ESTUDO SOBRE ALTERNATIVAS DE TRATAMENTO E DESTINAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS AMBIENTALMENTE ADEQUADAS:

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1 ESTUDO SOBRE ALTERNATIVAS DE TRATAMENTO E DESTINAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS AMBIENTALMENTE ADEQUADAS: Subsídio à Elaboração do Plano Municipal de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos de Osasco Texto de apoio à discussão sobre o Plano Municipal de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos do município de Osasco Secretaria de Planejamento e Gestão / DEPES

2 Sumário INTRODUÇÃO TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL DE RESÍDUOS SÓLIDOS Critérios para escolha do tratamento e disposição final a serem adotados A gestão integrada dos resíduos sólidos segundo a PNRS ALTERNATIVA DE COMPOSTAGEM Decomposição da Matéria Orgânica Parâmetros físico- químicos fundamentais no processo de compostagem Aeração Temperatura Umidade Outros parâmetros físico- químicos do processo de compostagem Sistemas de Compostagem Compostagem natural Reator biológico Custos de implantação Apontamentos para um programa de compostagem ALTERNATIVA DE INCINERAÇÃO COM RECUPERAÇÃO DE ENERGIA Aspectos ambientais Resíduos sólidos gerados no processo URE e licenciamento ambiental Panorama de incineradores licenciados no estado de São Paulo Custos e oportunidades de implantação Apontamentos para uma política de incineração com recuperação energética ALTERNATIVA DE ATERRAMENTO SANITÁRIO CONSÓRCIO PÚBLICO INTERMUNICIPAL Unidades de Planejamento Estadual

3 INTRODUÇÃO Existem inúmeros métodos e tecnologias disponíveis para tratamento e disposição de resíduos sólidos. Entretanto, é necessário verificar quais métodos se articulam de forma mais adequada e apropriada para cada tipo de resíduo, bem como a sua compatibilização com a legislação vigente sobre o tema. No momento atual, a definição do tratamento e destino a ser dados aos resíduos sólidos urbanos é um tema candente e delicado por conta de seus impactos financeiros, ambientais e sociais. Grosso modo, estas etapas tendem a consumir porção relevante dos recursos alocados para todo o sistema de gestão integrada, e, também, há o fato de que os RSU, no conjunto dos resíduos, são a principal parcela que se encontra sob responsabilidade do poder público municipal. Segundo a Política Nacional de Resíduos Sólidos PNRS, os gestores públicos deverão analisar as rotas tecnológicas disponíveis para tratamento e disposição dos resíduos, das mais simples às mais complexas e eleger a mais adequada às peculiaridades locais. A PNRS em seu art. 3º traz a seguinte definição para a destinação final adequada: VII - destinação final ambientalmente adequada: destinação que inclui a reutilização, a reciclagem, a compostagem, a recuperação e o aproveitamento energético ou outras destinações admitidas pelos órgãos competentes do Sisnama, entre elas a disposição final observando normas operacionais específicas de modo a evitar danos ou à saúde pública e à segurança e a minimizar os impactos ambientais adversos. O presente texto propõe levantar os principais aspectos relacionados às formas de destinação dos resíduos sólidos urbanos, com ênfase na incineração e nos aterros sanitários, a fim de traçar uma projeção para o cenário futuro da cidade de Osasco. Os pontos levantados e discutidos incluem aspectos tecnológicos, sociais, ambientais, econômicos e legais, entre outros. 3

4 Por meio da literatura concernente, foi possível conhecer e observar as práticas de gerenciamento de resíduos e suas aplicações, em especial a utilização da incineração como forma de tratamento de resíduos domiciliares e geração de energia no cenário nacional e internacional. 1. TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL DE RESÍDUOS SÓLIDOS A tabela abaixo apresenta alguns métodos de tratamento e destinação final existente em função do tipo de resíduo gerado. Tabela 1 Métodos de destinação final de resíduos, segundo tipo de resíduo. TIPOS DE RESÍDUOS DOMÉSTICO (domiciliar e comercial) SERVIÇO DE SAÚDE CONSTRUÇÃO CÍVIL TECNOLÓGICO NUCLEAR- Radioativo AGROPASTORIL (agrícola e pecuária) INDUSTRIAL Elaboração própria MÉTODOS DE DESTINAÇÃO Aterro sanitário Compostagem Reciclagem Incineração Esterilização por micro-ondas Esterilização por autoclave Aterro inerte Reciclagem Reciclagem Reprocessamento Encapsulamento Compostagem Aterro sanitário Incineração Aterro especial Reciclagem Incineração Coprocessamento Reprocessamento Como se vê, existem varias opções para o tratamento e a destinação dos resíduos gerados na cidade desde a biodigestão até a incineração, passando pela compostagem, ampliação da coleta seletiva ou busca de novas áreas para a instalação de aterros. Ao longo do tempo os processos de tratamento de resíduos foram sendo aprimorados, para dar conta dos desafios que a matéria exige, e também em decorrência das 4

5 exigências ambientais, o que foi extremamente positivo no que se refere ao ganho em eficiência, nos controles ambientais, no aproveitamento energético e de materiais Critérios para escolha do tratamento e disposição final a serem adotados A escolha de soluções técnicas para a gestão dos resíduos deve se orientar pelos objetivos e diretrizes expressos na legislação federal. A Lei Nacional de Saneamento Básico LNSB exige a adoção de métodos e técnicas que considerem a eficiência, sustentabilidade econômica, cuidado à saúde publica e ao meio ambiente, as peculiaridades locais e regionais entre outros. Também para fins de definição dos métodos de tratamento e destinação final a ser empregado, é importante destacar a hierarquia que a Lei /2010 que estabelece em seu art.9º a seguinte ordem de prioridade: Não geração, Redução, Reutilização, Reciclagem, Tratamento e Disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos. Conforme Serôa da Motta e Chermont (1996, apud Oliveira, 2001) as rotas da reciclagem, compostagem, recuperação energética e aterro sanitário devem ser priorizadas, contanto que haja preferência para procedimentos que resultem na redução da geração de lixo na fonte e na reutilização. Contudo, esta não é ainda a realidade do tratamento de RSU no mundo, como se pode concluir do exame da tabela a seguir. 5

