AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO AMBIENTAL DE ... - unip.br · Avaliação do desempenho ambiental de...
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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP PROGRAMA DE MESTRADO E DOUTORADO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO AMBIENTAL DE DIFERENTES CENÁRIOS PARA TRATAMENTOS DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS EM MUNICÍPIOS BRASILEIROS GESLAINE FRIMAIO DA SILVA SÃO PAULO 2017
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UNIVERSIDADE PAULISTA UNIP PROGRAMA DE MESTRADO E DOUTORADO EM ENGENHARIA DE
PRODUO
AVALIAO DO DESEMPENHO AMBIENTAL DE DIFERENTES
CENRIOS PARA TRATAMENTOS DE RESDUOS SLIDOS
URBANOS EM MUNICPIOS BRASILEIROS
GESLAINE FRIMAIO DA SILVA
SO PAULO
2017
UNIVERSIDADE PAULISTA UNIP
PROGRAMA DE MESTRADO E DOUTORADO EM ENGENHARIA DE
PRODUO
AVALIAO DO DESEMPENHO AMBIENTAL DE DIFERENTES
CENRIOS PARA TRATAMENTOS DE RESDUOS SLIDOS
URBANOS EM MUNICPIOS BRASILEIROS
Tese apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Produo (Doutorado) da Universidade Paulista UNIP
Orientadora: Profa. Dra. Ceclia M. Villas Bas de Almeida
rea de Concentrao: Sustentabilidade em Sistemas de Produo
Linha de Pesquisa: Avanos em Produo mais Limpa e Ecologia Industrial.
Projeto de Pesquisa: Avaliao e aplicao de Indicadores para desenvolvimento sustentvel
GESLAINE FRIMAIO DA SILVA
SO PAULO
2017
http://www2.unip.br/ensino/pos_graduacao/strictosensu/eng_producao/download/eng_sustentabilidade_em_sistemas_de_producao.pdfhttp://www2.unip.br/ensino/pos_graduacao/strictosensu/eng_producao/download/eng_sustentabilidade_em_sistemas_de_producao.pdf
Frimaio, Geslaine. Avaliao do desempenho ambiental de diferentes cenrios para tratamentos de resduos slidos urbanos em municpios brasileiros. / Geslaine Frimaio. - 2017. 246 f. : il. color. + CD-ROM.
Tese de Doutorado Apresentada ao Programa de Ps Graduao em Engenharia de Produo da Universidade Paulista, So Paulo, 2017.
rea de Concentrao: Sustentabilidade em Sistemas de Produo.
Orientadora: Prof. Dra. Ceclia Maria Villas Bas de Almeida. Coorientador: Prof. Dr. Biagio Fernando Giannetti.
1. Emergia. 2. Programao por metas. 3. Tratamento de resduos. 4. RSU. I. Almeida, Ceclia Maria Villas Bas de Almeida. (orientadora). II. Giannetti, Biagio Fernando. III. Ttulo. II. Agostinho, Feni Delano Roosevelt. III. Ttulo.
GESLAINE FRIMAIO DA SILVA
Data de aprovao: _____/_____/_____
BANCA EXAMINADORA
_________________________________________ ____/____/____ Profa. Orientadora Dra. Ceclia M. V. B. de Almeida
Universidade Paulista UNIP
_________________________________________ ____/____/____ Prof. Dr. Feni Dalano Roosevelt Agostinho
Universidade Paulista UNIP
_________________________________________ ____/____/____ Prof. Dr. Rodrigo Franco Gonalves
Universidade Paulista UNIP
_________________________________________ ____/____/____ Prof. Dr. Gilson Lameira de Lima
Universidade Federal do ABC UFABC
_________________________________________ ____/____/____
Prof. Dr. Maurcio Waldman Cermica City
DEDICATRIA
A todos aqueles que no desistem e conseguem transpor as barreiras em busca de seus objetivos,
em especial minha famlia.
AGRADECIMENTOS
A Jesus Cristo, pelo dom da vida e da sade;
A minha querida famlia, pelo apoio, incentivo e compreenso pela ausncia;
A minha orientadora, Profa. Dra. Ceclia M.V.B. de Almeida pela oportunidade,
pacincia e dedicao em todas as etapas deste trabalho;
Aos profs. Drs. Biagio Fernando Giannetti, Slvia Helena Bonilla, Feni Agostinho
Dalano e Ceclia M. Villas Bas de Almeida, pela oportunidade da convivncia, pelas
crticas e sugestes a este trabalho e pela formao concedida;
Aos professores da banca, doutores Gilson Lameira, Maurcio Waldman, Feni
Agostinho e Rodrigo Franco Gonalves, pela disponibilidade, observaes e
sugestes valiosas que lapidaram este trabalho;
Ao Prof. Dr. Roberto Moreno, pela ajuda significativa e indispensvel em
Programao Linear e Programao por Metas;
A todas as pessoas que contriburam no fornecimento de dados e informaes para
que esta pesquisa fosse concluda, em especial aos Srs. Mrio Martins (Projeto
Natureza Limpa), Alexandre Citvaras (Foxx Ambiental), Robson Arruda (RGT
International), Fabrcio Fortes (Valor Ambiental) e Masa Santaela (Aterro sanitrio
Stio So Joo).
Ao Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia do Sul de Minas
IFSULDEMINAS pelo incentivo Ps-Graduao;
Meus agradecimentos reitora do IFAC, Profa. Dra. Rosana Cavancante e ao reitor
do IFSULDEMINAS, Prof. Dr. Marcelo Bregagnoli pelo empenho ao meu convvio
familiar e qualidade de vida, fatores primordias para o trmino deste trabalho.
A todos os funcionrios da UNIP que todos os dias nos fornecem o suporte
necessrio para a realizao desta pesquis, em pespecial ao Luiz Guelmandi Neto,
Mrcia Nunes e Prof. Dr. Oduvaldo Vendrametto.
Ao Programa de Suporte Ps-Graduao de Instituies de Ensino Particulares
(PROSUP/CAPES), pelo apoio financeiro.
SUMRIO
Lista de Figuras................................................................................................
Lista de Tabelas...............................................................................................
RESUMO..........................................................................................................
ABSTRACT.......................................................................................................
1. Introduo.....................................................................................................19
2. OBJETIVOS ................................................................................................. 23
2.1 Objetivo Geral ........................................................................................ 23
2.2 Objetivos Especficos ............................................................................ 23
3. Reviso Bibliogrfica ................................................................................... 24
3.1 Definio: Resduos Slidos Urbanos ................................................... 24
3.1.2 Classificao dos Resduos Slidos Urbanos ................................... 24
3.2 A Poltica Nacional de Resduos Slidos, Lei 12.305 ........................... 26
3.3 Descrio dos sistemas de tratamento de RSU avaliados ................... 27
3.3.1 Aterro Sanitrio ................................................................................... 28
3.3.2 Aterro Sanitrio com produo de energia eltrica ............................ 30
3.3.3 Incinerao ......................................................................................... 32
3.3.4 Pirlise ................................................................................................ 34
3.3.5 Compostagem .................................................................................... 36
3.3.6 Tocha de Plasma ................................................................................ 38
3.4. Estado da arte da Sntese em Emergia ............................................... 41
3.4.1 Sntese em Emergia na avaliao de tratamento de resduos: Estado
da Arte..........................................................................................................41
3.4.1.1 Sntese em Emergia na avaliao de tratamento de resduos:
Estado da Arte .......................................................................................... 41
3.5 Programao por Metas ........................................................................ 47
3.5.1 Estado da arte de Programao por Metas ..................................... 48
3.6 Estudos utilizados como base de dados..............................................50
3.7 Conceito de Cenrios...........................................................................54
4. Materiais e Mtodos .................................................................................... 56
4.1 Sntese em Emergia .............................................................................. 56
4.2 Coleta de Dados .................................................................................... 58
4.3 Critrio de Escolha dos Municpios e RSU gerado ............................... 59
4.4 Cenrios propostos ................................................................................ 63
4.5 Proposio de cenrios que consideram somente o processo de
tratamento .................................................................................................... 64
4.6 Proposio de cenrios considerando o benefcio da energia eltrica . 65
4.7 Programao por Metas ........................................................................ 67
4.8 Modelo de Programao por Metas para selecionar o melhor
sistema de tratamento de RSU .................................................................. 71
5 Resultados .................................................................................................... 74
5.1 Resultados da Sntese em Emergia ...................................................... 74
5.1.1 Aterro Sanitrio ................................................................................... 74
5.1.2 Incinerao ......................................................................................... 78
5.1.3 Tocha de Plasma ................................................................................ 81
5.1.4 Pirlise ................................................................................................ 85
5.1.5 Compostagem .................................................................................... 86
5.1.6 UEVs dos sistemas de tratamento de RSU ....................................... 88
5.1.7 Cenrios empregando duas tecnologias de tratamento para
megacidades, e cidades de mdio e grande porte .................................. 89
5.1.8 Cenrios agregando trs tecnologias de tratamento ......................... 93
5.1.9 Benefcios dos cenrios com produo de energia eltrica e
composto .................................................................................................. 96
5.1.10 Cenrios utilizando trs tecnologias de tratamento ........................ 98
5.2 Anlise e Interpretao dos resultados da Programao por Metas
comparando somente o tratamento de RSU ............................................... 99
5.3 Anlise e Interpretao dos resultados da Programao por Metas
considerando os benefcios gerados com a energia eltrica e o composto
orgnico...................................................................................................101
6. Concluses ................................................................................................ 104
7. Sugestes para trabalhos futuros .............................................................. 107
Referncias Bibliogrficas ............................................................................. 108
Apndice A Smbolos da metodologia Sntese em Emergia...................... 120
Apndice B Memorial de clculo do sistema de incinerao com gerao de
eletricidade .................................................................................................... .121
Apndice C Memorial de clculo do sistema de incinerao sem a produo
de energia ...................................................................................................... 140
Apndice D Memorial de clculo da tocha de plasma com produo
de energia ...................................................................................................... 142
Apndice E Memorial de clculo da tocha de plasma sem a produo
de energia ...................................................................................................... 155
Apndice F Memorial de clculo do sistema de tratamento por pirlise .... 157
Apndice G Memorial de clculo do sistema de compostagem ................ 173
Apndice H Clculo das UEVs para cada cenrio de tratamento de RSU 191
Apndice I Clculo dos benefcios para as cidades ................................... 210
Apndice J Apresentao dos dados utilizados na Programao por Metas .
