7. Processo de Pirólise

7/23/2019 7. Processo de Pirlise

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O processo de pirlise como alternativa para oaproveitamento do potencial energtico

de lodo de esgoto uma revisoGlucia Eliza Gama Vieira1

Marcelo Mendes Pedroza2

Joo Fernandes de Sousa3

Camilla Mendes Pedroza4

Resumo

O objetivo deste trabalho apresentar as principais formas de aproveitamento edestinao final de lodos de esgotos, destacando-se aqui, os processos de incineraoe pirlise, a disposio no solo e a destinao final do lodo em aterros sanitrios. Asprincipais vantagens do uso agrcola de biosslido so, aumento da produtividade,

melhoria da qualidade qumica do solo e economia com uso de fertilizantes qumicos.Entretanto, as substncias orgnicas, metais txicos e agentes patognicos, contidos noresduo, representam limitaes ao uso. Os aterros sanitrios so o destino mais comumpara a disposio do biosslido produzido no Brasil. Apesar da sua simplicidade, adisposio em aterros pode causar vrios problemas como, a poluio das guassubterrneas e do solo com o chorume, poluio visual e emisso de metano para aatmosfera. A incinerao no constitui um mtodo de eliminao completa de lodo,uma vez que parte do resduo permanece como cinzas. A pirlise uma prtica quepode ser empregada para o aproveitamento do lodo de esgoto como biomassa. Nesseprocesso trmico, so gerados produtos com valores agregados, tais como leo, gasese carvo que podem ser utilizados como fonte de combustveis ou em outros usosrelacionados indstria.

Palavras-chave: Lodo de esgoto. Aproveitamento de lodo de esgoto. Pirlise.

Abstract

The aim of this paper is to present the major forms of use and final disposal of sewagesludge, especially here, the processes of incineration and pyrolysis, the provisionin the soil and the final sludge disposal in landfills sites. The main advantages ofagricultural use of bio solids are increased productivity, improving the quality of thesoil chemistry and economics with the use of chemical fertilizers. However, theorganic substances, toxic metals and pathogens contained in the residue representlimitations on use. Landfills are the most common destination for sewage sludgeproduced in Brazil. Despite its simplicity, the disposal in landfills can cause various

problems such as pollution of groundwater and soil with slurry, visual pollutionand emission of methane into the atmosphere. Incineration is not a method ofcomplete elimination of sludge, as part of the waste remains as ash. Pyrolysis isa practice that can be employed for the use of sewage sludge as biomass. In thisprocess heat, it is generated products with added values, such as oil, gas and coalthat can be used as a source of fuel or other uses related to industry.

Keywords: Sewage sludge. Use of sewage sludge. Pyrolysis.

1 Qumica Industrial, Doutora em Qumica, Professora da Universidade Federal do Tocantins (UFT). E-mail:[email protected]

2 Qumico Industrial, Mestre em Engenharia Sanitria e Ambiental, Doutorando em Engenharia Qumica (UFRN), Professor doInstituto Federal do Tocantins (IFTO). E-mail: [email protected]

3 Doutor em Engenharia Qumica, Professor da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). E-mail: [email protected]

4 Biloga (UFPB). E-mail: [email protected] recebido em 08/02/2011 e aceito em 27/04/2011.


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Revista Liberato,Novo Hamburgo, v. 12, n. 17, p. 01-106, jan./jun. 201182

VIEIRA, G. E. G., PEDROZA, M. M., SOUSA, J. F. de, PEDROZA, C. M.

1 Introduo

A gesto adequada do biosslido, pro-duzido em estaes de tratamento de esgotos,vem se tornando preocupao crescente nasociedade moderna. Embora significativo avan-o tenha ocorrido nas ltimas dcadas comrespeito reduo da gerao de biosslidos,principalmente nos pases desenvolvidos, adestinao desse resduo um grande problemaambiental para as empresas de saneamento,pblicas ou privadas (CASSINI, 2003; PEDROZAet al., 2010).

O gerenciamento do lodo de esgotoproveniente de estaes de tratamento umaatividade de grande complexidade e alto custo

que, se for mal executada, pode comprometeros benefcios ambientais e sanitrios esperadosdestes sistemas (LUDUVICE, 2001).

No Reino Unido, a produo do lodochegou a quase 1 milho de m3/ano; 50 milhesde m3/ano, na Alemanha; 4,2 milhes de m3/ano,na Sua e 170 mil m3/ano em Singapura. EmSydney, a produo do biosslido atinge 190 miltoneladas/ano atualmente (HOSSAIN; STREZOV;NELSON, 2009).

De acordo com Barneto el al. (2009),em 2005, a produo espanhola de lodo de

esgoto foi de 1.120.000 toneladas de matriaseca. Seu uso principal foi a disposio no solo(725.000 toneladas).

Atualmente, cerca de 0,25 milhes detoneladas (peso seco) de lodo de esgoto soproduzidos anualmente na Austrlia, sendoque um tero do biosslido aplicado naagricultura (MOLLOY et al., 2005).

Estima-se que a produo de lodo noBrasil est entre 150 a 220 mil toneladas dematria seca por ano (SOARES, 2004). No esta-do de So Paulo, onde se concentra a maiorparte das estaes de tratamento de esgotos, j

se ultrapassou, h alguns anos, a produo de100 toneladas de lodo seco por dia (OLIVEIRA,2000). Na regio metropolitana de So Paulo,a produo diria das cinco maiores ETEs estestimada em 540 toneladas/dia de lodo (baseseca) para 2005. Conforme previso de Tsutya(2000), a produo de lodo de esgoto em baseseca na regio metropolitana de So Paulo serde 785 toneladas dirias em 2015.

