Felipe Guedes Pucci
Compilação de inventários do ciclo de vida de
sistemas de gestão de Resíduos Sólidos
São Carlos – SP
2015
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1 Resumo
O mundo demanda novas alternativas às fontes energéticas fósseis e parte
da solução está nos resíduos sólidos biodegradáveis, que ainda contêm energia
solar em suas ligações covalentes, esta energia pode ser liberada na forma de gás
metano por meio da digestão anaeróbia metanogênica, ou biometanização, um
processo que ocorre na ausência de O2 e que não inviabiliza, como num aterro
sanitário, os nutrientes dos resíduos biodegradáveis, de forma que ainda possam ser
o alimento dos nossos alimentos.
Para realizar isso, é necessário compreender o papel do ser humano na
cadeia trófica global, principalmente nossa relação com os microorganismos, com o
fim de utilizar nossos resíduos em prol de nós mesmos e de outros animais. Desse
modo o resíduo tem de ser considerado como alimento de outro ser vivo, que terá
seu resíduo alimentando outro ser vivo, assim sucessivamente até que dos resíduos,
tenhamos produtos outra vez.
Esse é o modo de pensar da aquacultura multitrófica, que será integrada com
o efluente da biometanização multisubstratos em fase líquida acoplada a fase sólida.
Esta última, alimentará a criação de cogumelos com o biossólido digerido, que
depois pode ir para a lavoura e/ou agrofloresta. Enquanto isso, há na fração não-
biodegradável e não-reciclável dos Resíduos Sólidos Urbanos frações que podem
ser gaseificadas, em ciclos térmicos de trigeração.
Um método adequado para pensar sistemas como esse é o da Avaliação do
Ciclo de Vida (ACV), uma ferramenta que serve para comparar e determinar o
impacto ambiental e viabilidade econômica, social e ambiental de sistemas de
produto. O método da ACV será usado nesse trabalho para compilar inventários dos
sistemas de produto citados e assim caminhar um pouco no sentido de poder
determinar as melhores opções para serem aplicadas no Brasil, com o fim de se
adequar os municípios ao Plano Nacional de Resíduos Sólidos – PNRS em prol da
soberania energética e alimentar brasileira.
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2 Introdução
2.1 Fluxos circulares nos resíduos pós-industriais
Heráclito, Lavosier, e muitos outros pensadores reforçam a idéia de que a
matéria e energia estão num eterno devir.
A quantidade de conhecimento acumulado pela ciência permitiu uma
mudança de paradigmas com o advento da mecânica moderna no Séc. XX [1] que,
ao desvendar superficialmente a natureza do comportamento das partículas
subatômicas, permitiu o surgimento de proposições não determinísticas ao
comportamento destas [2], integrou de maneira complexa o ser humano na teia de
relações que compõem o fenomeno da vida e o universo [3], dando legitimidade
científica a religiões de base experimental-empirista como o budismo [4], e jogando
luz às investigações científicas das relações da mente e da matéria. [5]
Cerca de 10.000 anos depois da humanidade ter dominado o fogo, com o
acúmulo de conhecimento que, no iluminismo do séc. XVII, nos clareou com a
racionalidade necessária para fazer o fogo domesticado trabalhar para o homem, ao
desenvolver novos métodos de uso da energia da biomassa, da lenha, carvão, óleo
e gás no séc XVIII.
Essas energias externas ao nosso corpo, agora realizam de forma intensa o
trabalho que outrora era feito por pessoas ou animais. Nos países ditos urbanizados,
poucos trabalham nos setores primário e secundários da economia (agricultura e
indústria) sendo isso o motivo para se considerar que esses povos tenham entrado
na sociedade pós industrial [6] após a 2ª Guerra Mundial.
A economia passa, da produção de bens, para a realização de serviços, o
conhecimento se torna uma forma importante de capital, as ciências da informação,
cibernética, teoria dos jogos, teoria da informação se desenvolvem e são
implementadas. [7] Ao mesmo tempo, se constatou o pico do petróleo [8][9]
demonstrando a natureza ambígua de dependência-autonomia que temos do sol e
do resto da vida do planeta Terra.
