(Parte 1 de 2)

Diego Holanda dos Santos

Kelly Cristina dos Anjos Prado Luiz Fernando Galrão Carneiro

Eraldo Lourenço Belmoki Paulo Vinicius Santos Marques

1. Introdução03
2. Incineração06
2.1 Histórico da Incineração no Mundo06
2.2 O processo de Incineração07
3. Conclusão16

1. INTRODUÇÃO

A disposição adequada dos resíduos sólidos é um grande problema enfrentado devido à crescente urbanização da população brasileira e mundial, constituindo-se em mais de 80% da população. Este problema não vinha recebendo o devido tratamento nas políticas públicas de saneamento, tendo sua discussão deixada de lado por muito tempo. Porém atualmente, devido a crescente escassez de terras agricultáveis e a contaminação dos recursos hídricos (que aumenta o custo do tratamento) ocasionado pelo inadequado e ambientalmente condenável “método” de disposição de lixo (lixões) predominantes no país, o tratamento adequado de resíduos sólidos urbanos, sejam domésticos, industriais, da saúde ou outros, apontam como tema de grande relevância para a comunidade científica, bem como aos tomadores de decisões nas políticas públicas.

Outros setores, além do saneamento ambiental, são afetados pelo inadequado tratamento e disposição de resíduos sólidos. É de conhecimento geral que o planeta Terra tem uma quantidade finita de recursos exploráveis, que a tendência do consumo moderno leva a escassez dos recursos naturais não-renováveis, surgindo à reutilização, reaproveitamento e reciclagem dos resíduos, como alternativas para aumentar o tempo de vida dos depósitos naturais de recursos, além de reduzir o custo na obtenção de matérias-primas e redução dos danos ambientais.

No Brasil, a produção de lixo domiciliar por habitante/dia está na média de 0,74kg, podendo chegar a 2,04 kg em cidade de com mais de 1 milhão de habitantes (IBGE, 2000), enquanto a produção de resíduos da saúde é em média de 2,63 kg/leito/dia (Brasil, 2006). Segundo dados da Pesquisa Nacional sobre Saneamento Básico - PSNB (Jucá,

2003) são produzidos diariamente no país 228.413 toneladas de resíduos sólidos (

Tabela

Tabela 1

– Geração de Resíduos Sólidos.

Entre várias técnicas desenvolvidas e empregadas atualmente, a incineração é um processo de oxidação à alta temperatura que destrói ou reduz o volume ou recupera materiais ou substâncias (NBR 11175), podendo chegar a reduzir em 95% o volume inicial e de 85 a 90% seu peso além de tornar o resíduo absolutamente inerte em pouco tempo demonstra a evolução da utilização de diversos sistemas de tratamento de resíduos sólidos, expondo a incipiente utilização do método de incineração no tratamento destes resíduos. No Brasil (IBGE, 2000) de 8.381 distritos com serviços de limpeza urbana e/ou coleta de lixo, apenas 325 apresentam sistema de incineração (3,8%), sendo que no estado de Goiás dos 286 distrito apenas 1 possui sistema de

incineração (0,35%)

Figura 1 - Evolução da destinação final de resíduos no Brasil

Pode-se justificar este pequeno percentual de aplicação devido ao uso de equipamentos já obsoletos ou à operação e manutenção inadequadas, relegando ao processo de incineração o conceito de poluidor, nocivo à saúde e prejudicial ao meio ambiente (Menezes, et. al

. 2000). O aproveitamento calorífero dos resíduos sólidos pode ser destinado a uma finalidade mais nobre do que meramente sua redução de volume e peso. Em países desenvolvidos como Alemanha, Japão, Suíça, EU e outros, este conceito foi revertido e muitas plantas foram construídas recentemente, além do que outras estão em construção, principalmente para a geração de energia (Menezes, et. al

. 2000). A energia gerada da queima pode ser aproveitada para a produção de energia limpa em países onde a matriz energética possui limitações ou para reduzir o impacto ambiental ocasionado por outros processos de geração de energia. A queima de resíduos sólidos pode gerar de 0,4 a 0,6 MWH/Tonelada de lixo (SMA, 2008). No país, o estado de São Paulo desenvolve um programa de aproveitamento energético dos resíduo sólidos, em estado avançado de estudo.