Embora o lodo biolgico normalmenteseja o resduo produzido em maior quantidadeem uma ETE, outros tipos de slidos so retidos

em diferentes operaes nas estaes de tra-tamento de esgotos. A figura 1 apresenta odesenho esquemtico da Estao de Tratamentode Esgoto (ETE) Vila Unio, localizada emPalmas, Tocantins. O sistema composto porrede coletora, tratamento preliminar, estaoelevatria, reator UASB e Lagoa Facultativa. Oefluente final lanado no Crrego gua Fria,localizado nas proximidades da ETE. Os princi-pais resduos slidos gerados nessa estaoso: (1) areia, plsticos, papis e gordura dotratamento preliminar e (2) lodo biolgico doreator UASB e Lagoa Facultativa. Os resduosslidos, gerados no tratamento preliminar, sotratados com cal e dispostos em valas localizadasna prpria estao. O lodo biolgico, produzido

no reator UASB e em Lagoa Facultativa, lanadoem leitos de secagem. A descarga do lodo, feitadiretamente do reator UASB, realizada a cadams em quantidade mdia que varia entre 33,6e 50 m3de lodo.

De acordo com Damasceno e Campos(1998), o tratamento e disposio de lodo devemser geridos para minimizar problemas ambien-tais com o odor e o lanamento no ambiente decontaminantes e patgenos. Entre as principaisopes de disposio de lodo no ambienteencontram-se: 1) disposio no solo (uso agrcola,

florestas, reas de recuperao); 2) disposio ematerro; 3) disposio no mar; 4) incinerao.A pirlise uma prtica que pode ser

empregada para o aproveitamento do lodo deesgoto como biomassa. Nesse processo trmico,so gerados produtos com valores agregados, taiscomo, leo, gases e carvo que podem ser utilizadoscomo fonte de combustveis ou em outros usosrelacionados indstria (PEDROZA et al., 2010).

Figura 1 Desenho esquemtico da ETE Vila Unio,localizada em Palmas, Tocantins

Fonte: Cardoso; Vieira, (2010).

O principal objetivo desta reviso apresentar as formas de aproveitamento e des-tinao final do lodo produzido em estaes de

Gerao de Resduo Slido

Grade Caixa de Areia Caixa de Gordura

Coletor de gs

Leito de Secagem

EsgotoBruto

EfluenteFinal

Crrego guaFria

Medidor deVazo


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O processo de pirlise como alternativa para o aproveitamento...


tratamento de esgotos. So discutidos aqui, osprocessos de incinerao e pirlise, a disposiono solo e a destinao final do lodo em aterrossanitrios.

2 Uso em agricultura

Uma das alternativas encontradas para adisposio final desses resduos como benefcioambiental e principalmente econmico areciclagem agrcola, devido a sua composioem termos de matria orgnica e nutrientespara as plantas (ANDREOLI et al., 2006).

O lodo uma importante fonte de matria or-gnica, micro e macronutrientes (tabela 1). Quandoaplicado ao solo, pode conferir maior capacidade

de reteno de gua, maior resistncia eroso,diminuio do uso de fertilizantes minerais, maiorresistncia da planta aos fitopatgenos e aumentoda produtividade da cultura (CORRA, 2004).No entanto, a presena de metais pesados nobiosslido pode comprometer o seu uso agrcola.Segundo Canellas et al. (1999), uma frao damatria orgnica do lodo, no biodegradvel,tem a capacidade de quelatar metais e, issoreduz a quantidade disponvel desses elementospara o processo de absoro pelas plantas. Acontaminao dos vegetais por metais pesados

depende de sua mobilidade no solo e de suabiodisponibilidade. Esses elementos apresentambaixas solubilidade e mobilidade no solo, comrisco baixo de contaminao (MUCHOVEJ;OBREZA, 2004). Deve-se considerar que osmetais pesados, encontrados no biosslido, en-contram-se combinados a compostos orgnicose que so menos absorvidos pelas plantas doque os que podem ser encontrados em fertilizan-tes qumicos comerciais (FROSTA; KETCHUMJNIOR, 2000).

Um aspecto importante que deve serlevado em considerao a acumulao

e biomagnificao de metais pesados nacadeia alimentar. Os seres humanos podemse contaminar por esses elementos qumicosatravs da ingesto de partes comestveis deplantas contaminadas, de consumo de animais,previamente contaminados, ou de subprodutospreparados com esses vegetais CHIBA, 2005).

Alguns poluentes orgnicos presentes nolodo tambm tornam invivel a aplicao de lodona agricultura. Segundo Andreoli; von Sperling eFernandes (2001), o acmulo desses compostostxicos no lodo acontece, geralmente, quando

efluentes industriais so tratados juntamentecom o esgoto domstico. Tais compostos soadsorvidos no floco do lodo biolgico. Os prin-cipais poluentes orgnicos mais comuns nosefluentes industriais so: cianeto, fenol, cloreto demetileno, tolueno, etil-benzeno, tricloroetileno,tetracloroetileno, clorofrmio, naftaleno, ftalato-butil de benzila, acrolena, xileno, cresis, aceto-fenona, metil sobutil acetona, difenilamina, anili-na e acetato de etila. De acordo com Clarke etal. (2008), as dioxinas, presentes no lodo deesgoto, tm recebido ateno especial devido sua toxicidade, persistncia e bioacumulao.O grupo mais importante de dioxinas so os2,3,7,8-congneros, dos quais 12 tm sidoidentificados como particularmente txicos.

As principais fontes de gerao so a produoindustrial de substncias como clorofenis, bife-nilas policloradas (PCBs) e cloranil, a incineraode lixo e emisses por veculos motorizados.

Dentre os organismos patognicos, cincogrupos podem estar presentes no lodo: os helmin-tos, os protozorios, os fungos, os vrus e as bact-rias (ANDREOLI; VON SPERLING; FERNANDES,2001). Segundo Black (1999), os helmintosdespertam grande interesse, pois o ambienteencontrado nos processos de tratamento deesgoto propcio ao embrionamento de seus

ovos. Alguns gneros como Ascaris, ToxocaraeTrichurisso extremamente resistentes amplavariedade de condies fsicas e qumicas, sendocapazes de sobreviver por vrios anos no solo.

