Gestão de resíduos sólidos urbanos no Brasil e suas consequências na contaminação ambiental

Prof. José Fernando Thomé JucáUniversidade Federal de Pernambuco - UFPE

São Paulo, 29 de setembro de 2015

As questões ambientais

3

Guia Exame

As questões econômicas (materiais e energia)

JornalJornalJornalJornal Estado de Estado de Estado de Estado de SãSãSãSãoooo Paulo (Paulo (Paulo (Paulo (28282828////09090909////2015201520152015))))

Metas 2005 2025 2030

Gt CO2 2,04 1,29 1,16

Em % 100 37 43

Informações globais – Ferramentas locais

1970

Aumento da população mundial

entre 1970 e 2000:

3,8 bi /hab > 6,1 bi /hab

2000

Fonte: Global integrated assessment to support EU futureenvironment policies (GLIMP) / Final Report,April 2012

Perspectiva:9,1 bilhões de

habitantes em

2050

2

Percentagem de população urbana e localização das mega cidades em 2025

URBANIZAÇÃO

Fonte: Banco Mundial, ONU.

1976

2006

2050

4

Pequeno potencialde substituição

Baixos índices dereciclagem

Extração desordenada elocalização das jazidas

17

O QUE ESTÁ OCORRENDO NOS ESTADOS UNIDOS

6,4%6,6% 9,6%

16,0%

28,6%31,6%33,8%

0,0% 0,3% 1,8%14,2%

13,9%12,6%11,9%

93,6% 93,1%88,6%

69,8%

57,5%

55,9%54,0%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1960 1970 1980 1990 2000 2010

Per

cen

tual

(%

)

Reciclagem + Compostagem

Incineração com aproveitamento de energia

Aterros Sanitários

Fonte: USEPA, 2011

SanVal Smart Center, CA - blended do biogás do aterro e da ete

ESTADOS UNIDOS

Usina para Incineração – Flórida Compostagem na CaliforniaU$ 86,00/tonelada 25 mil t/dia

Google - Biogás 1MW (5%) da energia total consumida em 50 prédios e 15.000 pessoas (10% é solar).

Aproveitamento do Biogás em

Palo Alto Monteview Landfill

Capstone microturbinas

UNIÃO EUROPÉIA

No ano de 2010 a produção de resíduos sólidos urbanos nos 27 países membros da União Europeia foi de 252 milhões de toneladas (Eurostat, 2012).

Recuperação de Energia e Materiais

GERAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS NO BRASIL

Geração de resíduos sólidos urbanos no Brasil

2009

2011

78.583.405 t/ano72.445.878 t/ano

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE

Fontes: RSU -Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil - ABRELPE

2012

73.387.674 t/ano

2013

76.387.200 t/ano

2014

1.3% 4.1% 2.9%

Consumo e geração de resíduos no Brasil em 2014

Geração de Resíduos: 78.583.405 ton/ano

Consumo em R$ trilhões/ano

GERAÇÃO NO PERÍODODE 2003-2012 = +21%

CRESCIMENTO DA POPULAÇÃO2003-2012 = +9,65%

VARIAÇÃO DO PIB PER CAPITA =

+20,8%

ABRELPE, 2013

ASPECTOS DO desenvolvimento regional E DA GESTÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS

Indicadores regionais: Infra estrutura, estabilidade politica, segurança, mercado e economia, incentivos para investimentos, políticas para capital estrangeiro, mão de obra qualificada, qualidade de comunicação e rede de estradas.

EXAME

Região Norte

Composting

Área: 3.869.637,9 km²43% do território nacionalRegião Norte 7% da população do país

Região Nordeste

Z E

Z U

g a s

g r o u n d w a t e r

s o l id a n d l iq u id

l iq u id

l iq u id

g r o u n d w a t e r

Z E

Z U

g a s

g r o u n d w a t e r

s o l id a n d l iq u id

l iq u id

l iq u id

g r o u n d w a t e r

Região Nordeste

Região Centro Oeste

Região Centro Oeste

Região Sudeste

Southest Region

Sanitary Landfill of Bandeirantes, São Paulo

Região Sudeste

Parque tenológico de Cariacica, Espírito Santo

RCC, Mudas, Centro de Educação Ambiental, Lixiviado, Unidades de Reciclagem, Célula de Resíduos, Tratamento Térmico RSSS + Indústria.