A forma de pensar o planeta como um sistema autoregulado de
retroalimentações positivas e negativas também é marca do pensamento
pósindustrial [10]. Os processos nas mais diferentes disciplinas foram deixando de
ser lineares com começo e fim e foram se tornando cíclicos, para o pensamento
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pósindustrial, e pósfóssil, se urge que os Resíduos Sólidos e águas residuárias não
sejam apenas uma seta que sai fora do fluxograma do projeto em direção ao
tratamento e disposição final ambientalmente adequada[17][41] e isso abre caminho
para os serviços de criação de idéias, métodos, e pensamento industrial criativo, que
encontram novas utilidades nos Resíduos Sólidos e águas resíduárias, com o fim da
obtenção de comida, energia e água. [11]
2.2 Do berço ao berço
Trazer a diretriz de pensar a circularidade nos processos tróficos da vida do
globo, como a logística reversa dos processos de produção e de serviços, é o que
rege o método da Avaliação do Ciclo de Vida, que busca compilar os insumos,
produtos e os respectivos impactos ambientais para avaliar um sistema de produto
ao longo do seu ciclo de vida, [12] e assim dar suporte à tomada de decisão,
individual e/ou corporativa e/ou governamental.
2.3 Em busca de complementos aos biocombustíveis líquidos
A certeza de que as fontes de energia fóssil não são infinitas, gera a
demanda de se emancipar energética e materialmente delas, ao mesmo tempo em
que o planeta dá sinais de que a emissão de gás carbônico fóssil o levará a um
outro estado de equilibrio dinâmico climático ainda desconhecido [13], e que isso
possívelmente já está levando o planeta a ter mudanças climáticas. [14]
Ademais, balanços de energia e do ciclo de vida de combustíveis fósseis do
tipo: poço-à-roda contabilizam que se gasta mais energia em todo o sistema de
produto (gasolina, óleo diesel, gás natural) do que a energia útil fornecida ao veículo
ou máquina. [15]
Somado a esses problemas, o da depleção de matéria orgânica fóssil, o das
mudanças climáticas e poluição, e do maior gasto energético para a produção de
combustíveis fósseis, há a geração de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU), que não
para de crescer. Exaure a capacidade de lixões, aterros controlados e aterros
sanitários, e quando deixado na superfície escorre com a água da chuva, vai para os
rios terminando nos giros oceânicos, boiando no mar ou afundando atrapalhando a
fotossíntese oceânica e outros processos da vida [16]. Sendo estas partículas em
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grande parte constituída com os produtos que surgiram depois do domínio sobre as
moléculas carbônicas do petróleo.
Mais da metade do RSU brasileiro é composto de matéria orgânica [17] que,
até ir parar no local de destinação final, degrada o ambiente urbano, atrai vetores de
doenças como cães de rua, pombos e outras aves, ratos, baratas, mosquitos e
degrada o trabalho dos coletores de RSU e separadores autônomos de material
reciclável. Por fim quando essa Fração Orgânica do Resíduo Sólido Urbano
(FORSU) é enterrada no aterro, começa a gerar biogás, que não será totalmente
queimado ou coletado, cerca de metade dele irá para a atmosfera [18] contribuir, por
mais de uma década, 21x mais para o efeito estufa do que o CO2.
O ponto central dessa dissertação é sobre os conhecimentos de recuperação
da energia marginal [19], a energia dos resíduos biodegradáveis e combustíveis,
reinserindo-os num sistema em que os resíduos de um sistema sejam o insumo de
outro sistema, num ciclo de vida do berço ao berço. Muitos substratos podem ser
incorporados à digestão anaeróbia, a FORSU, o lodo de ETE, o esterco e os ossos
dos animais, as cinzas de fogões à lenha, de usinas de cana, as plantas e algas,
que gerarão biogás para ser incorporado na trigeração juntamente com o gás de
síntese, oriundo da gaseificação da fração não reciclável e não inerte e/ou matéria
orgânica humificada e lignínica (madeira). Os efluentes da digestão anaeróbia
seguem para a aquacultura multitrófica (hidroponia, cultuvo de macrófitas,
algacultura e piscicultura, e a agricultura) fechando o ciclo. Analises da OCDE [20]
indicam que os biocombustíveis líquidos de primeira geração, que se originam de
produtos da agricultura, como grãos, culturas ricas em sacarose, oleaginosas, e
gramíneas [21] competem com o uso de terra para a produção de alimentos.