6 Tabela 2 - Destino de resíduos em diversos países País Reciclagem Compostagem Recuperação Energética Holanda Suíça Dinamarca Estados unidos Austrália Alemanha Japão Israel França Brasil Reino Unido Grécia Itália Suécia México 39% 31% 29% 24% 20% 15% 15% 13% 12% 8% 8% 5% 3% 3% 2% 7% 11% 2% 8% <1% 5% - - n.i 2% 1% - 10% 5% - 42% 45% 58% 13% <1% 30% % - 8% - 7% 52% - Aterro Sanitário 12% 13% 11% 55% 80% 50% 50% 87% 48% 90% 83% 95% 80% 40% 98% Fonte: CEMPRE, EPA, Como demonstrado no quadro acima, o aterro sanitário ainda é a forma de destinação mais utilizada no Brasil e na maioria dos países da Europa. Holanda, Suíça, Suécia, Japão e Dinamarca são os países que mais incineram, em virtude de seus evidentes problemas de espaço físico para a instalação de aterro. A reciclagem alcança elevados índices na Holanda, Suíça, Dinamarca, Estados Unidos e Austrália A gestão integrada dos resíduos sólidos segundo a PNRS Na perspectiva do PNRS, o tratamento de RSU deve incluir um rol variado de opções de revalorização do resíduo trazendo-o de volta ao ciclo produtivo na forma de materiais (por meio da reciclagem mecânica e química) de composto orgânico (via compostagem) e/ou energia (incineração com recuperação de energia) direcionando para a disposição final apenas os rejeitos. De fato, segundo o Art.3º da PNRS temos: XV rejeitos resíduos sólidos que, depois de esgotadas todas as possibilidades de tratamento e recuperação por processos tecnológicos disponíveis e economicamente viáveis, não apresentarem outra possibilidade que não a disposição final ambientalmente adequada. 6

7 Para Chermont e Motta (1996), um sistema integrado de resíduos sólidos visa obter respostas para duas questões de caráter geral. A primeira está relacionada à quantidade de lixo a ser gerada, ou seja, a existência de um balanço ótimo entre a opção de reduzir a geração de lixo na fonte e os custos de tratamento após o lixo ter sido gerado. A segunda consiste nas melhores combinações entre diversas opções de destinação final de resíduos. Para o Plano Estadual de Resíduos Sólidos PERS (Lei /2006), a gestão integrada dos resíduos sólidos: (...) é a maneira de conceber, implementar, administrar um sistema de limpeza urbana considerando uma ampla participação dos setores da sociedade com a perspectiva do desenvolvimento sustentável. A sustentabilidade do desenvolvimento é vista de forma abrangente, envolvendo as dimensões ambientais, sociais, culturais, econômicas, politicas e institucionais. Isso significa articular politicas e programas de vários setores da administração e vários níveis de governo, envolver o Legislativo e as comunidades locais, buscar e garantir recursos e continuidade das ações, identificar tecnologias e soluções adequadas à realidade local. Dada a existência de várias opções existentes para a destinação dos resíduos gerados como a incineração, a compostagem, a ampliação da coleta seletiva ou a busca de novas áreas para a instalação de aterros - entende-se que nenhuma das alternativas será eficiente se aplicada isoladamente, daí a necessidade da implantação de uma efetiva gestão integrada dos resíduos sólidos. Na gestão dos resíduos sólidos urbanos, a responsabilidade é toda do município, que encontra grandes dificuldades em fazer o gerenciamento adequado dos seus resíduos sólidos por diversas razões: Não dispõem de área livre suficiente para a construção de aterros sanitários; Carecem de capacidade técnica na gestão dos serviços de limpeza pública, na coleta seletiva e no tratamento de resíduos; e 7

8 Não dispõem de recursos suficientes, entre outros. No que tange às atividades industriais, comerciais e de serviços privados, esta responsabilidade é do próprio gerador do resíduo, como se verifica no artigo 27 da PNRS - Lei /2010. Os municípios brasileiros, na condição de entes federativos, têm muito mais responsabilidades na gestão do RSUs do que os Estados e a União. Apesar da descentralização dos recursos fiscais e a implementação do novo sistema tributário, os municípios receberam muito mais incumbências do que recursos, já que precisam elaborar projetos de infraestrutura urbana, de saúde, de educação, de segurança e de proteção ambiental. A tabela a seguir traz uma listagem de fatores que influenciam a capacidade dos municípios brasileiros realizarem a gestão integrada de seus resíduos sólidos. Tabela 3 Fatores que influenciam a gestão integrada dos resíduos sólidos FATOR DESCRIÇÃO Politica Governamental Existência de regulamentações Orçamento do Governo Custo das operações, orçamento destinados aos resíduos sólidos. Características dos resíduos Avaliação geral e dos tipos de resíduos Coleta e triagem dos Presença e eficiência da coleta e triagem formal ou informal, materiais realizada por catadores, setor público ou setor privado. Grau de escolaridade dos municípios Conhecimento dos municípios sobre gestão de resíduos sólidos, relação entre resíduos e meio ambiente. Condição econômica dos Renda dos indivíduos municípios Gerenciamento de resíduos sólidos Presença e efetividade de gerenciamento privado ou público dos resíduos (coleta, tratamento, disposição final) Preparação técnica da equipe Conhecimentos técnicos, e habilidades na área de gestão de resíduos sólidos (coleta, tratamento, disposição final) Plano de gestão dos resíduos sólidos Presença e efetividade de uma estratégia de gestão de resíduos integrada, abrangente e de longo prazo. Mercado local para a venda dos recicláveis Existência e lucratividade do mercado para venda de materiais recicláveis Recursos tecnológicos Disponibilidade e efetividade de recursos tecnológicos Disponibilidade de terra Disponibilidade de terras em condições adequadas às atividades Fonte: Troschinetz e Miielcic,

