Sugestão de Inventário para Gases de Efeito Estufa para Produtos com Disposição Final em um Aterro Sanitário

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1 19 a 22 de Setembro 2016 Fortaleza, CE Sugestão de Inventário para Gases de Efeito Estufa para Produtos com Disposição Final em um Aterro Sanitário Rafael Batista Zortea 1, Vinícius Gonçalves Maciel 2, 3BL do Brasil Sustentabilidade e Resultado 3 1 IFSUL - Instituto Federal Sul-rio-grandense, rafael@sapucaia.ifsul.edu.br 2 PUC-RS Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, vinicius.maciel@acad.pucrs.br 3 3BL do Brasil Sustentabilidade e Resultado, 3bldobrasil@gmail.com Resumo. Com a promulgação da Política Nacional de Resíduos Sólidos, somada a exigência do Governo Federal para que os municípios venham também a atender as diretrizes nacionais para o saneamento básico, verificou-se que na grande maioria dos municípios brasileiros foi escolhido o aterro sanitário como o processo de destino final mais viável dentro dos quesitos mínimos de exigência ambien tal. Desta maneira, o trabalho em questão busca fornecer informações a respeito dos gases de efeito de estufa gerados para um prod uto em geral, com características de biodegradabilidade. O mesmo busca englobar a etapa de transporte, ou seja, desde uma Estação de Transbordo até o Aterro Sanitário, assim como a etapa final que contempla as emissões de biogás do próprio aterro e a operação das retro-escavadeiras. Desta maneira os dados resultantes servem como uma sugestão de inventário contemplando somente a etapa final do ciclo de vida de um produto, assim como auxiliar no entendimento dos processos que mais contribuem para as emissões dos gases de efeito estufa neste caso específico. Para termos de quantificação dos processos integrantes da etapa de disposição final, partiu-se de algumas premissas como: distância entre a unidade de transbordo e o aterro, capacidade de caminhão, horas de trabalho da retro-escavadeira, quantidade de resíduos transportada e densidade do mesmo. Assim, baseado nos requisitos definidos no trabalho, verificou que para um aterro com uma capacidade média de 300 t/dia, as emissões de gases de efeito estufa, considerando um período de operação de 20 anos são da ordem de 4,5 t de CO 2 eq./ dia, sendo que as operações de deslocamento e compactação dos resíduos contribuem com mais de 80% das emissões, valendo destaque para as contribuições dos caminhões. Palavras-chave. Aterros sanitários, biogás, efeito estufa, inventário Introdução As diretrizes nacionais para o saneamento básico (Lei n o /2007) e a Política Nacional de Resíduos Sólidos (Lei n o /2010) tratam-se de importantes instrumentos no auxílio para o avanço do País no enfrentamento dos principais problemas ambientais, entre eles, a destinação dos resíduos sólidos (BRASIL, 2007; BRASIL, 2010). Desta forma, não se pode ignorar que estes dois instrumentos ajudaram no aumento da destinação de resíduos sólidos de forma adequada pelos municípios brasileiros (Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental, 2016).Este mesmo autor divulga um diagnóstico onde a representação dos municípios brasileiros participantes do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento Serviços de Resíduos Sólidos (SNIS-RS) em 2014, segundo percentual da população urbana, foi de 86,1%. Ainda, este mesmo autor coloca que as unidades por disposição no solo (lixões, aterros sanitários e aterros controlados) representam 73% do total de unidades de processamento de resíduos sólidos então cadastradas no SNIS-RS, o que equivale a uma massa total recebida de cerca de 59 milhões de toneladas de resíduos sólidos no ano de Além disso, ao se contemplar somente os resíduos de coleta domiciliar a categoria: disposições no solo acabam englobando quase 85% destas destinações de resíduos sólidos. Também, Abrelpe (2014) coloca que a destinação final de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) está direcionada 58,4% para aterros sanitários, 24,2% para aterros controlados e 17,4% para lixões. Desta maneira verifica-se a importância que a alternativa de tratamento final de resíduos através da disposição no solo, principalmente os domiciliares, possui no contexto brasileiro. Portanto, diante da necessidade de se entender que tipos de impacto e em que magnitude os mesmos ocorrem devido a esta escolha, este trabalho tem o intuito informações a respeito dos gases de efeito estufa (GEE) gerados dentro de um aterro sanitário, considerando produtos com características de biodegradabilidade. A intenção deste estudo é mensurar as emissões de GEE na etapa final do ciclo de vida buscando contemplar todas as atividades e processos que integram esta etapa.