.........................................................................................................................229
Apndice K Clculo dos benefcios para as cidades ................................. 237
Referncias Bibliogrficas dos Anexos ....................................................... ..238
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Aterro sanitrio Stio So Joo........................................................29
Figura 2 Principais sistemas de infra-estrutura do aterro sanitrio .............. 30
Figura 3 Biogs So Joo Energia Ambiental .............................................. 30
Figura 4 Fluxograma de gerao de energia em aterro sanitrio ................ 31
Figura 5 Fluxograma do processo de tratamento de incinerao ................ 33
Figura 6 Fluxograma do processo de tratamento por pirlise ...................... 35
Figura 7 Forno de carbonizao ................................................................... 35
Figura 8 Organograma do sistema de compostagem .................................. 37
Figura 9 Reator do sistema de tratamento de RSU por pirlise .................. 38
Figura 10 Reator do do processo de tratamento de RSU por tocha de plasma
...........................................................................................................................39
Figura 11 Esquema de uma planta de tocha de plasma .............................. 40
Figura 12 Diagrama de energia com entradas de fluxos R,N e F ................ 57
Figura 13 Diagrama de energia do aterro sanitrio Stio So Joo ............. 74
Figura 14 Diagrama de energia do aterro sanitrio com produo de energia
......................................................................................................................... 76
Figura 15 Diagrama de energia do processo de tratamento por incinerao
......................................................................................................................... 78
Figura 16 Diagrama de energia do processo de tratamento por incinerao
Com produo de energia eltrica .................................................................. 80
Figura 17 Diagrama de emergia do tratamento por Tocha de Plasma sem
Gerao de energia ......................................................................................... 82
Figura 18 Diagrama de energia da Tocha de Plasma com gerao de
energia ............................................................................................................. 83
Figura 19 Diagrama de energia do tratamento de RSU por pirlise ............ 85
Figura 20 Diagrama de energia do sistema de tratamento por compostagem
...........................................................................................................................87
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Tabela de sistemas de tratamento de RSU....................................28
Tabela 2 Tabela de UEVs empregadas neste estudo ................................. 58
Tabela 3 Tabela de cidades de grande porte ............................................... 59
Tabela 4 Tabela de cidades de mdio porte ................................................ 60
Tabela 5 Estimativa da quantidade de RSU para as cidades .................... 60
Tabela 6 Tabela de estimativa de RSU gerado para as cidades no ano de
2016 ................................................................................................................ 60
Tabela 7 Tabela de massa de materiais reciclveis extrados do RSU
das cidades....................................................................................................61
Tabela 8 Tabela de percentual de matria orgnica presente no RSU......61
Tabela 9 Tabela do total de massa de matria orgnica produzida
pelas cidades...................................................................................................62
Tabela 10 Tabela da massa de RSU a ser tratado em cada cenrio ........ 62
Tabela 11 Tabela de proposio de cenrios F .......................................... 64
Tabela 12 Tabela de emergia do aterro sanitrio sem produo de energia
......................................................................................................................... 75
Tabela 13 Tabela de emergia do aterro sanitrio com produo de
energia eltrica ................................................................................................76
Tabela 14 Tabela de emergia do sistema de incinerao sem a produo
de energia..................................................................................................... 78
Tabela 15 Tabela de energia de incinerao com produo de energia ... 80
Tabela 16 Tabela de emergia do sistema tocha de plasma sem produo
de energia ........................................................................................................ 82
Tabela 17 Tabela de energia do sistema de tocha de plasma com
produo de energia.........................................................................................84
Tabela 18 Tabela de energia do sistema de tratamento por pirlise ....... 86
Tabela 19 Tabela de energia do sistema de tratamento de RSU
por compostagem...........................................................................................87
Tabela 20 Tabela de UEVs de cada processo de tratamento de RSU........89
Tabela 21 Demonstrativo das UEVs dos cenrios para as cidades de
grande porte ..................................................................................................... 90
Tabela 22 Tabela de UEVs dos cenrios para cidades de grande porte ... 91
Tabela 23 Tabela de UEVs dos cenrios para cidades de mdio porte ..... 93
Tabela 24 Tabela de UEV para os cenrios com trs tratamentos para mega
cidades ............................................................................................................. 94
Tabela 25 Tabela de UEV para o cenrio com trs tratamentos para cidades
de grande porte ................................................................................................ 95
Tabela 26 Tabela de UEV para o cenrio com trs tratamentos para cidades
de mdio porte ................................................................................................. 96
Tabela 27 Tabela dos cenrios com benefcios para megacidades ........... 97
Tabela 28 Tabela dos valores de benefcios para cidades de grande porte
......................................................................................................................... 97
Tabela 29 Tabela dos valores do benefcio para cidades de mdio porte . 97
Tabela 30 Tabela dos cenrios com trs tecnologias com benefcios para
as megacidades ............................................................................................... 98
Tabela 31 Tabela dos cenrios com trs tecnologias com benefcios para
cidades de grande porte .................................................................................. 98
Tabela 32 Tabela dos cenrios com trs tecnologias com benefcios para
Municpios de mdio porte ............................................................................... 99
Tabela 33 Resultado da Programao por Metas para megacidades e
Cidades de grande porte ................................................................................. 99
Tabela 34 Resultado da Programao por Metas para megacidades e
Cidades de mdio porte ................................................................................. 100
Tabela 35 Resultado da Programao por Metas para megacidades e
Cidades de grande porte ............................................................................... 101
Tabela 36 Resultado da Programao por Metas para megacidades e
Cidades de mdio porte ................................................................................. 102
LISTA DE ABREVIATURAS E SMBOLOS
ABRELPE Associao Brasileira das Empresas de Limpeza Pblica e
Resduos Especiais
ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas
a.C antes de Cristo oC Graus Celsius
Cd Cdmio
CENBIO Centro Nacional de Referncia em Biomassa
CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
CH4 Metano
CLP Controlador Lgico Programvel
CNUMAD Conferncia das Naes Unidas sobre o Meio Ambiente e
Desenvolvimento
CO2 Dixido de Carbono
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
Cr Cromo
Cu Cobre
DCP Documento de Concepo do Projeto
EIA Estudo de Impacto Ambiental
EIR ndice de Investimento em Emergia
EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuria
ELR ndice de Carga Ambiental
ESI ndice de Sustentabilidade
EYR Rendimento em emergia
F Recurso proveniente da economia
f(x) Funo
i Funo do nvel desejado
FEAM Fundao Estadual do Meio Ambiente
FGC Flue Gas Cleaning (Limpeza de gases de combusto)
Fig Figura
GEE Gases de Efeito Estufa
GLP Gs Liquefeito de Petrleo
IBAM Instituto Brasileiro de Administrao Municipal
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica
IPCC Intergovernamental Panel on Climate Change
IPEA Instituto de Pesquisa Econmica Aplicada
J Joule
K Potssio
kW QuiloWatt
kWh Quilowatt-hora
ni Variveil de desvio negativa
MDL Mecanismo de Desenvolvimento Limpo
Min Minimizar
MJ Megajoules
MMA Ministrio do Meio Ambiente
MME Ministrio das Minas e Energia
MW Megawatt
MWh Megawatt hora
N Recursos No Renovveis
N Nitrognio
NBR Denominao de norma da Associao Brasileira de Normas Tcnicas
Nm3 Normal metro cbico
Ng Nanogramo
n Nmero
NPK Nitrognio, fsforo e potssio
ONU Organizao das Naes Unidas
O2 Oxignio (gs)
P Fsforo
Pb Chumbo
Pi Varivel de desvio positiva
PMGIRS Plano Municipal de Gesto Integrada de Resduos Slidos Urbanos
PLS Projeto de Lei do Senado
R Recuros Renovveis
RIMA Relatrio de Impacto ao Meio Ambiente
RJ Rio de Janeiro
RSU Resduos Slidos Urbanos
RUC Resduo Urbano CArbonizado
Sej Joules de energia solar
SNIS Sistema Nacional de Informaes sobre saneamento
SGW Soil and Groundwater Services Company
SMA Secretaria do Meio Ambiente
SP So Paulo
t Tonelada
Un Unidade
UEV Valor de emergia unitrio
UFC Unidades Formadoras de Colnias
URE Usina de Recuperao Energtica
UCTL Usina Central de Tratamento de Lixo
UFC Unidade Formadora de Colnias
WTE Waste to energy
Zn Zinco
Y Emergia Total
Maior igual
Menor igual
Somatrio
http://www.sabesp.com.br/Sabesp/filesmng.nsf/25EBD99EAE07B6CF832571FF006CAAAA/$File/politica_de_negociacao.pdf
Qualquer que seja
RESUMO
O crescimento demogrfico em grandes centros urbanos, aliada mudana
de hbitos e melhoria da qualidade de vida, responsvel pelo aumento da
quantidade de resduos slidos urbanos (RSU) gerados e em suas caractersticas.
