria dos processos da central. Em cada extremidade desta área, ao nível do piso

térreo, existe uma zona de manutenção das pontes rolantes. Os fossos de recepção de RSU permitem o

armazenamento de resíduos por um período superior a 2 dias, considerando uma operação a carga

nominal de 190.000 t/ano de RSU de dimensionamento da instalação.

Figura 4.4. Vista em cortes: (1) de uma zona de compartimentação e respectivo fosso de recepção de RSU; (2) da zona de caracterização e fosso das tremonhas (Fonte: VIATUNEL, 2010 - Adaptado)

Ao longo de toda esta sub-zona, a 10 m de altura, existem duas pontes rolantes com garras cuja

função consiste em recolher os resíduos dos fossos de RSU, sendo estes transportados para os fossos

das tremonhas, de onde são transportados através de tapetes para a nave de triagem. As pontes

rolantes são controladas através da sala de controlo, situada 6 m acima do nível térreo na fachada

adjacente à nave de triagem, da qual se tem um controlo visual completo sobre os fossos. As garras

são de accionamento electro-hidráulico e têm uma capacidade unitária de elevação de 10 t para um

volume máximo de 5 m3. Deste modo, de forma regular e continuada, procede-se à descarga sobre as

tremonhas dos resíduos levantados do fosso pelas garras. As tremonhas actuam como “pulmão”

regulador de uma alimentação homogénea da linha de tratamento. A zona de caracterização dos RSU,

situada entre os compartimentos de descarga 3 e 4, possui uma área aproximadamente de 200 m2.

Esta zona, tem uma utilização bastante mais diminuta e, tal como o nome indica, destina-se à

(1) (2)

52

caracterização dos RSU. Comporta um portão de acesso exterior e dois portões interiores, sendo que as

entradas e saídas dos veículos se processam de forma similar à zona dos compartimentos de recepção.

Em cada uma das fossas de RSU está prevista a instalação de uma bomba submersível com um caudal

de 1 l/s a 13 m de altura manométrica, para drenagem para a ETAL dos lixiviados acumulados nestas

fossas. A quantidade de lixiviados é controlada por um caudalímetro. Prevê-se uma bomba de reserva

em armazém. Em termos de infra-estruturas e capacidade, existirão duas linhas, cada uma com

capacidade para receber 30 t/h de RSU. A sala de controlo, acedida por uma escada situada na zona B,

apresenta uma antecâmara pressurizada, delimitada por duas portas. Esta antecâmara pressurizada,

tem como objectivo garantir a estanqueidade da sala de controlo aos odores provenientes da nave de

triagem (i.e. zona B).

4.2.3 Pré-tratamento mecânico – Nave de triagem (Zona B)

O pré-tratamento mecânico visa assegurar que todo o material prejudicial ao processo de digestão

anaeróbia (DA) ou à qualidade pretendida para o composto final, é retirado do processo. Em termos

gerais, é nesta fase do processo da central que os materiais inertes, como sejam o vidro, as pedras, os

metais (i.e. fracções pesadas) e os plásticos (i.e. fracções leves) são separados da fracção

biodegradável. Neste edifício, encontram-se organizados os equipamentos do pré-tratamento mecânico

dos RSU, e tal como referido anteriormente, este tratamento ocorre em duas linhas separadas. A

alimentação de RSU de cada uma das linhas, processa-se através de alimentador primário com

tremonhas, com 1,5 m de largura e 20 m de comprimento. Os resíduos são assim encaminhados para o

crivo ou tromel de pré-selecção onde é feira a separação dos volumosos.

Figura 4.5. Corte longitudinal da transição da zona A para a zona B (Nave de triagem) com respectivo layout dos equipamentos de tratamento mecânico (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)

Estes crivos têm 6 m de comprimento, 2,5 m de diâmetro e uma malha de crivagem de 400 mm. Do

ponto de vista estrutural, estes equipamentos são constituídos basicamente por um tambor formado

por secções cegas e secções perfuradas que constituem a zona filtrante, que opera com uma velocidade

de rotação regulável de aproximadamente 8 a 10 rpm. Os órgãos de rotação são facilmente

desmontáveis e a zona de crivagem é constituída por chapas substituíveis aparafusadas à estrutura do

cilindro.

Zona B - Nave de Triagem Zona A

53

Figura 4.6. Planta com a transição da zona A para a zona B (Nave de triagem) com respectivo layout

dos equipamentos de tratamento mecânico (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado) Com o objectivo de remoção de materiais mais volumosos inaceitáveis para o processo de tratamento

dos resíduos a processar, é efectuada a triagem manual dos indesejáveis e volumosos que não foram

retidos no tromel de pré-selecção, antes de os resíduos chegarem aos abridores de sacos. A triagem

manual é efectuada dentro duas cabines fechadas (uma em cada linha), dotadas de sistemas de

iluminação e ar condicionado. Em cada uma das cabines, encontram-se disponíveis 4 postos de

selecção manual. Os postos de selecção manual alimentam 4 tremonhas de recolha de produtos,

distribuídas por cada uma das linhas. Estas tremonhas estão ligadas a contentores na parte inferior da

plataforma de triagem, para a recolha e armazenamento dos materiais previamente recuperados.

Figura 4.7. Cabine de triagem manual e abridor de sacos (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)

Triagem manual

Abre Sacos Crivos rotativos 90-180 mm

Crivos pré-selecção 400x400 mm

Separador balístico

Púlpers

Tremonhas

Separadores Ópticos +

Separador Foucault

Separador Magnético

Separador Magnético

Separador de Malha Elástica

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Tendo em conta que parte significativa dos resíduos recebidos na central se encontra em sacos

fechados, o projecto contempla a instalação de um sistema de abertura de sacos à saída de cada uma

das cabines de triagem manual. Este equipamento tem como missão rasgar os sacos, e assim

possibilitar que o seu conteúdo seja libertado, podendo consequentemente, facilitar a limitação do

tamanho máximo dos elementos a processar e também favorecer a homogeneização do material que

entra na linha de pré-tratamento. Trata-se de um triturador que funciona como um rotor com um

conjunto de facas aplicadas, que executam o destroçamento do material numa granulometria adequada

ao correcto aproveitamento dos orgânicos e dos materiais recicláveis, permitindo que os resíduos

entrem no equipamento seguinte (i.e. crivo rotativo ou tromel) onde serão separados consoante a sua

dimensão.

Figura 4.8. Modelos do tromel (pré-selecção e rotativo) e do abridor de sacos a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010)

A alimentação de cada linha ao tromel rotativo é realizada por transportador a partir da saída dos abre

sacos. O tromel rotativo tem 12 m de comprimento e 2,5 m de diâmetro e possui duas malhas distintas

de 90 e 180 mm, que permitem a separação granulométrica dos resíduos em duas grandes linhas:

fracção orgânica e embalagens. O tromel de RSU destina-se então à separação de duas fracções

principais de processamento com diferentes granulometrias: (i) a fracção a encaminhar para a

valorização orgânica e de separação de materiais indesejáveis, granulometria de 0/90 mm; (ii) a fracção

de materiais recicláveis, granulometria de 90/180 mm;

I. Fracção a encaminhar para a valorização orgânica, granulometria de 0-90 mm:

A linha de fluxo da matéria orgânica é recolhida por um tapete que encaminha esta fracção orgânica

para alimentação do crivo de malha elástica. Este crivo por seu turno procederá a separação

granulométrica de 3 fracções: (i) fracção orgânica a encaminhar aos púlpers, granulometria 10/60 mm;

(ii) materiais indesejáveis, granulometria superior a 60 mm; (iii) materiais finos, granulometria 0/10

mm. Os tapetes que interligam os crivos de malha elástica aos púlpers, fornecem uma alimentação

regular da fracção orgânica para os púlpers. As fracções de materiais indesejáveis e finos são

descarregados para contentores de 40 m3 para remoção a destino final (aterro). Na figura 4.9

apresenta o modelo do crivo de malha elástica a instalar na linha de processo de pré-tratamento

mecânico.

55

Figura 4.9. Modelo do crivo de malha elástica a instalar na triagem da central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010)

O crivo de malha elástica possuí um sistema de vibração de duplo efeito, que consiste numa oscilação

principal (i.e. movimento circular) e uma vibração induzida gerada pela anterior. Esta vibração dupla

consegue-se pela utilização do princípio de ressonância. A amplitude (4-7 mm) do quadro principal

regula-se pela posição relativa das massas, devendo esta posição ser igual em ambos os lados do crivo.

A amplitude da vibração induzida (12-18 mm) entre quadros regula-se pelos elementos elásticos de

borracha. Esta dupla regulação permite ajustar todos os parâmetros necessários em função do material.

O eixo vibrador suporta ambos os lados por rolamentos oscilantes de rolos, lubrificados, especialmente

concebidos para suportar os efeitos da vibração. O calibre da malha é de 10 mm produzindo as

seguintes separações: (i) fracção de rejeitado (material maior de 10 mm); (ii) fracção passante

(material menor de 10 mm). O material rejeitado é, basicamente, material orgânico de grande

superfície específica inicial, matéria orgânica difícil de degradar (ossos, material vegetal, etc.) e material

inerte. Estas características próprias do material provocam que o tempo de compostagem total não seja

suficiente para finalizar o seu processo degradação, e seja necessária reintroduzi-los no processo.

II. Fracção de materiais recicláveis, granulometria de 90-180 mm;

Esta fracção seguirá pelos tapetes de alimentação para os separadores balísticos, que são constituídos

por dois corpos com 2,4 m de largura e 5,8 m de comprimento e estão apoiados na estrutura de apoio,

debaixo da qual haverá um contentor de recolha de finos. Na figura 4.10 apresenta-se o modelo do

separador balístico a instalar na central de TMB de Aveiro.

Figura 4.10. Separador balístico a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: RosRoca, 2010)

Alimentação de Material

Regulação hidráulica da inclinação

56

O princípio de funcionamento consiste, basicamente, num conjunto de seis pás rotativas dispostas

alternadamente. A inclinação deste conjunto completo de pás é regulável (através de dispositivo

hidráulico), permitindo o ajuste do ângulo de inclinação e disposição dos arrastadores consoante a

quantidade de material que é introduzido no mesmo. Deste modo, quanto maior for o ângulo de

inclinação da superfície de crivagem, maior é a quantidade de material existente na fracção rolante e

mais limpa é a fracção plana e vice-versa. Após a passagem pelos separadores balísticos, esta linha de

separação será encaminhada para os separadores ópticos que se encontram instalados na mesma linha

de processo. Os dois separadores ópticos, ambos de 3 saídas, processam a separação da fracção

plástica dos não plásticos. O primeiro separador efectua a separação de ECAL, plásticos e plásticos

mistos (MIX) e o subsequente faz a separação PET, PEAD e também de MIX. Cada tipo de material

separado nesta fase do processo (i.e. ECAL, Plásticos, PET, PEAD e MIX) cai directamente em

contentores individuais de 40 m3.

A montante dos separadores ópticos encontra-se ainda instalado sobre o tapete transportador, um

separador magnético de íman permanente, que se destina a separar os metais ferrosos. O restante

material passa por um separador de Foucault onde são retirados os alumínios e metais não ferrosos em

geral, seguindo o restante em contentores para aterro. As peças ferromagnéticas que circulem no

tapete transportador, e que se encontram misturadas com o material, ao entrarem dentro do campo

magnético gerado pelo íman permanente são atraídas e ascendem até à cinta de limpeza que rodeia o

íman. As saliências que esta cinta contém, arrastam as peças para fora do campo magnético de onde se

desprendem, realizando-se assim a separação magnética.

Na figura 4.11 apresentam-se os modelos dos separadores ópticos, de correntes Foucaut e de indução

magnética de íman permanente a instalar nas linhas de separação mecânica do processo de pré-

tratamento mecânico.

Figura 4.11. Modelos dos separadores ópticos, de correntes Foucaut e de indução magnética de íman permanente a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010)

O separador Foucaut, tal como o nome indica, utiliza o princípio de separação por correntes de

Foucault. Os metais não ferrosos conduzidos pela fita transportadora do separador são lançados de

forma selectiva para a frente pelo efeito da repulsão entre o campo criado pelas correntes eléctricas no

metal e o campo gerado pelo próprio rolo. Os metais ferrosos são atraídos pelo potente campo

magnético, acompanham o movimento rotatório do rolo e são desviados para atrás pela fita

57

transportadora. Desta forma obtêm-se três produtos diferentes à saída do separador: (i) metais

ferrosos; (ii) não metálicos; (iii) metais não ferrosos.

Embora este equipamento permita a separação do material férrico, este não é um separador de metais

férricos. Por essa razão, ao separador de metais não devem chegar materiais férricos, caso contrário o

desgaste da máquina seria muito alto, podendo provocar danos no rolo magnético originados por peças

magnéticas de tamanho médio e grande. Torna-se assim, imprescindível a colocação de um separador

de magnéticos a montante do separador de metais. Para a gestão de rejeitados, foram previstas duas

áreas diferenciadas na zona de triagem para o armazenamento dos rejeitados do processo: (i) a área

de rejeitados tem capacidade para albergar 5 contentores de 40 m3 alinhados destinados a recicláveis

(i.e. PEAD, PET, Mix, ferrosos e não ferrosos). (ii) a área de selecção da fracção orgânica, existem 2

contentores de 40 m3 debaixo do crivo onde se acumulam os rejeitados. Quanto aos recuperados, como

são os plásticos, papeis e cartões, metais e indesejáveis, estes serão acumulados em contentores, que

serão removidos periodicamente por equipamentos móveis.