Devido ao potencial de risco representa-do pelos contaminantes que podem ser encon-trados na composio do biosslido, tais comosubstncias orgnicas e inorgnicas txicas eagentes patognicos, o Conselho Nacionaldo Meio Ambiente (CONAMA) elaborouuma resoluo que disciplina o seu uso comofertilizante. A Resoluo n 375, de 29 de agostode 2006,

[...] define critrios e procedimentos, para o

uso agrcola de lodos de esgoto, gerados em

estaes de tratamento de esgoto sanitrio e

seus produtos derivados. (BRASIL, 2006, p. 1).

A resoluo abrange aspectos relacionadosaos parmetros de qualidade do resduo es caractersticas dos locais de aplicao,dentre outros. No estado de So Paulo, oestabelecimento de procedimentos e critriospara o uso de resduos em reas agrcolas dadopela norma Aplicao de biosslidos em reas


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agrcolas critrios para projeto e operao P4230 (CETESB, 1999). No Estado do Paran, aResoluo CONAMA n 375 complementadapela resoluo da Secretaria do Estado do MeioAmbiente (SEMA) 021/09 (PARAN, 2009).

Tipo delodo

C N P K Ca Mg

Aerbio 32,1 4,19 3,7 0,36 1,59 0,6

Anaerbio 20,1 2,22 0,67 0,95 0,83 0,3

Tabela 1 - Teor de nutrientes e carbono em diversos tiposde biosslidos no Brasil (% de matria seca)Fonte: Andreoli; von Sperling; Fernandes, (2001).

2.1 A experincia internacional e brasileira comreuso de lodo de esgoto

A experimentao sobre o uso de lodo deesgoto na agricultura, no Brasil, acontece desde adcada de oitenta. Bettiol; Carvalho e Franco (1982)foram os primeiros pesquisadores a publicaremartigos sobre a utilizao de lodo na agricultura.O uso de biosslidos para reas florestais ainda fato recente. Em 1998, um grupo de pesquisadoresda Universidade de So Paulo (USP) iniciou asprimeiras pesquisas com o uso de biosslidos emculturas florestais (POGGIANI; BENEDETTI, 1999).Antes de 1998, foi encontrado na literatura apenas

o registro de um trabalho com produo de mudas(MORAIS et al., 1997). Recentemente, Vieira eSilva (2005) estudaram o efeito de biosslidoseco granulado sobre o crescimento inicial dequatro espcies arbreas pertencentes a diferentescategorias ecolgicas. Esse biosslido foi produzidopela ETE de Barueri, da companhia de SaneamentoSABESP (SP).

O grupo de pesquisadores da ESALQ/USP (FARIA, 2000; FARIA; RODRIGUES, 2000;FORTES NETO, 2000; VAZ, 2000; ROCHA,2002; VELASCOMOLINA, 2004; GUEDES,2005; ANDRADE, 2005) publicaram resultados

sobre a utilizao de biosslidos em plantios deeucalipto. Segundo Faria e Rodrigues (2000),o potencial de uso do lodo da ETE de Barueri(SABESP) em reas reflorestadas, prximas es-tao, muito grande. Os autores concluramtambm que existe demanda para o uso do bios-slido como fertilizante e condicionador de soloem plantios de Eucalypyus e Pinus no estado deSo Paulo, indicando a existncia de uma reareflorestada aproximada de 321 mil hectares.Kronka (2003), em trabalho realizado pelo InstitutoFlorestal do Estado, informa que a rea plantada

aumentou nos ltimos anos e que existe um totalde 770 mil hectares de reflorestamento comPinus e Eucalyptus em So Paulo e isso mostra aelevada potencialidade dos reflorestamentos emconsumir o lodo de esgoto produzido nas esta-es de tratamento (ANDREOLI et al., 2006).No Estado de So Paulo, o biosslido vemsendo avaliado pelo Instituto Agronmico deCampinas (IAC) como fertilizante para as culturasde pupunha (litoral norte), de banana (Vale doRibeira) e de milho e caf (Campinas) com resul-tados promissores em termos de aumento deprodutividade e reduo no uso de fertilizantesqumicos (FARIAS; RODRIGUES, 2000).

Chiba (2005) avaliou o uso de biosslidocomo fonte de nitrognio e fsforo para a cultura

da cana-de-acar, entre os anos de 2002 e 2004.O autor comprovou que o lodo constituiu-se umafonte eficiente de nitrognio para a cana-soqueira,no sendo necessria a aplicao adicional defontes nitrogenadas para a obteno de colmose de acares similares ao do tratamento comadubao mineral convencional. Para a cana-planta, foi necessrio aplicar 75% da dose defsforo, recomendada para obter rendimentossimilares aos da adubao mineral. Nesse estudo,o autor concluiu que a aplicao de biossli-dos no causou efeitos prejudiciais qualidade

do solo e da cultura produzida. Foi observado,tambm, que os teores de metais pesados no solo,nas folhas e no caldo da cana foram semelhantesqueles obtidos com a adubao mineral.

Guedes (2005) analisou a ciclagem bio-geoqumica de nutrientes em um experimentocom Eucalyptus grandis fertilizado com taxas deaplicao de 10, 20 e 40 Mg/ha de biosslido,base seca, cinco anos aps o plantio. O bioss-lido proporcionou aumentos significativos defitomassa, de produo de serapilheira e nadevoluo de nutrientes ao solo com o aumentodas taxas de aplicao. Para a dose de 20 Mg/ha

a taxa mdia de degradao foi igual a 2,42 Mg/ha. ano. O autor afirma ainda que a aplicaodo biosslido propiciou, na fase final da rotao,maiores estoques de nutrientes em todos oscompartimentos do ecossistema e que h umamaior capacidade em manter a sustentabilidadeprodutiva do ecossistema, quando se aplicabiosslido.