Portanto, a biomassa de primeira geração é menos preferível dum ponto de
vista de retorno energético e competição para seguridade alimentar do que os
produtos e resíduos florestais e resíduos agrosilvopastorís, resíduos industriais e
municipais (segunda geração), e organismos microscópicos [22] (terceira geração).
No trabalho da OCDE [20] se indica o potencial da gaseificação e
biometanização dos resíduos não biodegradáveis e biodegradáveis
respectivamente. Se feito em um ciclo material completo, encaminhando os
efluentes líquidos para a criação de algas junto da aquacultura multitróficae
agrofloresta produz alimentos, ração, substrato para a agricultura (fertilizante
orgânico), gás metano, eletricidade, calor e água tratada. [11][19][23][62][64].
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3 Objetivos
Diante desses três problemas, a depleção dos combustíveis fósseis, as
mudanças climáticas e a gestão e destinação final dos RSU, vêm as perguntas:
Como obter mais energia na gestão dos resíduos?
Como aproveitar melhor a energia diponível ao nosso redor?
É claro que nessas pergunta há uma abrangência muito grande, e esse
estudo busca apenas apontar alguns, dentre os muitos caminhos possíveis para as
respostas, já que a noção de resíduo é um tanto subjetiva. Também tenta expor
alguns dos caminhos para a resolução desses três problemas e resposta dessas
duas perguntas.
Esse processo levará a elaboração de muito mais perguntas, suas respostas
nos levarão a questionar nossos métodos de gestão de resíduos, de transformação
energética, principalmente no que concerne as caldeiras, turbinas, para caminhar em
prol do uso, de células a combustível, do calor resídual de usinas (água quente
>36ºC e <100ºC e vapor vegetal), e a gaseificação acoplada ao uso de motores
stirling [24][25] e regrigeração por absorção [26], tudo isso em detrimento da
combustão simples da biomassa não facilmente biodegradável, e compostagem
simples da matéria biodegradável. Esse processo nos conduzirá a um melhor
desenvolvimento humano, condizente com os desafios do início desse século XXI.
3.1 Objetivo Geral
Elaborar diagramas de encanamento, instrumentação e controle e
organogramas, contendo as possíbilidades de gestão de resíduos sólidos assim
como a dinâmica dos cargos envolvidos em tal organização, de forma a associar o
tratamento da Fração Orgânica dos Resíduos Sólidos com a produção de energia,
tratamento de água e águas residuárias, produção de algas, macrófitas, peixes,
cogumelos e composto orgânico, com o fim de disseminar para a população o
conhecimento na língua portuguesa, da possibilidade de inserir a matéria e a energia
resídual, em sistemas integrados à produção de energia e comida [11], promovendo
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simultâneamente seguridade alimentar e saneamento, integrado aos ciclos tróficos
de GAIA, como consta na Figura 1 abaixo:
Figura 1 – Diagrama explicativo de um modelo de gestão integrada de resíduos biodegradáveis no escopo de uma cidade inteira, acoplado à estação de tratamento de esgoto, usina sucroalcoleira com trigeração e a aquacultura multitrófica. Cada um desses macroprocessos são sistemas de produto com diferentes configurações, de diferentes sofisticações tecnológicas e portanto diferentes entradas-saídas, a serem inventariadas e comparadas para um melhor desempenho das várias categorias de impacto, tanto da origem dos insumos quanto para o destino dos produtos.
