Projeto de Trabalho de Conclusão de Curso Aproveitamento Energético de Resíduos Sólidos e o

Impacto Ambiental

Gabriela Chicarelli Almeida Curso de Ciências Biológicas

Belo Horizonte – MG 2010

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Gabriela Chicarelli Almeida

Projeto de Trabalho de Conclusão de Curso Aproveitamento Energético de Resíduos Sólidos e o

Impacto Ambiental

Projeto de Trabalho de

conclusão de curso

apresentado junto ao Curso de

Ciências Biológicas do Centro

Universitário Metodista Izabela

Hendrix, como requisito parcial

para obtenção do titulo de

licenciado no curso de Ciências

Biológicas.

Orientadora: Maria Esther

Macêdo

Belo Horizonte – MG

2010

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SUMÁRIO

1 RESUMO ................................................................................................................................ 1

2 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 2

3 OBJETIVOS .......................................................................................................................... 4

4 JUSTIFICATIVA .................................................................................................................. 4

5 O APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS

COMO ESTRATÉGIA DE DEFESA AMBIENTAL ........................................................... 5

BIOGÁS ..................................................................................................................................... 6

DIGESTÃO ANAERÓBIA ...................................................................................................... 8

INCINERAÇÃO ....................................................................................................................... 9

RECICLAGEM ...................................................................................................................... 10

6 A QUESTÃO AMBIENTAL .............................................................................................. 11

7 CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 11

8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 12

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1. RESUMO

Sabemos que grande parcela das emissões de gás carbônico (CO2), responsável por 80% do

efeito estufa são provenientes da geração de energia elétrica, produzida a partir de

combustíveis fósseis. Portanto, faz-se necessário substituir a fonte primária fóssil, por

energia renovável. O objetivo deste trabalho é mostrar um estudo sobre a produção de

energia a partir de resíduos sólidos como mecanismo de desenvolvimento limpo,

enfatizando os diversos benefícios ambientais, econômicos e sociais advindos de um

melhor aproveitamento energético do lixo, seja este indireto, através da reciclagem e da

conseqüente conservação de energia, seja este direto, através de técnicas como

gaseificação, incineração e aproveitamento do gás nos aterros.

Palavras-chave: Resíduos sólidos, aproveitamento energético, meio ambiente.

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2. INTRODUÇÃO

Embora o petróleo ainda seja a fonte da economia atual, isso poderá se reverter em um

intervalo de tempo menor que o esperado. Estudiosos de diversos países estão empenhados

em desenvolver novas tecnologias que visam substituir uma parcela razoável de

combustíveis fósseis por combustíveis alternativos, seguindo uma nova ordem mundial que

busca repensar as formas de obtenção e geração de energia elétrica preservando o meio

ambiente (KINTO et al., 2002).

A energia é um elemento fundamental para garantir nosso desenvolvimento. Porém,

para assegurar a sustentabilidade das fontes energéticas, devemos buscar opções de

energias limpas e renováveis, que sejam também economicamente viáveis e socialmente

justas (GREENPEACE, 2004). A necessidade energética vem aumentando cada vez mais

por causa de inúmeros fatores, como os crescimentos populacional e industrial, novos

produtos e tecnologias, e aumento do poder de compra em países emergentes. Isso está

causando problemas no fornecimento de energia, crescimento nas emissões de gases

danosos e aquecimento global.

Além de serem dois dos maiores problemas atuais – o crescimento da atividade

industrial e do consumo gera, por um lado, aumento na produção de lixo, e por outro, o

risco de falta de energia para atender a crescente demanda –, algumas das fontes de energia

usadas atualmente são grandes produtoras de lixo, gerando resíduos, na maioria das vezes,

prejudiciais à saúde. No entanto, o que é um grande problema pode ser, ao mesmo tempo,

uma solução: o lixo pode se tornar ele mesmo uma fonte de energia (BUENO, 2008).