O lodo de esgoto, gerado nas estaes detratamento de esgoto (ETEs) da Sanepar, higie-nizado pelo processo de estabilizao alcalinaprolongada (PARAN, 2009). Segundo Marin


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et al. (2010), alm de ser sanitariamente eficiente,a higienizao alcalina do lodo converte o lodoem corretivo de acidez do solo, o que pode trazervantagens agrcolas e econmicas, com ganhode produtividade de at 40% e economia mdiana compra de adubos qumicos e calcrio deR$ 500,00 por hectare.

Salvador (2006) avaliou o efeito daaplicao de lodo de esgoto tratado alcalina-mente sobre a correo da acidez do solo, sobreo fornecimento de nutrientes ao solo e sobre odesenvolvimento de cultivo de soja. Foi utilizadolodo de esgoto urbano proveniente da ETE-Belm/Sanepar de Curitiba-PR. As plantas foramcultivadas em vasos com Latossolo Hplico. Osresultados da pesquisa revelaram que doses

crescentes do biosslido melhoraram os atribu-tos ligados fertilidade do solo, tais como,elevao do pH, eliminao do Al3+ trocvel eaumento na disponibilidade de nutrientes comoo Ca e Mg, o que gerou melhor desenvolvimentodas plantas.

Bastos et al. (2009) aplicaram a metodo-logia de Avaliao Quantitativa de Risco Micro-biolgico (AQRM) como base para a apreciaocrtica, preliminar e exploratria da ResoluoCONAMA n 375/2006 e do risco envolvido emdiferentes cenrios hipotticos de exposio, que

envolvam o trabalhador e o consumidor coma prtica do uso agrcola de lodos de esgotos.Foram construdos dois cenrios de exposiopara o uso de biosslidos Classes A e B: (i) riscodo consumidor, decorrente do consumo deolercolas (folhosas e razes) ingeridas cruas; (ii)risco do trabalhador, decorrente da ingestoinvoluntria de partculas de biosslidos ou desolo. Os resultados revelaram que riscos maiselevados parecem estar mais relacionados sade ocupacional (risco do trabalhador) doque sade do consumidor. Com relao aospatgenos considerados, os riscos mais elevados

parecem estar relacionados transmisso de vruse, na sequncia, de helmintos, protozorios e,por ltimo, de bactrias.

De acordo com Fytili e Zabaniotou (2008),o uso agrcola de lodo na Europa tem se tornadoo principal mtodo de eliminao, sendo que37% do lodo produzido utilizado na agricultura,11% incinerados, 40% depositados em aterros e12% usado em outras reas como silvicultura erecuperao de reas degradadas.

Os efeitos da aplicao de lodo de esgotoem cultivares de oliveiras (Olea europaea) foram

estudados por Gasc e Lobo (2007) na Espanha.As plantas foram cultivadas em vasos de 8,5 Le submetidas aos seguintes tratamentos: 0,3,66, 7,32, 14,65, 29,3, 58,6 e 117,2 g lodo/kgsolo, que corresponderam, respectivamente,a 0, 4, 8, 16, 32, 64 e 128 Mg ha-1 de pesoseco de lodo de esgoto. Foi observado napesquisa, que nas taxas de aplicao de 64e 128 Mg ha-1 ocorria queda e queima departe das folhas das plantas aps 120 dias decultivo, embora as taxas cumulativas de metaispesados no solo no ultrapassasem os valoreslimites dos regulamentos europeus. Em geral,as taxas de aplicao de lodo aumentaramsignificativamente o nvel de Cr, Ni, Cu, Zn, Cde Pb em solos e plantas.

Wang et al. (2008) estudaram o efeito daaplicao de lodo de esgoto em solos e gramneasnativas (Zoysia japonica e Poa annua). O lodode esgoto usado era tipicamente domstico daChina. As taxas de aplicao usadas durante oexperimento forma de 0, 15, 30, 60, 120 e 150 tha-1. Os resultados experimentais mostraramque o teor de nutrientes do solo, principal-mente em matria orgnica, foi aumentado apsa aplicao do lodo de esgoto. O biosslidoproporcionou um crescimento das gramneas,em todas as taxas de aplicao, bem superior ao

do experimento de controle. As concentraesde metais pesados no solo tambm aumentaram,porm, o teor de Zn no excedeu o padro dequalidade rigoroso chins para o solo. Pb e Cuno excederam o padro para a classe B no solo,mas a concentrao de Cd no solo alterado pelolodo de esgoto ultrapassou o padro da classe B.

Singh e Agrawal (2010) estudaram o efeitoda aplicao de lodo de esgoto no cultivo de arroz(Oryza sativa), avaliando o acmulo de metaispesados, crescimento e produo vegetal. Foramaplicadas as taxas 0, 3, 4, 5, 6, 9,12 kg m-2. Osdados da pesquisa mostram que o lodo de esgoto

alterou as propriedades fsico-qumicas do solo,aumentando, assim, a disponibilidade de metaispesados no solo e, consequentemente, com maioracmulo nas partes das plantas. O comprimen-to da raiz diminuiu, enquanto o comprimentodo ramo, nmero de folhas, rea foliar e bio-massa total aumentou significativamente, quandocultivados sob diferentes taxas. A safra de arrozaumentou em 60%, 111%, 125%, 134% e 137%em 3, 4, 5, 6, 9 e 12 kg m-2, respectivamente,quando comparados queles cultivados em solossem alteraes.