3.2 Objetivo Específico
Elaborar inventários, através do método de ACV – Avaliação do Ciclo de Vida
[12][27][28][29], de cada um dos diferentes sistemas de produto situados na Figura
1. Cada um desses sistemas será simulado em 3 diferentes cenários em ordem
crescente de tamanho e complexidade, o menor será a gestão feita para o bairro, o
do meio para cada microbacia inteira, e o maior para toda uma cidade. A unidade
funcional será a gestão de um ano de resíduos sólidos urbanos de uma cidade.
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4 Revisão Bibliográfica
4.1 Biometanização
Esse é um processo metabólico fermentativo. Ferme- vem do francês fermé e
significa fechado, ou seja, é um processo que necessita ocorrer em um local sem
contato com o O2 atmosférico, seja no fundo dos corpos d’água, ou em invólucros
herméticamente fechados. Se estima que tenha sido o primeiro processo metabólico
a surgir ao longo da evolução da vida no planeta Terra, já que a fotossíntese só foi
realizar a emissão de O2 para a atmosfera posteriormente. [30]
Nos seres humanos, pode ocorrer a fermentação láctea nos tecidos
musculares quando o suprimento de O2 aos mesmos é insuficiente, causando a
cãibra. A fermentação também pode ocorrer no trato digestivo dos animais ou,
dependendo dos microorganismos que forem inoculados, serve na fabricação de
bebidas alcólicas fermentadas, queijos, yogurtes, pães, conserva de legumes e
silagem para ração.
O substrato da fermentação desse estudo é a matéria orgânica resídual, esta
é realizada por muitas espécies de microorganismos em simbiose, e o produto final
normalmente será o gás metano e gás carbônico, podendo também ocorrer a
geração de gás hidrogênio se for suprimida a atividade dos microorganismos
hidrogenotróficos.
A fermentação metanogênica pode ser dividida em quatro fases, a hidrólise,
em que ocorre a quebra de polímeros como proteínas, polissacarídeos e
triglicerídeos em aminoácidos, açúcares e ácidos graxos respectivamente, pela ação
de enzimas hidrolíticas extracelulares, estes monômeros serão convertidos a
hidrogênio, bicarbonato, ácidos carboxílicos de 3 e 4 e mais átomos de carbono.
Essa fase hidrolítica/acidogênica pode ser acelerada se o meio for termofílico (T=55-
65ºC) [31]. Em seguida vem a acetogênese onde ocorre a formação de gás
carbônico, gás hidrogênio e acetato. Por fim vem a metanogênese, em que parte da
produção de metano vem do gás carbônico que é reduzido a metano por Archaeas
que utilizam o hidrogênio como doador de e-, e outra parte vem do acetato que é
quebrado em metano e gás carbônico por Archaeas acetoclásticas e demais. [32]
O princípio da biometanização de resíduos biodegradáveis possivelmente
começou na China [33], com tanques cavados na terra e todo revestidos de tijolos
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de barro, em que eram encaminhadas as fezes humanas e animais através de um
duto que dava para o fundo do tanque de modo que o gás produzido fosse para a
parte de cima do tanque e não pudesse escapar para a atmosfera através desse
orifício, do lado oposto ao tanque há outro orifício também submerso para a retirada
do material digerido, ou recirculação.
Existem técnicas que podem ser usadas para melhorar o rendimento de
biogas de um reator, como a extrusão por pressão [34][35], o ultrassom e o ozônio
[36], a recirculação de efluente, temperatura, metais (Fe, Co, Ni)37, combinação de
substratos, tamanho das partículas de substrato, [38], ou buscar degradar as fibras.
[39]
4.2 Gestão de Resíduos Sólidos
No Brasil, se estima que, em 2013, 90,4% do RSU gerado foi coletado, o que
corresponde a 189.209 t/dia coletadas de um total de 209.280 t/dia gerados. Do que
foi coletado, 58,26%, ou 110.232 t/dia teve uma destinação final ambientalmente
adequada, o que na maioria dos casos envolve o enterramento em um aterro
sanitário. Infelizmente, 78.987 ton/dia, ou 41,74% do total coletado ainda tem uma
destinação final inadequada, o que significa o encaminhamento a lixões e aterros
controlados [40], que não são muito diferentes de lixões por não conter as medidas
de segurança necessárias para evitar o escape passivo de poluentes via água e ar,
ou até explosões por acúmulo de biogás. A disposição final para lixões ou aterros
controlados está proíbida em território brasileiro de acordo com o decreto 7.404/2010
[41].