9 Existe um conjunto de leis e normas que disciplinam os resíduos sólidos e o seu controle do meio ambiente. A seguir apresentamos uma análise comparativa sobre as alternativas de Incineração, Biodigestão e Aterro Sanitário com relação ao atendimento de aspectos existentes da legislação vigente. Tabela 4 - Análise comparativa do atendimento à legislação federal Política Nacional de Resíduos Sólidos, Política Nacional do Clima e Política Nacional de Saneamento Básico entre três alternativas Redução do volume e da periculosidade dos resíduos perigosos (PNRS, Art. 7º V) Incentivo à indústria da reciclagem e das metas numéricas fixadas no Plano Nacional sobre Mudança do Clima e Plano Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS, Art. 7º VI, Art. 30 II e V) Reconhecimento dos resíduos como bem econômico gerador de trabalho e renda, com priorização de cooperativas e outras formas de associação de catadores de materiais (PNRS, Art.VIII, Art.36 1º) Respeito à ordem de prioridade dos processos na gestão e gerenciamento (PNRS, Art.9º) 5 Comprovação da viabilidade Incinerador tipo mass burn Aumento da necessidade de Aterros Classe I devido à geração de rejeitos perigosos (100t/dia para cada 1000t/dia de RSU) Permite a reciclagem de metal e vidro. Plásticos, papel e madeira não poderão ser reciclados, pois são necessários para obtenção de potencial calorífico mínimo. 1 emprego a cada 100 mil toneladas ao ano (1) Políticas de incentivo à redução, reutilização e reciclagem alteram o volume e podem inviabilizar a escala operacional mínima do incinerador. Não acompanha a ordem de prioridade. A viabilidade pode depender de Biodigestor Anaeróbio (DA) Não gera resíduos perigosos, apenas rejeitos para aterros classe IIA, se inviável comercialização do composto Reciclagem de resíduos secos é condição necessária para processo eficiente. 35 empregos a cada 10 mil toneladas processadas ao ano (1) Acompanha a ordem de prioridade por necessitar da separação de resíduos secos para o bom desempenho A viabilidade e o retorno financeiro Aterro sanitário Necessidade de monitoramento por um período de 30 a 60 anos. Somente os rejeitos podem ser disposto. Pode-se fazer captação do gás para geração de energia. Emprega muito mais se comparado com incinerador ou biodigestor. Segue a ordem de prioridade de incentivo a não geração, desde que receba somente os rejeitos. A viabilidade e o retorno financeiro 9

10 econômica financeira da prestação do serviço público (PNRS, Art. 11 II, PNRS, ART. 7º x) Uso de tecnologias, visando recuperação energética com viabilidade técnica e ambiental (PNRS, Art.9º 1) Redução de emissões antrópicas de gases de efeito estufa GEE e (PNRS, Art. 4ºII, Art. 6ºXII, Art.12) Contribuição ao compromisso internacional para corte de emissões brasileiras (PNMC Art. 30 II e V) Estímulo a processos e tecnologias que propiciem maior economia de energia (PNMC, Art. 6º XII, Dec.7217, Art. 30) Respeito ao compartilhamento de responsabilidades, individualizadas e encadeadas, pelo ciclo de vida dos produtos (PNRS, Art. 30) Viabilização da obrigatoriedade da logística reversa e seus acordos e termos de compromisso (PNRS, Art. 33 a subsídios ao investimento inicial ou subsídio nas receitas de venda de energia ou da taxa de destinação Maior recuperação energética na instalação, balanço energético inferior, viabilidade técnica e ambiental questionável por inibir reciclagem e gerar produtos perigosos. Menor redução de emissões de Gases de Efeito Estufa se comparada às emissões em aterros convencionais (2) Menor contribuição ao compromisso internacional de redução de emissões por gerar mais GEE se comparada às emissões em aterros convencionais Menor economia de energia por necessitar da combustão de produtos recicláveis. Pode necessitar do aporte de energia externa Não gera compartilhamento de responsabilidades em parte dos resíduos secos. Interrompe o ciclo de vida destes materiais. Não estimula a logística reversa de parte das embalagens e outros produtos. Pode inviabilizar a acontece nos parâmetros atuais de custo, sem necessidade de subsídios Menor recuperação energética na instalação, balanço energético superior. Há viabilidade técnica e ambiental pela reciclagem integral dos secos e estabilização dos resíduos úmidos. Maior redução de emissões de Gases de Efeito Estufa (em torno de 4 vezes maior) se comparada à emissões em aterros convencionais (2) Maior contribuição ao compromisso internacional de redução de emissões por gerar menos GEE se comparada às emissões em aterros convencionais Maior economia de energia (em torno de 2,5 vezes superior) por recuperar o biogás e conservar a energia dos recicláveis secos Beneficia-se do compartilhamento de responsabilidades e do desvio de resíduos secos. Estimula a logística reversa por utilizar apenas resíduos úmidos e ter a reciclagem ampla de resíduos secos como acontece nos parâmetros atuais de custo, sem necessidade de subsídios. Menor recuperação energética na instalação, balanço energético superior. Há viabilidade técnica e ambiental pelo recebimento apenas dos rejeitos Menor redução de emissão de Gases de Efeito Estufa. Menor contribuição ao compromisso internacional de redução de emissões. Não há consumo de energia em seus processos, pode-se gerar energia Beneficia-se do compartilhamento de responsabilidades Estimula a logística reversa por utilizar apenas rejeito e ter a reciclagem de resíduos secos como condição 10