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3 Aterros sanitrios

A destinao em aterros sanitrios aforma mais comum para o lodo de esgoto dasETEs brasileiras. Esse processo pode ser realizadode duas formas: (1) a disposio conjunta comos resduos slidos urbanos, genericamente de-nominados de lixo; e (2) a disposio em aterrosconstrudos exclusivamente para esse fim. Namaior ETE da Amrica Latina, a da Companhiade Saneamento SABESP na cidade de Barueri,estado de So Paulo, a co-disposio com olixo urbano em um aterro sanitrio, localizadona Rodovia dos Bandeirantes, o destino finaldado ao biosslido. Nesse caso, a disposio s permitida pela Prefeitura Municipal de So Paulo

desde que o peso do biosslido no ultrapasse5% do peso dos resduos urbanos dispostos e suaumidade no supere 60% (TSUTYA, 2000). Oautor salienta que o grande inconveniente dessaprtica a diminuio da vida til dos aterrossanitrios, destinados deposio dos resduosslidos e que ela s vivel, quando h acooperao entre os responsveis pela produodo biosslido e pela coleta e tratamento do re-sduo slido urbano.

Para Silvrio (2004), os destinos mais co-muns para o biosslido produzido no Brasil so

os aterros sanitrios, ou exclusivos, prximos sETEs, lagoas de lodo ou mesmo de maneira nocontrolada em reas agrcolas. Atualmente, odestino final adotado para a totalidade do bios-slido, produzido na Regio Metropolitana deSo Paulo (RMSP), a co-disposio com resduosslidos urbanos (lixo) nos Aterros Sanitrios Muni-cipais So Joo (Zona Leste) e Bandeirantes (ZonaOeste) da Prefeitura Municipal de So Paulo.

No aterro exclusivo, os lodos de esgotosso depositados aps serem secos termicamen-te ou como tortas tratadas. Ensaios geotrmicosmostram que tortas com 40% de lodo de

esgotos com cal virgem, ou 90% de slidos, soas mais adequadas para esse tipo de destino(TSUTIYA, 2000).

Nos EUA, Webb; Jokela e Smith (2000)apresentam um custo de US$ 50,00, por toneladaseca, para a disposio de biosslido em aterrossanitrios. Segundo Lopes (2001), a SABESP teveum custo para a disposio final de biosslidosno estado de So Paulo, de aproximadamenteR$ 450.000.000,00 na regio metropolitana,R$ 20.000.000,00 no interior do Estado eR$ 10.000.000,00 no litoral. O volume do lodo

de esgoto produzido na regio metropolitanacorresponde a 93% do total produzido no Estado,sendo que o interior e o litoral contribuem com5% e 2%, respectivamente.

Park e Heo (2002) afirmam que o melhormtodo adotado para o tratamento de resduosurbanos a reciclagem e reuso, no entanto, afrao orgnica, passvel de reciclagem peloprocesso de compostagem, da ordem de 40%do volume total do resduo produzido em pasesde economia industrializada, j em pases emdesenvolvimento o resduo slido (lixo) podeter uma parcela orgnica no reciclvel maior,reduzindo significantemente esse porcentual.Os aterros sanitrios so conhecidos como omtodo mais oportuno e barato para dispor a

parcela slida no reciclvel. Entretanto, essemtodo simples pode causar vrios problemascomo, por exemplo, a poluio das guas sub-terrneas, lixiviao, emisso de metano econtaminao dos solos. Viana (1999) ressaltaque os aterros sanitrios, embora importantes,apresentam algumas limitaes como o tempode vida razoavelmente curto e a grande difi-culdade na obteno de locais adequados parasua implantao nas proximidades dos centrosurbanos, que no aqueles considerados derecarga de aquferos. Alm disso, tm sido des-

critas na literatura outras questes que podemestar ligadas a instalaes de aterros sanitrios,no que diz respeito ao impacto social e danosbiolgicos causados s populaes circunvizi-nhas e tambm aos trabalhadores do local(SILVRIO, 2004).

Os principais aspectos negativos dadisposio de biosslidos em aterros sanitriosso: a exalao de odor desagradvel, quando obiosslido no for devidamente estabilizado, e apoluio visual, o que tem causado reclamaes

justificveis das populaes vizinhas aos aterros.Adicionalmente, a produo de chorume e o

seu tratamento so outro fator de preocupaona operao de aterros sanitrios (FARIA, 2007).

H uma tendncia mundial no sentido deproibir a disposio do biosslidos em aterrossanitrios. A justificativa que estudos recen-tes indicam ser possvel o seu reuso em outrasatividades. Isso, por um lado, reduziria a pressopor recursos extrados da natureza, por exemplo,os fertilizantes minerais, por outro, reduziria anecessidade da construo de novos aterros. NaEuropa, foi formulada e adotada uma diretrizpelos pases membros que obriga a coleta e


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tratamento de esgotos de todas as cidades commais de 2000 habitantes (STENGER, 2000).Aliada ao potencial aumento na produo debiosslidos, a diretriz ainda proibiu, a partir doano de 2002, o uso de aterros sanitrios comodestino final para resduos com possibilidade dereciclagem.

Nos EUA, a disposio do biosslidoem aterros sanitrios vem sendo reduzida gra-dativamente, devido aos elevados custos e adificuldade em se encontrar reas apropriadas aesse fim. Em 1998, 17% dos biosslidos eramdispostos em aterros sanitrios, sendo que, em2010, a disposio representou apenas 10%. Huma expectativa de que essa tendncia mundialde no permitir que resduos com possibilidades

de reuso sejam depositados em aterros venha aser seguida tambm pelo Brasil (TSUTYA, 2000).

4 Incinerao

A incinerao o processo de destruiotrmica de resduos de alta periculosidade, me-diante a exposio dos mesmos a temperaturassuperiores a 1000C, transformando-os em cin-zas inertes. Durante o processo de incinerao,os gases gerados so adequadamente tratados eas cinzas (volume reduzido) so depositadas em

aterros apropriados. o mtodo mais adequadopara o tratamento de resduos slidos de serviosde sade KHIARI et al., 2004).