Transformar resíduos em energia não é novidade no mundo desenvolvido. Nos

países europeus, nos Estados Unidos e no Japão, essa técnica já está em prática desde a

década de 80. Mas o Brasil ainda tem um longo caminho a percorrer (BUENO, 2008). Esta

transformação teria duas conseqüências benéficas. A primeira é incentivar a armazenagem

correta dos resíduos, que passam a ser matéria-prima. A outra seria vantajosa

economicamente: assim como outras fontes de energia renovável, o lixo pode gerar créditos

de carbono e favorecer o Brasil nas negociações sobre mudanças climáticas. A geração de

créditos se deve à queima do metano, produto natural da decomposição orgânica. Este gás é

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mais danoso ao aquecimento global do que o gás carbônico, mas é eliminado com a

combustão (LOBATO, 2008).

Dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) indicam que no

Brasil são gerados diariamente cerca de 140 mil toneladas de resíduos domiciliares, dos

quais 70 mil toneladas são destinadas de forma totalmente inadequada nos lixões e o

restante vai para aterros sanitários. Isso sem contar as quatro mil toneladas de resíduos

produzidos pelos serviços de saúde, coletadas diariamente, das quais apenas 14% são

tratadas adequadamente. Os lixões e aterros existentes já estão, em sua maioria, saturados.

E, segundo Oliveira (2008), a maioria dos problemas causados pelo lixo seriam resolvidos

com sua conversão em energia.

Dentre as rotas para aproveitamento energético do lixo, estão a fermentação

anaeróbica do lixo feita por microorganismos, gerando metano como produto metabólico, e

a incineração controlada. A decomposição da matéria orgânica geralmente é feita em

biodigestores, ou em aterros sanitários munidos de sistema de dutos de coleta do biogás. O

biogás possui entre 50% e 70% de metano, que tem poder calorífico, isto é, pode ser

queimado para gerar energia. No caso da incineração, a energia é gerada através da queima

completa dos resíduos. Esse processo produz monóxido de carbono, que também apresenta

poder calorífico. Em ambos os casos, é possível não apenas gerar energia a partir do lixo,

mas também utilizar a redução das emissões de gases do efeito estufa para negociar

certificados de créditos de carbono com valor no mercado financeiro, de acordo com o

Protocolo de Kyoto (BUENO, 2008).

Assim, este trabalho busca mostrar a partir de uma revisão bibliográfica, que a geração

de energia a partir do lixo é uma solução não apenas econômica, mas também social e

ambiental. Basta pensar que o destino mais comum do lixo brasileiro, os lixões e aterros,

também são um problema para a saúde e para o meio ambiente, pois contaminam o solo

com um líquido altamente tóxico, chamado chorume, que polui também as águas de lençóis

freáticos, e produzem metano (CH4), um gás ainda mais prejudicial à atmosfera que o

próprio dióxido de carbono (CO2), considerado o grande vilão do efeito estufa. Essa

situação pode ser revertida com uma ação relativamente simples: o aproveitamento do gás

produzido nos depósitos de lixo como fonte de energia. O Brasil possui grande potencial

para gerar energia elétrica a partir de resíduos sólidos e a alternativa poderia aumentar a

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atual oferta do país em 50 milhões de megawatt-hora por ano, o que representa mais de

15% do total atualmente disponível ou cerca de um quarto do que gera a usina hidrelétrica

de Itaipu.

Apesar disso, quase nada dos resíduos brasileiros é transformado em energia, ao

contrário dos países ricos, que processam 130 milhões de toneladas de lixo, gerando

energia elétrica e térmica em 650 instalações (BUENO, 2008).

3. OBJETIVOS

O objetivo deste trabalho é mostrar um estudo sobre a produção de energia a partir

de resíduos sólidos como mecanismo de desenvolvimento limpo, enfatizando os diversos

benefícios ambientais, econômicos e sociais advindos de um melhor aproveitamento

energético do lixo, seja este indireto, através da reciclagem e da conseqüente conservação

de energia, seja este direto, através de técnicas como gaseificação, incineração e

aproveitamento do gás nos aterros.