11 VI, 1) implementação de acordos, regulamentos e termos de compromisso. Viabilização da Não favorece a incumbência dos realização da titulares dos serviços incumbência dos 12 públicos de limpeza gestores públicos. urbana e manejo de resíduos, de estabelecer o reaproveitamento de resíduos, o sistema de coleta seletiva e de compostagem (PNRS, Art.36) Fonte: Via Publica, 2012 modificado. condição. Favorece realização da incumbência dos gestores públicos. Favorece a incumbência dos gestores públicos Podemos perceber, para fins de atendimento à legislação ambiental vigente, que entre as rotas tecnológicas comparadas, a alternativa baseada no biodigestor anaeróbio atende a mais aspectos definidos pela legislação nacional e também apresenta mais vantagens do ponto ambiental (emissões reduzidas/evitadas e conservação de energia). Mesmo assim, o uso exclusivo de apenas uma alternativa vai contra o preconizado pela gestão integrada, que prevê a combinação ótima de diversas opções possíveis. Ainda segundo Chermont e Motta (1996), a adoção de um sistema integrado de gerenciamento de resíduos sólidos seguiria uma hierarquia de alternativas de disposição final, a saber: 1) reutilização do material produtivo; 2) reciclagem; 3) compostagem; 4) incineração com recuperação de energia; e 5) aterro sanitário. Desta forma, subentende-se que num sistema integrado de gestão de resíduos sólidos, a necessidade de aterros será a mínima possível. 2. ALTERNATIVA DE COMPOSTAGEM A nova Política Nacional de Resíduos Sólidos dá um papel de relevo a atividades de compostagem na destinação final de parte dos resíduos sólidos urbanos coletados tanto em nível municipal quanto nos consórcios públicos. Este novo papel exige um planejamento mais detalhado das atividades que devem ser realizadas no dia a dia de 11

12 forma a ampliar gradativamente os percentuais de resíduos orgânicos compostados e dos resíduos coletados de forma seletiva para atingir as metas e objetivos traçados. A seguir serão apresentados os conceitos básicos da compostagem, as etapas da decomposição da matéria orgânica, e por fim parâmetros físicos e químicos. Em seguida serão abordados os três tipos básicos de compostagem: a natural, em que os resíduos são dispostos sobre o solo em leiras com dimensões predefinidas e se faz um procedimento periódico de seu reviramento e, eventualmente, de umidificação, até que o processo seja terminado. Um segundo método consiste em se fazer uma aeração forçada nas leiras, sem reviramento do material, colocando a massa a ser compostada sobre um sistema de tubulação perfurada pela qual se fará a aeração da pilha de resíduos. E um terceiro tipo consiste na colocação da massa de resíduos a ser compostada em um reator biológico, fechado, que permite controlar os parâmetros sem interferência do ambiente externo Decomposição da Matéria Orgânica O uso de matéria orgânica como adubo é bem antigo. Sua origem se relaciona com a observação do processo natural de formação de uma camada de húmus sobre o solo pela decomposição de folhas e galhos caídos sobre a terra, o que levou a que este processo fosse reproduzido de forma organizada, planejada e controlada para se obter adubo. Para os objetivos de manejo de resíduos sólidos, o objetivo não é exatamente produzir adubo o que move o processo não é o produto, mas o fato de que a matéria orgânica presente no lixo pode ser transformada e reaproveitada, aproveitando melhor os resíduos que normalmente seriam aterrados. Cientificamente, a compostagem pode ser definida como uma bioxidação aeróbia exotérmica de um substrato orgânico heterogêneo, no estado sólido, caracterizado pela produção de CO2, água, liberação de substâncias minerais e formação de matéria orgânica estável. Na prática, isto significa que a partir de resíduos orgânicos com características desagradáveis (odor, aspecto, contaminação por microrganismos patogênicos), o processo transforma estes resíduos em composto, que é um insumo agrícola, de odor agradável, fácil de manipular e livre de microrganismos patogênicos. Os componentes orgânicos biodegradáveis passam por etapas sucessivas de transformação sob a ação de diversos grupos de microrganismos, resultando num 12

13 processo bioquímico altamente complexo. Sendo um processo biológico, os fatores mais importantes que influem na degradação da matéria orgânica são a aeração, os nutrientes e a umidade. Conforme já apontado, os nutrientes são fundamentais ao crescimento bacteriano. Entre estes, destacam-se o carbono e o nitrogênio: o carbono é a principal fonte de energia e o nitrogênio é necessário para a síntese celular. A temperatura também é um fator importante, principalmente no que diz respeito à velocidade do processo de biodegração e à eliminação de patógenos. Os resíduos sólidos urbanos apresentam boas condições para a compostagem, pois no caso de Osasco há um conjunto diversificado de produtos orgânicos que podem ser utilizados. Um bom equilíbrio pode ser obtido com a mistura de uma parte de resíduos de frutas, legumes e verduras (bastante abundantes na limpeza de feiras livres) e três partes de resíduos de poda e jardinagem (serviço realizado principalmente pela SEMA no município). Porém, como se trata de um processo em que há interferência de muitas variáveis, outras proporções entre os materiais podem se adequar a outras circunstâncias, variando em torno desses percentuais Parâmetros físico- químicos fundamentais no processo de compostagem Aeração Sendo a compostagem um processo aeróbio, o fornecimento de ar é vital à atividade microbiana, pois os microrganismos aeróbios têm necessidade de O 2 para oxidar a matéria orgânica que lhes serve de alimento. Durante a compostagem, a demanda por O 2 pode ser bastante elevada e a sua falta pode se tornar em fator limitante para a atividade microbiana e prolongar o ciclo de compostagem. A circulação de ar na massa do composto é, portanto, de importância primordial para a compostagem rápida e eficiente. Esta circulação depende da estrutura e umidade da massa e também da tecnologia de compostagem utilizada. A aeração também influi na velocidade de oxidação do material orgânico e na diminuição da emanação de odores. Seja qual for a tecnologia utilizada, a aeração da mistura é fundamental no período inicial da compostagem, na fase de degradação rápida, onde a atividade microbiana é 13

