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04/02/16 1 GESTÃO MULTICRITÉRIO DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS Ana Maria Jorge Centro de Inves2gação em Matemá2ca e Aplicações. Universidade de Évora. Ins2tuto Superior de Contabilidade e Administração de Lisboa [email protected] Viana do Castelo, 14 de setembro, 2015 1 Autores Jorge, A. Mestre. Centro de Inves2gação em Matemá2ca e Aplicações. Universidade de Évora. Ins2tuto Superior de Contabilidade e Administração de Lisboa. IPL. – [email protected] Bushenkov, V. Professor Doutor. Centro de Inves2gação em Matemá2ca e Aplicações. Universidade de Évora. Portugal. – [email protected] Magrinho, A. Professor Doutor. Escola Superior de Tecnologia de Setúbal. IPS. Portugal. – [email protected] . Oliveira, M. Professora Doutora. Centro de Inves2gação em Matemá2ca e Aplicações. Universidade de Évora. Portugal. – [email protected] 2 Conteúdo 1. Caracterização do problema e obje2vos 2. Modelação matemá2ca de o2mização Mul2critério : O Modelo RGM/IDM 3. O Modelo de O2mização Mul2critério 3.1 – O Sistema e as Variáveis de Decisão 3.2 – Os Critérios 4. Resultados 5. Conclusões 3 Caracterização do problema e Obje2vos Ø Com a entrada em vigor do PLANO ESTRATÉGICO PARA OS RESÍDUOS URBANOS (PERSU2020), os sistemas de gestão de resíduos sólidos urbanos (RSU) são confrontados com novos desafios na tomada de decisão: 4 ØO incumprimento destas dire2vas è Pesadas penalizações Ø Limites aos Resíduos Urbanos Biológicos (RUB) que vão para deposição em aterro Ø Metas mínimas para a preparação para reu2lização e reciclagem e para a retoma de recolha sele2va Caracterização do problema e Obje2vos Ø O que fazer para cumprir as Metas do PERSU 2020? Ø Aumentar a Recolha Sele2va? Ø Optar pela Incineração? Ø Fazer um gestão integrada de várias soluções tecnológicas? § Em que proporções ? § Com que custos ? § Como os minimizar ? 5 Obje6vos Ø Apresentar um modelo mul2critério de apoio à decisão de um sistema de Gestão de RSU que permita: Ø definir valores o2mizados para a recolha sele2va Ø definir a proporção ó2ma dos fluxos do rejeitado das várias infraestruturas do sistema para aterro ou incineração Ø De modo a sa2sfazer: Ø as metas impostas pelo PERSU2020 Ø critérios económicos e ambientais 6 Caracterização do problema e Obje2vos
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GESTÃO MULTICRITÉRIO DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS
Ana Maria Jorge
CentrodeInves2gaçãoemMatemá2caeAplicações.UniversidadedeÉvora.Ins2tutoSuperiordeContabilidadeeAdministraçãodeLisboa
VianadoCastelo,14desetembro,20151
AutoresJorge,A.Mestre.CentrodeInves2gaçãoemMatemá2caeAplicações.UniversidadedeÉvora.Ins2tutoSuperiordeContabilidadeeAdministraçãodeLisboa.IPL.–[email protected],V.ProfessorDoutor.CentrodeInves2gaçãoemMatemá2caeAplicações.UniversidadedeÉvora.Portugal.–[email protected],A.ProfessorDoutor.EscolaSuperiordeTecnologiadeSetúbal.IPS.Portugal.–[email protected],M.ProfessoraDoutora.CentrodeInves2gaçãoemMatemá2caeAplicações.UniversidadedeÉvora.Portugal.–[email protected]
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Conteúdo1.Caracterizaçãodoproblemaeobje2vos
2.Modelaçãomatemá2cadeo2mizaçãoMul2critério:
OModeloRGM/IDM
3.OModelodeO2mizaçãoMul2critério
3.1–OSistemaeasVariáveisdeDecisão
3.2–OsCritérios
4.Resultados
5.Conclusões 3
CaracterizaçãodoproblemaeObje2vosØ Com a entrada em vigor do PLANO ESTRATÉGICO PARA OS RESÍDUOS
URBANOS (PERSU2020), os sistemas de gestão de resíduos sólidosurbanos (RSU) são confrontados com novos desafios na tomada dedecisão:
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Ø Oincumprimentodestasdire2vasèPesadaspenalizações
Ø LimitesaosResíduosUrbanosBiológicos(RUB) que vão para deposição ematerro
Ø Metasmínimasparaapreparaçãopara
reu2lização e reciclagem e para aretomaderecolhasele2va
CaracterizaçãodoproblemaeObje2vosØ OquefazerparacumprirasMetasdoPERSU2020?