4. JUSTIFICATIVA

De acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), no Brasil são

produzidos por dia cerca de 240 mil toneladas de resíduos, sendo que 60% não tem destino

adequado e a maioria dos aterros estão saturados. Isso significa que o país necessita

melhorar e aumentar a infra-estrutura para captação e tratamento de resíduos sólidos. A

geração de energia a partir do lixo não depende de condições naturais como o sol, o vento e

a água, mas apenas do suprimento contínuo dos resíduos orgânicos.

Dentre as rotas para aproveitamento energético do lixo, destacam-se a utilização do poder

calorífico deste através da queima direta ou da gaseificação, que poderia permitir a co-

produção de múltiplos produtos, inclusive de eletricidade, e o aproveitamento calorífico do

biogás ou GDL (Gás do Lixo), que é produzido lentamente a partir do lixo orgânico. A

tecnologia da gaseificação, em pequena escala poderia ser uma opção para melhorar o

acesso à energia em áreas isoladas.

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Este assunto é de extrema importância, pois o lixo é percebido pela maioria como algo que

não tem mais utilidade e considerado como um conjunto de materiais com valor econômico

agregado. Além disso, quando não tratado adequadamente, pode ser responsável por

impactos ambientais graves.

5. O APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RESÍDUOS SÓLIDOS

URBANOS COMO ESTRATÉGIA DE DEFESA AMBIENTAL

Aproveitar, tratar ou destinar o que é chamado de lixo é uma responsabilidade da

qual a sociedade não tem como se esquivar. Assim, passa a ser uma questão de cidadania

propor alternativas para que a sociedade trate de maneira menos impactante ao meio

ambiente e a si mesma o que é atualmente considerado rejeito.

A pesquisa sobre diversas formas de conversão de energia tendo resíduos como

insumo vem se desenvolvendo desde a década de 70 (JACKSON, 1974). Desde então, os

RSU passaram a ser vistos não apenas como um rejeito da população e razão de

preocupação para os órgãos públicos responsáveis, mas também como insumos capazes de

gerar dividendos para os investidores deste segmento. Ou seja, os RSU passaram a ter valor

de mercado. Além disso, viu-se uma perspectiva para minimizar os impactos negativos

gerados pela sua má disposição.

O Anuário Estatístico do Brasil (IBGE, 1996) preparado pelo IBGE, apresenta o

número de domicílios e de habitantes que são atendidos por serviço de coleta de lixo.

Segundo tais dados, em 1995, 72% dos domicílios e 69% dos habitantes tinham seu lixo

coletado.

Dados de 1996 da Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental

revelam que apenas 3% dos municípios brasileiros tratam seu lixo de forma adequada. Em

63% dos casos, o lixo é simplesmente jogado nos corpos d’água e, em 34%, dispostos em

vazadouros ou “lixões” a céu aberto.

Segundo a Organização Mundial de Saúde, menos de 3% do lixo doméstico

nacional passa por processos de compostagem e apenas 2% são reciclados. A grave

situação quanto ao tratamento dos resíduos sólidos no Brasil é resultado, por um lado, da

falta de recursos destinados ao setor, bem como do despreparo e desinteresse das

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administrações municipais, e, por outro, da falta de cobrança por parte do Ministério

Público e da sociedade como um todo.

BIOGÁS

A utilização do biogás é o uso energético mais simples dos resíduos sólidos

urbanos, bem como mundialmente o mais utilizado. Quando resíduos são depositados em

aterros, ou seja, são colocados e compactados a uma densidade específica, uma

decomposição anaeróbica se inicia e então surge o gás de lixo. As camadas geralmente se

tornam estratificadas e, uma vez que a atividade microbiana começa, a produção de gás do

lixo se inicia (ETHERIDGE, 2003).

A tecnologia de gás de lixo advém da necessidade do homem utilizar de maneira

proveitosa os gases oriundos da disposição de resíduos em aterros ou lixões. Esta

tecnologia visa resgatar esses gases e destiná-los a outros fins que não somente a sua

emissão descontrolada para a atmosfera (HENRIQUES, 2004). Consiste na recuperação do

biogás oriundo da decomposição anaeróbica da fração orgânica de RSU, por ação de

microorganismos que transformam os resíduos em substâncias mais estáveis, como dióxido

de carbono (CO2), água, metano (CH4), gás sulfídrico (H2S) e outros componentes

(LOBÃO et al, 2008).