14 intensa. Na fase seguinte, de maturação, a atividade microbiana é pouco intensa, logo a necessidade de aeração é bem menor Temperatura A compostagem aeróbia pode ocorrer tanto em regiões de temperatura mesofílica (25º a 43ºC) como termofílica (de 45º a 85ºC). Embora a elevação da temperatura seja necessária e interessante para a eliminação de microrganismos patogênicos, alguns pesquisadores observaram que a ação dos microrganismos sobre a matéria orgânica aumenta com a elevação da temperatura até 65ºC e que acima deste valor o calor provoca um decréscimo da atividade biológica (o ciclo de compostagem fica mais longo). A temperatura é um fator indicativo do equilíbrio biológico, de fácil monitoramento e que reflete a eficiência do processo. Se a leira, leia-se monte ou bolo, em compostagem, registrar temperatura da ordem de 40-60ºC no segundo ou terceiro dia é sinal que o ecossistema está bem equilibrado e que a compostagem tem todas as chances de ser bem sucedida. Caso contrário, é sinal de que algum ou alguns parâmetros físico-químicos (ph, relação C/N, umidade) não estão sendo respeitados, limitando assim a atividade microbiana. Atualmente, a aeração também é usada como meio de controlar a temperatura. Em certos casos o insuflamento de ar comprimido na massa do composto pode ser de 5 a 10 vezes maior do que o estritamente necessário à respiração microbiana, tendo assim a função de dissipar o calor liberado no processo Umidade A água é fundamental para a vida microbiana. No composto, o teor ótimo de umidade, de modo geral, situa-se entre 50 e 60%. O ajuste da umidade pode ser feito pela criteriosa mistura de componentes ou pela adição de água. Na prática se verifica que o teor de umidade depende também da eficácia da aeração, das características físicas dos resíduos (estrutura, porosidade). Elevados teores de umidade (>65%) fazem com que a água ocupe os espaços vazios do meio, impedindo a livre passagem do oxigênio, o que poderá provocar aparecimento de zonas de 14

15 anaerobiose. Se o teor de umidade de uma mistura é inferior a 40% a atividade biológica é inibida, bem como a velocidade de biodegradação. Porém, como há perdas de água devido à aeração, em geral, o teor de umidade do composto tende a diminuir ao longo do processo. O teor de umidade é um dos parâmetros que devem ser monitorados durante a compostagem para que o processo se desenvolva satisfatoriamente Outros parâmetros físico- químicos do processo de compostagem Relação Carbono/Nitrogênio (C/N) Os microrganismos necessitam de carbono, como fonte de energia, e de nitrogênio para síntese de proteínas. É por esta razão que a relação C/N é considerada como fator que melhor caracteriza o equilíbrio dos substratos. Teoricamente, a relação C/N inicial ótima do substrato deve se situar em torno de 30. Na realidade, constata-se que ela pode variar de 20 a 70, de acordo com a maior ou menor biodegradabilidade do substrato. Tanto a falta de nitrogênio quanto a falta de carbono limita a atividade microbiológica. Se a relação C/N for muito baixa pode ocorrer grande perda de nitrogênio pela volatização da amônia. Se a relação C/N for muito elevada os microrganismos não encontrarão Nitrôgenio suficiente para a síntese de proteínas e terão seu desenvolvimento limitado. Como resultado, o processo de compostagem será mais lento. Independentemente da relação C/N inicial, no final da compostagem ela converge para um mesmo valor, entre 10 e 20, devido à perdas maiores de carbono que de nitrogênio, no desenvolvimento do processo. Estrutura Quanto mais fina é a granulometria, maior é a área exposta à atividade microbiana, o que promove o aumento das reações bioquímicas, visto que aumenta a área superficial em contato com o oxigênio. 15

16 Alguns autores obtiveram condições ótimas de compostagem com substratos apresentando de 30 a 36% de porosidade. De modo geral, o tamanho das partículas deverá estar entre 25 e 75 mm, para ótimos resultados. ph Níveis de ph muito baixos ou muito altos reduzem ou até inibem a atividade microbiana. Quando são utilizadas misturas com ph próximo da neutralidade, o início da compostagem (fase mesófila) é marcado por uma queda sensível de ph, variando de 5,5 a 6,0, devido à produção de ácidos orgânicos. Quando a mistura apresentar ph próximo de 5,0 ou ligeiramente inferior há uma diminuição drástica da atividade microbiológica e o composto pode não passar para a fase termófila. A passagem à fase termófila é acompanhada de rápida elevação do ph, que se explica pela hidrólise das proteínas e liberação de amônia. Assim, normalmente o ph se mantém alcalino (7,5-9,0), durante a fase termófila. De qualquer forma, e principalmente se a relação C/N da mistura for conveniente, o ph geralmente não é um fator crítico da compostagem Sistemas de Compostagem O interessante da compostagem é que um bom composto pode ser obtido tanto por tecnologias simples como por tecnologias complexas, desde que os resíduos sejam adequados e o processo biológico ocorra em boas condições. A questão realmente importante a ser colocada é que a alternativa escolhida deve ser adequada á situação do município do ponto de vista técnico e socioeconômico. Os processos de compostagem podem ser divido em três grandes grupos: Sistema de leiras revolvidas, onde a mistura de resíduos é disposta em leiras, sendo a aeração fornecida pelo revolvimento dos resíduos e pela convecção e difusão do ar na massa do composto. Uma variante deste sistema, além do revolvimento, utiliza a insuflação de ar sob pressão nas leiras; 16

17 Sistema de leiras estáticas aeradas, onde a mistura a ser compostada é colocada sobre uma tubulação perfurada que injeta ou aspira o ar na massa do composto, não havendo revolvimento mecânico das leiras. Sistemas fechados ou reatores biológicos, onde os resíduos são colocados dentro de sistemas fechados que permitem o controle de todos os parâmetros do processo de compostagem. Os dois primeiros sistemas geralmente são realizados ao ar livre, sendo em alguns casos realizados em áreas cobertas. A compostagem em reatores biológicos apresenta várias alternativas de reatores e níveis de automação Compostagem natural A compostagem natural consiste na disposição dos resíduos em leiras, em pátio impermeabilizado, com aeração por reviramento das leiras, manualmente ou com auxílio de maquinas podem ser retroescavadeiras ou reviradeiras de leira. Cada unidade deve dispor de um pátio dimensionado para um tempo de maturação do composto de 120 dias; o tamanho das leiras pode variar em função das condições de processamento, ou seja, se o reviramento das leiras é manual ou mecânico. As leiras podem chegar a ter até 2,0 metros de altura. Entretanto, para melhor aeração dos resíduos, deve-se evitar leiras muito altas, pois os resíduos da base são compactados e a aeração fica comprometida. Vamos utilizar aqui um exemplo em que as leiras comportam uma tonelada de material orgânico e serão reviradas manualmente. Para se calcular o tamanho de uma leira, alguns parâmetros devem ser arbitrados. Neste caso, os resíduos podem ser dispostos em leiras de 1,2 metros de largura por 1,2 metros de altura. Segundo o manual de implantação de sistemas de compostagem disponibilizado pelo Ministério do Meio Ambiente (MMA) a densidade dos resíduos gira em torno de 550 kg/m3, sendo assim o volume da leira pode ser calculado: Volume da leira (V) = kg / 550 kg/m3 = 1,82 m3 17