4.2.1 RSU – Fração biodegradável de Resíduos de limpeza urbana
Um estudo dos resíduos sólidos de varrição de uma das bacias hidrográficas
da cidade de Porto Alegre – RS mostra este tem 62,2% de resíduos orgânicos [42],
como vegetação, folhas e galinhos, quando somado com tocos e galhos o
percentual passa para 77% do total. Outra pesquisa realizada com amostras de
varrição de vários locais do estado da Florida – E.U.A. mostra que as quantidades
de metais e poluentes orgâncos, como agrotóxicos foi detectada em quantidades
não significativas e em poucas amostras do total. [43] Se feita a separação dos
resíduos biodegradáveis do resto dos resíduos varridos, estes podem contribuir com
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os sistemas de gestão integrada de resíduos biodegradáveis, principalmente os
galhos e tocos oriundos da poda e capina de árvores, arbustos e gramados de
espaços públicos e privados.
4.2.2 RSU – Fração biodegradável de Resíduos Domiciliares
Por compor mais da metade da composição do RSU brasileiro, esse resíduo é
o que guarda o maior potencial para a geração de biogás, visto que dos 5564
municípios brasileiros, apenas 211 declaram destinar alguma quantidade da fração
orgânica para estações de compostagem, o destino biometanização nem sequer
aparece nas estatísticas [44]. Um estudo polonês [45] revelou que se a FORSU for
misturada (25% vol.) com lodo de ETE (75%) numa biometanização de duas etapas,
a primeira acidogênica a 55ºC e a segunda metanogênica a 36ºC alimentada de
modo semi-contínuo, se produz mais biogás do que a mesma operação em modo de
batelada. Além disso se aumenta, a relação C/N de 9 para 11, simultaneamente à
produção total de biogas, se comparado com a digestão de somente o lodo de ETE.
4.2.3 Resíduos Industriais - RI
Os RI tem sua composição variável dependendo do tipo de processo, e por
isso neccessitam de coleta distinta dos RSU. Pela lógica é sempre mais prudente
que os diferentes tipos de resíduos sólidos da indústria não sejam misturados entre
sí, a fim de que se torne possível aproveitar o potencial de reciclo de cada um dos
tipos de resíduos. São nos resíduos sólidos das indústrias de alimentos e
agroindústrias que a fração biodegradável tem maior representatividade, e se a
segregação for feita no local de origem, torna-se possível o reaproveitamento dessa
fração orgânica, seja energicamente via biometanização, para a produção de
fertilizante, uso na ração animal, ou na criação de algas e macrofitas com o fim de
produção de biomassa e simultâneo tratamento da água. [46]
Dependendo do tipo de processo industrial, pode ocorrer a geração de
resíduo sólido contendo substâncias carcinogênicas, tóxicas, metais pesados e
patógenos que, se misturados com águas resíduarias biodegradáveis ou outros
resíduos sólidos de outros processos, podem contaminar todo o resíduo resultante e
dificultando o uso na gestão dos biodegradáveis e demandando tratamentos
específicos.
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Existem processos em que o resíduo sólido gerado tem natureza orgânica,
mas durante seu processamento foi adicionado algum produto que contivesse
metais pesados, como acontece com a industria de couro, que utiliza o cromo no
final do processo de curtimento e faz com que este termine contaminando as raspas
de pele. Nesse caso é possível realizar a lavagem deste resíduo sólido contaminado
com cromo com taxas de remoção de 30 – 60 5 %, para posteriormente realizar a
decomposição anaeróbia [47], e então processeguir com a compostagem [48] ou se
fazer a humificação com a vermicompostagem, que pode aumentar a taxa de
retirada de Cr via complexação nas substâncias húmicas e outras moléculas
orgânicas [49].