Ø AumentaraRecolhaSele2va?
Ø OptarpelaIncineração?Ø Fazer um gestão integrada de
váriassoluçõestecnológicas?§ Emqueproporções?§ Comquecustos?§ Comoosminimizar?
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Obje6vosØ Apresentarummodelomul2critériodeapoioàdecisãodeumsistema
deGestãodeRSUquepermita:
Ø definirvaloreso2mizadosparaarecolhasele2va
Ø definiraproporçãoó2madosfluxosdorejeitadodasváriasinfraestruturasdosistemaparaaterroouincineração
Ø Demodoasa2sfazer:
Ø asmetasimpostaspeloPERSU2020
Ø critérioseconómicoseambientais
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CaracterizaçãodoproblemaeObje2vos
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Modelaçãomatemá2cadeo2mizaçãoMul2critério-OModeloRGM/IDM
Ø MétododoReasonableGoal(RGM)
Ø Espaçobidimensionalcompostoporduasvariáveisdedecisãoedoiscritérios.
Ø Considere-seumagrelhadevalores
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OModeloRGM/IDM
Ø A este espaço de valores das variáveis de decisão associa-se umespaçodevaloresdoscritérios
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OModeloRGM/IDM
Ø Éapresentadaafronteira(invólucroconvexo)emvezdospontosØ Este invólucro convexo contém todos os pontos correspondentes às
soluçõesnãodominadasassimcomoàssoluçõesar2ficiais.
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OModeloRGM/IDM
Ø O conjunto de todas as soluções não dominantes é exibido sob a
forma de Mapas Itera2vos de Decisão (IDM)à permite ao decisor
intervirnaescolhaeanálisedassoluçõespossíveis
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OSistemaeasVariáveisdeDecisãoØ Sistemahipoté-codegestãoderesíduossólidosurbano
Ø Estruturas:
Ø UmaterroØ Umainstalaçãodedigestãoaeróbica
(IDA)Ø UmaestaçãodeTriagemMecânica(TM)
paraRSUderecolhaindiferenciadaØ UmaTMparaRSUprovenienteda
recolhasele2va
Ø Possibilidadedeinstalaçãodeumaincineradoracomvalorizaçãoenergé2ca(WTE)
OSistemaeasVariáveisdeDecisão
Materiais
Recolhaindiferenciada
Recolhaseletiva
Tipoderecolha
recolha
Triagem(TM)
RUB
Triagem
IDAAterro
Biogás
WTE Eletricidade
Recicláveis
Composto
Calor
Cinzasvolantes
Lixiviados
ResíduoPerigoso
Secagem
∝𝑖1
∝𝑖2
𝛼51
𝛼52
𝜀1
𝜀2
𝜓11𝜀 1
𝜓12𝜀 1
𝜓22𝜀 1
𝜓21𝜀 1
𝜓31𝜀 1
𝜓32𝜀 1
Ø VariáveisdeDecisão:
Ø PercentagemdeRSUarecolhersele2vamenteouindiferenciadamenteØ PercentagemdeRefugoaenviarparaaterroeincineraçãocasoseoptepelaWTE
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OsCritériosØ Cincocritériosao-mizar
Ø Primeirocritério–CritérioEconómico
Ø maximizarsaldooperacional(proveitos–custos)portoneladaexpressoemeuros
Ø Segundocritério-Critériodenaturezalegal,
Ø minimizarapercentagemRUBparaaterrocompara2vamentea1995PERSU2020impõequeestevalorsejainferiora16%
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OsCritériosØ Terceirocritério-Critériodenaturezalegal
Ø maximizar a percentagem de resíduos para preparação ereu2lização
OPERSU2020es2pulaestevalornos50%
Ø Quartocritério–Critériodenaturezaambiental
Ø Minimizar a quan2dade de lixiviados produzidos pelo sistema(aterroeinstalaçãodedigestãoanaeróbia)anualmente
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OsCritérios
Ø Quintocritério–Critériodenaturezalegal
Ø Maximizarovalordaretomaanualderecicláveisemkg/percapita
OPERSU2020es2pulaestevalornos50%
Dados
Ø Foramsimuladascercade6000valoresdasvariáveisdedecisão
Ø GrelhaHomogéneadevaloresparaasvariáveisdedecisão
Ø Apar2rdeinformaçãosimuladaforamob2dososvaloresparaoscritérios
Ø AnálisedassoluçõesàAnálisedaFronteiradePareto.