Durante a incinerao de biosslidos,a massa inicial reduzida em at 5 vezes,restando apenas os slidos fixos. Essa alternativanormalmente empregada, quando a conta-minao do biosslido muito alta, ou quandoh escassez de reas adequadas implementaode alternativas. A incinerao do biosslido, almde ser potencialmente poluidora da atmosfera,consome grande quantidade de energia e requerelevados investimentos em filtros para a reteno

dos gases txicos produzidos (ANDREOLI; VONSPERLING; FERNANDES, 2001).

No entanto, Lundin et al. (2004) afir-mam que um dos aspectos favorveis daincinerao, ou co-incinero de resduos ur-banos, a possibilidade de reaproveitamentode componentes ou da energia contida nobiosslido. Ela pode produzir calor e eletricidadeem substituio a outras fontes energticas, co-mo leo combustvel ou gs natural. A energiaproduzida pode ainda ser utilizada no prprioprocesso, reduzindo assim o custo operacional

da atividade. Segundo os autores, a receitaproporcionada por esse aproveitamento de ener-gia pode representar o equivalente a 11% doscustos operacionais totais dessa opo. Valorestpicos do poder calorfico de diferentes tipos delodo so apresentados na tabela 2.

Santos (2009) cita que a Usina Verde,localizada no Rio de Janeiro, um exemplo deutilizao do processo de incinerao para agerao de energia. Segundo a pesquisadora, oincinerador pode tratar trinta toneladas diriasde resduo slido urbano com uma produoenergtica de 0,7 MW.

Diferentes tcnicas vm sendo estudadaspara recuperar algumas substncias teis duranteo processo de incinerao. Uma delas utiliza o

cido sulfrico para dissolver o fsforo contido namatria orgnica para sua posterior recuperao.O processo requer uma quantidade elevada deprodutos qumicos, entretanto, no s o fsforo,como tambm os metais pesados podem serrecuperados para posterior tratamento individualou disposio em aterros para resduos perigos.O potencial dessa alternativa levou o governosueco a estipular como meta, at o ano de 2010,a recuperao de pelos menos 75% do fsforocontido nos biosslidos gerados naquele pas(LUNDIN et al., 2004).

Tipo de LodoPoder Calorfico

(kJ/kg)

Lodo bruto primrio 23.000 29.000

Lodo digeridoanaerbio

12.793

Lodo ativado 19.770 23.000

Tabela 2 - Poder calorfico de diferentes tiposde lodos de esgotos

Fonte: Andreoli; von Sperling; Fernandes, (2001).

5 O processo de pirlise e o aproveitamentode lodo de esgoto

Vrias tecnologias esto sendo desen-volvidas e representam outras alternativas viveispara o aproveitamento do biosslido. Dentreessas alternativas, citam-se: a pirlise, a oxidaomida e o processo de gaseificao. A pirlisetem muitas vantagens comparadas as outrasalternativas. No processo piroltico, so geradosprodutos que podem ser usados, tais comoleo, gases e carvo, como fonte de combust-veis ou em outros usos relacionados indstria


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petroqumica (KARAYILDIRIM; YANIK; YUKSEL,2006).

A pirlise pode ser definida como a de-gradao trmica de qualquer material orgnicona ausncia parcial ou total de um agenteoxidante, ou at mesmo, em um ambiente comuma concentrao de oxignio capaz de evitara gaseificao intensiva do material orgnico. Apirlise geralmente ocorre a uma temperaturaque varia, desde os 400C, at o incio do regimede gaseificao (PEDROZA et al., 2010).

Existem dois tipos de processos de pirlise,

o convencional (slow pyrolysis) e a pirlise rpida.Os termos pirlise lenta e pirlise rpidase diferenciam entre si atravs de variveis deprocessos tais como: (1) taxa de aquecimento,(2) temperatura, (3) tempo de residncia dasfases slida e gasosa e (4) produtos desejados.De acordo com essas variveis de processos, ostipos de pirlise foram subdivididos em:(1) carbonizao; (2) convencional; (3) rpido;(4) flash-lquido; (5) flash-gs; (6) ultra; (7) vcuo;(8) hidro-pirlise e (9) metano-pirlise (VIEIRA,2004), conforme tabela 3.

Variantes doprocesso

Tempo deresidncia

Temperatura doprocesso, C

Produtos obtidos

carbonizao

convencional

rpida

flash-lquido

flash-gs

horas/dia

5 30 min

0,5 5 s

< 1 s

< 1 s

400 450

at 600

500 550

< 650

> 650

carvo vegetal

bio-leo, carvo e gs

bio-leo

bio-leo

gs combustvel

vcuo 2 30 s 400 bio-leo

metano-pirlise < 10 s >700 produtos qumicos

hidro-pirlise < 10 s


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do emprego do lodo de esgoto sanitrio, naproduo de leo combustvel e de adsorventesde baixo custo. Esses adsorventes podem serutilizados no tratamento de efluentes industriais(MOCELIN, 2007).

A empresa ENERSLUDGE, da Austrlia,produz leo piroltico de lodo. A planta tem acapacidade de processar 20 toneladas de lodopor dia, produzindo 200-300 litros de leopiroltico por tonelada de lodo seco (DOSHI;VUTHALURU; BASTOW, 2003).