4.2.4 Processo de biometanização e aproveitamento energético (Zonas F)

A matéria orgânica seleccionada nas linhas de classificação será conduzida, mediante tapetes

transportadores, para as linhas do processo de biometanização. Este processo consta de quatro etapas

principais: (i) pré-tratamento húmido do material (Zona B); (ii) digestão anaeróbica (Zona F);

(iii) desidratação do resíduo digerido (Zona B); (iv) armazenamento do biogás (Zona F); (v) sistema de

cogeração (Zona G). A zona F pode ser comparada a um parque de reservatórios, onde se encontra

integrado um edifico de pequena volumetria, destinado a albergar os equipamentos do processo (e.g.

compressores do biogás recirculado, bombas de carga e descarga dos digestores, caldeira, etc.).

Figura 4.12. Planta do layout dos equipamentos da zona F (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)

Digestor 1

Digestor 2

Tanque Pulmão

Gasómetro

Dessulfuração

Tocha

Biofiltro 1

Biofiltro 2

Biofiltro 3

Biofiltro 4 Edifício das Bombas e

Compressores

Scubber 1

Scubber 2

Scubber 3

Scubber 4

58

Quanto aos elementos de biometanização, não existe um edifício específico, pois esta zona encontra-se

localizada dentro do edifício de pré-tratamento e triagem (i.e. nave de triagem). A zona destinada a

preparação orgânica de material tem uma superfície aproximada de 710 m2, e alberga todos os

equipamentos de preparação da fracção orgânica para o seu ingresso nos digestores e nos

equipamentos de desidratação. Estes últimos encontram-se situados sobre uma laje elevada a 4,5 m da

soleira do edifício. Na figura 4.13 é apresentado um diagrama de processo no qual se encontra

esquematizada a interdependência das fases do processo de biometanização.

Figura 4.13. Diagrama de Processo de digestão anaeróbia (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)

4.2.4.1 Pré-tratamento húmido A preparação da fracção orgânica dos resíduos proveniente do crivo de malha elástica, realiza-se

mediante um pré-tratamento húmido da matéria orgânica, para dispor de uma suspensão orgânica com

a qual se alimenta os digestores. O dimensionamento para o processo de digestão foi realizado

contemplando uma entrada de resíduos de 63.000 t/ano. Conforme referido anteriormente, este

projecto apresenta uma flexibilidade de cerca de 5% de sobredimensionamento em todas as fases,

portanto, e para uma entrada de 66.000 t/ano, todas as linhas cumprem correctamente tanto ao nível

estrutural como ao nível funcional.

O pré-tratamento húmido dimensionado, inclui dois púlpers nos quais a fracção orgânica é colocada em

suspensão e sujeita a um sistema mecânico para extrair as impurezas da fracção orgânica. Com este

equipamento é possível operar esta etapa durante 10,8 horas por dia e 312 dias ao ano.

Pré-tratamento Húmido

Digestão Anaeróbia Desidratação

UIVB

PúlpersTanque Pulmão de Suspensão

Desarenador

Caldeira

Dessulfuração

Gasómetro Tocha

Linha de Valorização do Biogás

Digestor 1

Digestor 2

Centrifuga 1

Centrifuga 2

Rede Pública

Auto Consumo

Tanque Água Processo

ETAL

Gás-Diesel

59

Figura 4.14.- Sistema de pré-tratamento húmido Modelo dos púlpers homogeneizadores a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)

I - Púlpers

No púlper o resíduo mistura-se com água de processo, recirculada do tanque de água de processo, até

conseguir uma mistura homogénea com um conteúdo de 6 a 10% em matéria seca (MS). O púlper

consiste numa cuba metálica de aço na qual se instala um agitador especial. Os resíduos são

carregados mediante um alimentador e um sistema de distribuição através de uma boca de carga,

situada na parte superior do púlper e misturam-se progressivamente com água de processo recirculada,

proveniente do tanque de água de processo, até conseguir uma mistura homogénea.

O agitador produz elevadas forças de agitação provocando a quebra dos tecidos orgânicos moles. Deste

modo, a colocação em suspensão dos resíduos não diminui os elementos indesejáveis, tais como ossos,

plásticos, pilhas ou têxteis que poderiam encontrar-se entre os resíduos, mas sim diminui a matéria

orgânica de fácil degradação, facilitando assim a acessibilidade dos microrganismos durante o processo

de digestão anaeróbica. A mistura permanece no interior do púlper cerca de 40 a 45 minutos, divididos

em três etapas principias: (i) alimentação com resíduo orgânico e água de processo (10 a 15 min); (ii)

mistura e suspensão (20 min); (iii) evacuação (10 min). Uma vez finalizado o processo de suspensão

extrai-se a suspensão e dirige-se ao sistema de extracção de impurezas.

II - Sistema de extracção de impurezas

Uma das principais vantagens do processo proposto é a possibilidade de separar com elevada eficiência

as impurezas como plásticos, pedras, vidros e terras, mediante um sistema automático que inclui um

sistema de crivado húmido e sedimentação. Torna-se importante eliminar todas as impurezas para

garantir uma digestão sem problemas (i.e. sem sedimentação nem obstrução de tubagens ou

permutadores de calor), baixos custos de manutenção (e.g. redução de abrasão) e um composto de

elevada qualidade. O processo de sedimentação é facilitado mediante um sistema de arejamento da

suspensão injectando ar mediante um compressor. Este sistema de eliminação de impurezas

caracteriza-se pelo seu baixo consumo de energia eléctrica e a sua elevada eficácia. A suspensão, livre

de impurezas, bombeia-se para os tanques pulmão necessários para permitir a alimentação em

conjunto do digestor.

a) Sistema pré-tratamento húmido b) Púlpers c) Crivado húmido e sedimentação

60

III - Tanque pulmão de suspensão

Considerando que os primeiros processos de digestão biológica começam a ocorrer a partir deste

momento, todos os elementos em contacto com a suspensão devem ser fabricados com materiais

resistentes a corrosão, em aço ou em fibra reforçada de vidro. O tanque pulmão foi dimensionado com

um volume suficiente para conseguir alimentar o digestor, de forma contínua, assim que o pré-

tratamento tenha terminado de processar todo o material (aproximadamente 567 m3, à razão de 9,5 m

de diâmetro e 8 m de altura). Desta forma, as condições de funcionamento são as mais estáveis

possíveis, permitindo ter pequenas variações de carga orgânica, e reduzindo as oscilações de nível do

digestor e a produção e qualidade do biogás e homogeneizado.

Figura 4.15.- Tanque pulmão de suspensão (em construção) e respectivo agitador a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: RosRoca, 2010 - Adaptado)

Este tanque pulmão, cuja imagem obtida na sua fase de construção está apresentada na figura 4.15,

está equipado com um sistema de agitação mediante um agitador, o que permite manter a

homogeneidade da suspensão de uma maneira simples, económica e evita sedimentações. A imagem

do tanque apresentada reporta-se à fase de ensaio de carga, procedimento que antecede as operações

de decapagem e pintura.

4.2.4.2 Processo de digestão anaeróbia (Zona F) Depois de eliminadas as impurezas da suspensão líquida de resíduos, esta é encaminhada para os

digestores. O sistema contempla um processo de digestão, em condições mesofílicas, que ocorre, para

o total de capacidade unitária de tratamento, em dois digestores.

Os digestores são do tipo “mistura completa” e combinam as funções de hidrólise e metano génese, em

apenas um tanque. Estes equipamentos foram construídos integralmente em aço, formados por um

corpo principal cilíndrico e uma cúpula hemisférica. No seu interior destaca-se a ausência de elementos

mecânicos, compartimentos ou tabicações, salvo as tubagens de reinserção de biogás (i.e. sistema de

agitação dos digestores) e as de esvaziamento. Esta simplicidade de modelo facilita a manutenção e

evita as paragens por avaria mecânica, impedindo as incrustações e possibilitando o movimento da

suspensão com um consumo energético mínimo de forma uniforme.

61

Os digestores possuem um volume útil de 4.962 m3, 20 m de altura e 18 m de diâmetro. Os principais

parâmetros de projecto do digestor foram: (i) tempo de retenção hidráulico de 14 dias; (ii)

concentração de matéria seca de 4 a 8 %; (iii) carga orgânica de 4 a 6kg de matéria orgânica (MO) por

m3 por dia em cada digestor com uma eficiência de 55 % degradação da MO alimentada. Estes tanques

estão apresentados na imagem a) da figura 4.16., que foi obtida durante a realização dos ensaios de

carga. Os ensaios de carga foram realizados com água proveniente de furo de captação subterrânea

executado na proximidade dos tanques para o efeito.

a) Tanques da DA (em construção) b) Sistema de agitação DA c) Permutador de calor

Figura 4.16. Equipamento associados à DA da central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010)

I. Sistema de mistura do digestor

O sistema de agitação no interior do digestor, realiza-se injectando parte do biogás produzido mediante

um compressor de paletas, refrigerado a ar. Com isso evita-se a sedimentação de sólidos e garante-se

óptimas condições de processo de pH, temperatura e concentração de nutrientes. O sistema de

mistura, cuja montagem em obra é apresentada na imagem b), consiste num conjunto de tubagens, de

aço inoxidável, instaladas no eixo central do digestor, que distribui à pressão o biogás no interior do

mesmo, e um compressor instalado para dar pressão ao biogás. A borbulhagem do biogás no interior

do digestor provoca o arraste do material em sentido ascendente, e assim que este atinge a parte

superior, devido ao aumento da sua densidade, verifica-se um novo movimento descendente do

material que o leva a ocupar o espaço livre, numa espécie de movimento em célula de convenção. A

ausência de elementos mecânicos no interior facilita este movimento completo e dificulta a criação de

“zonas mortas” ou de incrustações.

II. Sistema de aquecimento do digestor

De modo a garantir as condições de temperatura para que ocorra o processo biológico no interior dos

digestores, é necessário pré-aquecer a suspensão do resíduo até à temperatura de processo e evitar o

esfriamento por dissipação de calor. O aquecimento do digestor realiza-se mediante um permutador de

calor por digestor, instalado fora do mesmo através do qual circula continuamente a suspensão. O

permutador de calor tem um segundo circuito de tubagens através do qual circula continuamente uma

solução aquosa (i.e. fluido térmico), que é aquecido mediante o circuito de refrigeração primário da

62

unidade de cogeração ou mediante o calor proveniente de uma caldeira auxiliar. Os circuitos água-água

e a suspensão nunca tem contacto directo nem se misturam.

A suspensão fresca introduz-se directamente na saída do circuito do permutador de calor, misturando-

se com suspensão madura, parcialmente digerida, que tenha atravessado o circuito do permutador de

calor. Dessa forma consegue-se a perfeita inoculação da suspensão fresca e que haja alcançado a

temperatura óptima antes de entrar no digestor, evitando descidas de produtividade do digestor

provocadas por um choque térmico. A suspensão já aquecida entra no digestor pela parte inferior, a

altura do sistema de reinserção de biogás e é arrastada imediatamente para cima e misturada com o

conteúdo do reactor. O digestor está equipado com equipamento de controlo de temperatura antes e

depois da passagem da suspensão pelo permutador de calor e que controlam o fluxo de água quente

circulante no mesmo.

Para assegurar a operação do digestor, este estará equipado com sondas de nível de enchimento e de

pressão de material e do gás. Em caso de enchimento máximo encontra-se previsto um tanque de

derrame que recebera o material em excesso. O sistema de segurança para prevenir um excesso de

pressão, por defeito no funcionamento dos motores, consta basicamente de um gasómetro de

membrana, uma tocha de segurança e uma válvula de segurança instalada no próprio digestor, que

permitira um escape de emergência para a atmosfera. Todos os equipamentos estão equipados com

válvulas e sistema de extinção automática de chama. No caso de incêndio num dos equipamentos,

todos os outros ficaram isolados evitando a transmissão do fogo. O sistema complementa-se com um

equipamento detecção de fuga e alarme de gases na sala de compressores de biogás.

4.2.4.3 Extracção, desidratação e transferência dos resíduos digeridos A suspensão digerida é extraída mediante bombas e encaminhada directamente para o sistema de

desidratação de sólidos. Este equipamento permite que, por efeito da rotação e a força centrífuga

gerada, a suspensão seja separada em duas fracções, uma sólida e outra líquida. A fracção sólida, à

saída da centrífuga será descarregada sobre um sem-fim transportador que a reenviará à central de

Compostagem (zona C).