Esses fatores, somados ao gerenciamento inadequado e crescente escassez de
reas para a disposio final em grandes centros urbanos, configuram-se como um
dos maiores desafios enfrentados pela sociedade moderna e tem-se mostrado tema
prioritrio desde a Conferncia das Naes Unidas sobre o Meio Ambiente e o
Desenvolvimento (CNUMAD, 1992). Nesse sentido, este estudo utiliza as
metodologias Sntese em Emergia e Programao Linear por Metas para avaliar
tecnologias de tratamento de resduos slidos urbanos: aterro sanitrio, incinerao,
tocha de plasma, compostagem e pirlise. O objetivo central do trabalho consiste em
apontar o cenrio para o manejo ambientalmente adequado para o manejo do RSU
para megacidades, e cidades de mdio e grande porte, para cada regio do Brasil. A
priori foi utilizada a metodologia Sntese em Emergia para avaliar os cenrios que
integram a compostagem com diferentes tipos de tratamento. Para isso, foram
realizadas simulaes com cenrios estipulando a massa de 50% e 100% da frao
orgnica do RSU de cada cidade para a compostagem. Para a metodologia, o
indicador utilizado foi o valor de emergia unitrio (UEV), capaz de indicar a
quantidade de recursos, ou fluxos de emergia requeridos por cada tecnologia para
tratar 1 grama de resduos anualmente. Na Programao Linear por Metas (Goal
Programming), foram realizadas simulaes para se verificarem as opes timas
ou favorveis de tratamentos de resduos para cada porte de municpio, nas
funes de restries (inequaes) consideram-se os custos de operao e
implantao, emisso de CO2 equivalente, valor de emergia unitrio, reas
requeridas, tempo de tratamento e benefcios para cada tecnologia. Em ambas as
metodologias os cenrios foram avaliados, considerando-se duas etapas: a primeira
consiste em avaliar apenas a eficincia do tratamento de resduos; a segunda
considera o tratamento e os benefcios que cada tecnologia pode fornecer,
entendendo por benefcios a energia eltrica e o composto orgnico. Leva-se em
considerao que a proposio de cenrios, que realizem a integrao de sistemas
de tratamento, onde variveis de interesse possam ser consideradas e manipuladas,
com a finalidade de verificar o cenrio ambientalmente adequado, de extrema
importncia. Tal proposio pode nortear as aes dos gestores municipais,
levando-os a adotar sistemas de tratamento de resduos slidos urbanos, que sejam
ambientalmente adequadas e capazes de extrair maiores quantidades de recursos.
Os resultados apontam que para o tratamento de RSU, a integrao entre os
sistemas de tratamento de incinerao e compostagem, que destinam 50% frao
orgnica do RSU, exige menores quantidades de recursos para o tratamento da
massa de resduos para todos os portes de municpios das regies do Brasil.
Todavia, os sistemas aterro sanitrio, incinerao e compostagem destinando a
maior parte da frao orgnica do RSU conseguem promover propores maiores
de benefcios para as cidades.
Palavras-chave: Emergia; Programao por Metas; tratamento de
resduos; RSU; indicador ambiental.
ABSTRACT
The demographic density of great urban centers, combined with the changing habits
and with the improvement of quality of life is responsible for the increase on the
quantity of residues and for its characteristics. These factors, combined with
inadequate management and lack of area for final disposal in big urban centers,
makes one of the biggest challenges faced by the modern society. This has been a
major concern since the Conference of the United Nations about Environment and
Development (CNUMAD, 1992).In this sense, this study aims to use the Methologies
Emergy Synthesis and Goal Programming to assess treatment technologies for
urban solid waste: landfill, incineration, plasma arc, composting and pyrolysis. The
main goal of this work consists on indicating the best scenario for megacities ,
medium and big-size cities, foe each region in Brazil. A priori it was used the Emergy
Synthesis methodology to assess the scenarios that integrate composting with
different types of treatment. For that, it were made simulations with scenarios
stipulating 50% of the mass and 100% of the organic fraction of the USW of each city
for composting. For this methodology, the chosen indicator was the Unit Emergy
Value (UEV), capable of indicating the amount of resources or emergy flows
demanded on each technology o treat 1 gram of waste per year. On the Goal
Programming it were performed simulations to verify the optimum of favorable
options for waste treatment for every size of city, taking into account operation and
implementation costs, emission of CO2 equivalent, the unit emergy value, demanded
areas, the treatment time and the benefits each one of the techniques may offer on
the restriction functions. On both methodologies the scenarios were assessed
considering two stages: the first consists of assessing only the efficiency of the waste
treatment and the second considers the treatment and the benefits that each
technology may provide, such as electric power and organic compound. Regarding
that proposing scenarios that perform the integration of treatment systems where
variables of interest might be accounted for and handled so as to verify which
scenario has more advantages, it shows to be important as it can guide the actions of
municipal managers to adopt USW treatment systems that are environmentally
suitable and capable of exploring greater quantities of resources. The results point
that in terms of USW, the integration of incineration and composting with a 50%
share of organic fraction of USW demands the lowest amounts of resources for
treating the mass of waste for every size of city of the regions in Brazil. The landfill,
incineration and composting systems that address the greatest past of organic
fraction of USW can extract lower quantities of benefits for the cities.
Keywords: Emergy; Goal Programming; waste treatment; MSW;
Environmental indicator.
19
1. INTRODUO
A Revoluo Industrial desencadeou o crescimento da produtividade de bens
de consumo, provocando o xodo rural e o aumento significativo da densidade
demogrfica nas cidades (PAULO, 2010). Esses fatores, aliados mudana de
hbitos e expanso do consumo causam o aumento na quantidade de resduos
gerados e em suas caractersticas (CETESB, 2006).
Tudo isso, somado ao gerenciamento inadequado e falta de rea de
disposio final em grandes centros urbanos, configura-se como um dos maiores
desafios enfrentados pela sociedade moderna, cujo tema tem se mostrado prioritrio
desde a Conferncia das Naes Unidas sobre o Meio Ambiente e o
Desenvolvimento (CNUMAD), ocorrida em 1992 (JACOBI & BESEN, 2011).
De acordo com o Diagnstico Anual de Resduos Slidos (SNIS, 2014) a
massa estimada de resduos slidos urbanos (RSU) coletada em 2014 no pas,
atingiu o patamar de 64,4 milhes de toneladas, dos quais 52,4% foram dispostos
em aterros sanitrios, 3,9% encaminhados para unidades de triagem ou
compostagem e 25,4% foram dispostos de maneira inadequada em aterros
controlados ou lixes (SNIS, 2014).
Observa-se que os ndices de disposio se mantiveram praticamente
inalterados no perodo entre 2010 e 2014 (ABRELPE, 20011 a 2014), justamente
quando um cenrio mais otimista era esperado, aps a vigncia da Lei 12.305/10
(BRASIL, 2010), que determinou o prazo de quatro anos para que os municpios
dessem um destino ambientalmente adequado aos resduos, prazo que expirou em
2014. Em virtude de muitos municpios no conseguirem atender s exigncias da
lei, o senado federal prorrogou at 2018 o prazo para capitais e regies
metropolitanas, enquanto que para outras localidades, o prazo estabelecido maior
e varia de acordo com o porte do municpio (AGNCIA SENADO, 2015).
Tendo em vista que 94,1% dos rgos pblicos gestores do manejo do RSU
est subordinado administrao direta do municpio (SNIS, 2014), essa lacuna de
tempo pode se converter numa oportunidade de reflexo para os gestores
municipais sobre a adoo de sistemas de tratamento de RSU, que sejam
ambientalmente adequados, seguros e capazes de gerar retornos econmicos com
o tratamento adequado dos resduos. Isso ocorre porque o RSU, pode ser
interpretado como um recurso e no apenas como algo sem valor, a ser eliminado.
20
No Brasil, a tcnica mais utilizada para tratamento o aterro sanitrio. Com o
Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), os aterros sanitrios passaram a se
constituir em uma oportunidade de negcios, por meio da comercializao da
energia gerada pelo biogs, e pela comercializao de crditos de carbono
(MESQUITA, 2014).
Cada crdito de carbono, chegou a ser comercializado por 19,20 euros,
fazendo com que a prefeitura de So Paulo arrecadasse 71 milhes de reais em
dois leiles realizados (SO PAULO, 2008), mas atualmente cada crdito est
valorado em alguns centavos de euros. Entretanto, em 2014, tramitavam 21 projetos
de MDL a partir do biogs de aterro sanitrio no pas, totalizando o potencial de 254
MWh (MESQUITA, 2014), o que justifica que o preo baixo do crdito de carbono
no inibe a oportunidade de negcios.
No panorama atual, a implantao de aterros sanitrios est limitada pela
o, fazendo com que muitos municpios encaminhem
CETESB, 2010). o que ocorre
principalmente, com os estados da regio sul do pas, onde se intensifica o fluxo
intermunicipal de resduos slidos, pois 103 municpios, que em sua maioria
possuem aterros sanitrios, recebem resduos de outros 723 municpios. Isso
significa, que para cada unidade importadora h 7,2 municpios exportadores na
regio (SNIS, 2014).
De acordo com Russo (2013), no pode haver solues nicas de tratamento,
dada diversidade dos resduos existentes. Logo, a adoo de sistemas de
tratamentos integrados uma necessidade para os municpios, cujos planos de
gerenciamento de resduos devem contemplar
-
dentre outros.
A correta integrao de sistemas de tratamentos pode se constituir em
oportunidade de negcios, extraindo maior quantidade de beneficios , a exemplo da
integrao entre os sistemas de incinerao e compostagem, cuja massa de
resduos orgnicos faz diminuir a temperatura do reator. Nesse sentido, a frao
orgnica dos resduos poder gerar um composto capaz de ser utilizado na
agricultura como fonte de adubo orgnico (SILVA et al, 2002) e dessa forma, pode
ser comercializado, assim como a energia eltrica gerada pelo sistema de
incinerao.
21
De acordo com Jacobi & Besen (2011), as cidades de pases em
desenvolvimento, com urbanizao acelerada, apresentam dficits na capacidade
financeira e administrativa no provimento de infra-estrutura e servios essenciais. O
mesmo ocorre com municpios de pequeno porte. Nesse sentido, a formao de
consrcios pblicos entre municipios, conforme prev a Lei 12.305/10 (BRASIL,
2010), pode ser uma alternativa frente s dificuldades econmicas enfrentadas, pois
o volume dos resduos produzidos, determina a viabilidade da coleta seletiva, da
reciclagem, da disposio final e dos custos operacionais e de manuteno, que so
muito onerosos (MMA, 2014).
A Poltica Nacional de Resduos Slidos Urbanos (BRASIL, 2010) determina
aes que seguem a hierarquia de no gerao, reduo, reutilizao, reciclagem,
tratamento trmico com recuperao energtica, e como ltima alternativa, a
disposio no solo. Novamente se faz notar que os aterros sanitrios, como opo
de tratamento de RSU, no podem ser mais vistos da mesma forma, em funo da
rea que ocupam, principalmente em grandes centros urbanos. Uma das
alternativas pode residir no aumento das aes de reduo, reutilizao e
reciclagem.