18 Com o volume e a seção média, podemos ter o comprimento: Comprimento = V / Aseção = 1,82 / 0,72 = 2,53 m Dimensões da leira (C x L x H) = 2,53 x 1,2 x 1,2 m Assim, o comprimento da leira será de 2,53 m. A base da leira terá 3,04 m2 de área; para calcular o tamanho do pátio, deve-se considerar uma área equivalente para reviramento da leira e mais 10% do total da área de operação para segurança e circulação. Como a compostagem consome até 120 dias, o pátio necessário para a compostagem de uma tonelada de resíduos por dia deve comportar, pelo menos 120 leiras simultaneamente. Disso resulta que para a compostagem de uma tonelada por dia de matéria orgânica são necessários cerca de 765 metros quadrados de pátio, para leiras com essas dimensões: Área de uma leira = 3,04 m2 Área de reviramento = 3,04 m2 Área de circulação = 30,4 cm2 Total da área necessária para cada leira = 6,38 m2 Área de pátio para 120 leiras = 765 m2 Além disso, será necessária uma pequena área administrativa e de apoio, e um galpão para armazenamento de ferramentas e do composto e para operação do triturador de galhos, a unidade deve dispor de sistema de captação e tratamento de efluentes líquidos, que pode ser em fossa séptica com sumidouro ou lagoas de tratamento. A área destinada ao pátio de compostagem deve ser impermeabiliza com camada de argila compactada de 30 cm de espessura, com declividade de 2% em relação ao ponto de captação de efluentes eventualmente gerados no processo nos casos em que há umidade excessiva nas pilhas de material há geração de chorume, o que ocorre nas épocas chuvosas, ou por descuido no controle da umidade. Canaletas de drenagem em concreto instaladas em torno do pátio conduzirão os líquidos ao ponto de tratamento. 18

19 Os líquidos percolados devem ser encaminhados para tratamento na unidade de tratamento dos percolados do aterro, ou no caso de unidades de compostagem isoladas para fossas sépticas com sumidouro ou lagoas. A área administrativa é dotada de sanitários para as pessoas que trabalham no local, cozinha e pequeno refeitório, e pequeno escritório, tendo por objetivo o registro dos dados operacionais e arquivo de documentos relativos à operação. As atividades desenvolvidas são recepção e expedição de material, trituração de galhos e separação de galhos grossos que não serão utilizados, montagem e reviramento de leiras, controle de temperatura e umidade das leiras, rega das leiras, limpeza do pátio, peneiramento de composto, ensacamento do composto, registros de entrada e saída de material, e controles técnicos do processo de compostagem e do tratamento dos efluentes. Seguindo o manual de compostagem elaborado pelo MMA: No processamento de 1 tonelada por dia trabalham 2 pessoas; Na que processa 3 t/dia são 3 pessoas; Na que processa 9 t/dia 9 pessoas; e Na que processa 30 t/dia 21 pessoas. O processo de monitoramento da qualidade do processo e especialmente do tratamento dos percolados deve ser feito por técnico qualificado, que poderá ser ou não o próprio encarregado, dependendo de sua qualificação Reator biológico A compostagem realizada em reatores biológicos oferece a possibilidade de maior controle sobre todos os parâmetros importantes para o processo de compostagem, portanto, o ciclo da fase termófila é reduzido, o que em certos casos conferiu a compostagem em reator a denominação de compostagem acelerada. De acordo com as características dos resíduos e do tipo de equipamento, o tempo de detenção no reator biológico pode variar de 7 a 20 dias, o que faz com que o sistema demande menor espaço para sua implantação. Porém, mesmo tendo uma fase termófila 19

20 mais rápida e intensa, após seu final, o composto ainda deve passar por um período de maturação de mais ou menos 60 dias, tal como descrito para os sistemas anteriores, antes de ser utilizado. Reatores biológicos trazem um problema sério em relação à coleta, mais especificamente em relação ao acondicionamento dos resíduos para coleta. Como normalmente os resíduos são acondicionados em sacos plásticos, a quantidade de sacos plásticos que chegará à usina é muito grande. Esses sacos terão que ser desviados do processamento da matéria orgânica por meios seguros para que seja compensador fazer a coleta em separado. Será importante, assim, conhecer detalhadamente as tecnologias aplicáveis para que o projeto seja viável. Excluídos os sacos plásticos do processo, a colocação do composto no mercado será ampla. Devido a homogeneidade do meio, inclusive com relação à temperatura, a compostagem em reatores também é tida como mais eficiente no controle dos patógenos. Outra característica desta alternativa é a maior facilidade para controlar odores, pois o sistema é fechado e a aeração controlada. A aeração é feita sob pressão e como o sistema é fechado, também se torna mais fácil monitorar a taxa de aeração e adequá-la às necessidades do processo. No caso, pode ser medido o teor de oxigênio dos gases de saída do reator e quando a porcentagem de O2 estiver próxima de 2%, aumenta-se a vazão de ar para impedir condições de anaerobiose. A compostagem em reator é mais dependente de equipamentos mecânicos do que os sistemas de leiras revolvidas ou leiras estáticas aeradas, sendo que, sua sofisticação tecnológica é variável de acordo com o fabricante dos reatores e da escala da usina de compostagem. De modo geral os vários tipos de reator se enquadram em três grandes categorias: a) Reatores de fluxo vertical. b) Reatores de fluxo horizontal. c) Reatores de batelada. Nos dois primeiros casos, os resíduos passam pelos reatores em fluxo contínuo, sendo que o período de detenção é definido pela velocidade com que os resíduos percorrem o trajeto da entrada até a saída do reator. No terceiro caso, o reator, recebe uma 20