Inicialmente este sistema estava projectado para funcionar durante um período de 10,8 horas/dia à

razão de 6 dias por semana. Para a desidratação da suspensão previa-se a utilização de dois

decantadores centrífugos de processo fechado, com uma capacidade nominal de 30 m3, e com

regulação automática da velocidade diferencial do sem-fim transportador (i.e. alimentador). Contudo, a

ERSUC na perspectiva de visar a optimização do processo, solicitou a melhoria do funcionamento deste

sistema, de modo a garantir a mesma capacidade de operação fora do período laboral e em situações

de paragem para manutenção ou reparações dos equipamentos. Para o efeito, a alteração preconizada,

relativamente ao dimensionamento anterior, consistiu em aumentar o tempo de funcionamento das

63

centrífugas até às 15 horas/dia, considerando que estes equipamentos podem funcionar mais horas

dado que se incorpora uma tremonha de recepção de lamas à saída do sem-fim transportador, que

permitirá armazenar as lamas geradas depois das 10,8 horas de funcionamento normal.

Esta solução permitiu dotar maior flexibilidade à estação, impedindo que durante os períodos de

manutenção das centrífugas, a mesma tivesse de parar. Deste modo, é possível assegurar a capacidade

nominal da estação perante uma avaria ou paragem de uma das centrífugas (i.e. factor de

redundância), já que, se um destes equipamentos não estiver operativo, o outro poderá funcionar

durante mais horas até recuperar a capacidade de tratamento prevista. Para isso o digestor tem

capacidade suficiente para armazenar a suspensão não tratada até que se resolva a avaria e se possa,

entre as duas centrifugas, recuperar o regime de trabalho previsto.

Foi ainda prevista a instalação de um by-pass na entrada das centrífugas para que cada centrifuga

possa tratar a suspensão de qualquer um dos digestores. Sendo este equipamento uma peça “chave”

do processo, a ERSUC optou por acrescentar uma terceira centrífuga como medida de reforço

relativamente ao aspecto da redundância (i.e. centrifuga de reserva).

Figura 4.17.- Sistema de desidratação da suspensa digerida a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)

A fase líquida obtida com o centrifugado armazena-se temporariamente no tanque pulmão de água de

processo, que tem um volume de 226 m3. Para melhorar a eficiência de separação adiciona-se

polielectrólito floculante nas centrífugas. O líquido obtido armazena-se no tanque pulmão de água de

processo enquanto a lama separada é dirigida para a maturação. A matéria sólida da água de processo,

depois desta fase, está abaixo de 1%. O sistema completa-se com o sistema de doseamento de anti-

Centrífugas Centrífugas

Estação doseadora

Tanque de Recolha da

Fracção líquida

Fracção de Sólidos

Fracção Líquida

Bombas submersíveis de adução à ETAL

Sem-fim de alimentação da tremonha de lamas

Sólidos Líquidos

64

espumante, à entrada das centrífugas, e de estabilização da dureza de água com destino ao tanque de

águas de processo.

4.2.5 Fermentação de túneis de compostagem – Pré-compostagem (Zona E)

Nesta fase, o produto sólido resultante da digestão anaeróbia para a geração de biogás é submetido a

um processo biológico de compostagem. Tal como descrido anteriormente, o material digerido é obtido

por desidratação da suspensão proveniente dos digestores, através da utilização de centrífugas. O

sistema de co-compostagem projectado é o de decomposição nos túneis aeróbios por insuflação de ar.

Após o processo de centrifugação, o processo de compostagem deste digerido requer ainda a sua

mistura com a fracção vegetal triturada (i.e. material estruturante).

Por conseguinte, antes da fermentação, ao material digerido e desidratado é incorporado material

estruturante para melhorar as suas condições físicas, essencialmente face ao arejamento do material a

introduzir nos túneis. Este material estruturante poderá ser resultante, alternadamente ou de forma

combinada dos resíduos vegetais e/ou rejeitados da etapa de crivagem do processo de afinação do

composto (zona D). Para tal, dispõe-se de uma trituradora-desfibradora para que o produto tenha a

consistência e superfície necessária para incrementar o rendimento do processo. Na proximidade da

zona de mistura está integrada uma zona de armazenamento para uma quantidade de estruturante

suficiente ao processo.

Figura 4.18. – Trituradora-desfibradora de material estruturante a instalar na central de TMB de Aveiro (Fonte: RosRoca, 2010 - Adaptado)

Na solução proposta, o material digerido após a desidratação, seria depositado directamente no chão e

acomodado, com auxílio de uma pá de rodas, numa zona destinada à mistura, operação que seria

realizada igualmente com o auxílio da pá rodas. A ERSUC manifestou o seu desacordo relativamente a

este sistema e solicitou que se procedesse à sua reformulação. Neste caso, a ERSUC classificou de

imprescindível, a necessidade da descarga e mistura ser automatizada, não sendo admissíveis

operações de mistura com pá de rodas, nem a colocação do digerido no chão, devendo ser asseguradas

todas as condições descritas em caderno de encargos, nomeadamente: o controlo das emissões para o

ZO

NA

B

ZONA C Resíduos vegetais

Fracção vegetal triturada

65

meio ambiente, o total domínio e controlo das condições e parâmetros do processo, e uma presença

exterior limpa e asséptica.

Na sequência do pedido de reformulação da ERSUC, foi desenvolvida uma proposta de melhoria visando

optimizar a fase compreendida entre a saída do digerido desidratado das centrífugas e a mistura com a

fracção vegetal, tendo como objectivo, cumprir o estabelecido no caderno de encargos, ou seja,

automatizando assim a descarga e mistura do digerido de desidratação sem que esta seja colocada no

solo antes da sua mistura.

a) Tremonha de lamas; b) Tremonha e cinta alimentadora de fracção vegetal; c) Misturadora em contínuo; d) Controlo odores

Figura 4.19. Sistema de mistura de material digerido e desidratado com fracção vegetal triturada a adoptar na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)

A partir das centrífugas, e com a adaptação sugerida na nova solução, o digerido desidratado será

conduzido, mediante a utilização de um parafuso sem fim, a um tanque de armazenamento (i.e.

tremonha de lamas), com uma capacidade aproximada de 50 m3, sendo esta descarga gerida de forma

automática. Perante esta alteração, a solução apresentada permite dispor de um tanque pulmão para o

armazenamento do digerido desidratado evitando a sua acumulação directamente sobre o solo do

edifício. Quanto à mistura do digerido com o material estruturante, esta passou a ser realizada com

uma pá carregadora para carregar a fracção vegetal previamente triturada (i.e. material estruturante),

descarregando-a no alimentador de fracção vegetal, obtendo assim o doseamento do material

constante, sendo de seguida conduzido, mediante uma cinta transportadora, até a misturadora.

Depois deste pré-tratamento, o material é introduzido com uma pá carregadora aos túneis de

fermentação. Estes túneis possuem as dimensões de 25 x 5 m2, com altura disponível de 5 m, nos quais

o enchimento será efectuado até ao máximo 2,8 m de altura. O material será movimentado nos túneis

de fermentação com a mesma pá carregadora. Considerando um período de fermentação nos túneis de

2 semanas, dimensionou-se a central com 8 túneis de compostagem. Na figura 4.20. apresenta-se um

b) c)

b)

c) a)

b) b)

c) b)

Sis

tem

a d

e d

esid

rata

ção

Z

ON

A B

ZONA C

ZONA F

Fracção vegetal triturada

d) d)

66

esquema que visa ilustrar o funcionamento dos sistemas associados ao processo de pré-compostagem

em túneis fechados, com ventilação forçada com ar captado nas naves e irrigação com água do

processo filtrada e recirculada.

Figura 4.20.- Diagrama do processo de pré-compostagem em túneis fechados, com ventilação forçada e irrigação (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)

Os túneis dispõem de um extremo fechado e outro com uma porta termo-isolante de fecho e abertura

manual. Além disso, são providos de um falso solo poroso, por onde é efectuado o arejamento da

massa em fermentação de forma homogénea. Cada túnel possui um plenum de impulsão, em

comunicação com os canais do falso solo, onde estão ligados a partir do ventilador de impulsão de ar.

Os gases insuflados e posteriormente recolhidos do túnel são conduzidos para um sistema de

tratamento de ar. Este sistema possui uma série de tubagens e equipamentos, por onde os gases

passarão para os biofiltros de depuração.

Os líquidos produzidos no processo são recolhidos através das lajes do fundo perfuradas.

Posteriormente são reconduzidos para um depósito de armazenamento temporário. Deste depósito, os

líquidos são bombeados para o sistema de preparação dos lixiviados. Um equipamento realizará a

filtração dos mesmos e permitira o uso posterior destes líquidos, como por exemplo, na humidificação

AR Naves

AR para Tratamento

Casa Filtragem Lixiviados

Ventilador Túnel 8

Ventilador Túnel 2

Ventilador Túnel 2

Porta de correr Estanque

Caixa de Recolha Lixiviados

Caixa de Recolha Lixiviados

Caixa de Recolha Lixiviados

Sondas de Temperatura e Oxigénio

Filtro

67

do material em fermentação. O conjunto de irrigação é complementado com um sistema de tubagens

de polietileno e um jogo de distribuição de latão, com configuração e desenho específicos, na parte

superior do túnel. Na figura 4.21. são apresentados desenhos em planta e em corte dos túneis e

respectivas zonas técnicas de apoio (i.e. galeria técnica, edifício do equipamento para decantação e

recirculação do sistema de irrigação, tanques de recolha de lixiviados).

Figura 4.21.- Desenhos dos túneis de pré-compostagem e zonas técnicas de apoio (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)

Este sistema de irrigação deverá utilizar uma parte das águas excedentes do tratamento de depuração

para poder manter o nível de humidade do material durante o processo de fermentação aeróbia. O

controlo do processo é realizado através de sondas de temperatura no interior dos túneis e da análise

dos gases de processo. Estas medidas são transmitidas e processadas num autómato programável, que

controla e corrige, caso necessário, a ventilação e a irrigação.

a) Túneis; b) Galeria Técnica; c) Tanque lixiviados; d) Filtro lixiviados; e) Ventilador insuflação; f) Conduta extracção

Tanque de Lixiviados Filtrados a ETAL

a)

a) a) a) a) a) a) a) a)

b)

b)

Filtro

Filtro

68

4.2.6 Processo de pós-composto (Zona C)

Inicialmente, o projecto de biometanização da fracção orgânica de RSU, previa um tratamento de

compostagem do material proveniente do digestor mediante túneis na fase de pré-compostagem, e de

pilhas volteadas na pós-compostagem. Porém, por iniciativa do projectista (i.e. ROSROCA), baseado na

sua experiência em instalações semelhantes, foi proposta como medida de melhoria do processo de

pós-compostagem, a substituição deste processo mediante pilhas volteadas por um de mesetas

volteadas.

Uma vez realizada a primeira etapa de compostagem (i.e. a fermentação), o material seria deslocado

mediante pá carregadora até à área de maduração, onde permaneceria um período de 10 semanas,

submetendo-se a um processo dinâmico de maduração por mesetas com volteios periódicos do material

e irrigação controlada. Neste sistema de compostagem, o espaço ocupado pelo material é assim

optimizado comparativamente a outros sistemas dinâmicos de maduração (e.g. pilhas volteadas),

obtendo-se uma grande vantagem na evacuação do material madurado, ao ir-se deslocando em seu

conjunto enquanto se voltearia até o final do edifício, onde se procederia à sua evacuação.

A volteadora, especificamente desenhada para trabalhar deste modo, tem a função de remover e ir

deslocando sequencialmente e periodicamente o material com duas finalidades: (i) conseguir espaço

para a descarga do novo material a madurar; (ii) desaglomerar o material, facilitando assim a sua

homogeneização. A altura média prevista de depósito das mesetas é de 2 m, podendo a máquina a

instalar, por características próprias, operar com alturas de depósito de até 3 m.

Figura 4.22.- Modelo da pá de rodas e da volteadora a fornecer para a central de TMB de Aveiro (Fonte: RosRoca, 2010)

Este sistema de compostagem, permite que o material seja submetido a cerca de duas voltas semanais

completas durante a sua permanência na fase de maduração, de tal modo que, passado o tempo de

permanência estabelecido, o material já compostado se localizaria ao extremo da meseta, perto da zona

de afino, até onde se levaria mediante uma pá carregadora, ficando livre o espaço necessário para

poder realizar a seguinte volta. O sistema de mesetas volteadas permite reduzir os deslocamentos da

pá carregadora dentro do edifício de maduração tanto durante a alimentação do material, como na

retirada do mesmo.

69

Figura 4.23. Área laranja delimita as zonas de deslocamento da maquinaria para formação das pilhas no sistema de pilhas volteadas desde os túneis de pré-compostagem. (Fonte: RosRoca, 2010 - Adaptado)

Figura 4.24. Área verde delimita as zonas de deslocamento da maquinaria na extracção do produto para a alimentação da linha de afino no sistema de pilhas volteadas. (Fonte: RosRoca, 2010 -

Adaptado)

Figura 4.25. Área laranja delimita as zonas de deslocamento da maquinaria para a formação da meseta no sistema de meseta volteada desde os túneis de pré-compostagem. (Fonte: ROSROCA, 2010 -

Adaptado)

70

Figura 4.26. Área verde delimita as zonas de deslocamento da maquinaria na extracção do produto para a alimentação da linha de afino no sistema de meseta volteada. (Fonte: ROSROCA, 2010 -

Adaptado)

O sistema de mesetas volteadas permite reduzir os deslocamentos da pá carregadora dentro do edifício

de maduração tanto durante a alimentação do material, como na retirada do mesmo. A economia de

deslocamentos e tempo resultam numa economia tanto do ponto de vista do combustível necessário

para a maquinaria móvel como da electricidade consumida na linha de afino, considerando que os

tempos de funcionamento em vazio da mesma durante a fase de crivado, e os períodos de espera pela

chegada da pá carregadora com o material a tratar, são menores.