No Brasil, há três décadas atrás, os choques do petróleo deram impulso ao uso de

fontes alternativas de energia. A iniciativa mais bem sucedida neste período foi o programa

do Pró-álcool que, apesar da crise de credibilidade que vive hoje, continua participando

significativamente na composição da gasolina. Da mesma forma, o uso energético de

biogás também já teve um período em que projetos tornaram-se realidade. Exemplos disso

foram o aterro do Caju, no Rio de Janeiro, e a usina de açúcar e álcool Santa Elisa em

Piracicaba, gerando combustível para abastecimento de caminhões e carros de passeio

durante anos (ALVES & LUCON, 2001).

Hoje existem aproximadamente 950 plantas de gás de lixo em todo o mundo, na

qual o gás é utilizado com propósito energético. Infelizmente, as iniciativas para utilização

de gás de lixo no Brasil ainda estão muito incipientes (WILLUMSEN, 2001).

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Durante os últimos 25 anos as plantas para extração e utilização de gás de lixo vêm se

desenvolvendo. Estima-se que os aterros sanitários produzem mundialmente de 20 a 60 Tg

(teragramas, ou entre 20 e 60 milhões de toneladas) de metano por ano, como um resultado

direto da decomposição orgânica dos componentes do lixo. Os Estados Unidos é o maior

emissor, seguido por China, Canadá, Alemanha, Reino Unido e Comunidade dos Estados

Independentes (ex-URSS) (MUYLAERT 2000; WILLUMSEN 2001).

Os aterros sanitários representam uma oportunidade de redução de emissão de

metano em vários países, além de apresentarem oportunidades de geração ou recuperação

de energia e produção de fertilizantes orgânicos (compostagem), que podem ser associados

a um processo de reciclagem, com ganhos econômicos e ambientais pela matéria prima

virgem evitada. Alguns países como os Estados Unidos e o Reino Unido criaram programas

de recuperação de metano que reduzirão suas emissões de metano em 50% ou mais nas

próximas décadas e que têm um ganho econômico pelas emissões evitadas e,

principalmente, pela recuperação ou geração de energia (HENRIQUES, 2004).

Segundo uma reportagem do Globo News (2007), o gás do lixo já vem sendo

utilizado como fonte de energia na maior cidade do Brasil. Desde 2004, o gás metano

retirado do Aterro Bandeirantes, em São Paulo, abastece aproximadamente 300 mil

moradores da capital paulista.

Em 2008, com o processamento do metano retirado do Aterro São João, a energia

abasteceu 7% da população de SP a partir do lixo produzido pelos próprios moradores. A

tecnologia é a mesma que já vem sendo usada no Aterro de Nova Iguaçu, na Baixada

Fluminense (GLOBO NEWS, 2007).

De um modo geral, o aproveitamento do GDL apresenta vantagens como redução

dos gases de efeito estufa, receita adicional para aterros existentes (energia + créditos de

carbono), utilização para geração de energia ou como combustível e redução da

possibilidade de ocorrência de auto-ignição e/ou explosão pelas altas concentrações de

metano. E desvantagens, como recuperação parcial do gás em aterros, sobretudo naqueles

cuja construção não foi projetada para este fim, em que a recuperação máxima muitas vezes

se limita a 50%, alto custo da planta de aproveitamento do gás, decorrente do tratamento

necessário e decaimento da disponibilidade de combustível ao longo da vida útil do projeto

(HENRIQUES, 2004).

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DIGESTÃO ANAERÓBIA

Digestão anaeróbia (DA) pode ser definida como a conversão de material orgânico

em dióxido de carbono, metano e lodo através de bactérias, em um ambiente pobre em

oxigênio. Este processo é uma das formas mais antigas de digestão e ocorre naturalmente

na ausência de oxigênio, como em plantações de arroz, águas paradas, estações de

tratamento de esgoto e aterros sanitários. O gás obtido durante a digestão anaeróbica,

chamado de biogás, inclui além do metano e do dióxido de carbono, alguns gases inertes e

compostos sulfurosos (LOBÃO et al, 2008).