Tabela-2. Incineração em Países Desenvolvidos

Legalmente no país as práticas de incineração são normatizadas através das resoluções CONAMA nº 316 e nº 358, que dispõem respectivamente sobre o procedimentos e critérios para o funcionamento de sistemas de tratamento térmico de resíduos e sua aplicação para resíduos da saúde. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) através da NBR 11157 traz definições e padrões para análise de desempenho do incinerador, padrão de emissão, de material particulado, inspeção, análise do resíduo (tendo como base a NBR 14.0004), plano de disposição de resíduos da queima, e etc. Sua aplicação deve ser tomada de grande cuidado e com a melhor

poluição

técnica disponível, para não transformar este método de tratamento em um método de Fonte: Menezes, et. al. 2000

2. INCINERAÇÃO

2.1 Histórico da incineração no Mundo

A primeira geração de tecnologia de incineração começou no ano de 1950 e foi até o ano de 1965. A principal meta, nesta época, era simplesmente a redução do volume do lixo e; os gases resultantes do processo de incineração eram lançados diretamente na atmosfera, sem qualquer tratamento, gerando um grande impacto ambiental. A concentração de poeira chegava aos níveis de 1000 mg/Nm3.

A segunda geração foi de 1965 até 1975 – neste momento apareceram os primeiros sistemas de proteção ambiental. A tecnologia tem uma sensível melhora, reduzindo para 100 mg/Nm3 de poeira lançada na atmosfera. Surgiram os primeiros incineradores com câmaras duplas e o aproveitamento do calor para geração de energia.

A terceira geração foi de 1975 até 1990 – é caracterizada, nos países desenvolvidos, pelo aumento da performance energética e também o desenvolvimento das leis ambientais, começa a pressão popular para a preservação ambiental.

Surgem tecnologias complexas de lavagem de gases para reduzir as emissões dos gases ácidos, com a neutralização de HCl, SOx, HF e metais pesados. A automação ganha espaço neste período.

A quarta geração iniciou no ano de 1990, até os dias de hoje – a pressão popular em prol da preservação ambiental aumenta. O tratamento dos gases fica mais rigoroso e as empresas buscam a meta de emissão zero de poeira na atmosfera. A tecnologia melhora sensivelmente para a retirada de resíduos como NOx, dioxinas e furanos. Os resíduos finais inertes são aproveitados e não prejudicam o meio ambiente, podendo inclusive ser lançados em aterros.

Atualmente diversos processos estão se sofisticando no pré-tramento do lixo, anterior a incineração, para manter a sua homogeneização e aumentar o poder calorífico e desta forma transformá-lo em um combustível de qualidade para a geração de energia.

2.2 O Processo de Incineração

É uma das tecnologias térmicas existentes para tratamento de resíduos. Consiste na queima de materiais em alta temperatura (geralmente acima de 900°C), em mistura com uma quantidade apropriada de ar e durante um tempo pré-determinado. No caso da incineração do lixo, compostos orgânicos são reduzidas e seus constituintes minerais, principalmente, dióxido de carbono gasoso e vapor d’água e sólidos inorgânicos (cinzas).