21 determinada quantidade de resíduos, processa-os, e quando a fase termófila chega ao seu final, o reator é aberto, descarregado em batelada, recomeçando-se o processo com novos resíduos frescos Reatores de fluxo vertical: São constituídos por sistemas parecidos com silos verticais onde os resíduos geralmente entram pela parte superior e percorrem o reator no sentido descendente. O ar pode ser injetado em vários níveis ou apenas na parte inferior do reator. O dimensionamento é feito de tal forma que quando o composto chega á parte inferior do reator, a fase termófila terminou. O composto então é descarregado e transportado ao pátio de maturação Reatores de fluxo horizontal: Apresentam geralmente forma cilíndrica e são dispostos horizontalmente. Por estas características às vezes são conhecidos como túneis. Os resíduos entram por uma extremidade do reator e saem pela outra, com tempo de detenção suficiente para a realização da fase termófila. O ar é injetado sob pressão ao longo do trajeto Reatores de batelada: Difere dos anteriores pelo fato do composto ficar confinado no mesmo local, sem se deslocar. O reator geralmente é dotado de um sistema de agitação da massa de resíduos, que pode ser por rotação lenta do reator em torno de seu próprio eixo, ou por um sistema misturador interno. O revolvimento é necessário para limitar os caminhos preferenciais de passagem do ar, porem alguns modelos de reatores, por batelada, não são dotados deste dispositivo Custos de implantação Terminada a etapa do planejamento, deve se iniciar a implantação propriamente dita, com a elaboração de projetos das unidades de manejo dos resíduos, realização das obras, aquisição de equipamentos e materiais necessários, sensibilização dos geradores, 21

22 capacitação das equipes que serão envolvidas nas atividades. Também nesta etapa se realizam as articulações de parcerias e negociações para uso e venda do composto, e por fim o início da operação da coleta diferenciada e da operação das unidades. Abaixo segue a Tabela 1 que aponta diretrizes para o planejamento de custos de operação de unidades de compostagem natural (céu aberto). Para o caso de reatores biológicos, ainda não existem estudos aprofundados disponibilizados pelo Ministério do Meio Ambiente, contudo bibliografias referentes ao assunto apontam um investimento inicial de US$ 145 mil dólares por tonelada diária processada, com um custo operacional na ordem de R$ 70 reais por tonelada processada. 22

23 Tabela 5 Custos para implantação de compostagem natural para 9 ton/dia e para 30 ton/dia, ITENS Valor unitário (R$) custo total(r$) quantidade compostada(ton/dia) funcionários 8 26 Encarregado , ,01 Auxiliar administrativo , ,71 Montador de Leira , , ,84 revirador de leira , , ,15 auxiliar de pátio TOTAL POR MÊS 8626, ,71 UTENSÍLIOS Valor unitário (R$) custo total(r$) quantidade compostada(ton/dia) Termômetro de solo (haste 80cm) Peneira manual (malha 8mm) Carro de mão (plástico) garfo (10dentes) pá Enxada Mangueira 50m (3 a 4 ") Regador (plástico 10l) Tambor (200 l) Vassoura Vassoura metálica Balde TOTAL Amortização de equipamentos Valor unitário (R$) custo total(r$) quantidade compostada(ton/dia) motosserra triturador de galhos balança computador impressora CADEIRA mesa armário arquivo de aço microondas geladeira fogão TOTAL Elaborado pela Prefeitura Municipal de Osasco, com dados do Ministério do Meio Ambiente. 23

24 O custo estimado de implantação de um sistema de compostagem para 9 ton/dia é de R$ 9.768,00; já para a compostagem de 30 ton/dia, o custo estimado é de R$ , Apontamentos para um programa de compostagem Para que se alcance a sustentabilidade do programa, as perspectivas de demanda do composto a ser produzido devem ser avaliadas de maneira preliminar na fase de decisão sobre qual alternativa a ser adotada para o destino final do composto. No caso do município de Osasco são coletados mensalmente 140 toneladas de resíduos de poda e 250 toneladas de resíduos de feira livre, ou seja, numa relação de 1 de resíduos de poda para 2 de resíduos de feira, sendo a proporção ideal para compostagem 3 resíduos de poda para 1 de feira livre, esse desajuste pode ser compensado com adição de serragem entre outros nutrientes. Por ser uma quantidade pequena de resíduos, os resíduos de poda e feira podem ser facilmente processados através de compostagem natural, demandando uma área aproximada de 9945 m², podendo ser divido entre os parques, e outras instalações ambientais. De acordo com o estudo gravimétrico entregue pela ECOSASCO, e levando-se em conta que o município gera por volta de 750 ton/dia de resíduos domiciliares, pressupõe-se que sejam gerados diariamente por volta de 300 toneladas de resíduos orgânicos domiciliares. Optando-se pela compostagem natural será necessária uma área de ,00 m², o que é totalmente inviável. Para compostagem dos resíduos orgânicos domiciliares do município recomenda-se Reator Biológico, ou outras soluções combinadas. Para um melhor desenvolvimento do programa o cadastramento dos geradores comerciais e de serviços dos municípios é de suma importância, deve-se levantar informações como: quem é o gerador, qual a sua localização exata, que tipo de atividade desenvolve, quais as características dos resíduos gerados (se são restos de alimentos, se são exclusivamente restos de frutas verduras, floricultura, etc.), com que frequência os resíduos são coletados, qual a quantidade estimada em cada coleta, quem é responsável pela coleta, que tipo de veículo é utilizado, que destino é dado aos resíduos e, quando houver, sazonalidade da geração. 24