De acordo com o Ministrio do Meio Ambiente (MMA, 2014), o sistema de
reciclagem e compostagem, desvinculado da coleta seletiva, tem-se mostrado
oneroso, - -
aproveitamento dos materiais.
A participao da populao tambm pode se dar por meio da compostagem
caseira, como alternativa de reduo da massa de RSU encaminhada aos aterros
sanitrios, medida que o composto orgnico pode ser utilizado nos prprios
cultivos domsticos, considerando-se que frao orgnica corresponde, em mdia a
50% da massa do RSU no pas (SNIS, 2014).
Como se pode observar, a gesto integrada e o tratamento adequado do RSU
so desafios aos gestores municipais, medida que envolvem particularidades
distintas de cada municpio, como costumes, cultura, hbitos alimentares, e ramos
de atividades econmicas (industrial, comercial, turstica, dentre outros). Fatores
polticos, ambientais, sociais e econmicos se incorporam s variveis de
22
quantidade, volume, diversidade, tipos de sistemas de tratamentos, reas
disponveis, tempo de tratamento, porte do municpio, custos operacionais, e fatores
ambientais e de sade pblica.
Nesse sentido, a proposio de cenrios, que realizem a integrao de
sistemas de tratamento, onde variveis de interesse so consideradas, com a
finalidade de verificar qual cenrio se apresenta vantajoso, de extrema
importncia. Reside a a ideia que motivou este estudo, uma vez que pode nortear
as aes dos gestores municipais, no sentido de implementao de sistemas de
tratamento de RSU, que possam extrair maiores quantidades de recursos do RSU,
reduzir os custos, e alcanar um panorama futuro desejado.
A priori, este estudo utiliza a sntese em emergia para avaliar o processo de
tratamento por tocha de plasma, incinerao, aterro sanitrio, pirlise e
compostagem, por meio de cenrios que integrem os sistemas de tratamento, a fim
de verificar qual cenrio mais eficiente, considerando-se as caractersticas de
megacidades e cidades de grande e mdio porte, para cada regio do pas.
Posteriormente, em uma segunda etapa, aplicado um modelo de
programao linear multicritrio, denominado Programao Linear por Metas (Goal
Programing), que por meio de simulaes entre sistemas de tratamentos distintos
apontar a alternativa tima para a implantao de sistemas de tratamento para os
diferentes portes de municpios das regies brasileiras. Para alcanar essa meta,
so aplicadas funes de restries que maximizam ou minimizam variveis de
interesse, classificadas como econmicas e ambientais.
23
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
O objetivo geral do trabalho realizar abordagem multicriterial e ambiental
para apontar a melhor integrao entre sistemas de tratamentos de resduos slidos
urbanos, para diferentes tipos de municpios brasileiros.
2.2 Objetivos especficos
a) Articular os percentuais estipulados de matria orgnicas do sistema de
tratamento por compostagem s demais teconologias de tratamento
b) Avaliar propostas de tratamento de resduos slidos urbanos, com base no
indicador UEV (valor de emergia por unidade), da metodologia Sntese em Emergia;
c) Identificar e estimar os benefcios de cada sistema de tratamento em joules de
emergia solar;
d) Desen da Programao por Metas, em um
problema real de tratamento de resduos slidos urbanos para os municpios
brasileiros;
e) Incluir no modelo de Programao por Metas, indicadores da sntese em emergia
e articular sistemas de tratamento com e sem benefcios, em um nico
multiobjectivo para os municpios brasileiros;
24
3 REVISO BIBLIOGRFICA
3.1 Definio: Resduos Slidos Urbanos
Nas Diretrizes Nacionais para o Saneamento Bsico Lei n 11.445/2007 os
Resduos Slidos Urbanos so definidos como lixo originrio de atividades
comerciais, industriais e de servios cuja responsabilidade pelo manejo no seja
atribuda ao gerador pode, por deciso do poder pblico, ser considerado resduo
slido urbano (BRASIL, 2007).
A Lei 12.305, da Poltica Nacional dos Resduos Slidos em seu Artigo 13,
define Resduos Slidos Urbanos como sendo os resduos domiciliares originrios
de atividades domsticas em residncias urbanas e os resduos de limpeza urbana:
os originrios da varrio, limpeza de logradouros e vias pblicas e outros servios
de limpeza urbana (BRASIL, 2010).
A Associao Brasileira de Normas Tcnicas, NBR 8419 (ABNT, 1992)
requerendo cuidados espec
humana.
3.1.2 Classificao dos Resduos Slidos Urbanos
Os critrios de classificao e identificao dos resduos so estabelecidos
pela Associao Brasileira de Normas Tcnicas por meio da norma NBR 10.004
(ABNT, 2004), que dimensiona a variedade e diversidade dos resduos provenientes
de fontes geradoras distintas. De acordo com o documento, os resduos dividem-se
em trs grupos:
Resduos Classe I (perigosos) apresentam risco sade pblica ou ao meio
ambiente. Caracterizam-se por possurem propriedades de inflamabilidade,
corrosividade, reatividade, toxicidade e patogenicidade.
25
Resduos Classe II A (no perigosos e no inertes) no apresentam
caractersticas de inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e
patogenicidade, no entanto, apresentam solubilidade em gua (acima dos
padres estabelecidos pela norma da ABNT), oferecendo riscos ao meio
ambiente.
Classe II B (no perigoso e inerte) no possuem constituinte solubilizado
em concentrao superior ao padro de potabilidade da gua.
Alm da sua diviso por riscos potenciais, os resduos podem ser
classificados tambm de acordo com sua natureza fsica (seco ou molhado),
por composio qumica (matria inorgnica ou matria orgnica) ou em
funo da origem.
A classificao dos resduos quanto origem pode se dividir em:
domiciliar; comercial; de estabelecimentos pblicos; de portos e aeroportos;
de terminais rodovirios e ferrovirios, de indstrias; agricultura; da
construo civil; e de fontes radioativas (resduos nucleares).
Para alguns pesquisadores, como Bidone e Povinelli (1999), os resduos
slidos so aqueles gerados por diversas atividades humanas em ambientes
urbanos, cuja massa possui grande diversidade, e no apresentam qualquer
utilidade. No entanto, para Dijkema et al. (2000), Niccolucci et al. (2001) e
Marchetinni et al. (2007), os resduos so considerados como um recurso em
potencial, que deve ser amplamente explorado.
De acordo com a norma NBR 10.004, os resduos slidos apresentam
caractersticas biolgicas, fsicas e qumicas. As caractersticas biolgicas so
determinadas pela populao microbiana e dos agentes patognicos presentes nos
resduos, cuja ao resulta em lquidos lixiviados (chorume), gases de efeito estufa
(GEE) e reduo do volume.
A composio qumica consiste na avaliao dos teores de cinzas, poder
calorfico, pH, e relao entre Carbono e Nitrognio (IBAM, 2001). Conhecer a
composio qumica elementar e imediata fundamental para a utilizao do RSU
como combustvel (BRANDT, 2010).
As caractersticas fsicas incluem a composio gravimtrica, peso espeffico
aparente (kg/m3), umidade e compressividade dos resduos.
A caracterizao fsica do RSU, inclui a composio gravimtrica, que
expressa os percentuais de cada material que contitui o RSU em relao ao peso
26
total da amostra, espeffico aparente (kg/m3), umidade e compressividade dos
resduos (MONTEIRO et al., 2001; PEREIRA NETO, 2007).
A composio gravimtrica dos RSU influenciada por fatores como
condies climticas e sazonais; porte do municpio; e fatores scioeconmicos e
culturais (hbitos e atividades comerciais e industriais). As duas ltimas
caractersticas sofrem alteraes no decorrer do tempo, muitas vezes ocasionadas
por polticas econmicas e novas legislaes, a exemplo da Poltica Nacional de
Resduos Slidos (FEAM, 2012).
3.2 A Poltica Nacional de Resduos Slidos, Lei 12.305.
A Lei 12.305 (BRASIL, 2010) foi promulgada em 2010 com o intuito de
organizar a forma como o pas trata os resduos slidos e minimizar os impactos
ambientais. De acordo com a lei, a responsabilidade sobre destinao final e
tratamento recai sobre o governo, principalmente os municpios. No entanto, a lei
no exime a responsabilidade de produtores e consumidores.
Conceitos de logstica reversa, reduo, reutilizao e no gerao so
contemplados e constituem os desafios a serem alcanados, a fim de se
minimizarem os custos ambientais.
Na perspectiva da lei, priorizada a adoo de tcnicas de gaseificao e de
tratamento com aproveitamento energtico, e para os aterros sanitrios devem ser
destinados apenas os rejeitos do RSU.
Para enfrentar os desafios da gesto integrada do RSU, a lei exige que cada
municpio elabore o Plano de Gesto Integrada de Resduos Slidos (PMGIRS),
onde devem ser tanto explicitados os aspectos econmicos, sociais e ambientais de
cada municpio, como detalhadas gerao, coleta, reciclagem, e beneficiamento dos
diferentes tipos de resduos, transporte e destinao final e participao social.
No Art.54., a lei estabelece aos municpios o prazo de quatro anos, para se
adaptarem disposio final ambientalmente adequada dos resduos. Os municpios
podem adotar tecnologias visando recuperao energtica dos RSU, desde que
tenha sido comprovada sua viabilidade tcnica e ambiental. Alm disso, qualquer
implantao de programa de monitoramento de emisso de gases txicos precisa
ser aprovado pelo rgo ambiental (BRASIL, 2010).
No entanto, a maioria dos municpios no conseguiu cumprir o prazo
27
determinado, expirado em agosto de 2014. O motivo pode recair sobre o fato de
apenas 33,5% dos 5.569 municpios existentes possurem o Plano Municipal de
Gesto Integrada de Resduos Slidos (PMGIRS). Deve-se citar que, sem o plano, o
municpio no pode receber incentivos financeiros da Unio para a gesto de
resduos.