A inclusão de um sistema de irrigação na proposta de alteração do sistema de pós-compostagem,

constitui um outro aspecto importante, que também não estava previsto inicialmente e que melhora a

qualidade do produto final. A irrigação mediante um sistema automático com aspersores permite

realizar um fornecimento de água mais lenta e contínua, o que aumenta a absorção desta por parte do

material a compostar e, portanto, reduz a quantidade de lixiviados gerados, que no caso de ser

excedentários requer um tratamento e, portanto, resultam num custo importante. A irrigação do

material a tratar permite a medição do grau de humidade ajustando-o às necessidades do processo

biológico que tem lugar na maduração da matéria orgânica, obtendo assim um produto de melhor

qualidade. Por outro lado, o facto de se utilizar uma rede fixa de irrigação permite realizar facilmente

uma sectorização da mesma, o que permite ajustar a irrigação às diferentes necessidades ao longo de

seu tempo de permanência.

Segundo argumentação do projectista, normalmente, numa plataforma de pilhas volteadas, quando se

procede à irrigação das pilhas esta é realizada mediante uma mangueira conectada a volteadora, e a

irrigação dá-se simultaneamente com a operação de volteio, o que resulta numa redução importante do

caudal de água.

71

4.2.7 Afinação do composto (Zona D)

Uma vez realizado o processo de fermentação em trincheiras, deve proceder-se à sua afinação. Este

processo consiste na purificação do produto obtido na área de pós-compostagem da matéria orgânica

com objectivo de conseguir um composto livre de impurezas e da melhor qualidade.

Figura 4.27. Planta da zona D e diagrama do processo de afinação do composto (Fonte: ROSROCA, 2010 - Adaptado)

Inicialmente, para a crivagem do material a entrar na linha de afino depois do processo de pós-

compostagem do digerido da biometanização, seria realizado mediante um tromel semelhante aos

integrados nas linhas de triagem do pré-tratamento mecânico (Zona B). Contudo, no decurso da

concepção da central, considerando as características do material a tratar (e.g. volumes, etc.) e com

base na sua experiência em instalações deste tipo, o projectista avançou com a proposta de

melhoramento da linha de afino. Foi então proposto que a crivagem do material nesta linha, passasse a

ser realizada mediante um crivo vibratório, ao invés de um tromel, tendo esta proposta sido aceite pela

ERSUC.

ALIMENTADOR

MESA DENSIMETRICA

RECIRCULAÇÃO

COMPOSTO

RJEITADOS - ATERRO

TROMEL (Substituído por crivo)

a)

b) c)

d)

e)

f)

A)

Acondicionamento do composto afinado

B)

Ensacadora C)

Zona acondicionamento dos sacos de composto

a) b)

c)

d)

e)

f)

72

A colocação do composto na linha de afinação, realiza-se mediante uma pá carregadora sobre um

alimentador de composto. Do alimentador sai mediante um tapete transportador o produto até ao crivo

de malha elástica de afinação de malha de 12 mm, segundo o destino final do produto. Deste crivo

obter-se-ão duas fracções: (i) uma de tamanho superior a 12 mm, composto principalmente por fracção

vegetal não madurada e outros objectos impróprios; (ii) outra fracção de tamanho inferior a 12 mm da

qual será obtido posteriormente obter-se-á o composto afinado.

A fracção superior a 12 mm sai do crivo de malha elástica e cai numa vala no chão para facilitar o seu

transporte mediante pá carregadora. Parte desta fracção vegetal proveniente da afinação é recirculada

para que seja misturada como material estruturante com a matéria orgânica procedente da digestão

anaeróbia. O rejeitado será transportado por uma viatura para ser depositado no aterro sanitário.

a) Alimentador; b) Crivo de malha elástica; c) Mesa densimétrica;

Figura 4.28. Modelos dos equipamentos do processo de afinação do composto a instalar na linha de afino da central de TMB de Aveiro (Fonte: ERSUC, 2010 Adaptado)

Da fracção de tamanho inferior a 12 mm que atravessa o crivo obter-se-á o composto. Esta fracção é

constituída pelo material compostado e por outros objectos de pequeno tamanho como podem ser

pequenos fragmentos ossos de restos alimentícios, caroço de azeitonas, pequenos trocos de vidro,

pequenas pedras e cantos e outros que são consideravelmente mais densos que o composto. Esta

circunstância permite separar por diferença de densidades o composto daqueles materiais mais densos

na mesa densimétrica, a qual mediante um movimento vibratório separa o afundado em composto

afinado e rejeitado.

A fracção menos densa que se obtêm da mesa densimétrica é o composto afinado, que faz-se conduzir

mediante uma cinta transportadora até à zona de armazenamento do composto terminado. O

armazenamento efectua-se em nave coberta e impermeável, dotada de paredes e rampas que

previnam a dispersão do composto ao exterior. A zona de armazenamento e expedição está dotada de

equipamento de limpeza alimentada a partir da água de serviço. O rejeito denso cai num contentor que

posteriormente é transportado por uma viatura até ao aterro sanitário.

73

4.3 Aterro Sanitário de Apoio

A solução de destino final dos refugos produzidos na unidade de tratamento mecânico e biológico

(UTMB) de Aveiro, é um aterro sanitário, projectado em conformidade com a regulamentação nacional.

Em termos de enquadramento no complexo, este está estrategicamente situado numa parcela de

terreno contígua às plataformas, com acesso directo a partir da portaria (Zona L) e da central de TMB.

O terreno seleccionado apresenta uma área de aproximadamente 39,0 ha e uma morfologia onde é

possível identificar linhas de drenagem que formam vales, de contornos abertos, localizados entre

formações de cota mais elevada, comportando declives por vezes pronunciados.

Figura 4.29. Implantação do aterro sanitário de apoio à central de TMB de Aveiro. (Fonte: ERSUC, 2010 Adaptado)

Face às características topográficas do terreno, às limitações existentes no local e à concepção definida,

projectou-se uma área para deposição em depressão, contemplando escavação e definição de taludes a

partir do terreno natural, garantindo o encaixe de resíduos em extensão e em altura. A Célula do aterro

será assim constituída por quatro alvéolos, definindo quatro áreas impermeabilizadas, com drenagem

de lixiviados independente, para confinamento técnico de RSU. A articulação entre o terreno natural e a

soleira dos alvéolos é realizado por meio de taludes regulares com 5,0 metros de altura, com declives

de 1/2 (V/H), intercalados com banquetas com 4,0 metro de largura. Sobre as superfícies interiores dos

alvéolos projectados, será executado o sistema de impermeabilização.

4.3.1 Sistema de drenagem pluvial

O sistema de drenagem de águas pluviais dimensionado para a instalação contempla a gestão das

águas precipitadas sobre os alvéolos de confinamento técnico (quando não ocupados com resíduos) e

da via de circulação envolvente. A drenagem de águas pluviais precipitadas sobre a via de circulação

4

1

2

3

5

Legenda:

1- Alvéolo 1 2- Alvéolo 2 3- Alvéolo 3 4- Alvéolo 4 5- Lagoa regularização.

74

baseia-se num sistema de sumidouros e valetas que recolhem as águas pluviais e promovem o seu

encaminhamento para as linhas de drenagem identificadas no terreno. Todos os alvéolos de

confinamento técnico contemplam na zona basal um sistema separativo para drenagem de águas

pluviais – antes do arranque da exploração e de águas residuais – após o arranque da exploração.

4.3.2 Sistema de regularização e homogeneização

Concebeu-se a Norte da zona de intervenção uma lagoa de regularização e homogeneização dos

lixiviados produzidos nos alvéolos de confinamento técnico. Esta localização assegura uma drenagem

gravítica dos lixiviados aí produzidos. A articulação entre o terreno natural e a soleira da lagoa é

realizado por meio de talude regular com 6,00 metro de altura, com declive de 1/1,5 (V/H). A lagoa é

limitada por um murete em alvenaria rematado superiormente com uma vedação, apresentando o

conjunto uma altura total de 1,40 m, limitando o acesso de pessoal não autorizado ao interior do

espaço. Os lixiviados são posteriormente encaminhados da lagoa para a ETAL através de uma estação

elevatória concebida para o efeito.

4.3.3 Sistema de drenagem de fundo e captação de águas lixiviantes

Em todos os alvéolos projectados a drenagem de lixiviados ocorre sempre graviticamente. Os lixiviados

são recolhidos pelas tubagens da rede de drenagem e encaminhados para a lagoa de regularização e

homogeneização, localizada a Norte da zona de intervenção.

Os alvéolos de deposição de RSU apresentarão uma zona basal com inclinação mínima de 2,0%,

garantindo a condução das águas precipitadas sobre os resíduos confinados para a rede de drenos. As

tubagens são instaladas no interior da área impermeabilizada, sob a camada de drenagem da base do

aterro. Os drenos terão uma inclinação igual à do fundo da célula e estão ligados a uma caixa de visita

no exterior da célula, a partir da qual serão encaminhados para a lagoa de regularização e

homogeneização.

4.3.4 Sistema de drenagem de Biogás

Uma das questões inerentes à deposição de resíduos em aterro é a produção e migração de gás para a

atmosfera, que à semelhança de outros problemas ambientais existentes desde sempre neste tipo de

explorações, tem sido alvo de preocupações recentes de forma a minimizar o seu impacto sobre o meio

ambiente. A produção de gases surge associada à deposição de resíduos biodegradáveis, que pela

acção dos microrganismos presentes em aterro são convertidos em subprodutos, nomeadamente em

gases, sendo os mais frequentes, o metano e o dióxido de carbono.

A produção daqueles gases é frequente e abundante em aterros para resíduos sólidos urbanos,

resultando da decomposição da fracção orgânica daqueles resíduos. Na célula de confinamento

75

projectada, os compostos orgânicos admitidos representam uma fracção muito reduzida, em que o

carbono não é biodegradável, pelo que o volume de gases gerados será comparativamente muito

reduzido. Fase ao anteriormente exposto preconiza-se a execução de drenos para drenagem de gases,

com um raio de acção de 25,0 m. Preconiza-se a execução de vinte drenos de biogás. Os gases

drenados serão conduzidos numa primeira fase para a atmosfera.

4.4 Valorização Energética do Biogás com Produção Independente de

Energia Eléctrica

Em fase de concurso, a tecnologia de eleição da ERSUC para ser adoptada na central de TMB era um

sistema de células de combustível, contudo não foi possível garantir a sua viabilidade por razões de

ordem comercial. Em alternativa a ERSUC optou pelo sistema de motores de combustão interna. Deste

modo, foi considerado o aproveitamento do biogás mediante a sua combustão em motores de ciclo

Otto acoplado a um alternador para a produção de energia eléctrica.

a) Central cogeração b) Motogerador

Figura 4.30. Equipamento co-gerador a instalar da UTMB de Aveiro (Fonte: ERSUC, 2010)

Para o funcionamento nos períodos de arranque depois de paragens prolongadas, tem-se previsto uma

caldeira auxiliar, tipo monobloco, apta tanto para combustíveis líquidos e gasosos, como equipada com

duplo queimador biogás-diesel. Nesta solução, a caldeira não terá funcionamento em contínuo, dado

que o calor a fornecer ao processo obter-se-á da energia térmica procedente do sistema de refrigeração

do motor mediante um permutador de calor.

Dado que existe um excesso de energia a dissipar do sistema de refrigeração, instalar-se-á um sistema

de refrigeração secundário mediante aero-refrigerantes, que eliminará este excesso de calor e actuará

nos períodos de funcionamento do motor sem alimentação da solução ao digestor.

76

a) Tocha chama oculta b) Caldeira c) Queimador diesel-biogás

Figura 4.31.- Equipamento de apoio à cogeração (Fonte: ROSROCA, 2010) Por outro lado, e tendo em conta as condições de produção do biogás, o sistema de tratamento inclui

um sistema de dessulfuração para alcançar os limites estabelecidos pelos fabricantes de motores. O

sistema prevê ainda a instalação de uma tocha de emergência, cumprindo com as especificações

técnicas do ponto do Caderno de Encargos da ERSUC.

4.4.1 Produção e armazenamento do biogás

A composição do biogás produzido terá uma percentagem de metano superior a 60%, conforme

estabelecido nas especificações técnicas do caderno de encargos da ERSUC. Prevê-se uma produção de

biogás superior a 450 m3/t. O biogás produzido armazenar-se-á temporariamente para poder garantir

um fluxo uniforme de biogás na central de cogeração, num gasómetro de membrana, com uma

capacidade para 10 horas de retenção (3.000 m3).