25 Os principais tipos de estabelecimento comerciais e de serviços que geram percentuais de resíduos orgânicos significativos são: feiras, sacolões, supermercados, quitandas, entrepostos de hortifrutigranjeiros, restaurantes e produtores de alimentos para entrega a domicílio, bares e lanchonetes, cantinas escolares e de empresas, floriculturas, shopping centers, hospitais, barracas de frutas, e carrinhos de venda de alimentos preparados na hora. Devem ser incluídos neste levantamento não apenas os estabelecimentos formais, mas também as barracas de frutas e de vendedores ambulantes de alimentos prontos para consumo; nesta etapa não deve ser feita nenhuma exclusão, pois a decisão sobre a caracterização do gerador será resultante deste cadastro. Também deve ocorrer um processo de sensibilização através de ações de educação ambiental. O processo de sensibilização dos geradores deverá ser realizado de forma a preparar os usuários dos serviços e informá-los sobre as novas práticas que terão que ser adotadas, com antecedência. Entretanto não deve transcorrer um período muito grande entre o processo de sensibilização e informação e o início da coleta (ou do programa, no caso da compostagem doméstica), para evitar descrédito com o processo. Portanto, um ajuste fino entre as várias atividades se torna ainda mais importante neste caso. Os meios de comunicação de massa devem ser utilizados sem se limitar aos programas de educação ambiental a distribuição de folhetos esporádicos e ações pontuais em escolas. Evidentemente as escolas devem ser alvo de programas de educação ambiental permanente, mas não são o único instrumento para isso. A ação pública continuada e eficiente é um grande instrumento de educação e não pode ser negligenciado. Por fim, é muito importante que todo o sistema de registro de informações e monitoramento dos programas esteja em condições de ser acionado no momento da entrada em operação da coleta e das unidades de compostagem. Na fase de projeto da usina, o que importa é menos a população total do município, mas a população a ser atendida pela instalação. A perspectiva de mercado para o composto já deve ser um fato conhecido, porém ela pode ser aprofundada, até porque, a definição dos perfis dos futuros clientes pode ter reflexos nas próprias características de projeto da usina. Entre os potenciais usos para os compostos gerados no processo, cabe apontar que as Prefeituras têm necessidade de composto para ajardinamentos, conservação de canteiros, produção de mudas ou recuperação de áreas degradadas. Portanto, é muito 25

26 interessante, que na fase de projeto da usina, seja feito um levantamento mais detalhado do mercado e que se procurem parcerias, pois podem ter reflexos na própria concepção da usina e nas características do composto a ser produzido. Por fim, há um risco muito grande em possuir somente um equipamento. Devem ser previstas soluções para diversos possíveis problemas, como por exemplo, a interrupção total da unidade de compostagem, quebra de equipamentos, faltas cumulativas de funcionários, greve de funcionários, interrupção de fornecimento de combustível e de energia, obstrução de vias, interrupção de venda e/ou distribuição do composto. As ações devem contemplar a etapa da coleta, do processamento e da distribuição do composto. As ações para emergências devem considerar ainda as situações de graves eventos climáticos, como chuvas e ventos de grande intensidade, que podem, por exemplo, provocar queda de árvores em grande quantidade, ampliando a quantidade de resíduos de árvores. 3. ALTERNATIVA DE INCINERAÇÃO COM RECUPERAÇÃO DE ENERGIA A incineração é um processo de oxidação térmica sob alta temperatura no qual ocorre a decomposição da matéria orgânica (resíduo), transformando-a em uma fase gasosa e outra sólida, seguida pela queima por um tempo pré-determinado de materiais em alta temperatura (geralmente acima de 900ºC) misturados com uma quantidade de ar. Neste processo de destruição térmica da matéria orgânica ocorre a redução de peso e volume do lixo (IPT/CEMPRE, 1995). A incineração objetiva principalmente a redução de peso e volume do lixo, sendo o material que sobra da queima chamado de escória, restando em torno de 12 a 20% da massa original do lixo. O processo de transformação dos resíduos sólidos em energia por esta tecnologia URE possui as seguintes características: Processa qualquer tipo de resíduos, in natura e com alto teor de umidade, sem depender de tratamento prévio. 26

27 Possui eficiência energética e reduz o volume do lixo em aproximadamente 90% e 75% de seu peso. Ausência de odores desagradáveis nos arredores da Usina A monitorização e o controle das emissões dos poluentes são efetuados por meio de sistemas de analise e monitoramento contínuos. Produção conjunta de calor de energia elétrica e vapor Existem diferentes tipos de incineradores que dependem dos tipos de resíduos que serão incinerados: Resíduos Sólidos Domiciliares (RSD), Resíduos Sólidos de Serviços de Saúde (RSSS) ou Resíduos Industriais (RI). Neste trabalho são enfocados apenas os incineradores para resíduos domiciliares. A incineração de resíduos com recuperação energética é uma atividade já reconhecida em muitos países como uma atividade produtora de energia do tipo renovável e pode gerar créditos de carbono, Sendo assim, ela se torna uma das alternativas existentes para o gerenciamento de resíduos sólidos urbanos. O termo Recuperação Energética é utilizado para denominar os métodos e processos industriais que permitem recuperar parte da energia contida nos resíduos sendo que os métodos mais utilizados são a incineração Mass Burning (com excesso de oxigênio) e a Gaseificação/Pirólise (com déficit de oxigênio). O Mass Burning é a rota tecnológica mais empregada mundialmente para tratar os RSUs e reaproveitar o seu conteúdo energético conforme demonstrado no gráfico a seguir: 27

28 Figura 1 Cenãrio mundial das tecnologias de tratamento de RSU Fonte: FISIA BABCOCK ENVIRONMENT Uma URE é uma unidade dedicada ao tratamento térmico de resíduos sólidos conforme especificado no artigo 3º da resolução SMA nº 79/2009, com recuperação de energia gerada pela combustão do material, e inclui tratamento por oxidação térmica e outros processos como a pirólise, gaseificação ou processo de plasma. Os principais componentes de uma moderna usina convencional de incineração de RSU são: poço de armazenamento grelha móvel, câmara de combustão, sistema de descarga das cinzas, sistema de geração de vapor, depurador de gases, filtros, ventilador e chaminé. Os resíduos são descarregados em fosso de armazenamento sem necessidade de qualquer pré-tratamento. Existe um sistema de alimentação das caldeiras (fornos) que produz vapor em alta pressão e temperatura. O resultado desta queima pode ter apenas uso térmico ou pode ser enviado para um conjunto de turbinas e geradores de energia. Os sistemas de queima mais utilizados são o de Grelhas Móveis e de Leito Fluidizado. Os gases decorrentes do processo de combustão passam pelo sistema de lavagem antes de serem lançados na atmosfera. A figura a seguir ilustra os principais sistemas que compõem esta tecnologia. 28