Região Sul

Região Sul

Destino dos Resíduos Sólidos Urbanos no Brasil(Fonte: GRS/UFPE/FADE/BNDES, 2013)

LIXÕES NO BRASIL – Amazonia

BELÉM - PA

EFLUENTES DOS RESÍDUOS: LIXIVIADO

� Dificuldade de tratamento

com técnicas convencionais

� Alta DBO e DQO

� Muitos elementos químicos

presentes

� Quantidade de lixiviado

gerado em função da precipitação

ÍONS ORIGENS

Na+, K+, Ca2+, Mg2+ Material orgânico, entulhos de construção.

PO43-, NO3

- , CO32- Material orgânico.

Cu2+, Fe2+, Sn2+ Material eletrônico, latas, tampas de garrafas.

Hg2+, Mn2+ Pilhas, lâmpadas fluorescentes, fungicidas, tintas...

Ni2+, Cd2+, Pb2+ Baterias, plásticos, ligas metálicas, papéis, vidro...

Al3+ Latas, utensílios, cosméticos, bem. laminadas.

Cl- , Br- , Ag+ Tubos de PVC, negativos de filmes de raio-X.

As3+, Sb3+, Cr3+ Embalagens de tintas, vernizes, solventes.

A QUÍMICA DO LIXIVIADO E SUAS ORIGENS

TRATAMENTO EM ALGUNS ATERROS NO BRASIL TRATAMENTO EM ALGUNS ATERROS NO BRASIL

Estação de tratamento: sistema com filtro anaeróbio e lagoas

aneróbias e facultativa – Mauá –SP

Estação de tratamento: sistema com filtro anaeróbio e lagoas

aneróbias e facultativa – Mauá –SP

Tanques de polimento, sistema de

nano- filtração – Gramacho – RJ

Tanques de polimento, sistema de

nano- filtração – Gramacho – RJ

Estação Tratamento do

Chorume - Muribeca – PE

Estação Tratamento do

Chorume - Muribeca – PE

TRATAMENTO DE LIXIVIADOTRATAMENTO DE LIXIVIADO

BARREIRA BIO-QUÍMICA UFPE BARREIRA BIO-QUÍMICA UFPE

Aterro Sanitário

20,6%Aterro Controlado

24,9%

Lixão

54,4%

Destinação final dos RSU em 2014 por 5.570 municípios

APROVEITAMENTO dos materiais

COLETA SELETIVA

Em 2013 - 994

0

10

20

30

40

50

Brasil Europa EstadosUnidos

Japão

% 1,4 45 34 19

%

COLETA SELETIVA

Inclusão Social – Participação das Cooperativas deCatadores de Materiais Recicláveis e Reutilizáveis

• Programa de Reciclagem previsto na PNRS, 2010.

• Gestão profissional das Cooperativas - Promover inserção das

cooperativas nos programas de Coleta Seletiva e Logística Reversa

• Reciclar exige tecnologia de materiais, indústria e mercado.

APROVEITAMENTO ENERGÉTICO NO BRASIL

O QUE SE PODERIA APROVEITAR ?Resíduo

orgânico

Resíduo não

degradável

Incineração

Decomposição

(Biogás)

PONTOS RELEVANTES NO BRASIL

1) Baixo nível segregação

(orgânico x inorgânico)

2) Possibilidade conflito da

reciclagem x incineração

(aspectos sociais)

Fração dos

Resíduos

Poder Calorífico Médio (KJ/Kg) base seca-limpa

(1)

Mercado de

Recicláveis

(preço por

tonelada) (2)

Matéria Orgânica

Putrescível

6.160 R$

Papel 10.015 R$ 180-530

Papelão 12.309 R$ 130-320

Plástico Mole 11.708 R$ 450-800

Plástico Rígido 37.620 R$ 550-1.080

PET 40.156 R$ 750-1300

Isopor 38.022 R$

Madeira Verde 9.775 R$

Madeira Dura 19.446 R$

Texteis 18.941 R$ 100-350

Borracha 29.060 R$

Couro 18.716 R$

Côco 12.479 R$

Latas de Aço R$170-400

Alumínio R$ 3000-4230

Vidro Incolor R$ 50-190

Vidro Colorido R$ 50-135

Fonte (1): Calorímetro Digital C2000, Ika-Werker UPE, 2013 Fonte (2): CEMPRE em 13/09/2013