A incineração é o aproveitamento do poder calorífico do material combustível presente no lixo através da sua queima para geração de vapor. É aconselhável o uso de resíduos de maior poder calorífico como plásticos, papéis, etc. Entre as vantagens deste uso podemos citar:

Resulta em uso direto da energia térmica para geração de vapor e/ou energia elétrica;

Necessita de alimentação contínua de resíduos;

Relativamente sem ruído e sem odores;

Requer pequena área para instalação;

Redução significativa do volume dos resíduos, de 80% a 95% dos resíduos tratados;

Se bem operado, os produtos finais são: cinza e gases;

Destrói organismos patogênicos e substâncias orgânicas;

Opera independentemente das condições meteorológicas;

Eliminação das características repugnantes dos resíduos patológicos e de animais;

Evita o monitoramento do lençol freático a longo prazo, visto que os resíduos são destruídos e não guardados (SCHNEIDER, REGO, CALDART, ORLANDIN, 2001; BRASIL,2002).

Entre as desvantagens temos (OLIVEIRA, 2000; OROFINO,1996):

Inviabilidade com resíduos de menor poder calorífico e com aqueles clorados;

Umidade excessiva e resíduos de menor poder calorífico prejudicam a combustão;

Necessidade de utilização de equipamento auxiliar para manter a combustão;

Metais tóxicos podem ficar concentrados nas cinzas;

Possibilidade de emissão de dioxinas e furanos, cancerígenos.

Altos custos de investimento e de operação e manutenção;

Variabilidade da composição dos resíduos pode resultar em problemas de manuseio de resíduo e operação do incinerador e, também exigir manutenção mais intensa;

Os resíduos hospitalares apresentam teores de enxofre e cloretos que podem produzir dióxido de enxofre e ácido clorídrico, na reação de combustão. Tais produtos surgirão nos gases de combustão expelidos pela chaminé em incineradores impropriamente projetados ou operados.

O potencial de geração de energia elétrica através da incineração leva em consideração a oferta de material, calculada em 13 milhões de toneladas anuais, o poder calorífico do material, estimado em 1.500 kcal/kg em virtude da presença de umidade. O resultado, 19,5 milhões de kcal/ano é multiplicado pelo fator de conversão para Joule, 4,180 J/kcal, de forma a ser convertido integralmente em Watt/segundo. Dividindo-se este valor, 81.510 Ws por 3.600 segundos, encontra-se a a energia disponível disponível, 2,7 TWh, sobre a qual deve ser aplicada a eficiência de conversão deste calor em energia elétrica, considerado como 30% com o que se obtém 6,8 Twh/ano.

Alguns cuidados devem ser tomados antes de decidir pela instalação de um incinerador, pois para uma boa incineração a exatidão no conhecimento das características do lixo a ser queimado e os recursos comprometidos nesta fase podem prevenir erros de alto custo durante as fases seguintes. Além disso, na escolha do local para instalação do incinerador aparecerão barreiras sociais e técnicas que deverão ser negociadas para que o processo seja bem sucedido: como o efeito sobre os moradores; o impacto ambiental; os aspectos logísticos; disposição das cinzas geradas; e a tecnologia de incineração a ser usada.

A fim de se adequar aos de controle de controle de emissões para a atmosfera, o processo de incineração deve ocorrer em duas fases: a combustão primária e a combustão secundária.

Combustão primária – nesta, com duração de 30 a 120 minutos, a cerca de 800°C a 1000°C, ocorrem a secagem, o aquecimento, a liberação de substâncias voláteis e a transformação do resíduo remanescente em cinzas, e durante este processo é gerado o material particulado. Normalmente o excesso de oxigênio empregado na incineração é de

10 a 25% acima das necessidades de queima dos resíduos.

Combustão secundária – Os gases, vapores e material particulado, liberados na combustão primária, são soprados ou succionados para a câmara de combustão secundária ou pós-combustão, onde permanecem por cerca de 2 segundos expostos a 1200-1400°C ou mais, ocorrendo à destruição das substâncias voláteis e parte do material particulado.