Em 2015, o Senado aprovou novos prazos, por meio do Projeto PLS
425/2014: municpios de regio metropolitana, o prazo at 31 de julho de 2018;
para os municpios de fronteira e os que possuem mais de 100 mil habitantes, com
base no Censo de 2010, at 31 de julho de 2019. Para as cidades com nmero de
habitantes entre 50 e 100 mil o prazo at 31 de julho de 2020. Para os municpios
com nmero de habitantes inferior a 50 mil, o prazo foi prorrogado para 31 de julho
de 2021. De acordo com a relatora da subcomisso do senado, Vanessa Grazziotin
a maior parte dos municpios no conseguiu cumprir os prazos, por falta de quadros
tcnicos e gerenciais qualificados e de insuficincia de recursos financeiros
(AGNCIA SENADO, 2016). No entanto, os municpios, em suas leis orgnicas
adotaram a taxa do lixo cobrada antecipadamente no IPTU, cuja finalidade cobrir
as despesas da coleta, remoo e destinao final do lixo no municpio.
A lei 12.305/10 prev o tratamento de RSU por gaseificao, porm no h
legislao ou norma especfica para esse tipo de tratamento no pas. Em mbito
federal existe apenas a Resoluo CONAMA no 316/2002, do Ministrio do Meio
Ambiente que dispe sobre procedimentos e critrios para funcionamento de
tratamento trmico de resduos, exigindo que haja o aproveitamento de 30% de
materiais reciclveis. (MMA, 2002) e a NBR 11.175/90 que trata dos procedimentos
e padres de desempenho da incinerao de resduos perigosos, norma que no se
aplica incinerao de RSU (ABNT, 1990).
Em mbito estadual, So Paulo possui a Resoluo SMA-079, de setembro
de 2009, que estabelece as diretrizes e condies para a operao e o
licenciamento da atividade de tratamento trmico de resduos slidos em Usinas de
Recuperao de Energia URE (SMA, 2009).
3.3 Descrio dos sistemas de tratamento de RSU avaliados
Os sistemas de tratamento de RSU, so apresentados na Tabela 1, onde
28
podem ser observadas sua localizao e situao atual de operao.
1- Tabela de sistemas de tratamento de RSU.
Sist. De Tratamento Localizao Empreendimento Em operao
Aterro Sanitrio So Paulo - SP Aterro sanitrio Stio So Joo No
Tocha de Plasma Hortolndia - SP Projeto da RGT International No
Incinerao Barueri - SP URE Barueri No
Compostagem Ceilndia - DF Valor Ambiental Sim
Pirlise Una - MG Projeto Natureza Limpa Sim
3.3.1 Aterro Sanitrio
A Associao Brasileira de Normas Tcnicas, NBR 8419/1992, apresenta a
seguinte definio de aterro sanitrio:
Aterro sanitrio de resduos slidos urbanos consiste na tcnica de disposio de resduos slidos urbanos no solo, sem causar danos ou riscos sade pblica e segurana, minimizando os impactos ambientais, mtodo este que utiliza princpios de engenharia para confinar os resduos slidos menor rea possvel e reduzi-los ao menor volume permissvel, cobrindo-os com uma camada de terra na concluso de cada jornada de trabalho ou a intervalos menores, se for necessrio (ABNT,1992, p.1).
O Aterro Sanitrio Stio So Joo (Figura 1), administrado pela Ecourbis
Ambiental S/A, iniciou suas atividades em 1992 e ocupa uma rea de 80 hectares,
dos quais 50 foram destinados deposio de resduos slidos urbanos.
Mesmo tendo encerrado o recebimento de resduos, atualmente trabalham ali
120 funcionrios, em trs turnos de oito horas dirias, 365 dias anuais, responsveis
pelo monitoramento geotcnico e ambiental e vigilncia patrimonial. A vida til
prevista foi estimada em 50 anos, com base no tempo para encerrar toda a emisso
de biogs proveniente do RSU.
O aterro conta sistemas de infraestrutura, a exemplo de lagoas para a coleta
de lixiviados, faixa de proteo ambiental, sistemas de impermeabilizao, sistema
de drenagem de guas superficiais, drenagem de lquidos e gases, dentre outros.
Esses fatores visam garantir a segurana do aterro, o controle de efluentes lquidos,
29
bem como a reduo de riscos sade da populao (ECOURBIS AMBIENTAL,
2009).
Figura 1 Aterro Sanitrio Stio So Joo Fonte: GASNET, 2008
O aterro encerrou suas atividades em outubro de 2009 e recebeu cerca de 29
milhes de toneladas de resduos, enquadrados nas classes IIA e IIB, resduos
inertes e no perigosos, conforme estabelecido na NBR 10.004 (ABNT, 2004). Tais
resduos se caracterizam como resduos domiciliares, resduos domiciliares no-
residenciais, resduos inertes, resduos dos servios de sade (previamente
tratados), restos de mveis e similares, resduos provenientes de feiras livres e
mercados, alm de lodos desidratados de estaes de tratamento de esgotos
(ECOURBIS AMBIENTAL, 2009).
O processo de tratamento inicia-se com pesagem em balanas do RSU, de
onde segue para ser depositado em clula, compactado e coberto com material
inerte, geralmente terra. A matria orgnica disposta no interior das clulas,
decomposta por fases aerbias e anaerbias. A Figura 2 mostra o corte do aterro,
onde possvel visualizar as clulas onde os resduos so depositados e os
sistemas de infraestrutura.
As emisses do aterro sanitrio variam de 0,7x106 a 2,2x106 t/CH4/ano (MME,
2008). O biogs produzido composto principalmente de metano (CH4) e dixido de
carbono (CO2) que, juntos, constituem aproximadamente 99% de sua composio.
Outros componentes, como monxido de carbono, hidrognio, nitrognio, cido
sulfdrico e amnia, representam cerca de 1% (IBAM, 2007).
30
Figura 2 Principais sistemas de infraestrutura do aterro sanitrio Fonte: Ecourbis Ambiental (2010)
3.3.2 Aterro Sanitrio com produo de energia eltrica
Alm de realizar o tratamento do RSU, o aterro sanitrio iniciou as atividades
de captao do biogs para a gerao energia eltrica em 2007, operadas pela
Biogs Energia Ambiental S/A.
Ocupando uma rea de 2.416 m, dentro da rea do Aterro Sanitrio Stio So
Joo (Figura 3), o empreendimento conta com 35 funcionrios (vinte para atividades
em campo e quinze para rea administrativa). O sistema opera em trs turnos
dirios, 365 dias por ano (BIOGS-SO JOO ENERGIA AMBIENTAL, 2009). A
vida til foi estimada em 50 anos.
Figura 3 Biogs-So Joo Energia Ambiental Fonte: Conora, 2008
31
De acordo com o relatrio de validao do projeto n 2005-0457, desenvolvido
pela Det Norske Veritas (DNV, 2005), o objetivo principal evitar as emisses de
metano pelo Aterro Sanitrio Stio So Joo e fornecer eletricidade. Para isso utiliza
16 motogeradores modelo G3520 Caterpillar, com 1,54 MW de potncia.
Do montante produzido, parte de energia abastece a prpria planta, e o
excedente disponibilizado rede da Eletropaulo. A energia gerada suficiente
para suprir a necessidade de uma cidade de 400.000 habitantes (BIOGS-SO
JOO ENERGIA AMBIENTAL, 2009). A Figura 4 mostra as etapas de extrao do
biogs e a gerao de energia eltrica.
Figura 4 Fluxograma de gerao de energia em aterro sanitrio Fonte: Conora (2008) modificado
De acordo com o Formulrio de Concepo do Projeto (DCP/MDL, 2004), a
usina de gs responsvel por extrair o gs do aterro e transport-lo para os
motores de gs na usina de gerao. Durante o transporte, o biogs passa por um
processo de limpeza e secagem, com a finalidade de extrair possveis impurezas
que possam danificar os motogeradores (DCP/MDL, 2004).
Posteriormente, o biogs refrigerado, resultando em um condensado, que
drenado e enviado lagoa de chorume. Trata-se de uma ao importante, uma vez
que o condensado contm componentes de silcio que poderiam bloquear os tubos
de gs e danificar os motogeradores (BIOGS-SO JOO ENERGIA AMBIENTAL,
2009). Por razes de segurana, novamente o gs passa por um secador, que
consiste em um filtro de ao inoxidvel de alta densidade, que separa as partculas
lquidas (pequenas quantidades de condensado) do biogs.
32
Os sopradores so utilizados para o transporte de gs do aterro aos
motogeradores, sob correta suco e pr-presso. A capacidade e a presso so
ajustadas por eletromotores de frequncia controlada (DCP/MDL, 2004).
Depois do tratamento, da anlise e medio descritos, o gs transportado
como um combustvel, acionando o eixo que movimenta os motogeradores CAT
3520 que produziro a energia eltrica.
Nessa etapa, um eventual excedente de gs pode ser queimado pelos flares
(DCP/MDL, 2004). Todo o processo descrito controlado por um sistema de
controle eltrico. Os sinais medidos so processados por um CLP (Controlador
Lgico Programvel).
A gerao conduzida diretamente da usina para a estao de chaveamento
da concessionria estadual (AES Eletropaulo). A energia produzida na usina
lanada na rede da concessionria de distribuio por meio de uma estao de
chaveamento especial construda no local.
No esperado que a operao da unidade de gs, responsvel pela queima
do gs (flares ou motores de gerao de energia), cause emisses de gases que
possuem componentes orgnicos volteis e dioxinas, uma vez que o gs do aterro
passa por um tratamento antes de ser queimado (DCP/MDL, 2004).
3.3.3 Incinerao
A incinerao um tratamento trmico de resduos que ocorre em alta temperatura (acima de 800
oC) feita com uma mistura de
ar adequada durante um determinado intervalo de tempo. Os resduos incinerados so submetidos a um ambiente fortemente oxidante, onde so decompostos em trs fases: uma slida inerte (cinzas ou escrias), uma gasosa e uma quantidade mnima lquida (JUC et al, 2013 p.55).