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ResultadosØ Atualmenteosistemahipoté-coporano:
Ø recolheanualmentecercade375000toneladasdeRSUØ 87%sãorecolhidosdeummodoindiferenciadoe13%deummodosele2voØ 100%refugoéenviadoparaaterroØ depositaematerro43%deRUBcompara2vamenteaosdepositadosem1995Ø temumataxadereciclagemedereu2lizaçãonaordemdos40%Ø umaretomade20kg/habØ NestemomentoaempresanãoconseguiriacumprirasmetasimpostaspeloPERSU2020Ø cercade12000000eurosdeproveitosØ cercade13500000eurosdedespesasoperacionaisØ mais22000000eurosdespesasderecolhaàtemumsaldooperacionalnega-vo 17
ResultadosAnálisedeCenáriossemIncineração
Recolha:70%Sele2vae30%indiferenciadaRefugoenviadoparaaterro:100%RUBematerrorela-vamentea1995:15%PreparaçãoparaReciclagem:71%RetomadaR.Sele-va:60Kg/habLixiviados:22300m3
Proveitos:47000000eurosCustos:27930000eurosCustocomaRecolha:46920000
CumprimentodasMetasdoPERSU2020àAumentoDrás-codapercentagemdeRSURecolhidosSele-vamenteàSaldoPosi-voàElevadosCustoscomaRecolha 18
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ResultadosAnálisedeCenáriosComIncineração–InstalaçãodeMenorCapacidade
Recolha:38%Sele2vae63%indiferenciadaRefugoenviadoparaaterro:13-50%RUBematerrorela-vamentea1995:<15%PreparaçãoparaReciclagem:54%RetomadaR.Sele-va:52Kg/habLixiviados<20800m3
Proveitos:29870000eurosCustos:25190000eurosCustocomaRecolha:32790000
CumprimentodasMetasdoPERSU2020àLigeiroAumentodaPercentagemdeRSUrecolhidosSele-vamenteàSaldoPosi-vo
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ResultadosAnálisedeCenáriosComIncineração–InstalaçãodeMaiorCapacidade
Recolha:38%Sele2vae62%indiferenciadaRefugoenviadoparaaterro:0–38%RUBematerrorela-vamentea1995:<14%PreparaçãoparaReciclagem:54%RetomadaR.Sele-va:52kg/habLixiviados:<14800m3
Proveitos:30000000eurosCustos:26000000eurosCustocomaRecolha:32790000
CumprimentodasMetasdoPERSU2020àLigeiroAumentodaPercentagemdeRSUrecolhidosSele-vamenteàSaldoPosi-vo
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Conclusões
Ø Soluções sem a construção de uma incineradora com recuperação energética vão implicar um aumento drástico na Recolha Seletiva e colocação de refugo em aterro não cumprindo as metas
Ø Proveitos obtidos com a venda de energia, biogás e materiais para reciclagem superiores aos Custos de Operacionalidade
Ø Custo muito elevado com a Recolha
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Conclusões
Ø A construção de uma incineradora de capacidade média permite o cumprimento das Metas do PERSU2020
Ø Proveitos obtidos com a venda de energia, biogás e materiais para reciclagem superiores aos Custos de Operacionalidade
Ø Ligeiro aumento com os custos da Recolha relativamente à situação atual
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Conclusões
Ø A construção de uma incineradora de capacidade superior permite o cumprimento das Metas do PERSU2020
Ø Proveitos obtidos com a venda de energia, biogás e materiais para reciclagem superiores aos Custos de Operacionalidade
Ø Menor produção de Lixiviados à Menor impacto ambiental
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Gratapelaatenção
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