Figura 4.32. Circuitos do biogás no sistema de produção e valorização energética com imagens dos modelos do gasómetro e do scrubber de dessulfuração adoptados (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) O gasómetro de membrana trata-se de um equipamento de armazenamento a baixa pressão, que evita

o complexo processo de compressão e refrigeração para permitir o seu armazenamento a elevada

UIVB

Digestor 1

Digestor 2

Gasómetro Dessulfuração

Tocha

Caldeira

77

pressão. A construção deste equipamento baseia-se numa esfera, fabricada em material sintético (PVC

– Poliéster – Têxtil) colocado sobre uma base de cimentação e protegida exteriormente por outra

membrana sintética. Este material tem sido utilizado nestes equipamentos para proteger o gasómetro

tanto das radicações solares e dos ataques fúngicos ou bacterianos. No espaço situado entre as duas

membranas verifica-se uma câmara-de-ar que protege a capa interna das variações climatológicas. O

gasómetro encontra-se dimensionado para as mais severas condições climatéricas, e irá ser construído

com dupla membrana, em forma semiesférica e apoiada sobre uma laje de betão. O equipamento

completa-se com um equipamento de controlo com sondas de enchimento e diversos alarmes. Para

alimentar os consumidores de biogás aplicar-se-ão duas turbinas compressoras.

4.4.2 Energia térmica disponibilizada pela UIVB

Encontra-se colocada à disposição, no limite da UIVB, um ponto de ligação ao circuito de aquecimento

dos digestores, podendo o sistema electroprodutor da UIVB fornecer 125 kW de calor por cada 1 MW

de energia química disponibilizada pelo biogás, tendo em conta o seu poder calorífico inferior (PCI).

Esta energia corresponde à disponibilização de um caudal de água quente de 5375 kg/h a uma

temperatura de 80 °C, supondo um retorno desta água ao sistema electroprodutor a 60°C.

4.4.3 Descrição geral da componente eléctrica associada à UIVB

A instalação eléctrica da Central, alimentada por um ramal de média tensão (MT), é constituída por um

posto de seccionamento (PS) a partir do qual se faz a alimentação de energia eléctrica ao posto de

transformação da Central (PT-TMB). É também no PS que se realiza a ligação à rede do sistema de

produção de energia eléctrica próprio do sistema gerador (PT-UIVB).

Em regime de funcionamento normal, a UIVB fornece energia eléctrica em exclusivo para a rede

pública. O PT-TMB, por sua vez, é consumidor em exclusivo da energia eléctrica da rede pública.

Contudo, para garantia de fornecimento de energia à Central em caso de falha (prolongada) da rede

pública, foi prevista a possibilidade de interligação (directa) entre os dois postos de transformação (PT-

UIVB e PT-TMB). De modo a permitir esta interligação, os disjuntores de interligação desses postos de

transformação com o posto de seccionamento (PS), devem-se encontrar desligados.

As massas metálicas dos transformadores e dos geradores encontram-se ligadas à rede de terras de

protecção, através de condutores de cobre de secção nunca inferior a 25 mm2. Todas as massas

metálicas normalmente sem tensão encontram-se devidamente equipotencializadas com a rede de

terras de protecção, através da ligação de condutores de cobre de secção nunca inferior a 16 mm2.

Para efeitos de concepção desta instalação foram respeitadas as Normas e Regulamentos Portugueses

bem como as Normas Europeias aplicáveis. Refira-se em particular o Regulamento de Segurança das

Subestações e Postos de Transformação e Seccionamento (RSSPTS) e ainda as recomendações do

78

distribuidor público (EDP). As características dimensionais resultam de aspectos essenciais indicados

pela Direcção Geral de Energia e Geologia (DGEG) nos respectivos Pedido de Informação Prévia

nomeadamente: (i) potência de ligação; (ii) tensão estipulada (15 kV); (iii) potência de curto-circuito

mínima (154 MVA); (iv) regimes de neutro.

Apresenta-se na figura 4.17. o esquema de princípio considerado na concepção das instalações

eléctricas associadas à UIVB.

Figura 4.33. Esquema de princípio considerado na concepção das instalações eléctricas associadas à UIVB. (Fonte: ERSUC, 2010)

79

5 Engenharia de Detalhe Global da UTMB de

Aveiro

5.1 Sistemas e Redes de Fluidos

A concepção dos projectos desta especialidade foi efectuada pela empresa de projecto VIATUNEL,

tendo os mesmos sido submetidos à apreciação da equipa de análise de Projecto da PROMAN. Os

pareceres incidiram fundamentalmente sobre alguns aspectos integrados na multidisciplinaridade

recorrente, nomeadamente o projecto da Obra Civil da Rede de Fluidos, no que diz respeito às

metodologias gerais adoptadas pelo Autor do Projecto, à adequabilidade das mesmas em relação ao

tipo de obra, bem como a análise sob o ponto de vista formal, quer em termos da qualidade das peças

de projecto fornecidas, quer em termos do que se exige para que o conjunto de documentos possa

considerar-se correspondente à fase processual em causa, segundo o definido na Legislação Portuguesa

que regulamenta a actividade de projecto.

Devido às características específicas destes projectos, a análise preconizada pela PROMAN, deu

relevância aos aspectos técnicos que garantem a boa funcionalidade do sistema de redes.

Nomeadamente através da verificação da adequabilidade dos materiais escolhidos, da existência dos

elementos acessórios obrigatórios, do cumprimento de todos os valores exigidos pela regulamentação.

No que se refere às peças desenhadas, estas foram sujeitas a análise que incidiu na verificação da

existência de plantas, cortes e pormenores necessários à boa execução do projecto, na coerência entre

os mesmos, se os desenhos estão convenientemente cotados, na verificação dos aspectos técnicos

regulamentares, na existência de indicação acerca de materiais e legendas e ainda na avaliação da

qualidade gráfica geral do desenho.

5.1.1 Sistema exterior de distribuição de água

Para além do abastecimento de água através da rede pública, a central de TMB será ainda alimentada

através de um furo de captação de água subterrânea, situado junto ao depósito de combate a incêndios

(Zona K), cuja construção cumpre com as determinações legais do Ministério do Ambiente.

Ao nível do abastecimento de água à Central de Tratamento foram considerados os consumos previstos

nas instalações sanitárias previstas no edifício administrativo (Zona I), nave de triagem (Zona B) e

túneis de pré-compostagem (Zona E). Como medida de salvaguarda, em caso de impossibilidade de

abastecimento por intermédio do furo de captação de água no subsolo, foi previsto igualmente o

80

abastecimento ao reservatório de combate a incêndios de acordo com a norma Norte-Americanas da

National Fire Protection Association NFPA 20. Tendo em conta que a rede de incêndios poderá possuir

um consumo próximo de 30 l/s e que as normas NFPA13 e NFPA20 prevêem que o abastecimento ao

reservatório de incêndios se efectue num período não superior a 12 h, pelo que, possuindo o

reservatório uma capacidade de 150 m3, o consumo associado a um possível abastecimento deverá ser

3,47 l/s (12,50 m3/h), valor condicionante para a rede de abastecimento de água.

Os equipamentos de segurança individual tais como sejam os chuveiros e lava-olhos de emergência são

abastecidos igualmente por água potável. A rede de torneiras de processo, distribuída ao longo da

central de TMB, é abastecida por água de serviço pré-tratada em estação de tratamento de águas

lixiviantes (ETAL) pelo que não são incluídas no dimensionamento hidráulico.

A rede de abastecimento de água tem origem na conduta de adução pública em PVC da classe 1,0 MPa

com diâmetro de 200 mm, existente na Rua da Gandra de Baixo, que segundo dados dos Serviços

Municipalizados de Aveiro, em medição efectuada em ventosa existente junto da passagem superior à

Auto-Estrada A1, foi detectada uma pressão estática de 70 kPa. Nesse local a conduta em causa situa-

se sensivelmente à cota de 76 m, pelo que a piezométrica, pelos dados obtidos rondará a cota 83 m.

Desta forma dimensionou-se a instalação com uma conduta em PEAD DN90 PE100 Classe 1,0 MPa ao

longo da via de acesso à Central de Aveiro. A conduta em causa possui uma extensão aproximada de

462,75 m até à entrada da Central, onde se prevê a instalação de uma unidade de medição DN40 a

montante de um reservatório com uma capacidade de 20 m3. Será nesse reservatório que se inicia a

rede interna.

5.1.2 Combate a incêndio por meios hídricos

Foram previstas redes independentes de sprinklers nas Zonas A e B, tendo estes sido dimensionados

considerando o funcionamento simultâneo, no máximo, de 12 sprinklers. O sistema sobrepressor e o

depósito de incêndio foram dimensionados prevendo o funcionamento máximo deste conjunto de

dispositivos durante 1 hora. Deste modo, no sistema de combate a incêndio por meios hídricos é

previsto o fornecimento e montagem de uma Central Supressora de Incêndio, semi-automática

constituída por uma electrobomba principal, uma bomba auxiliar (tipo Jockey) e uma motobomba

centrífuga monocelular, de eixo horizontal, acoplada com uma união elástica a um motor diesel tipo

industrial, com quadro eléctrico de comando e protecção de acordo com (NPIE) e inserida numa caixa

metálica estanque na cor RAL 302 e demais componentes para o total funcionamento do sistema. Como

meios de primeira intervenção prevê-se nos edifícios onde se desenvolvam actividades relacionadas

com o processo de tratamento carretéis com mangueiras de 25 m.

81

5.1.3 Redes internas de abastecimento dos edifícios

As redes internas dos edifícios foram calculadas considerando o estipulado na regulamentação nacional

para abastecimento doméstico de águas. Foi considerado o caudal de cálculo de todas as instalações

consoante a sua utilização e correspondente a um nível de conforto médio. Na concepção e no

dimensionamento das redes de distribuição, procurou-se a obtenção de traçados que possibilitassem a

minimização das perdas de carga, bem como os limites de velocidade de circulação da água impostos

regulamente. Zona I – Edifício administrativo

No edifício Administrativo, a rede de abastecimento de água para consumo terá origem na rede

exterior, que tem como fonte de abastecimento a rede pública. Foram previstas duas ligações à rede

exterior, tendo uma a função de abastecer unicamente o termoacumulador e outra a função de

abastecer as instalações sanitárias, cozinha e laboratório. Estas ligações serão seccionadas no exterior

através de válvula de seccionamento por boca de chave.

Dando cumprimento à regulamentação do sistema de certificação energética (i.e. RSECE ou RCCTE este

último diz respeito ao comportamento térmico), o sistema de produção de água quente será efectuado

fundamentalmente com recurso a energia solar, dispondo-se para tal de painéis solares na cobertura,

sendo estes associados a dois depósitos de água quente sanitária com a capacidade de 1000 litros

cada. Com vista a aumentar a eficácia do sistema e a poupança de energia e água, a rede de água

quente foi concebida para funcionamento em malha fechada tendo em conta a interligação com a rede

de retorno, como se poderá verificar nas peças desenhadas. A inexistência de gás no edifício conduziu a

que os reservatórios disponham de apoio eléctrico (i.e. resistência eléctrica com uma potência de 9 kW

por depósito). Este apoio encontra-se instalado de modo a funcionar quando o apoio solar for

insuficiente.

Figura 5.1. Esquema solar térmico para AQS do edifício administrativo (Fonte: VIATUNEL, 2010 Adaptado)

Rede de Água Fria Rede Ida ~15ºC

Água da Rede

Rede de AQS Ida ~60ºC

Rede de AQS Ida ~40ºC

Rede de Retorno – Circuito inverso

Rede de Ida – Circuito Primário

Rede de Ida – Circuito Primário

Rede de Retorno – Circuito inverso

Depósito 1.

Val. Red.Q Val. Red.Q

R=9kW

R=9kW

Val. N/ Fech.

Aerotermo

Tomada de Carga-Água da rede+25% de propileno e glicol

Depósito 2.

82

O sistema está protegido por um dissipador de calor designado por aerotermo. Este está ligado a um

termóstato próprio que irá garantir que em caso de excesso de calor no depósito seja accionado o seu

arranque de modo a dissipar o calor produzido nos painéis. Isto oferece uma protecção robusta contra

falhas electrónicas, visto que não carece de qualquer programação e estará em funcionamento desde

que alimentado. A válvula motorizadas de 3 vias (ou 2 válvulas de 2 vias) que faz a ligação com o

aerotermo será do tipo normalmente aberta, de forma a que caso não esteja activada o sistema entrará

automaticamente em modo de dissipação. Todas as redes serão instaladas em tecto falso ou em roço

na parede. Foi prevista uma válvula de seccionamento no interior de cada instalação a abastecer, no

caso da rede de água quente e fria. As redes serão constituídas por tubo de polipropileno reticulado

(PP) PN20.

Zonas A, B, C, D, E, F, e H

O abastecimento de água aos edifícios da central, será unicamente efectuada com água de serviço.