Fonts et al. (2009) determinaram que ocontedo de cinzas tem grande influncia napirlise de lodos de esgoto do tipo anaerbio.Segundo dados da pesquisa, o teor de cinzas dabiomassa favoreceu um aumento do rendimento

da frao gasosa e a diminuio do percentualda frao lquida nas condies operacionaisestudadas (reator de leito fluidizado, temperaturado leito de 550C, gs de arraste nitrognio). Aconcentrao de gs H

2na frao gasosa era bem

maior nas amostras que possuam maiores teoresde cinzas. Este fato pode ser atribudo s reaesde desidrogenao, favorecidas pelo efeito ca-taltico das cinzas na pirlise dessa biomassa.Domnguez; Menndez e Pis (2006) trabalharamcom dois tipos de lodos de esgotos e tambm obser-varam que a produo de H

2 era maior, quando

se empregava um lodo com maior teor de cinzas.Lutz et al. (2000) pirolisaram trs tiposde lodos: (1) lodo domstico do sistema delodos ativados; (2) lodo domstico de digestoranaerbio; (3) lodo de uma indstria de verniz.O reator piroltico funcionava em sistema debatelada, a 380C, com um tempo de retenode 3 horas em atmosfera de nitrognio. Olodo ativado apresentou o maior rendimentona obteno de leo (31,4%), seguido dolodo industrial (14,2%) e do lodo digerido(11%), conforme tabela 4. O leo obtido noexperimento possua uma concentrao de 26%

de cidos graxos para o lodo ativado e de apenas3% para o lodo digerido.

Tipo de lodoRendimento (%)

leo Carvo gua Gs

Lodo ativado 31,4 50,1 6,8 11,7

Lodo digerido 11 69,4 10,2 9,4

Lodo industrial 14,2 68 10,1 7,7

Tabela 4 - Rendimentos das fraes orgnicas, carvo,gua e gs resultantes de processos de pirlise de

lodos de esgotos domstico e industrialFonte: Adaptado de Lutz et al., (2000).

Karayildirim; Yanik e Yuksel (2006) estu-daram os produtos de pirlise de lodo de esgotoem duas situaes: (1) usando um lodo misto(lodo qumico + lodo aerbio) de uma indstriapetroqumica (LM) e (2) leo flotado de umdecantador primrio de uma refinaria (OL).O experimento de pirlise se deu em reator apresso atmosfrica e a uma vazo de nitrogniogasoso de 25 mL/min. O reator era aquecidoa uma taxa de 7 C/min at atingir 500C,sendo mantida essa temperatura por 1 hora.Os rendimentos dos produtos obtidos nessapesquisa so apresentados na tabela 5.

Tipo delodo

Composio (%)

leo Gs gua Carvo

LM 13,2 20,9 26,0 39,9

OL 29,8 14,9 14,1 41,2Tabela 5 - Rendimento das fases de pirlise de lodo

Fonte: Adaptado de Karayildirim; Yanik; Yuksel, (2006).

Os principais produtos gasosos obtidosforam, CO, hidrognio e metano para o lodoOL; j no lodo LM eram os gases CO, CO

2e C

3,

e o fato do lodo LM possuir maior quantida-de de CO

x pode estar relacionado com a

maior concentrao de grupos carboxlicos

em sua composio, tabela 6. Os gases dapirlise de LM e OL tm poder calorficode 29,9 e 35,8 MJNm-3, respectivamente(KARAYILDIRIM; YANIK; YUKSEL, 2006). Essecalor pode ser usado como parte da energiarequerida para a planta de pirlise. Chang etal. (2000) afirmaram, atravs de estudos, quea fase gasosa de pirlise de lodo de esgoto,contendo uma concentrao de gases de 19%,possua um poder calorfico de 2,55 MJNm-3.

Menedez et al. (2004), estudandopirlise convencional e de forno micro-ondascom quatro tipos de lodos, obtiveram uma fase

gasosa com alto teor de CO e H2 (48 62%)para micro-ondas, enquanto que na pirliseem forno convencional, os gases possuamuma alta concentrao de hidrocarbonetos dealto poder calorfico (25%). O poder calorficodos gases na pirlise convencional variou entre13,0 a 14,0 MJNm-3, enquanto que na pirliseem forno micro-ondas, o valor oscilou entre 6,0a 8,6 MJNm-3.

Werle e Wilk (2010) relatam que a fraogasosa do processo de pirlise constitudade hidrognio, metano, monxido carbono e


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dixido de carbono. O poder calorficodessamistura gasosa cerca de 15MJ/m3.

Hossain; Strezov e Nelson (2009) pi-rolisaram amostras de lodos de diferentes ori-gens, incluindo lodos domstico, comercial eindustrial. Todas as amostras foram pirolisadasem reator de leito fixo, com taxa de aquecimentode 10 C/min. Os principais gases formadosdurante a decomposio dos lodos foram:CH

4, C

2H

4, C

2H

6, CO, CO

2 e H

2. O escape do

material voltil, neste trabalho, foi monitoradoatravs de cromatografia gasosa. O CO

2foi o

principal produto formado em temperaturasmais baixas, enquanto que o CO era formadoem temperaturas em torno de 500C. Oshidrocarbonetos foram determinados na faixade temperatura entre 300 e 600C, ao passoque hidrognio comeou a ser liberado a partirde 300C e mostrou uma taxa constante deliberao at a temperatura final do processo.

Tipo deLodo

Composio (%)

H2

C1

C2

C3

C4

C5

C6

CO CO2

LM 4,59 3,04 1,13 11,46 5,42 1,59 - 51,34 21,43

OL 23,96 19,47 6,32 6,43 4,22 1,99 1,24 27,32 9,05Tabela 6 - Composio dos gases da pirlise de lodo de esgoto a 500 C

Fonte: Adaptado de Karayildirim; Yanik; Yuksel, (2006).