A digestão anaeróbia para RSU é amplamente usada por todo o mundo e tem uma

eficiência de 35% na conversão de energia térmica para energia elétrica. Uma vantagem

sobre o aproveitamento do gás de aterro é reduzir a quantidade de resíduos depositados em

aterro sanitário, além disso, a parte úmida do RSU não oferece boa recuperação de energia,

e a digestão anaeróbica oferece vantagens neste sentido (LOBÃO et al, 2008).

Desde o início da década de 90 ocorre um aumento da capacidade instalada de

plantas de digestão anaeróbica. Durante o período de 1990 a 1995 a capacidade instalada

aumentou a uma taxa de 30 kt/ano e cerca de 150 kt/ano no período seguinte, entre 1996 e

2000. Uma alta de 200 kton estava prevista para o ano de 2001. O número de novas

instalações nesse período subiu de 2,4 para 7,2 por ano, em 1998 cerca de dez instalações

foram colocadas em operação. A maior parte das instalações foi construída na Alemanha

(30) e representam uma capacidade combinada de 449.605 toneladas, com capacidade

média anual por volta de 14.987 toneladas por instalação. Nove instalações foram

construídas da Suíça e juntas tem a capacidade de 78.500 toneladas por ano, com uma

capacidade média anual de 8.722 toneladas por ano por instalação. Essas capacidades são

muito modestas comparadas com grandes instalações construídas na Bélgica, nos Países

Baixos (Holanda) e na França que tem uma capacidade média situada acima de 30 a 50 kt

por ano (OWS 1998).

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INCINERAÇÃO

É um método de alto custo devido a utilização de equipamentos especiais. Neste

método existe uma grande redução do volume do lixo, cerca de 4% do volume original. A

eliminação de resíduos pelo uso do fogo é uma prática bastante antiga. Mesmo hoje, a

queima do lixo a céu aberto ainda é praticada nas áreas rurais e em algumas cidades

pequenas. A queima de lixo a céu aberto acaba contribuindo para o aumento da poluição do

ar (CONECTE EDUCAÇÃO).

O primeiro incinerador municipal no Brasil foi instalado em 1896 em Manaus para

processar 60T por dia de lixo doméstico, tendo sido desativado somente em 1958 por

problemas de manutenção. Um equipamento similar foi instalado em Belém e desativado

em 1978 pelos mesmos motivos (MENEZES, 2000; IPM, 2002).

A incineração do lixo urbano é utilizada em muitos países desenvolvidos. Os dois

países onde são incineradas as maiores porcentagens de lixo são a Suíça (88%) e o Japão

(72%). Nestes países, o calor liberado pela incineração do lixo é aproveitado na obtenção

de energia elétrica, além de água aquecida (CONECTE EDUCAÇÃO).

A incineração no Brasil ainda se caracteriza pela existência de grande quantidade de

incineradores de porte muito pequeno, instalados em hospitais, casas de saúde, etc.

espalhados pelo país. São equipamentos muito simples, com capacidades inferiores a 100

kg/hora. A grande maioria destes, está hoje desativada ou incinerando de forma precária,

em geral com emissões bastante elevadas. A razão principal para tanto é que estes

equipamentos são geralmente mal operados, e mantidos de forma inadequada (MENEZES

et al, 2000).

Em 23 de maio de 2001, o Brasil assinou a Convenção de Estocolmo, tratado da

Organização das Nações Unidas (ONU), que aponta a incineração de resíduos como uma

das principais fontes geradoras de Poluentes Orgânicos Persistentes (POPs). A Convenção

recomenda que o uso de incineradores seja eliminado progressivamente. Além de ser uma

tecnologia suja, a incineração inviabiliza a implantação de projetos sócio-ambientais e de

infra-estrutura para a coleta e reciclagem de materiais. Disfarçada muitas vezes como

"recuperação energética", a incineração exige elevados investimentos, que vão de R$ 2,4

milhões a R$ 1,7 bilhão. (GREENPEACE, 2002).