Classificação País Custo anual por família

(300 kW/mês) em US$

Preço do kWh

em US$

1º lugar Alemanha 1.108,80 0,308

2 Austria 918 0,255

3 BRASIL 914 0,254

4 Itália 907,2 0,252

5 Japão 885,6 0,246

6 Irlanda 849,6 0,236

7 Holanda 777,6 0,216

8 Portugal 723,6 0,201

9 Inglaterra 720,0 0,200

10 Turquia 658,8 0,183

11 Suiça 655,2 0,182

12 Polonia 655,2 0,182

13 Noruega 655,2 0,182

14 Grécia 540 0,150

15 França 532,8 0,148

16 USA 478 0,133

17 México 295,2 0,082

Conflitos

Biogas: 22 MW energy recovery

Sanitary Landfill of São João, São Paulo

Operation data: 1986

Amount of MSW: 6.500 ton/day

Landfill hight: 150 m

Gas recovery: 34 MW (installed energy power)

CÉLULA EXPERIMENTAL P&D ANEEL/CHESF/UFPE

Equação de Regressão ( t= 60 min)y = -6E-07x2 + 0,004x + 2,208

Coef. Determinação (R²) = 0,998

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 900 1800 2700 3600 4500 5400 6300 7200 8100 9000 9900

g/m

2

Tempo do ensaio (segundos)

Tang α =

Fluxo αααα

ENSAIOS DE CAMPOPlaca de Fluxo de Biogás

Monitoramento individual por dreno e do sistema completo

(saída do flare)

BIOGÁS (velocidade, pressão, temperatura e composição)

ENSAIOS DE CAMPO

Caracterização físico-química dos resíduos sólidos

Fração de Resíduos Composição

Gravimétrica (%)Composição

Volumétrica (%)Teor de

Umidade (%)Poder Calorífico

(kJ/kg)

Matéria Org. Putre. 48,10 30,40 46,20 10.104

Papel/Papelão 13,70 15,10 52,30 12.309

Plásticos mole 11,40 19,30 36,90 11.708

Plástico rígido 4,90 10,60 17,40 37.620

Isopor 0,60 2,00 30,40 38.022

madeira 2,10 2,60 37,40 16.128

Materiais Têxteis 4,10 4,60 46,20 18.941

Borracha e Couro 2,70 2,30 8,70 29.060

Côco 1,40 3,80 64,10 12.497

Local de amostragem Idade pH Sólidos Voláteis

(%)

Carboi-dratos (%)

Proteína (%)

Lipídeos (%)

Lignina (%)

Célula Experimental (enchimento - 4

amostras)

Novo (≈ 15 dias)

6,1 ± 1,0 47,4 ± 9,2 26,5 ± 9,2 6,7 ± 1,3 1,1 ± 0,5 8,9 ± 2,4

Célula Experimental (SPT - 18 amostras)

< 1 ano 7,1 ± 0,78 28,8 ± 9,9 24,9 ± 6,5 3,3 ± 0,7 1,3 ± 1,0 11,4 ± 5,2

Inferior à base da Célula

(05 amostras)

12-15 anos

8,6 ± 0,4 8,9 ± 1,2 4,8 ± 3,0 0,6 ± 0,1 < 0,1 7,1 ± 2,3

MONITORAMENTO PRODUÇÃO DE BIOGÁS

Qualidade do biogás• Qualidade do biogás (CH4 > 50%)favorável para recuperação energética

RESULTADOS

-

30

60

90

120

150

180

210

jan/

08

mar

/08

abr/

08

jun/

08

ago/

08

out/0

8

dez/

08

fev/

09

Data

Vaz

ão c

apta

da

(Nm

3/h) biogás

CH4

temperatura Quantidade do biogás

• Produção de biogás mais acelerada e mais intensa que o previsto na literatura internacional

Ensaio de Potencial de Geração de Biogás

CEPB

SC

PR

RJ

ES

PE

MS

Contextualização da Rede de Biogás

• Rede “Vertical” – Conhecimento Complementar

• Facilidade de Integração, Capilaridade com a Sociedade

• Formação de Recursos Humanos

Instituições executoras:UFPE, UFCG, UFC, UFMS, UFES, UFRJ, UNIOESTE, ITAI e UFSC

Projetos Título

1 GERE – Gestão da Rede

2 PROBIO-AT – Otimização da Produção de Biogás em Aterros

3 PROBIO-EG – Otimização da Produção de Biogás em Estação de Tratamento de Esgoto

4 PURIBIOGÁS – Processos de Purificação e Armazenamento de Biogás

5 SIGEREE – Caracterização dos Diferentes Sistemas de Geração de Energia Elétrica

6 GERDISTE – Sistema de Proteção e Controle Associados a Conexão na Rede de Distribuição

7 VIABILI – Análise da Viabilidade Econômica

8 REGULA-GD – Aspectos Regulatórios e Normativos Associados à Comercialização de Energia

Plataforma de Valorização Energética de Resíduos

Proponente: CHESF

Executores: UPE / UFPE / ENGINE / FPTI /ITAI

Parceiros: SRHE-PE

P&D Estratégico 14/2012Arranjos Técnicos e Comerciais para Inserção da Geração de Energia Elétrica a partirde Biogás Oriundo de Resíduos e Efluentes Líquidos na Matriz Energética Brasileira