Outra fonte de matéria orgânica da industria vem das industrias e
manufaturas que processam madeira, geram serragem que, se isenta de
contaminantes como solventes, adesivos e biocídas, pode ser incorporada a
degradação anaeróbia como uma rica fonte de carbono[50], ou misturada com os
resíduos de criações de porcos para serem pirolisados.[51]
4.2.4 Resíduos Agrosilvopastoris.
Os efeitos que a revolução industrial teve na maneira do homem de produzir
seus alimentos foram drásticos, principalmente com o advento da sintetização
artificial de amônia – NH3, mineração de fósforo e outras rochas para uso como
fertilizante e do desenvolvimento de produtos químicos, como herbicidas, fungicidas
e pesticidas, e também da introdução de maquinário na lavoura. Os resíduos sólidos
agrosilvopastoris ganharam uma fração não orgânica, de embalagens de
agrotóxicos, medicamentos animais, peças e restos de tratores e implementos, de
mangueiras de irrigação, etc.
Para uma boa prática de gestão e de manutenção da vida do solo,
usualmente adotada por agricultores orgânicos, os restos vegetais costumam ser
reincorporados na própria lavoura como forma de reduzir a evaporação de água pelo
solo [52], reter carbono e aumentar a fertilidade do mesmo [53]. Contudo é possível
acoplar a produção de biogás com os restos das plantas [54], e principalmente as
fezes dos animais e a FORSU [55] sem perder os nutrientes contidos, já que se
pode utilizar o efluente e o sólido na fertiirrigação e/ou na aquacultura multitrófica, e
o biogas serve para fornecer energia. Um estudo chinês [56] de um biodigestor de
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8m³ (escala doméstica) operado com restos de uma lavoura de caqui, que envia os
efluentes sólido e líquido de volta para a lavoura e usa o biogas para movimentar as
máquinas de processamento do caqui e usa o gás carbônico na câmara de
conservação de alimentos, gera um lucro líquido de 80 US$/ano.toneladaresíduo.
Para o desenvolvimento estratégico do Brasil a extração de energia tem de
ser a mais eficiênte possível. Shilton & Guieysse (2010, 5p.)[19] compararam os
rendimentos energéticos brutos da fermentação alcólica da cana-de-açucar feita
atualmente e uma possível fermentação metanogênica da mesma, os resultados
mostraram que o retorno energético bruto do caminho do biogás foi 576-811
GJ/ha.ano contra 94-116 GJ/ha.ano para a fermentação alcólica praticada
atualmente.
4.2.5 Captura de biogás em aterros e biocélulas
Diante do cenário brasileiro de destinação final do RSU para aterros
sanitários, a coleta do biogás gerado nestes não pode ser desprezada, é uma forma
de digestão anaeróbia de baixa eficiência de cerca de 140m³ de CH4/tonRSU[57]
contra faixas de rendimento de mais de 400m³ de CH4 para a biodigestão dedicada,
mas que conta com muito campo de aplicação, pois já existem muitos aterros
sanitários, aterros controlados e lixões no Brasil. Normalmente em um aterro
sanitário, cerca de 50% do biogas gerado consegue ser coletado pelos tubos de
coleta de gás[18], a outra metade se difundirá pelos sólidos e sairá para a
atmosfera, alguma porcentagem do metano que se difundirá para a atmosfera pode
ser oxidada no solo de cobertura, cerca de 10 a 15%[58].
A realidade dos aterros pode ser ainda pior. José Berto Neto (2009 588p.)[59]
em sua tese revelou que as concentrações de metano e gás carbônico no ar em 8
aterros sanitários do estado de São Paulo estavam em torno de 18.000 ppm e 5.500
ppm respectivamente, 10.000x e 15x maiores que os valores normais da atmosfera.
O autor ainda estimou a taxa de fluxo solo-ar do metano na ordem de 276,82 a
75.730,20 ton CH4/ano contra somente 73,52 a 307,31 ton CH4/ano para o fluxo nos
dissipadores verticais, ou seja, muito mais metano está escapando para a atmosfera
do que indo para os queimadores e/ou coletadores de metano. E o pior é que não foi
notada diferença nas taxas de fluxo quando foi comparado as medidas do ar de um
aterro sanitário com de aterros controlados e lixões que também foram avaliados.