Esta terá origem na rede exterior que tem como fonte de abastecimento as águas pré-tratadas da

ETAL, em alternativa, em caso de água pré-tratada ou falta de qualidades desta, a rede será abastecida

com água proveniente do furo de captação. Toda a rede de distribuição será instalada à vista. Foi

prevista uma válvula de seccionamento no inicio da rede, já no interior do edifício. Esta rede será

executada em ferro galvanizado da série média DIN 2440. No caso de instalação enterrada, a rede será

executada em PEAD da Classe 1,0 MPa, PE100. Para diferenciação das outras redes será necessária a

identificação da tubagem de acordo com a Norma Portuguesa existente.

5.1.4 Sistemas de drenagem de águas pluviais

Edifício administrativo e edifícios do recinto

A drenagem das coberturas dos pavilhões encontra-se executada recorrendo ao sistema PLUVIA

GEBERIT, dado as áreas em análise serem bastante extensas e, como tal, o caudal envolvido ser

elevado. Na base dos tubos de queda aplicados serão instaladas caixas dissipadoras, as quais permitem

atenuar a energia da descarga que se processa a elevada velocidade.

O sistema PLUVIA GEBERIT de drenagem de águas residuais pluviais, baseia-se no princípio sifónico.

Para permitir o funcionamento do sistema por este princípio, é necessário limitar a ventilação primária

(através dos ralos) da canalização. Sendo o sistema normalmente calculado e dimensionado para

chuvadas excepcionais, é necessário equacionar o seu comportamento para situações de baixa

pluviosidade. Os ensaios em torres hidráulicas permitem-nos identificar os seguintes regimes: (i)

escoamento em regime laminar, com ventilação através dos ralos e com caudais reduzidos (de notar

que normalmente os colectores horizontais, no sistema PLUVIA GEBERIT, são montados sem pendentes

acrescendo a reduzida secção dos mesmos, o que implica que este verifica apenas para chuvadas muito

pouco intensas); (ii) escoamento laminar com “vagas”, subindo a taxa de ocupação dos colectores

83

diminui-se a ventilação do tubo de queda, provocando oscilações de depressão que por seu lado

provocam “vagas”; (iii) escoamento por “pistons”, aumentando o caudal aumentamos a dimensão da

“vaga” que impede a ventilação primaria do circuito, passando a um regime de “pistons” que consiste

em secções cilíndricas cheias, seguidas de secções praticamente sem água, com um forte aumento de

velocidade de escoamento, relativamente ao regime de “vagas”. Este é o regime mais comum de

funcionamento do sistema. Corresponde ao aumento do comprimento dos “pistons” e à anulação das

secções sem água. A instalação do sistema PLUVIA GEBERIT será executado por recurso a ralos, tubos

e acessórios da gama GEBERIT. A determinação dos caudais de cálculo foi efectuada considerando os

parâmetros das curvas I-D-F (Intensidade – duração - frequência) para a região e para um período de

retorno de 10 anos.

Arruamentos do recinto

O sistema de drenagem pluvial será constituído por dois sistemas independentes, um para recolha das

águas caídas nas coberturas e na generalidade dos pavimentos, constituído por um sistema de

sumidouros, valetas em betão e caleiras em betão com rasgo superior contínuo que recolhem as águas

para colectores e as encaminham directamente para a linha de água mais próxima restituindo-as ao

meio natural mediante a interposição de bacias de dissipação em enrocamento; e um outro, constituído

por uma drenagem superficial que assegurará a captação e escoamento da água pluvial caída nas

bacias de contribuição consideradas como potencialmente sujeitas a contaminação (i.e. zonas de

entrada e circulação dos veículos de transporte de RSU) para fora das plataformas do arruamento e

estacionamentos e passeios, constituído por uma rede de caleiras e sumidouros sifonados que recebem

a água caída nas referidas bacias de contribuição e as conduzem a caixas de recepção e visita, ligadas

por colectores que as enviam, conjuntamente com os efluentes industriais e domésticos, para a ETAL.

A drenagem será assegurada através de colectores e por um sistema de sumidouros cuja linha de água

é delimitada pela existência de lancis de passeio e valetas projectadas. Este sistema entrega as águas

recolhidas nos colectores emissários implantados nos arruamentos projectados Os colectores serão

constituídos por tubagem de PVC corrugado reforçado, diâmetro comerciais correntes e caixas de visita

de tampa cónica excêntricas. Na determinação do caudal de cálculo procedeu-se à leitura das bacias de

contribuição em planta e determinado o coeficiente de escoamento ponderado. Os colectores de ligação

de sumidouros e de ligação entre colectores serão dimensionados de modo a que o escoamento se

processe com superfície livre, em que a área molhada seja inferior a 70% da área da secção do

colector. Para evitar custos excessivos, limitar-se-á a velocidade entre 2 e 5 m/s.

5.1.5 Redes internas de drenagem residual

As redes internas dos edifícios foram calculadas considerando o estipulado na regulamentação nacional

para drenagem de águas residuais domésticas e outra bibliografia relacionada. Foi considerado o caudal

84

de cálculo de todas as instalações sanitárias, laboratório e refeitório correspondente e ainda a

totalidade dos chuveiros previstos funcionando em simultâneo. Todos os aparelhos serão sifonados.

Nos tubos de queda, serão introduzidos acessórios nas mudanças de direcção que permitam a sua

limpeza. Serão também introduzidos acessórios de limpeza junto da inserção dos ramais de descarga

respectivos. A rede de colectores enterrada será em policloreto de vinilo (PVC) da classe de pressão PN

4 no interior do edifício e da classe de pressão PN 6 no exterior. Os ramais de descarga dos aparelhos

serão em policloreto de vinilo não plastificado, PVC (U) da área de aplicação B. Os tubos de queda

serão em PVC da classe de pressão PN 4.

Foram previstas câmaras de visita de secção quadrada no interior dos edifícios, com tampas com

acabamento igual aos pavimentos onde se inserem, com vedante a óleo. O traçado da rede está

constituído por colectores devidamente dimensionados construídos em PVC PN 4, até à câmara de visita

exterior, a partir da qual se desenvolve a rede em betão armado e caixas de visita cilíndricas em betão,

com tampa metálica e tronco de cone excêntrico, sendo as ligações prediais feitas directamente às

caixas de visita ou através de forquilhas ou caixas de confluência enterradas. Este sistema conduz o

efluente drenado conjuntamente com as águas residuais industriais para a ETAL local.

5.1.6 Redes internas de drenagem residual industrial

O efluente residual industrial ou de processo produzido pela central será conduzido para a ETAL, onde

serão misturados e tratados com os lixiviados provenientes do aterro em funcionamento. A água

residual de processo a descarregar e a levar a tratamento à ETAL tem um caudal estimado de cerca de

2,0 m3/h. O traçado da rede será constituído por colectores devidamente dimensionados construídos

em betão armado e caixas de visita cilíndricas em betão, com tampa metálica e tronco de cone

excêntrico, sendo as ligações prediais feitas directamente às caixas de visita ou através de forquilhas ou

caixas de confluência enterradas.

5.2 Sistemas de Tratamento das Águas Lixiviantes – ETAL

5.2.1 Generalidades

A concepção do projecto da estação de tratamento de águas lixiviantes (ETAL), teve por base o

desenvolvimento e construção de um processo de depuração que fosse capaz de tratar a água residual

proveniente das seguintes origens: (i) excedentes da digestão anaeróbia; (ii) lixiviados do fosso de

descarga; (iii) limpeza e lavagens; (iv) purgas dos Biofiltros; (v) aterro sanitário de apoio e águas

sanitárias. A instalação da ETAL consta dos seguintes processos: (i) agitação de uma vala de

regularização incluindo grupo de bombagem a processo biológico; (ii) processo biológico aeróbio de

85

nitrificação – desnitrificação; (iii) módulo de membranas de ultra filtração; (iv) recirculação e purga de

lamas biológicas; (v) osmose inversa.

De modo a evitar incompatibilidades processuais e o sobredimensionamento dos órgãos de recolha e

tratamento, optou-se por uma solução de recolha separativa dos tipos de efluentes de qualidade

diferente. A solução adoptada integra a possibilidade da reutilização do efluente tratado nos púlpers e

na irrigação dos túneis de pré-compostagem e nos scrubbers do sistema de desodorização. A parte não

reutilizável da água residual tratada é conduzida ao sistema de colectores municipais. O processo de

tratamento adoptado, foi dimensionado de modo a garantir que as características do efluente tratado

sejam compatíveis com os valores limite de descarga, e com os valores mencionados no caderno de

encargos.

5.2.2 Tanque de Regularização e Homogeneização e Bombeamento

para o Processo Biológico

A instalação dispõe de um depósito de regularização que permitirá armazenar e homogeneizar todo o

efluente proveniente da central de TMB e do aterro sanitário. Esta mistura de águas é composta por

lixiviado da central de valorização orgânica (CVO), lixiviado externo e pela recirculação das filtrações

processadas no sistema de bio-reactor de membrana (MBR). A capacidade do tanque permite

homogeneizar a entrada no processo de depuração, assegurando assim que o material que entra

apresenta características mais ou menos constantes.

Figura 5.2. Primeira fase do processo de tratamento da ETAL. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) O transporte da água residual faz-se através de duas bombas centrífugas horizontais, evitando a

necessidade de substituições uma vez que existe uma bomba de reserva já instalada. A água atravessa

um filtro rotativo onde é filtrada, os sólidos separados caem num contentor e a água é transportada

para um pequeno depósito onde duas bombas centrífugas horizontais bombeiam o lixiviado para o

processo biológico.

86

5.2.3 Processo Biológico de Nitrificação-Desnitrificação tipo MBR

5.2.3.1 Desnitrificação A água residual entra no reactor anóxico, lugar onde ocorre a desnitrificação (DN). Trata-se de um

tanque de aço revestido com uma resina epoxi para a protecção do mesmo contra os efeitos corrosivos

da água, e as suas dimensões são de 13,26 m de diâmetro e 9,34 m de altura possuindo uma

capacidade útil de 1.200 m3. Neste reactor biológico os iões NO3- são reduzidos pelos organismos

heterótrofos13 a azoto gasoso com carência de oxigénio.

A agitação do tanque é feita através de duas bombas centrífugas horizontais (uma de reserva já

instalada), que efectuam a recirculação da água do tanque para, aproveitando a energia dos jactos

Venturi instalados na sua base, provocar a homogeneização. A circulação do fluxo principal através do

jacto Venturi gera a sucção do líquido que o rodeia, produzindo a mistura e agitação do material. A

água passa do DN para o tanque de nitrificação (N) pelo efeito da gravidade.

Figura 5.3. Reactor anóxico e principais equipamentos associados. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) No reactor anóxico, com a finalidade de manter as condições de operação, é necessário adicionar uma

fonte de carbono adicional, uma vez que a carência química de oxigénio (CQO) biodegradável presente

na água residual não é suficiente. Esta adição faz-se por meio de uma bomba peristáltica instalada para

o efeito.

13 Os organismos heterótrofos: que não são capazes de sintetizar seus próprios alimentos. Os heterótrofos utilizam, rearranjam ou decompõem a matéria orgânica sintetizada directa ou indirectamente pelo autótrofos, obtendo a matéria-prima para seu crescimento, reprodução e reparação de perdas e a energia necessária para a realização de seus processos vitais.

87

5.2.3.2 Nitrificação A água residual passa do DN para o tanque de nitrificação (N), onde tem lugar a nitrificação. Trata-se

de um tanque de aço revestido com uma resina epoxi para a protecção do mesmo contra os efeitos

corrosivos da água, e as suas dimensões são de 16,38 m de diâmetro e 9,34 m de altura e possui uma

capacidade útil de 1.750 m3. Neste reactor biológico, os iões NH4+ são oxidados pelos organismos

autotróficos a NO3- em presença de oxigénio e CO2.

Figura 5.4.Reactor aeróbio e principais equipamentos associados. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado) A agitação do tanque faz-se com duas bombas centrífugas horizontais (uma de reserva já instalada),

que provocam a recirculação da água do tanque. A circulação do fluxo principal através do jacto Venturi

provoca a sucção do líquido que o envolve, produzindo a mistura e agitação do material. Também se

aproveita o referido efeito Venturi para realizar a mistura do ar e da água, conseguindo o arejamento

necessário para a oxidação do amónio. O fornecimento de ar é realizado por três insufladores (um de

reserva já instalado), que estão instalados no edifício da ETAL e são controlados por variadores de

frequência, que regulam o funcionamento dos insufladores para manter a concentração de oxigénio no

reactor aeróbio. Esta concentração é obtida através da medição de oxigénio feita pela sonda respectiva

à impulsão do sistema de agitação.

No reactor aeróbio, com a finalidade de manter as condições de operação, é necessário adicionar uma

série de reagentes à água residual. Estes reagentes são: (i) anti-espumante, para evitar o surgimento

de espumas devido ao efeito do ar insuflado, sendo adicionado por meio de uma rede de asperssores e

por meio de uma bomba doseadora de membrana; (ii) soda, para evitar a diminuição do pH, uma vez

que a nitrificação fornece protões, sendo feita por meio de uma bomba peristáltica, controlada por uma

sonda de pH instalada no dispositivo de impulsão do sistema de agitação e arejamento. (iii) ácido

fosfórico, para prevenir a falta deste nutriente imprescindível para o crescimento microbiano, sendo

adicionado por meio de uma bomba doseadora de membrana.