Sustentabilidade Econômica

Ambiental

Social

DESAFIOS PARA SUSTENTABILIDADE

RECURSOS HUMANOS E TECNOLOGIAS APROPRIADAS

Diretório dos Grupos de Pesquisa CNPq Censo 2010

Busca Orientada pela Linha de Pesquisa Resíduos Sólidos:

• 20 Grupos de Pesquisa certificados

• 1.875 pesquisadores no Setor de coleta, tratamento e disposição de resíduos; recuperação de materiais.

• 15 pesquisadores doutores em Descontaminação e outros serviços de gestão de resíduos

Destes pesquisadores:

• 33 Graduação

• 72 Especialização

• 417 Mestrado

• 1.347 Doutorado

(1,68% dos 81.726 doutores no Brasil)

Recursos Humanos nas Prefeituras Municipais:

Técnicos de nível superior: 1% a 3%

Técnicos de nível médio: 7% a 10%

Nível Básico: 77% a 82%

Publicações em Resíduos Sólidos UrbanosFonte: Web of Science

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Antes de 1956 1956 até 1969 1970 até 1983 1984 até 1998 Após 1998

Nú

me

rod

e P

ub

licaç

õe

sn

o M

un

do

Período

89,9% em inglês

0

100

200

300

400

500

600

700

Antes de1971

1971 até1981

1982 até1992

1993 até2003

Após 2003

Brasil

Depósitos de patentes internacionais“Municipal Solid Waste”

• 26.881 na WIPO (World Intellectual Property Organization)

• 1.914 no USPTO (US patente and Trademark Office)

• 1.423 na Base de Patentes do Escritório Europeu de Patentes (Espacenet)

• 129 depósitos no Japan Patent Office

• 19 depósitos no LATIPAT (América Latina e Espanha)

• O Brasil tem 17 depósitos de patentes na área de Resíduos Sólidos Urbanos (INPI – 18/08/2014)

POLITICA NACIONAL DE RESÍDUOS SÓLIDOS

Não-Generação

Reducção

Reuso

Reciclagem

Tratamento

DisposiçãoFinal

Metas da Política Nacional de Resíduos Sólidos (2010/14/18)

METAS QUANTIFICÁVEIS DATAS PERCENTUAISPREVISTO

OBTENÇÃO ATUAL

Elaboração dos PlanosMunicipais

2012 100% 15%

Não dispor resíduos em lixões

2014 100% 30%

Redução RSU em aterrossanitários

2014 22% de sêcos19% de úmidos

0%

Reciclagem dos resíduos 2015 20% 3%

PERSPECTIVA PARA O SETOR

GESTÃO INTEGRAL

VALORIZAÇÃO DOS RESÍDUOS

Transbordo

Armazenamento

temporário

Aterro

Sanitário

Coleta

Recicláveis

Coleta

Rejeitos

Unidades de

Triagem

Compostagem

Digestão

Anaeróbia

Incineração

Cinzas

Energia

Rejeitos

Recicláveis

Rejeitos

Biogás

Composto

Energia

Comercialização

Coleta

Orgânicos

Comercialização

ROTAS TECNOLÓGICAS PARA TRATAMENTO DOS RSU ROTAS TECNOLÓGICAS PARA TRATAMENTO DOS RSU ROTAS TECNOLÓGICAS PARA TRATAMENTO DOS RSU ROTAS TECNOLÓGICAS PARA TRATAMENTO DOS RSU

http://www.tecnologiaresiduos.com.br

PERSPECTIVAS

• Aumento e aprofundamento de recursos humanos na área;• Aplicação efetiva de investimentos públicos e privados;• Maior conhecimento dos materiais e do seu potencial (reciclagem, energia, etc.), incluindo

os conceitos de WtE e WtR;• Adoção de tecnologias apropriadas para cada situação sócio-econômica e ambiental, a

partir de rotas tecnológicas bem definidas e discutidas com a sociedade.

http://www.grs-ufpe.com.br

jucah@ufpe.br