A Usina de Recuperao Energtica de Barueri (URE Barueri) prev a
instalao de um sistema de tratamento trmico dos resduos slidos urbanos na
cidade de Barueri, que atender aos municpios de Barueri, Carapicuba e Santana
do Parnaba (municpios da Regio Metropolitana do Estado de So Paulo),
ocupando uma rea de 37.237m2.
De acordo com a Companhia Ambiental do Estado de So Paulo (CETESB,
33
2014), o RSU gerado por esses municpios de 696,11 t/dia. A capacidade mxima
de tratamento do sistema de 825 toneladas por dia e a vida til prevista para o
empreendimento de 30 anos (SGW, 2012).
O sistema conta com 41 funcionrios para operao, divididos em trs turnos
de aproximadamente oito horas. O setor administrativo composto por 6
funcionrios em um nico turno de oito horas (SGW, 2012).
A URE ser caracterizada por um Ciclo Rankine simples que utilizar a
queima dos RSU (WTE) para a gerao de energia trmica associada a uma
caldeira de recuperao de calor para gerao de vapor. Esta por sua vez,
alimentar um turbogerador para gerao de energia eltrica.
O processo utilizado pelo sistema de incinerao o de combusto em
grelha, mais empregada para o RSU que se encontra em estado bruto (mass burn).
A Figura 5 ilustra o fluxo do processo.
Figura 5- Fluxograma do processo de incinerao Fonte: (SGW, 2012) - modificado
Os resduos que chegam so pesados e, posteriormente descarregados no
fosso de recebimento (1). Em seguida so transportados pelas gruas at uma
tremonha de alimentao (2), com sada para uma grelha (3), composta por quatro
partes mveis, acionadas hidraulizamente, que deslizam para frente e para trs,
empurrando o RSU sobre a grelha de combusto, instalada em uma cmara.
Durante o deslocamento do RSU, 60% do ar pr-aquecido so introduzidos
na grelha internamente. O restante do ar introduzido na grelha a alta velocidade,
34
para que haja a promoo da mistura com os gases e vapores gerados no processo.
O calor produzido pela combusto do RSU (800o C a 900o C) utilizado em
uma caldeira para aquecimento de gua (4 e 8). O vapor gerado conduzido por
tubulaes para um sistema de turbina a vapor e gerador, para a produo da
energia eltrica.
Aps a combusto do RSU, restam as cinzas e escrias que sero drenadas
para sistemas coletores situados abaixo das grelhas, onde sero resfriados com
gua e posteriormente seguem para separadores de metais ferrosos e no-ferrosos
(5).
O tratamento dos gases de combusto (8 e 7) (FGC Flue Gas Cleaning)
ser realizado por um sistema seco de neutralizao dos gases cidos com cal
hidratada, absoro dos metais e dos compostos poliaromticos com carvo ativado,
seguindo a norma de emisso de poluentes (Resoluo SMA n 79/09). A filtragem
do material particulado realizado por filtros mangas e, posteriormente lanado ao
meio ambiente pela chamin (SGW, 2012 e FEAM, 2012).
3.3.4 Pirlise
Por definio, a pirlise consiste na degradao trmica de hidrocarbonetos
na ausncia de oxignio (CONTI, 2009).
O sistema de tratamento por pirlise, comeou a operar no incio de 2014,
denominado S
Minas Gerais, ocupando uma rea
de 18.000 m2.
O empreendimento opera em dois turnos de oito horas, com capacidade de
tratamento de 3 t/h de RSU. O sistema prev futuramente no s a produo de
energia eltrica, como tambm a expanso de seu funcionamento para 24 horas,
atingindo a capacidade de tratamento para 72 toneladas por dia. A Figura 6 mostra o
fluxograma das etapas do processo de tratamento.
Os resduos que chegam so pesados e em seguida so descarregados em
uma moega de recebimento (1), seguindo por correira transportadora (2), de onde
os materiais reciclveis e os metais so retirados por eletrom.
Em seguida os resduos seguem para uma moega de orgnicos (3) e para um
tnel de secagem para a retirada de umidade dos resduos (4) antes de entrarem no
35
forno de carbonizao (5) (Figura 7), cuja temperatura mdia de 370o C decompe
os resduos e o material particulado. O resultado do processo, segue para um silo de
descarga, onde resfriado e peneirado.
Figura 6 - Fluxograma do processo de tratamento por pirlise Fonte: Jornal do Noroeste de Minas, 2011.
Posteriormente, os resduos urbanos carbonizados seguem para um silo de
armazenamento e um briquetador (6) que os converte em toletes de carvo. A gua
resultante do processo recebe tratamento adequado antes de ser lanada ao meio
ambiente (Natureza Limpa, 2013).
Figura 7 - Forno de Carbonizao Fonte: Natureza Limpa, 2016
36
3.3.5 Compostagem
horando a
estrutura dos solos (MMA, 2016, pag.1).
A Usina Central de Tratamento de Lixo (UCTL), inaugurada em 1986, possui
uma rea de 880.000 m2, dos quais 33.000 m2 so destinados s leiras de
compostagem.
A empresa conta com 129 funcionrios e 157 catadores, operando em dois
turnos de 8 horas. O sistema recebe cerca de 400 toneladas de RSU diariamente,
com capacidade de tratamento de 600 t/dia, caso se aumente o perodo de trabalho
para 24 horas dirias. O tempo de vida til do empreendimento foi estimado em 50
anos.
O sistema opera em duas linhas de produo paralelas (Figura 8).
Inicialmente, o RSU que chega pesado e depositado em um galpo fechado de
aproximadamente 300 m2. Uma p carregadeira alimenta duas correias
transportadoras (esteiras rolantes) com os resduos, at uma peneira rotativa
primria. Os resduos maiores seguem pela esteira, de onde os materiais reciclveis
so retirados pelos catadores. Os resduos menores prosseguem pelas duas
esteiras, at se encontrarem no eletrom para a retirada dos metais ferrosos e no
ferrosos.
Novamente uma mesa vibratria seleciona os resduos: os de granulometria
menor prosseguem no fluxo, enquanto os de maior granulometria, retirados na mesa
vibratria, passam por um moinho, a fim de reduzir o seu tamanho e seguem para
peneira de afinagem. Os resduos retidos na peneira denominados rejeitos, so
enviados para aterro sanitrio, enquanto os selecionados pelo processo, so
conduzidos para o ptio de compostagem, conforme Figura 9.
As leiras de compostagem possuem em mdia 55 m de comprimento, 5m de
largura e 2,5 m de altura. O tempo para maturao do composto em mdia 95
dias. No momento em que o composto est no ptio, so realizadas anlises e,
caso ele no esteja dentro dos padres de qualidade previstos, enviado para o
aterro sanitrio como rejeito.
37
Figura 8 - Organograma do sistema de compostagem
Estima-se 30% da massa de RSU seja perdida de massa no processo
(VALOR AMBIENTAL, 2013).
Aps o ptio a matria orgnica segue para um galpo, onde ensacada e
distribuda para o consumidor.
38
Figura 9 Matria orgnica na sada do processo de compostagem
Fonte: Valor Ambiental (2013).
3.3.6 Tocha de plasma
Consiste em um processo de
(ENGEBIO, 2010, p.17).
O tratamento de RSU utilizando a tecnologia de tocha de plasma desta
pesquisa, vale-se de um projeto desenvolvido pela RGT International para a cidade
de Hortolndia SP. O projeto foi dimensionado para tratar 250 toneladas por dia
de RSU, perfazendo a quantidade diria de 200 toneladas de RSU e 60 toneladas
de resduos industriais, hospitalares e lodo de esgoto em uma nica linha de
produo.
A rea dimensionada para o empreendimento compreende 30.000 m2, e a
rea construda est estimada em 10.000 m2, com a finalidade de tratar 300
toneladas dirias de RSU. A vida til foi estimada em 30 anos e o perodo de
funcionamento corresponde a 22 horas por dia (RGT INTERNATIONAL, 2013).
O processo de tratamento inicia-se pela pesagem do RSU, que em seguida
depositado em um fosso de recebimento. De l, retirado por cranes (gruas) que
39
em seguida depositam o RSU em uma moega para um processo de triturao, de
modo que nenhum resduo tenha tamanho superior a 10 polegadas.
Os resduos seguem por esteira at a parte superior do reator. Antes da
entrada do RSU, realizada uma cama de coque de carvo no interior do reator,
cuja finalidade sustentar a massa de resduos, dada a integridade estrutural que o
coque de carvo apresenta.
O reator possui dois maaricos de jatos de plasma na parte inferior (Figura
10). Esses jatos saem das tochas a uma velocidade correspondente a duas vezes a
velocidade do som, com temperaturas que variam entre 1000o C a 15.000 C.
Controlando-se os maaricos, controla-se a temperatura interna do reator.
Figura 10 Reator do processo de tratamento de RSU por tocha de plasma
Fonte: Willis et al. (2010)
Para se distribuir a temperatura igualmente, necessrio que se diminua a
velocidade do gs, e o coque de carvo possui essa propriedade, uma vez que ir
gaseificar numa velocidade muito mais lenta do que os resduos, permanecendo no
fundo, enquanto os resduos, sero vaporizados. medida que a massa desce no
reator de gaseificao, convertida em escria e gs de sntese.
Os resduos orgnicos so pulverizados e sua sada do reator ocorre pela
parte superior, na forma de gs. Em seguida, o gs passa por um processo de
limpeza e posteriormente enviado para uma turbina, que acionada, ir gerar
energia eltrica.
O coque funciona como uma espcie de filtro dentro do reator e fornece calor,
40
quando reage com o oxignio. O objetivo desse fluxo controlar a temperatura e as
propriedades do material inerte da matria-prima, garantindo o baixo ponto de fuso.
O gs de sntese, que deixa o reator composto por monxido de carbono,
xido de carbono, dixido de carbono, hidrognio, hidrocarbonetos, nitrognio e
traos de produtos qumicos.
Os nicos materiais que vo escapar pela cama de coque sero as escrias,
vitrificados e os metais, que, ao deixarem o reator, mergulham em um recipiente
com gua, para serem resfriados. Os metais so retirados por eletrom e o material
vitrificado, em forma de grnulos.