88

a) Protecção epoxi Reactores b) Jactos Venturi c) Insufladores

Figura 5.5. Equipamento associado ao reactor aeróbio da ETAL. (Fonte: ROSROCA, 2010)

A água tratada no reactor de nitrificação separa-se em dois fluxos, um que se dirige para o módulo de

ultra-filtração (UF) depois de passar por um filtro automático, e outro que é reencaminhado para o

reactor anóxico passando previamente por um sistema de arrefecimento. Estas quatro bombas são

controladas por variadores de frequência: as duas primeiras (uma de reserva já instalada) têm como

finalidade manter a pressão na aspiração das unidades de ultrafiltração superando as perdas de carga

provocada pelas tubagens, acessórios e pelo filtro automático; e as duas últimas (uma de reserva já

instalada) têm a finalidade de permitir mudar o caudal de recirculação interna entre os reagentes

biológicos, em função das necessidades de eliminação de contaminantes e dos resultados das análises

feitas aos fluxos do processo.

5.2.3.3 Sistema de Arrefecimento No processo biológico, para manter as condições de operação, é necessário manter a temperatura

dentro de um limite. Isto consegue-se pela refrigeração do fluxo de recirculação interna entre os dois

reactores através de um equipamento de arrefecimento composto por:

I. Uma torre de arrefecimento que aproveita o efeito evaporativo da água para arrefecer o fluxo

refrigerante, repartindo-o entre vários bocais que distribuem a água de refrigeração sobre o

enchimento plástico, e um ventilador que gera uma corrente de ar através do enchimento para

facilitar o arrefecimento.

II. Uma bomba centrífuga horizontal de recirculação do fluxo refrigerante que aspira a água da

base da torre e impulsiona-a através do permutador de placas até chegar aos bocais de

aspersão da torre. Esta bomba é controlada por um variador de frequência que é, por seu

turno, controlado por um transmissor de temperatura (TT) colocado à saída do permutador de

placas.

89

Figura 5.6. Diagrama do sistema de arrefecimento do MRB da ETAL. (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado)

Está previsto um permutador de calor para dissipar a energia em excesso do processo de depuração.

Este permutador é de placas tipo free flow e consiste numa série de placas montadas sobre um corpo

por onde circulam contra a corrente a água de refrigeração e a recirculação interna do processo. Três

estações doseadoras de reagentes, uma de anti-incrustante e as restantes duas para biocidas, para

preservar a qualidade da água de refrigeração. Um condutivímetro (LSL) e uma bóia de nível (LSLL)

permitem controlar a qualidade da água de refrigeração. Quando o nível de água da torre desce, abre-

se uma válvula de entrada de água fresca, e quando a condutividade sobe acima de um determinado

valor, abre-se uma válvula de filtragem de água de refrigeração e a válvula de entrada de água fresca

até que a condutividade seja inferior a um dado valor.

Figura 5.7. Equipamento associado ao sistema de arrefecimento da MRB (Fonte: ROSROCA, 2010)

5.2.4 Módulo de Ultrafiltração

O sistema MBR é um processo biológico de lamas activadas, no qual se muda o decantador secundário

por um módulo de membranas, que podem ser de micro-filtração ou ultra-filtração (UF). No caso

adoptado, são dois skids de membranas de UF, compostas por quatro vasos de pressão de 8’’ que

trabalham em paralelo, onde uma bomba por cada skid faz recircular o fluxo de saída dos reagentes

biológicos. À saída das bombas de UF obtêm-se dois fluxos que se dividem, sendo um de lamas um

pouco mais concentradas do que as da entrada e um de água ultra filtrada.

90

a) Filtro automático à entrada da UF b) Skid membranas de UF e respectivo CIP c) Membranas de UF

Figura 5.8. Equipamento associado ao sistema de UF a instalar na ETAL (Fonte: ROSROCA, 2010) No caso do fluxo de lamas, a maior parte regressa ao processo biológico e uma pequena parte é

enviada ao tanque pulmão de lamas de depuração. Este tanque está construído em PRFV, tem 3,5 m de

diâmetro, 6 m de altura e uma capacidade útil de 55 m3. A agitação do tanque faz-se com duas bombas

centrífugas horizontais (uma de reserva já instalada), que fazem recircular a água do tanque para,

aproveitando a força dos jactos Venturi instalados na base, provocar a agitação.

Quanto ao fluxo de água ultra-filtrada, uma parte é recirculada para biometanização e a outra é

enviada para o tanque pulmão da osmose inversa, cujas características dimensionais e de constituição

são as mesmas do tanque pulmão de lamas de depuração, assim como o sistema de agitação que

segue também o mesmo principio de funcionamento. Neste caso, também se aproveita o circuito de

agitação do tanque pulmão da osmose para a adição do ácido sulfúrico para ajustar o pH da água que

deve ser osmotizada. Este ajuste é feito por uma bomba doseadora que é controlada por um medidor

de pH instalado no conduto.

A água ultra-filtrada tem a vantagem de se encontrar livre de matéria em suspensão e bactérias, o que

permite a sua reutilização parcial ou completa em função das necessidades. Os skids de ultra-filtração

contam com um sistema de limpeza no local (CIP) constituído por: (i) um tanque fabricado em PP de

1,5 m de diâmetro, dois metros de altura e uma capacidade útil de 2 m3 que está ligado aos skids; (ii)

uma resistência para aquecer a água para as limpezas; (iii) duas estações doseadoras dos reagentes de

limpeza, um reagente básico e outro ácido.

5.2.5 Osmose Inversa para remoção de sais dissolvidos

A função da osmose inversa (OI) é a redução da CQO refratária não eliminada pelo processo biológico e

a redução dos iões não previamente dissolvidos na água residual. Esta redução é feita por meios físicos,

pela passagem da água pressurizada através das membranas semipermeáveis, gerando duas correntes

de água, uma com alta concentração de iões (i.e. concentrado ou refugo) e outra com uma

concentração muito baixa (i.e. permeado). Devido às características da água permeada pelas

membranas de ultra-filtração do sistema MBR, existe a necessidade de se realizar um pré-tratamento

mínimo, que será suficiente para preservar as membranas da osmose e que consiste no ajuste do pH

91

com ácido sulfúrico e na adição de anti-incrustante. O sistema consta de duas bombas centrífugas

verticais (uma de reserva já instalada), desenhadas para superar as perdas de carga das tubagens e

microfiltros, deixando o fluxo de água a uma pressão mínima de 1 bar na aspiração das bombas de alta

pressão da central de OI. Estas últimas impulsionam a água a uma pressão máxima de 60 bar para os

módulos de membranas.

a) Bomba alta pressão e membrana da OI b) Vasos de pressão da OI c) Tanque aditivo

Figura 5.9. Equipamento associado ao sistema da OI (Fonte: ROSROCA, 2010) Uma bomba faz recircular uma parte do concentrado de saída das linhas para o topo destas, de forma a

melhorar o rendimento da estação. O refugo envia-se a um tanque de acumulação, fabricado em aço

revestido por resina epoxi, cujas dimensões são 6,24 m de diâmetro e 4,86 m de altura, com uma

capacidade útil de 130 m3. O permeado é vertido directamente após efectuada uma pequena correção

do pH. A central de OI integra ainda um sistema de limpeza no local (CIP) que consta de um tanque

fabricado em PP com uma capacidade útil de 0,5 m3. Duas estações doseadoras acrescentam os

reagentes (um básico e um ácido), para preparar as soluções de limpeza que a bomba centrífuga

vertical tenta fazer recircular entre os vasos de pressão e o CIP.

5.2.6 Correcção do PH

A saída do permeado passa por um pequeno tanque agitado mecanicamente, fabricado em PP, com

uma capacidade útil de 1,0 m3. Aqui é feita uma correcção automática do pH através de uma bomba

doseadora de soda controlada por um medidor de pH, sendo depois enviada para o colector de água

residual municipal.

a) Grupo de bombas peristálticas b) Tanque correcção PH c) Agitador do tanque

Figura 5.10. Equipamento associado à correcção automática do PH (Fonte: ROSROCA, 2010)

92

5.2.7 Tratamento de evaporação

Para o processo de tratamento de evaporação, a proposta integrava um sistema de termo compressão

para as lamas resultantes da osmose inversa (i.e. efluente concentrado). Contudo, por iniciativa do

projectista, foi proposta a eliminação deste sistema de tratamento, cuja fase se seguiria ao processo de

tratamento anteriormente descrito.

O sistema de trabalho deste equipamento consiste num processo por carga de concentrado no

evaporador que funciona do seguinte modo: o concentrado acumulado no depósito de armazenamento

antes mencionado seria aspirado pelo próprio evaporador iniciando assim o ciclo de evaporação até

obter um concentrado final, cuja quantidade seria em função da concentração de sais e da

concentração de cloretos, resultando num produto destilado. O evaporador que se previa instalar era

por termo compressão, funcionando de acordo com o princípio da circulação natural, com uso selectivo

de calor, através de uma coluna de troca de calor tubular vertical.

No esquema seguinte, apresenta-se o processo de depuração proposto indicando a vermelho a etapa

eliminada, que seria aplicado apenas às lamas resultantes da osmose inversa e não à água depurada.

Figura 5.11. Esquema funcional do processo da ETAL com identificação da etapa eliminada (Fonte: ROSROCA, 2010)

Conforme foi assegurado pelo projectista, a modificação proposta em nada afecta a qualidade do

efluente permeado, descarregado na rede pública, pois a etapa a eliminar será aplicada exclusivamente

à fracção de efluente concentrado, que em nenhum dos casos poderia ser descarregado nesta rede. O

efluente permeado continuará a cumprir os valores autorizados de descarga na rede de saneamento

público. Acresce que apesar da sua reduzida influência da melhoria do processo de tratamento

mencionado, este equipamento representa também um elevado custo de aquisição e um consumo

energético bastante significativo (cerca de 220-250 KW de potência instalada).

Depósito de regularização

Reactor anóxico

Reactor aeróbio

Ultra- filtração

Osmose Inversa

Água a sistema de colecta pública

Termo- Compressão

Lamas

Lamas Lamas a tratar em instalação apropriada

ETAPA ELIMINADA

93

Esta alteração permitiu uma acentuada redução do consumo energético da instalação de depuração de

lixíviados, pois a potência total instalada na depuradora é de 590 KW, dos quais 220-250 KW

corresponde à evaporação por termo compressão. Deste modo, a eliminação desta etapa de tratamento

reflectiu uma redução de cerca 40% da potência instalada. Com base nos pressupostos atrás referidos

a ERSUC aprovou esta alteração, e tendo em conta que posteriormente, com o desenvolvimento do

processo de exploração da central, existe a possibilidade deste sistema de tratamento ser construído,

caso se justifique a necessidade da sua instalação, dado que se manteve o espaço de reserva associado

ao mesmo no projecto desenvolvido.

5.3 Sistemas de Exaustão e Tratamento do Ar

De acordo com os critérios do Caderno de Encargos dotou-se a CVO de um sistema de tratamento de

odores por via biológica. Como medida preventiva de eliminação dos impactos negativos, resultantes da

formação e dispersão de maus odores, em especial durante a etapa de compostagem, o projectista

optou por um desenho operativo que garante e previne a eliminação destes problemas. O tratamento

biológico dos gases libertados nos processos da CVO, baseia-se na capacidade que alguns

microrganismos aeróbios naturais têm para decompor as substâncias que contem o gás a tratar (e.g.

CO2, H2O e diversos sais). Estes microrganismos auto activam-se e reproduzem-se no ecossistema (i.e.

leito filtrante ou biomassa) sempre que se reúnem as condições de temperatura e humidade óptimas

em presença de oxigénio.

Assim, devem seleccionar-se e manter-se as condições ambientais apropriadas para desenvolvimento

destes, dado que a colónia de microrganismos activa-se e mantém-se em função do gás. A solução

técnica desenvolvida visa a inibição deste fenómeno biológico.

5.3.1 Captação e acondicionamento

A captação do ar contaminado é assegurada por uma instalação de aspiração e condução do gás a

tratar até aos biofiltros. A identificação e concentração dos focos de emissão dos gases a tratar, assume

especial relevância, devendo evitar-se captar ar não contaminado para não aumentar o caudal e

consequentemente o consumo energético dos ventiladores.

O edifício de recepção e descarga de RSU (Zona A), assim como a nave de triagem (Zona B) contam

com um sistema de captação localizado nos pontos de maior produção, e uma rede de colectores para

renovação do ar de todo o edifício. Na nave de mistura, um dos pontos com maior produção de maus

odores, o projecto considerou que todo o processo de preparação seja confinado e em naves fechadas.