13
Até o aterro sanitário Bandeirantes próximo a cidade de São Paulo – SP, que conta
com sistema de sucção do biogás para geração de energia, também registrou níveis
de metano no ar que não o diferenciam dos demais.
Isso demonstra que mesmo um aterro sanitário, com todas as medidas de
contenção, coleta e reaproveitamento do escape de biogas, não consegue realizar
um reaproveitamento energético eficiente da fração biodegradável, e muito menos
das frações combustíveis que poderiam ser incineradas. Outro problema do
enterramento dos resíduos biodegradáveis é a perda de grande parte dos nutrientes
que ficarão imobilizados dentro do mesmo. Se estima que apenas 3% e 0% do
enxofre e do fósforo que entra no aterro será emitido para a atmosfera e 1% e 2%
será emitido no lixiviado [60], respectivamente. Pensando nisso a União Européra
aprovou em 2003 uma decisão de proíbir o envio de resíduos biodegradáveis a
aterros sanitários [61], como forma de estimular formas mais eficientes de
reaproveitamento material e energético.
4.3 Aquacultura multitrófica
O efluente líquido que sai do processo de biodigestão, ainda tem nutrientes e
DBO que podem ser incorporados como alternativa a aquacultura convencional [62].
Primeiro o efluente passa por uma bacia de infiltração para permitir um tempo maior
de residência de sólidos e para eliminar um pouco a turbidez e permitir uma melhor
absorção de luz pelas algas, em seguida, no tanque de algas, estas gerarão
biomassa com os nutrientes e luz solar, num meio em que busca ter razões de
10N:5Si:1P, para estimular o desenvolvimento de diatomáceas[63][64]. A fonte de N
pode ser urina humana nitrificada [65], pode ser adicionado farinha de ossos para
Ca e P, e cinzas para Si Ca Al Fe e K, juntamente com a injeção de gás carbônico
do tratamento do biogás e do gás de escape dos processos térmicos.
Com isso, parte do fluxo do tanque de algas, pode ser enviado para um
tanque de macrófitas[46], e/ou serem colhidas via decantadores e/ou centrífugas. No
tanque de macrófitas pode haver peixes como a tilápia que filtra as microalgas e
come o zooplankton que se desenvolverá. As macrófitas podem ser diretamente
colhidas [66], as algas e fezes decantadas podem ser enviadas ao tanque de peixes
como ração ou ir para a digestão anaeróbia[22].
14
5 Materiais e Métodos
Esta dissertação não prevê a realização de atividade experimental, e nem
laboratorial, realizará coletas de dados de usinas, ETEs e aterros seja em campo,
por bibliografia ou por consulta pessoal. A principal atividade será a pesquisa na
bibliografia de avaliações do ciclo de vida de cada um dos assuntos apresentados, e
de diferentes escalas, com o fim de se obter dados condizentes com a realidade
brasileira para a construção real de usinas em três tamanhos de escala, a partir dos
diagramas relacionando os diferentes escopos e fronteiras de sistema, como forma
de se obter razões de scale-up e scale-down e de verificar se os ganhos de escala
normalmente verificados nas grandes escalas superam as maiores distâncias
percorridas pelos resíduos sólidos e os outros fluxos intermediários do sistema.
Como forma de auxiliar na construção dos diagramas e da avaliação de
inventário para a posterior construção de um ciclo de vida, será necessária a
consulta a fornecedores de materiais, catálogos, manuais e afins com o objetivo de
se estabelecer os preços, composição material de cada objeto, assim como os locais
de origem de cada produto, até sua matéria prima. Esse tipo de procedimento visa
comparar a realidade brasileira com as bases de dados usadas pelos programas de
avaliação de impacto ambiental e do ciclo de vida que normalmente contem
informações dos processos e fluxos de produtos e serviços relativos aos países
europeus e de outros países ricos.