O processo completamente controlado pela temperatura dos gases de
sada. Esse ltimo processo deve estar compreendido entre 980 oC a 1.100oC.
Uma tocha pode ser desligada, sem a necessidade de se desligar todo o
processo. Uma tocha de plasma consiste na passagem do gs e no contato com
uma fasca elctrica, mesmo princpio do motor de um carro.
A Figura 11 apresenta o esquema de uma planta de tocha de plasma.
Figura 11. Esquema de uma planta de tocha de plasma Fonte: Willis et al., 2010
41
3.4 Estado da arte da Sntese em Emergia
A Sntese em Emergia um mtodo capaz de modelar eficincias de
processos e sistemas produtivos (AMPONSAH et al, 2011). Por definio, emergia
a quantidade de energia ,joules de energia solar) requerida, diretamente ou
indiretamente, para produzir um bem ou servio (ODUM, 1996 e 2000).
A emergia expressa em sej (joules de emergia solar) e o Valor Unitrio de
Emergia (UEV) compreende a razo entre a quantidade de emergia necessria
(entrada) e a quantidade de bem ou servio (sada) produzido por um sistema
denominado Valor Unitrio de Emergia (UEV) (BROWN E ULGIATI, 2004). Essa
razo pode ser interprerada como um indicador, capaz de expressar a qualidade de
energia do sistema, pois quanto maior for a razo, maior ser sua posio na
hierarquia de energia (ODUM, 1996).
A Sntese em Emergia vem sendo aplicada para avaliar sistemas de
tratamento de efluentes domsticos (SILVA, 2006), de sustentabilidade de um pas
(Demtrio, 2011), gerao de hidroeletricidade (TASSINARI, 2013), sistemas de
agronegcios (FRUGOLI, 2013) e em diversos trabalhos visando a anlise ambiental
do tratamento do RSU, a exemplo de Marchetinni et al (2007) e Almeida et al (2012).
3.4.1 Sntese em Emergia na avaliao de tratamento de resduos : Estado da
Arte
A Sntese em Emergia foi empregada para avaliar sistemas de tratamento de
RSU. A seguir, alguns desses estudos so apresentados.
Luchi e Ulgiati (1997) utilizam a Sntese em emergia para avaliar um aterro
sanitrio com produo de energia eltrica na Itlia, aliado a um Sistema de
Informao Geogrfica (SIG) capaz de mapear o aterro e levantar informaes
tcnicas e ambientais, como rea, altura do macio de resduos dispostos,
escoamento de gua, dentre outros. O artigo apresenta os custos de implantao e
operao, com valores expressos em joules de energia solar. Os autores se utilizam
de indicadores financeiros, e estimam o custo de implantao, que corresponde a
5,16x105 Euros, a fase de operao do sistema possui maior custo, 3,27x106 euros,
cerca de 64% do total. A UEV do tratamento do RSU para o sistema estimada em
42
1,15x109 sej/g. No entanto os autores no estimam a implantao do sistema
utilizando os dados de massa e de consumo de energia para os maquinrios, nem
mesmo a dos materiais de construo. Em vez disso, utilizam o valor monetrio
empregado para implantar o sistema, o que pode agregar um alto valor emergia do
sistema e consequentemente UEV.
Enzo Tiezzi (1998) avaliou um sistema de tratamento de resduos,
contabilizando coleta seletiva, reciclagem, compostagem e incinerao com gerao
de energia eltrica. Concluiu que gerar energia por meio da incinerao um um
processo eficiente. No entanto, o autor argumenta que a quantidade de emergia
armazenada nos resduos, com o passar do tempo, muito maior do que a emergia
dispendida para realizar a coleta dos mesmos. Por essa razo, incinerar 100% dos
resduos um desperdcio de recursos, medida que os resduos orgnicos podem
ser utilizado pelo sistema de compostagem, assim como os materiais reciclveis
podem ser inseridos novamente nos processos produtivos.
Niccolucci et al. (2001) avaliam o impacto ambiental e a eficincia da da
energia eltrica pela UEV do produto, em um incinerador e um aterro controlado no
centro da Itlia. O tempo de vida til da planta, bem como os insumos para trs
fases principais de cada um dos sistemas (coleta, tratamento e eliminao), so
considerados no estudo, destacando-se que a fase de tratamento exige mais
emergia. Os autores apontam que a incinerao e a deposio em aterro exigem
praticamente o mesmo investimento de emergia por tonelada de resduos, mas que
a recuperao de energia eltrica a partir da incinerao mais eficiente quando
comparada ao aterro sanitrio, alm de ocorrer a curto prazo, enquanto que a
deposio em aterro requer vrios anos para gerar energia. A UEV utilizada como
um indicador de qualidade medida que quanto maior for o valor da UEV, maior
ser sua posio dentro de uma escala hierrquica da biosfera e de eficincia pois
capaz de fornecer a quantidade de insumos empregados pelo meio ambiente para
tratar uma tonelada de RSU. Portanto, a UEV um indicador capaz de ser utilizado
para comparar processos de tratamento de RSU.
Bjrklund et al. (2001), ao avaliarem o processo de tratamento de um sistema
de esgoto convencional em Estocolmo, na Sucia, comparam a transformidade da
energia eltrica gerada pelo aproveitamento do biogs produzido por um biodigestor,
com os valores das transformidades da energia eltrica gerada por uma usina
nuclear e de uma hidroeltrica. Os autores concluram que, caso o sistema fosse
43
utilizado somente para a gerao de energia eltrica, seria ineficiente, tendo em
vista que a transformidade encontrada maior do que quando comparada a outras
fontes de energia eltrica. Os autores consideram a entrada das guas residuais
proveniente dos domiclios no diagrama de energia, embora no quantifiquem essa
entrada na contabilidade em emergia do sistema, mesmo utilizando a energia
contida no esgoto para produzir energia eltrica. Alegam que as guas residuais so
um subproduto proveniente do resultado de todas as atividades que utilizam gua
nos domiclios, o que conduz este estudo a considerar uma condio similar, tendo
em vista que o RSU produzido por um municpio tambm um subproduto gerado a
partir de todas as atividades dos muncipes. Isso implica diretamente no valor total
de emergia do sistema e tambm no valor da UEV, pois, contabilizando-se as guas
residuais como um insumo, os valores de emergia e, consequentemente, da UEV do
sistema apresentaro maior valor. Quando o valor do insumo no contabilizado, ou
seja, de forma gratuita, os valores dos benefcios de um sistema podem exceder o
valor da emergia total do sistema.
Marchettini et al. (2007) avaliam sistemas de aterro sanitrio com produo
de energia eltrica, compostagem e incinerao com produo de energia eltrica,
procurando identificar o quanto de investimento necessrio e o quanto de utilidade
(produto) so extrados por meio da utilizao de dois indicadores: razo de
rendimentos Ambiental (EYR) - que compreende a razo entre emergia recuperada
e a emergia por grama de RSU - e emergia lquida - diferena entre a emergia
recuperada (energia recuperada x transformidade) e a emergia para tratar um grama
de RSU do sistema. A entrada de RSU contabilizada em todos os sistemas de
tratamento, por meio da coleta, maquinrios, mo de obra, dentre outros. Os
resultados o estudo apontam que o aterro sanitrio com produo de energia a
pior alternativa, por promover alto custo em emergia e gerar poucos benefcios. A
compostagem o sistema que promove maior recuperao de emergia (EYR),
enquanto a incinerao obteve maior ndice de emergia lquida, ou seja, a diferena
entre a emergia recuperada (energia recuperada x transformidade) e a emergia para
tratar um grama de RSU do sistema. Em outras palavras, a compostagem um
pouco mais eficiente na recuperao em emergia (maior EYR), enquanto a
incinerao quantitativamente melhor na extrao de recursos. importante
ressaltar que o artigo denomina como EYR, como mencionado, a razo entre a
emergia recuperada e a emergia por grama de RSU. Dessa forma, o leitor pode
44
confundir o indicador EYR (Emergy Yield Ratio), razo entre a emergia total e os
recursos provenientes da economia, proposto por Odum (1996). Um aspecto
interessante do trabalho, o desconto dos benefcios, como a energia eltrica
gerada, enquanto que para o sistema de compostagem o desconto do benefcio
obtido pelo valor de emergia da frao do NPK produzido pelo composto orgnico do
processo de compostagem.
Meidiana (2012) utiliza a Sntese em emergia para avaliar trs cenrios
hipotticos para o tratamento RSU de um novo aterro sanitrio em Yogyakarta. A
autor utiliza os indicadores do estudo de Marchettini et al. (2006), e prope cenrios
com percentuais diferentes de matria orgnica para a compostagem e mo de
obra. A matria orgnica, fragmentada em componentes: nitrognio (2,1%), fsforo
(1,6%) e potssio descontada do valor total de emergia, tendo em vista que o
sistema consegue recuperar uma parte (matria orgnica) da emergia que emprega
para tratar os resduos. O percentual de potssio (K) para o composto orgnico
varia do cenrio O (K=1,1%) para o cenrio 1 e 2 ( K=1,8%). O autor comenta que a
recuperao da matria depende do percentual dos resduos tratados. Como
resultado, o cenrio 0 ( 25 t/dia de RSU, com 8,3 t/dia de matria orgnica para
produo de composto orgnico com 45 catadores para a retirada de materiais
reciclveis), possui menor invenstimento em emergia e o cenrio 1 (com aumento de
85% de RSU, com 50% da material orgnica tratada em compostagem, utilizando 45
catadores) possui maior valor de emergia total enrte os sistemas, em virtude da
coleta. O cenrio 2 (aterro sanitrio com a queima do biogs com aumento de 85%
dos resduos, destinando 50% da frao orgnica do RSU para a compostagem,
com 200 catadores) consegue recuperar maiores quantidades de sej por grama de
resduo tratado e possui maior EYR e menor ELR. Porm todos os cenrios
apresentam ndices negativos de emergia lquida, tendo em vista que o investimento
em emergia maior do que o valor de emergia obtido com os benefcios. Os
catadores conseguiram recuperar, em mdia, 7,5% dos resduos plsticos e 12,8%
para todos os cenrios.