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RECICLAGEM

A reciclagem é um processo industrial que converte o lixo descartado (matéria-

prima secundária) em produto semelhante ao inicial ou outro.

A grande solução para os resíduos sólidos é aquela que prevê a máxima redução da

quantidade de resíduos na fonte geradora. Quando os resíduos não podem ser evitados,

devem ser reciclados por reutilização ou recuperação, de tal modo que seja o mínimo

possível o que tenha como destino final os aterros sanitários (AMBIENTE BRASIL).

De acordo com a Associação Brasileira de Alumínio (ABAL), o Brasil reciclou, em

2006, 138,1 mil toneladas de sucata de latas, o que corresponde a 10,3 bilhões de unidades.

Pelo sexto ano consecutivo, o país liderou a reciclagem de latas de alumínio para bebidas,

com índice de 94,4%, superior ao do Japão (90,9%), da Argentina (89,6%) e de outros

países. Nesse mesmo ano, conforme dados da organização Compromisso Empresarial para

Reciclagem (CEMPRE), 51,3% das embalagens PET pós-consumo foram efetivamente

recicladas no país, totalizando 194 mil toneladas. O índice brasileiro de reciclagem de

embalagens PET é bastante superior ao de países como a Alemanha, que é de 32%

(LOBÃO, 2008).

No Brasil, estima-se que técnicas como a reciclagem pode fazer com que as 44

milhões de toneladas anuais estimadas de lixo produzam pelo menos 30% da energia

gerada na Hidrelétrica Binacional de Itaipu. Segundo Oliveira (2008), a reciclagem desses

resíduos sólidos geraria um invejável incremento de R$ 10 bilhões na economia e criaria

um milhão de empregos, além de proporcionar o reaproveitamento de produtos para a

fabricação de novos utensílios, o que representa economia de matéria prima e de energia.

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6. A QUESTÃO AMBIENTAL

Pode-se afirmar que a poluição local, relacionada à área de destinação final, é a

principal questão ambiental dos RSU. Mas podemos contar também com outros problemas

ambientais relacionados com o lixo, como o efeito estufa, que é causado pela liberação de

gases com dióxido de carbono e metano na atmosfera. O dióxido de carbono é liberado pela

queima de carvão, petróleo e gás natural nas usinas de energia, fábricas e veículos. O gás

metano se acumula com a decomposição do lixo e é liberado por ele (LOBÃO, 2008).

Além disso, tem a poluição das águas, que são contaminadas por elementos químicos,

despejos de fábricas, óleo, tinta despejada pelos consumidores, líquido tóxico em aterros

que se misturam à água da chuva e outros.

A destruição da Camada de Ozônio, que nos protege dos efeitos danosos dos raios

ultravioletas do sol está sendo destruída por gases chamados clorofluorcarbonos (CFCs ou

HCFCs) ameaçando à saúde humana, as colheitas e a fauna. Além de erosão do solo e

chuva ácida, que ocorre por causa dos gases que são liberados pelos automóveis, fábricas e

usinas de energia durante a queima de combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural)

(COSTA, 2004).

7. CONCLUSÃO

O Brasil tem uma expressiva produção de RSU, que ainda é tratado com descaso

pelos órgãos públicos e a maior parte destes resíduos ainda tem destino inadequado, sendo

vetores de doenças e de poluição do meio ambiente.

A gestão eficiente dos RSU orientada ao seu uso energético contribui para diminuir

o consumo de combustíveis fósseis, aliviando o impacto ambiental. Além disso, os RSU

quando dispostos de forma inadequada em lixões geram metano, cuja emissão para a

atmosfera se dá de foram descontrolada, o que vem a contribuir para o aumento da

concentração de gases intensificadores do efeito estufa. Este fato tem gerado um grande

debate mundial no que se refere às mudanças globais provenientes deste fenômeno.

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Diante deste quadro urge que se crie uma alternativa para a destinação destes

resíduos com alto potencial energético, e que de alguma forma ainda contribua para a

melhoria social, ambiental e econômica.

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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