Inguanzo et al. (2002) pesquisaram pi-rlise de lodo de esgoto e descobriram que opoder calorfico dos gases era influenciado pelapresena de hidrocarbonetos nessa fase. Segundodado da pesquisa, foi obtido um poder calorficode 25,0 MJNm-3 temperatura de 455C emreator piroltico operado com uma taxa deaquecimento de 5 C/min. Esse calor liberado

est relacionado com a liberao mxima deC2H

4 e C

2H

6. A uma taxa de aquecimento de

60 C/min, a liberao dos gases aconteceu emtemperaturas mais elevadas e os compostos CH

4,

H2 e CO possuam as mais altas concentraes.

No caso do aquecimento taxa de 60 C/min,o poder calorfico mximo observado foi de20 MJNm-3e ocorreu temperatura de 600C.

5.2 Aplicaes dos produtos da pirlise

Os produtos obtidos durante a pirlise(gases, lquidos e slidos) so gerados em pro-

pores diferentes, dependendo dos parmetrosconsiderados como, por exemplo, a temperaturafinal do processo, presso de operao doreator, o tempo de residncia das fases slidas,lquidas e gasosas dentro do reator, o tempode aquecimento e a taxa de aquecimento daspartculas de biomassa, o ambiente gasoso e aspropriedades iniciais da biomassa. O principalobjetivo no processo de pirlise a obtenode produtos com densidade energtica maisalta e melhores propriedades do que aquelasda biomassa inicial. Esses produtos podem

ser usados para abastecer energeticamente oprprio processo ou serem comercializadoscomo produtos qumicos ou combustveisVIEIRA, 2004).

Os principais produtos obtidos durantea pirlise de biomassa so o bio-leo (lquido),o carvo (slido) e a frao gasosa. Devidoa seus poderes energticos, esses materiais

obtidos possuem utilizaes potenciais diversas(VIEIRA, 2000).O bio-leo constitudo de hidrocarbo-

netos alifticos e aromticos, juntamente commais de 200 compostos identificados e temum alto valor energtico. Segundo Snchez etal. (2009), os compostos do bio-leo podemser agrupados nas seguintes classes: n-alcanose 1-alcenos com um nmero de carbonos,variando entre C11 e C31; hidrocarbonetosmonoaromticos que incluem benzeno, to-lueno, estireno, fenol, 1H-indeno e seusderivados alquilam; compostos aromticos

contendo nitrognio e oxignio, tais como:piridina, piridinas alquilas, 1H-pirrol, 1H-indol,isoquinolina, metilquinolinas, 9H-carbazolee benzofurano; nitrilas alifticas e aromticas;cidos carboxlicos (RCOOH), onde R re-presenta longas cadeias de tomos com 14, 15,16 e 18 tomos de carbono; longas amidas decadeia aliftica e esteroides como: colestenona,colestadieno ou colestenonaformil. Hidro-carbonetos Policclicos Aromticos (HPA),incluindo a naftalina, metil naftalenos, bifenil,acenaftileno, fluoreno, fenantreno, antraceno,


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benzo[g]-quinolina, methylphenanthrenes,11H-benzo[a]-fluoreno, benzo[a]-antraceno,criseno e benzo[a]-pireno foram tambmdetectados nesses leos.

Esse leo pode ser transportado e arma-zenado para gerao de calor em caldeirascomo leo combustvel. usado na substituiode fenol petroqumico ou pode ser fracionadopara produzir derivados da qumica fina, entreoutras aplicaes (VIEIRA, 2004).

A frao slida, o carvo, um resduoslido rico em carbono, pode ser utilizado paraa produo de carvo ativado, um excelentecomposto empregado na adsoro de compostosinorgnicos e orgnicos. O carvo ativado amplamente utilizado na extrao de metal,

purificao de gua, na medicina (absoro doveneno), limpeza de gases e na indstria dealimentos (remoo de impurezas orgnicas)(MENEDEZ et al., 2004).

A mistura de gases, gerada no processode pirlise, formada pelos componentes CO

2,

CO, CH4, H

2 e hidrocarbonetos de pequenas

cadeias carbnicas C2 e C3. Esses gases podemser utilizados para produo de calor e geraode energia, mas so, geralmente usados, paraproduzir energia no prprio processo de pirlisede biomassa ou para a secagem das matrias-

primas (SNCHEZ et al., 2009).6 Consideraes finais

Dentre os processos mais comuns dedisposio e/ou aproveitamento de lodo deesgoto cita-se: aterro sanitrio, uso agrcola, inci-nerao e disposio superficial. Com relaoao uso agrcola, em geral, pode-se afirmar que asubstituio da adubao qumica pelo biosslido,pode contribuir para o melhor desenvolvimentodas plantas, pela melhoria das caractersticasfsicas e qumicas do solo e pelo aumento da

rentabilidade econmica. importante, tambm,colocar, como limitao ao emprego deste resduona agricultura, a possibilidade da presena demetais pesados e agentes patognicos.

A forma mais comum de disposio delodo de esgoto no Brasil o aterro sanitrio.A principal preocupao com essa prtica agerao de gases, chamados de biogs. Por conteraltas concentraes de metano (CH

4) e dixido

de carbono (CO2), contribuem para o efeito

estufa e, consequentemente, para o aquecimen-to global. Assim, o biogs deve ser drenado e

queimado para a mitigao dos efeitos causadospelo seu lanamento na atmosfera.

A incinerao um processo eficiente,utilizado na reduo do volume do lodo deesgoto. Quando combinado com co-gerao, aincinerao pode resgatar grande parte da energiacontida no lodo. No entanto, as emisses de gasesnocivos, talvez seja a principal desvantagem dessaforma de disposio de lodo de esgoto.

O tratamento trmico por pirlise uma alternativa ambientalmente correta a serempregada no reaproveitamento de biossli-dos. As fraes, lquida e gasosa, obtidas duranteo processo, apresentam elevados poderes ca-lorficos que podem ser reaproveitados noprprio processo piroltico. O resduo slido,

gerado durante o processo, tambm pode serreaproveitado na construo civil.

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7. Processo de Pirólise

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