94

Figura 5.12. Rede de condutas de extracção de ar contaminado (Fonte: ROSROCA, 2010)

O ar é aspirado nas diferentes instalações com ventiladores helicoidais, que permitem a impulsão de

grandes caudais a baixa pressão. Com esta depressão garante-se que os gases não purificados não

saiam para o exterior, sendo aspirados e conduzidos posteriormente para o biofiltro. Em seguida, o ar é

conduzido por um sistema de condutas de polietileno. A título de exemplo apresentam-se na figura

5.13. imagens do sistema de condutas instalado na Estação de Valorização Orgânica da AMTRES em

Cascais, que é semelhante ao que irá ser instalado na central de TMB de Aveiro.

a) Condutas de polietileno b) Sifão de reconha de condensados

Figura 5.13. Condutas da rede de captação de ar do sistema de tratamento de ar contaminado da Estação de Valorização Orgânica da AMTRES em Cascais (visita realizada em 15.04.2010)

5.3.2 Acondicionamento

O ar recolhido nos compartimentos dos fossos e nas zonas do pré-tratamento mecânico, é

homogeneizado num plenum e conduzido directamente para os biofiltros 1 a 3. O outro circuito de

Biofiltro 1

Biofiltro 2

Biofiltro 3

Biofiltro 4

Scrubber1

Scrubber2

Scrubber3

Scrubber4

95

extracção de ar é conduzido numa primeira fase à zona dos túneis de pré-compostagem (Zona E).

Neste local, o ar contaminado é insuflado através do sistema de ventilação forçada dos túneis como

parte do processo de compostagem do material digerido, sendo este ar posteriormente captado pelos

circuitos de extracção de ar e encaminhado dos túneis para o biofiltro 4.

Figura 5.14. Sistema de ventilação dos túneis de pré-compostagem a construir na central de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado)

Todo o ar recolhido em cada linha de tratamento passa pelo lavador de ar ou scrubber, com os

objectivos de eliminar as partículas de pó, limitar o teor de amoníaco (NH3) por dissolução, verificar as

condições de humidade (saturação a 100%) e temperatura adequadas para serem tratados no biofiltro.

Estes scrubbers são construídos em polipropileno (PP) e devido à sua forma interior reduzem a

velocidade do gás, permitindo a lavagem das poeiras e a dissolução do amoníaco. A instalação integra

uma bateria de quatro scrubbers independentes na instalação.

5.3.3 Depuração do ar contaminado

Finalmente todo o ar captado, mediante ventiladores centrífugos, passa através dos biofiltros, onde se

produz o efeito da depuração. Estes biofiltros dispõem de um sistema de rega por aspersão e uma

cobertura de protecção. Cada biofiltro tem uma superfície filtrante activa, por biofiltro de 194 m2.

Na figura 5.15 apresenta-se o diagrama de funcionamento do sistema de tratamento de ar, no qual se

encontram enquadrados os scrubbers e os biofiltros, e esquematizados os respectivos circuitos de ar a

tratar, da rede de água de irrigação (previamente tratada na ETAL) e do sistema de recolha e

encaminhamento da água utilizada no processo para a ETAL.

PLENUM

Túnel Pré-compostagem Zona E

EXTRACÇÃO

INSUFLAÇÃO

96

Figura 5.15. Esquema do sistema de tratamento de ar a construir na central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado)

O gás a tratar faz-se circular convenientemente, distribuindo-o de forma uniforme, com a velocidade

adequada, através do leito filtrante. Este deve ter a esponjosidade suficiente para permitir a circulação

do gás sem apresentar uma perda de carga excessiva, assim como a consistência suficiente para

manter esta estrutura durante a sua vida útil. Também deve possuir propriedades físicas que o

impeçam de se colmatar com o tempo e, por sua vez, que contenha uma determinada natureza

biológica que seja capaz de activar os microrganismos e servir-lhes de mantimento.

A biomassa ou leito filtrante é um material de origem orgânica, bio-activado e de diferentes

granulometrias que permita um tempo de retenção suficiente sem produzir uma perda de carga

ÁGUA TRATADA da ETAL

BIOFILTRO 4

BIOFILTRO 1

BIOFILTRO 2

BIOFILTRO 3

SCRUBBER 4

SCRUBBER 1

SCRUBBER 2

SCRUBBER 3

DESTINO ETAL

DESTINO ETAL

DESTINO ETAL

DESTINO ETAL

AR CONTAMINADO (PRÉ-TRATAMENTO HÚMIDO)

AR CONTAMINADO (PRÉ-TRATAMENTO MECÂNICO E FOSSOS)

97

excessiva. Neste material desenvolvem-se diferentes tipos de espécies microbianas, permitindo que em

cada estado se retenham diferentes componentes voláteis que integram os gases.

a) Scrubber (catálogo) b) Biofiltro a construir

Figura 5.16. Equipamento associados ao sistema de tratamento de ar da central de TMB de Aveiro (Fonte: ROSROCA, 2010 Adaptado)

Uma das funções dos biofiltros é a eliminação por oxidação biológica dos odores provocados pela

mistura de gases presentes na atmosfera, produzindo uma sensação olfactiva que pode ser

desagradável, não obstante, em nalguns casos não chega a níveis de toxicidade. Um dos grupos de

compostos mais abundante para o qual o biofiltro mostra uma grande eficiência de eliminação é o

grupo dos compostos orgânicos voláteis (COV). Os COV são compostos orgânicos, distintos do metano,

com ponto de ebulição inferior a 100ºC, que englobam uma ampla variedade de hidrocarbonetos (tais

como álcoois, aldeídos, fenóis, etc.), muitos deles com a característica de serem capazes de produzir

oxidantes fotoquímicos com óxidos de azoto na presença de luz solar.

Outra das funções é a retenção de compostos dificilmente degradáveis, por um princípio físico de

absorção nos poros das partículas. A abundância destes elementos e o excesso das condições de

trabalho juntamente com a exposição solar directa, são os principais factores de envelhecimento do

material filtrante que deve ser renovado com uma periodicidade de cinco anos.

98

6 Conclusões

A realização do estágio na PROMAN revelou-se uma experiência amplamente enriquecedora que

permitiu complementar e consolidar os conhecimentos académicos adquiridos no ciclo de estudos do

curso de Mestrado em Instalações e Equipamentos em Edifícios. A larga experiência dos técnicos que

integram os quadros da PROMAN, aliada à estreita e assertiva supervisão dos orientadores, foi um

factor preponderante para o bom desenvolvimento do programa de estágio, tendo em conta os

constrangimentos causados pelos sucessivos atrasos da Empreitada.

O acompanhamento do processo de concepção da UTMB de Aveiro permitiu suscitar a curiosidade e

interesse em aprofundar a temática concreta dos equipamentos associados ao TM e ao TB, sempre no

sentido de utilizar as melhores tecnologias disponíveis e ter conhecimento da realidade que existe no

mercado, e no domínio dos sistemas de valorização energética do biogás, possibilitou tomar

conhecimento sobre os métodos de produção, armazenamento e tratamento de biogás a valorizar,

assim como das tecnologias associadas aos sistema de cogeração. Importa ainda realçar o facto de

este projecto integrar no funcionamento dos seus processos, diversas instalações e equipamentos,

que foram abordados e apresentados nas disciplinas leccionadas no mestrado, dando a possibilidade

de aperfeiçoar a percepção do leque da sua aplicabilidade, nomeadamente no que diz respeito a

equipamentos térmicos (e.g. torre de arrefecimento, permutadores de placas e tubos concêntricos,

caldeira com queimador bi-fuel, sistemas de isolamento térmico), ao sistema de ventilação das naves

da central e redes de fluidos incluindo os respectivos meios de elevação (i.e. grupos electrobombas).

No âmbito da assessoria técnica prestada pela PROMAN, foram elaboradas análises e emitidos

pareceres a todos projectos de execução das várias especialidades, tendo as respectivas apreciações

sido centradas na verificação da coerência entre as peças escritas e as peças desenhadas, passando

pela correlação dos documentos apresentados e pela comparação dos mesmos documentos com a

Proposta Técnica adjudicada e vigiando o cumprimento das exigências presentes nas Condições

Técnicas Gerais e Especiais. No que concerne às instalações e aos equipamentos, houve igualmente

uma criteriosa avaliação da adequabilidade técnica e funcional de cada componente, tendo em conta

as condições de operação e os materiais e fluidos a processar (e.g. presença da atmosferas altamente

agressivas, lixiviados, lamas, poeiras). Neste domínio, as visitas que foram realizadas a centrais que

se encontra em funcionamento, revelaram ser um importante complemento às apreciações.

A Engenharia de Base Global sofreu um longo processo de ajustamento, relativamente à versão que

instruiu a proposta técnica da fase de concurso. A parte da central destinada ao processo de

tratamento mecânico foi a que sofreu maiores alterações, tendo sido aprovado o seu layout definitivo

99

em finais de Março de 2010. Esta situação atrasou significativamente o desenvolvimento dos projectos

de especialidade, sobretudo no edifício do pré-tratamento mecânico (Zona B).

Alguns dos projectos considerados de relevante interesse para o presente trabalho, encontram-se

ainda em fase de elaboração, e não foram ainda submetidos à análise da PROMAN, nomeadamente as

instalações eléctricas (excepto as redes equipotenciais), gestão técnica e segurança contra incêndios.

Foi apresentado, em meados de Fevereiro de 2010, um estudo prévio do projecto de Segurança

Contra Incêndios de carácter global, no qual se encontravam definidas as classificações atribuídas aos

compartimentos dos diferentes edifícios, consoante o tipo de utilização e permanência de pessoal

previstos, e ainda os principais meios de primeira intervenção. Não obstante o estudo não ter sido

submetido à avaliação da fiscalização, foi aproveitada a ocasião para alertar o Coordenador de

Projecto nomeado pelo Consórcio Empreiteiro, da importância de um desenvolvimento atempado

deste projecto, uma vez que a integração das suas soluções são determinantes para o

desenvolvimento consonante das restantes especialidades. Porém, até à conclusão do presente

relatório não se verificou qualquer desenvolvimento relativamente a este projecto.

No que respeita às instalações eléctricas, foram apresentados apenas projectos parciais de instalações

eléctricas dos edifícios, que estão a ser analisados. Visando a redução de custos e a optimização da

instalação eléctrica de MT e BT, o Consórcio Empreiteiro propôs a deslocação do PT principal da

localização prevista na Proposta Técnica para junto da Zona B onde se prevê a construção da sala de

quadros de BT. Esta proposta obteve parecer positivo, porém os restantes projectos da especialidade

continuam a ser desenvolvido.

Relativamente às instalações da Cogeração, também não foi possível desenvolver o tema com o

pormenor desejado, uma vez que o seu fornecimento se encontra em fase de Concurso internacional

com a designação de Unidade Independente de Valorização de Biogás (UIVB).

Quanto à componente de acompanhamento dos trabalhos de construção, refere-se que apenas se

encontram realizados trabalhos de obra civil, estando uma parte significativa das naves ainda em fase

de construção. O edifício do pré-tratamento mecânico (Zona B) é o que apresenta o atraso mais

significativo. A montagem e instalação dos equipamentos, está prevista iniciar-se do mês de Fevereiro

de 2011, só poderá ser iniciada após concluída a montagem das coberturas e estarem executados os

pavimentos nos edifícios.

No final da obra, após conclusão de todos os trabalhos de obra civil e terminada a montagem e

instalação de todos os equipamentos, e que os mesmos se encontrem aptos para entrar em serviço,

seguir-se-á o Período de Ajustamento e Ensaios, no qual a equipa de especialistas da PROMAN irá

proceder em conjunto com o EMPREITEIRO a uma vistoria geral da montagem, de acordo com os

100

Planos de Inspecção e Ensaios e respectivo Programa de Execução específico, finda a qual será

lavrado Auto de Fim de Montagem. Essa vistoria deverá comprovar, as seguintes condições:

(i) verificação da conformidade de todos os trabalhos de construção civil e de infra-estruturas;

(ii) verificação da conformidade de todas e cada máquina e equipamento e da existência da respectiva

certificação; (iii) verificação dos circuitos de alarme, paragem e controlo de todas e cada máquina e

equipamento; (iv) verificação da conformidade com as exigências legais e/ou regulamentares de todas

e cada máquina ou equipamento; (v) terem sido entregues os Projectos “como construído” (i.e. telas

finais) e as versões preliminares dos manuais de operação e manutenção; (vi) ter sido iniciada a

Formação do Pessoal operacional para a Central e que se encontra a ser cumprido o programa

previsto; (vii) ter sido aprovado o plano de detalhe dos ensaios das fases subsequentes (Período de

Ajustamento, Período de Serviço Experimental).

Finalizado o Período de Ajustamentos e Ensaios, dar-se-á início a um novo período de exploração

condicionada designado por Período de Serviço Experimental, que terá uma duração de 3 meses e

ocorrerá de acordo com um programa a estabelecer pela ERSUC. O Período de Serviço Experimental

terá o objectivo de assegurar que cada operação e/ou equipamento trabalha correctamente para as

cargas que foram dimensionados, e que na sua globalidade, opera nas condições previstas no

Projecto e para a capacidade pretendida.

Para as fases do Período de Ajustamento e Ensaios e do Período de Serviço Experimental, perspectiva-

se uma oportunidade única para uma aprendizagem interdisciplinar que seguramente contribuirá para

fechar com “chave-de-ouro” este ciclo de estudos.

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Figura 6.1. Vista geral da obra – Fotografia aérea de 03/12/2010 (Fonte: ERSUC, 2010)

103

Referências

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