Bastianoni et al. (2002) apresentam valores diferentes do estudo de Meidiana
(2012) para os percentuais dos componentes qumicos encontrados na
compostagem. O nitrognio corresponde a 1,32%, o fsforo, a 0,88% e o potssio
representa 1,15%, cujo conjunto perfaz o total de 3,35%, valor idntico ao
encontrado no estudo de Marchettini et al. (2007). A pesquisa foi realizada na
45
provncia de Siena, utilizando a Sntese em emergia e a Avaliao do Ciclo de Vida,
a fim de avaliar todos investimentos necessrios para gerenciar o ciclo de vida do
processo de produo da compostagem. Os autores justificam a utilizao das duas
metodologias, tendo em vista que a emergia considera apenas o impacto do
consumo de recursos, em uma base comum, enquanto a Anlise do Ciclo de Vida
avalia tambm o impacto das emisses, associado a todo o processo, separado em
coleta, tratamento e disposio final. Os autores comparam a UEV do composto
orgnico (1,11x108 sej/g) com as UEVs obtidas nos tratamentos por incinerao
(1,27x108 sej/g) e em aterro sanitrio (1,48x108 sej/g), mostrando que a
compostagem mais apropriada, pois requer menor quantidade de insumos para
tratar 1 grama de resduos. No entanto os autores estudam os sistemas de forma
isolada, no realizam cenrios destinando parte da frao orgnica produo a
compostagem.
Liu et al. (2013) realizam uma comparao entre quatro sistemas de
tratamento de RSU na Provincia de Liaoning: aterro sanitrio, incinerao por leito
fluidizado, incinerao tipo grelha, e aterro sanitrio para gerao de energia
eltrica. Os autores utilizam a sntese em emergia, para avaliar a sustentabilidade e
os servios ecolgicos para diluir os poluentes do ar. O indicador Eco 99 e o DALY
(Disability Adjusted Life Years) so utilizados em conjunto com a Sntese em
emergia para avaliar as perdas ecolgicas e os danos ocasionados sade.
Atualmente na provincia, 80,5% do RSU enviado para aterros sanitrios. Cerca de
7,5% so incinerados (destes, 45% incinerao em leito fluidizado e 55% em
incinerao do tipo grelha) e apenas 6,9% so efetivamente reciclados (incluindo
materiais biticos e abiticos). O valor em emergia dos servios ambientais
necessrios, para a energia cintica do vento dissipe os poluentes gerados
estimado. Os resultados obtidos apontam que os impactos das emisses geradas
pelos sistemas de incinerao so maiores que o de sistemas de aterro sanitrios.
Os prejuzos para a sade humana so estimados em 1,31x1016 sej/t de RSU e
8,81x1015 sej/t de RSU no sistema de incinerao de leito fluidizado e no sistema de
incinerao do tipo grelha, respectivamente. Os resultados indicam que as perdas
para a sade humana, causadas pelas emisses nocivas, so classificadas da
seguinte maneira: a incinerao de leito fluidizado > tipo de grelha de incinerao >
aterros atuais > aterros sanitrios, enquanto as perdas do ecossistema so
classificados: grelha tipo de incinerao > incinerao de leito fluidizado > aterros
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sanitrios > aterros sanitrios atuais. As mudanas de ordenao so causados pelo
aumento da liberao de NOx dos processos de tratamento de extras (como a
gerao de eletricidade), que criou um dano qualidade do ecossistema causado
pelo efeito combinado de acidificao e eutrofizao. A unidade sej/t.RSU est
relacionada perda de emergia estimada por 6 indicadores, dentre eles: impactos
ambientais, que incluem efeitos cancergenos; efeitos respiratrios em seres
humanos, decorrentes de substncias inorgnicas provindas de alteraes
climticas; danos qualidade do ecossistema, causados por emisses ecotxicas; e
efeito combinado da acidificao e da eutrofizao. Os danos associados gerao
de resduos slidos pode ser medido, em termos de emergia, pela ocupao de
terras, por meio da razo entre emergia e a rea ocupada. Dessa forma, a perda de
emergia pode ser obtida, utilizando-se a rea total de terras ocupadas multiplicada
por um fator econmico ou ambiental. Os resultados dos prejuzos econmicos e
ecolgicos so classificados na seguinte ordem: tipo de grelha de incinerao
(5,19x1013 sej/t) > incinerao de leito fluidizado (4,27x1013 sej/t) > aterros atuais
(2,92x1013 sej/t), aterros sanitrios (1,35x1013 sej/t). Depois de analisar os impactos
das emisses, os usos totais de emergia so: aterros sanitrios (3,87x1016 sej/t) >
aterros atuais (3,71x1016 sej/t) > tipo de grelha de incinerao (2,39x1016 sej/t) >
incinerao de leito fluidizado (2,38x1016 sej/t). As razes de produtividade de
electricidade (Y/U) so assim classificados: tipo de grelha de incinerao (2,96%) >
incinerao de leito fluidizado (2,03%) > aterros sanitrios (0,01%) > aterros atuais
(0,00%). Os resultados apontam os aterros sanitrios, como a tcnica mais
economicamente vivel de tratamento, onde o custo deve ser considerado apenas
em regies onde existem reas disponveis. A incinerao promove alto rendimento
na gerao de energia eltrica e baixo impacto ambiental em comparao s
demais. Os autores dizem que a Sntese em Emergia admite que outras
metodologias possam ser incorporadas a ela.
Almeida et al. (2012) utilizam os indicadores da Sntese de Emergia para
avaliar a carga ambiental e o nvel de sustentabilidade do projeto de biogs em
questo no aterro sanitrio Stio So Joo. Tambm foi avaliada a implementao
de um projeto de compensao ambiental em atendimento s exigncias do Estado.
Para a avaliao foram utilizados os indicadores de rendimento em emergia (EYR),
o ndice de carga ambiental (ELR) e o ndice de sustentabilidade (ESI). Os
resultados apontam que a produo de energia eltrica em termos ambientais um
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benefcio vantajoso, tendo em vista que o ndice de carga ambiental menor que 1,
pois a contabilizao do oxignio diminui a razo da carga ambiental. O ESI, que
compreende a razo entre o rendimento em emergia e o ndice de carga ambiental
(EYR/ELR), apresenta elevado ndice de sustentabilidade. A transformidade (UEV)
da energia eltrica gerada calculada e sua ordem de grandeza indica que ela pode
competir com as fontes tradicionais de gerao de energia. A avaliao do projeto
de compensao ambiental, que produz entre 50 e 80 mil mudas de rvores anuais,
e uma horta comunitria, como uma das exigncias do estado de So Paulo para
minimizar os impactos ambientais, aponta que a produo de vegetais vantajosa
em termos de rendimento em emergia para a comunidade local. No entanto, o
resultado do mesmo indicador para a produo de mudas no se mostrou vantajoso.
importante ressaltar que a maioria das mudas ser utilizada para apoiar os
projetos de reflorestamento em dois aterros sanitrios de So Paulo, gerenciados
pela mesma empresa (Santo Amaro e So Mateus). O excedente de mudas ser
direcionado para programas de educao ambiental na comunidade local.
Silva (2006) compara dois sistemas de tratamento de esgoto: Comunidade de
Carangola (Petrpolis RJ), sistema de biodigesto; e Estao de Tratamento de
Esgoto (ETE), por lodo ativado. O autor aplica a Sntese em Emergia e a Pegada
Ecolgica modificada, que correponde a utilizao de recursos
provenientes da economia por rea. O estudo contabiliza a entrada de oxignio para
a coco de alimentos. A concluso aponta que o sistema de lodo ativado apresenta
melhor performance ambiental pelo fato de utilizar menor quantidade de mo de
obra, quando comparado ao sistema da Comunidade de Carangola.
3.5 Programao por Metas
A Programao por Metas foi desenvolvida por Charnes et al. (1955) e
Charnes e Cooper (1961) e aplicada a problemas de regresso linear, e
posteriormente foi adotada como umaferramenta de tomada de deciso para
resolver os problemas multicritrio com os trabalhos publicados por Ijiri (1965), Lee
(1972), Ignizio (1976) e Cohon (1978).
Um dos aspectos mais importantes da Programao por Metas o aplicativo
da lgica satisfatria de Simon (SIMON, 1955). Por tal motivo, essa tcnica se
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desenvolve dentro do mbito do paradigma satisfatrio, no lugar de um paradigma
otimizador.
Esse tipo de troca de lgica de Simon, de otimizao na busca de solues
satisfatrias, implica asumir que o o decisor em vez de maximinar ou minimizar uma
determinada funo objetivo aplique uma srie de metas relevantes para seu
problema, que se aproxime o mximo possvel dos nveis desejados e previamente
fixados. Para Romero (2002), a Programao por Metas um quadro analtico
concebido para analisar problemas complexos de anlise de deciso, em que os
nveis de deciso so atributos relevantes para o problema especfico com essa
abordagem.
3.5.1 Estado da arte de Programao por Metas
Chang; Wang (1997) utilizam a Programao por Meta (Goal Programming).
para realizar uma anlise integrada entre a reciclagem e um sistema de tratamento
por incinerao em nove casos de estudo em Taiwan, objetivando manter a
temperatura de combusto do reator em torno de 982 C ou 1800 F. Os autores
propem cenrios que destinam diferentes percentuais de residuos de plastico e/ou
papelo para a reciclagem. Os resultados apontam que os objetivos de reciclagem
no podem ser integralmente satisfeitas pelos sistemas 1,4,5 e 6, (que destinam
maiores percentuais de papel e plstico para a incinerao), porque o equilbrio
timo em termos de custos s atingido quando a reciclagem de papel e/ou de
plstico gera benefcios superiores, pela renda direta obtida pela comercializao e
nesse caso, a temperatura de combusto do reator no atendida. Considerando a
economia, o valor de reciclveis no mercado pode conduzir o sistema em um
cenrio mximo de reciclagem, uma vez que o objetivo da temperatura de
combusto no atendido. Nesse caso so selecionados os sistemas 2,3,7 e 8 (que
destinam me