Em resumo, os parâmetros que devem ser rigorosamente seguidos para uma boa combustão são:

A temperatura na faixa de 800°C a 1000°C;

O tempo de retenção de aproximadamente dois segundos, a fim e assegurar a exposição dos materiais às chamas, efetivando a queima;

Turbulência para que se possibilite um maior contato com as partículas com o oxigênio necessário a sua queima;

Disponibilidade de oxigênio em taxas adequadas ao processo, com a finalidade de assegurar-se a completa destruição dos resíduos, inclusive dos subprodutos formados, tais como dioxinas e PCB’s.

Segundo o IPT/CEMPRE (Instituto de Pesquisas Tecnológicas e Compromisso

Empresarial para Reciclagem), os metais são apenas redistribuídos ao passar pelo incinerador, sendo que uma parte é evaporada ou arrastada para a corrente gasosa e outra parte permanece nas cinzas e pode ser recuperada para reciclagem. As cinzas, após serem analisadas deverão ser dispostas em aterros Classe I ou I de acordo com sua classificação final.

O controle de emissões pode ser feito através do controle de combustão e do controle do material particulado.

Quanto ao controle de combustão, o projeto, construção, operação e a manutenção adequada são aspectos fundamentais do controle de emissões. O monitoramento e o controle contínuos são importantíssimos, e o treinamento dos operadores pode assim ser considerado básico para prevenir a poluição. Deve-se evitar a queima de plásticos clorados.

Alguns dos fatores que interferem na operação de um incinerador podendo vir a causar poluição ambiental e ineficiência na destruição de microorganismos, são:

Gradientes de temperatura causados pelo uso intermitente;

Velocidades lineares excedendo os critérios do projeto devido à operação imprópria e, portanto, reduzindo o tempo de retenção;

Alimentação de resíduos em desacordo com o plano de operação pré-estabelecido (sobrecarga); umidade excessiva do resíduo;

Proteção de microorganismos, por serem cobertos por camadas de lixo úmido, não permitindo a combustão completa dos resíduos.

Em relação ao controle do material particulado, este ocorre através da remoção das partículas por meio de tratamento dos efluentes gasosos, sendo que os dois sistemas mais empregados são o lavador de gases e o preciptador eletrostático. Os sistemas de controle de fases devem possuir alta eficiência de remoção, caso contrário os problemas permanecerão, trocando simplesmente o solo pelo ar contaminado.

O princípio do lavador de gases consiste em submeter os gases a uma cortina de água que removerá o material particulado em suspensão, além de retirar partículas de pequeno diâmetro, como metais e vapores de metal oxidado; o preciptador eletrostático consiste em uma série de eletrodos aterrados, intercalados com outros ligados a uma fonte de alta tensão em corrente contínua, onde as partículas em suspensão são carregadas eletrostaticamente, e atraídas pelos eletrodos. Essas partículas são removidas dos eletrodos e recolhidos na tremonha por meio de vibração em funis dispostos em seu fundo.

Os custos do tratamento dos resíduos sólidos por meio de incineração são elevados, em grande parte em função das exigências ambientais, como a depuração dos gases. Sendo que nos E.U.A incluindo as despesas com embalagem e transporte, alcançam valores da ordem de US$ 600/tonelada. Os custos iniciais com aquisição de incineradores diminuem a medida que aumenta a capacidade do equipamento. O custo varia com a tecnologia escolhida, estando entre US$ 80.0 e US$ 130.0.

Os dois tipos de incineradores mais usados são:

Câmaras Múltiplas: que consiste basicamente em duas câmaras em série separadas por chicanas para decantação de material particulado. Normalmente, apenas na segunda câmara é mantido um queimador para garantir as condições típicas de combustão secundária.

Ar Controlado: esse tipo de incinerador opera, em sua câmara primária, com vazão de ar abaixo do necessário para combustão completa, tornando a queima lenta e com baixa geração de material particulado. Na câmara secundária, os gases são aquecidos a 900-100°C, destruindo os compostos tóxicos. A energia gerada na queima pode dispensar o uso de combustível auxiliar durante operação manual. A pureza dos gases de combustão dependerá da homogeneidade do resíduo alimentado.

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