5.1 Avaliação do Ciclo de Vida
Normalmente se realiza uma avaliação do ciclo de vida para comparar
alternativas que realizem uma mesma função, ou para saber a quantidade de
impacto de um determinado processo.(escolhendo uma categoria de impacto, e.g.
potencial de eutrofização, potencial de depleção de combustível fóssil, ruído,
degeneração do trabalhador).
As etapas de uma ACV não são rigidas e podem acontecer fora de ordem,
mesmo assim normalmente consiste em primeito definir a Unidade Funcional (e.g.
U.F.=1 L de bebida engarrafada na loja, na comparação do impacto entre o uso de
garrafas de vidro ou garrafas de plástico), que é a quantificação em uma unidade
adequada do desempenho de determinado sistema de produto (nesse caso
15
produto significa também um serviço), de modo a se poder escolher a opção que
tenha menos encargos sociais, ambientais e econômicos, dependendo dos
indicadores escolhidos. No caso deste estudo, a unidade funcional do sistema de
produto macroscópico (Figura 1) será a geração anual de RSU de uma cidade
inteira.
Feito isso, está definido o escopo geral, resta definir as fronteiras de cada
sistema de produto a ser estudado, de modo a poder contabilizar os fluxos de
emissões e de entrada-saída dos produtos, insumos e resíduos, envolvidos em cada
operação unitária.
Figura 2 – Diagrama de trabalho na elaboração de uma Avaliação do Ciclo de vida. As setas indicam que esse processo não é linear, sendo normal idas e vindas devidas as novas interpretações e informaçoes adicionadas ao sistema de estudo.
Uma vez que na pesquisa estejam feitos os inventários dos diferentes
sistemas de produdo que forem considerados, poderá ser feita uma avaliação de
impacto, que normalmente é feita por programas como o OpenLCA, GaBi 5,
SimaPro 7, EarthSmart, Quantis SUITE 2.0, enviance, dentre outros. Estes
receberem as informações de inventário da quantidade de insumos e produtos de
cada operação, e contabiliza-as de acordo com as informações do fator de impacto
de cada processo que esteja na base de dados sendo usada. Existem métodos de
cálculo de impacto consagrados e que podem ser usados para calcular os valores
finais de impacto, como CML2002, Eco-indicator 99, EDIP97 EDIP 2003, EPS 2000,
Impact 2002+, LIME, LUCAS, ReCiPe, TRACI, MEEuP.
16
6 Cronograma e Desenvolvimento de Projeto
As três escalas de cenário a ser criado para cada sistema de produto são:
1- No portão de uma usina de bairro
2- No portão de uma usina de uma microbacia
3- No portão de uma usina municipal.
Março/Abril/Maio – Definição de escopo, fronteiras de sistema e inventário de três
escalas de sistemas de produto de coleta de RSU separado na fonte, poda e capina
de áreas verdes e outras frações biodegradáveis (U.F. Energia transporte/ton
FORSU na porta da unidade de gestão).
Junho/Julho/Agosto – Definição de escopo, fronteiras de sistema e inventário de
três sistemas de produto de fermentação anaeróbia multifases (U.F. m³ CH4/ton
Sólidos Voláteis). Volumes totais: 1 – reator~10m³ 2 – 50-200 m³ 3 - >2.000 m³
Setembro/Outubro/Novembro – Definição de escopo, fronteiras de sistema e
inventário de três escalas de sistemas de produto dos processos de aquacultura
multitrófica, de criação de cogumelos e de agrofloresta (U.F. kg peixe/volumetotal ou
kg alga/volumetotal ou na agrofloresta, ton de biomassasaída/ha.trabalhador).
Decembro/Janeiro – Definição de escopo, fronteiras de sistema e inventário das
três escalas de sistemas térmicos integrados de trigeração e tratamento de gás (U.F.
eficiência=%, ou kWhsaída/kWhentrada).
Fevereiro/Março – Trabalho de integração dos inventários, redação do texto,
elaboração de cálculos em planilha, e edição das camadas de encanamento, de
informação, instrumentação e controle, do diagrama geral.
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