2 19 a 22 de Setembro 2016 Fortaleza, CE Metodologia Para a determinação dos valores de emissão de GEE, utilizaram-se premissas e dados de operação coletados junto a uma empresa do ramo de Manejo e Disposição de Resíduos Sólidos situada na cidade de Pelotas estremo sul do estado do Rio Grande do Sul. O inventário foi calculado tomando como referência tanto dados existentes de um aterro já em operação como também do projeto do novo aterro. A fim de quantificar estas emissões e disponibilizar dados para a conversão em uma futura unidade funcional levantou-se dados (estimados) dos resíduos sólidos domiciliares apresentados pelo Plano Municipal de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos de autoria da Prefeitura Municipal de Pelotas. Desta maneira, atabelatabela apresenta os dados de previsão de geração de resíduos urbanos para o período entre 2016 e 2036 no município de Pelotas, dados estes empregados no estudo. Tabela 1. Geração de Resíduos Urbanos Ano t/dia Ano t/dia Ano t/dia Ano t/dia , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,0 Fonte: (Prefeitura Municipal de Pelotas, 2014) Vale ressaltar que as emissões calculadas provêm de 3 fontes distintas: caminhões, maquinário (escavadeiras e tratores que operam na compactação dos resíduos) e no biogás a ser emitido pelo próprio aterro. Desta forma, estes itens são abordados por tópicos a fim de detalhar cada uma das metodologias de cálculo. Caminhões A queima de combustível fóssil por motor a combustão é uma importante fonte geradora de gases de efeito estufa (IPCC, 2013). Neste contexto, é importante considerar a logística de transporte dos resíduos da estação de transbordo até o aterro, assim como as emissões decorrentes do processo de disposição e acomodação. As emissões do transporte dos resíduos foram calculadas a partir do Software Simapro e um caminhão modelo EURO IV da base de dados da Ecoinvent foi empregado e o método de caracterização IPCC 2007, além dos seguintes dados: Distância entre a unidade de transbordo e o aterro =~21km Capacidade do Caminhão = 14m 3 /viagem Massa transportada diariamente = 304,61 t/dia Densidade do resíduo =0,37 t/m 3 Cabe salientar que a massa transportada diariamente foi estimada a partir da média de geração de resíduo urbano entre 2016 a 2036 e a densidade extraída do Plano Municipal de Gestão integrada de Resíduos sólidos do município de Pelotas (Prefeitura Municipal de Pelotas, 2014). Portanto, a partir destes dados foi possível estimar que a emissão média diária. Maquinário A geração de gases de efeito estufa a partir dos maquinários empregados para acomodação dos resíduos foi estimada a partir do Simapro. Um modelo de retroescavadeira da base de dados do Ecoinvent e o método de caracterização IPCC 2007 foi utilizado para calcular as emissões. Levou-se em consideração seu funcionamento por 24 horas/dia Geração do Biogás Para previsão da produção de biogás no aterro sanitário foi empregado o modelo LandGem 3.02v. Também chamado de LandfillGasEmissionModel (Landgem), desenvolvido pela US Environmental ProtectionAgency

3 kg de CO2 eq./dia 19 a 22 de Setembro 2016 Fortaleza, CE USEPA (Em português: Agência Americana de Proteção Ambiental). Este modelo possuí reconhecida base científica, sendo empregado em vários países, inclusive no estudo do potencial de geração de energia nos municípios brasileiros realizado pelo Ministério do Meio Ambiente (MMA, 2007). Vale destacar que para este estudo foi considerado uma taxa de emissão de 50% de metano e 50% de dióxido de carbono. O método contabiliza quantidades e variações de gases na vida de um aterro e é expresso pela seguinte equação de primeira ordem: Onde: Q CH4 = Geração anual de metano no ano Ti (m 3 /ano) i= 1 ano n = (ano do calculo) (ano de inicio da disposição dos resíduos) j = 0,1 anos k = razão de geração de metano (anos-1) (padrão: 0,05 USEPA) L 0 = Capacidade de geração de metano (m 3 /t) Mi= massa de resíduos disposto em i anos (t) t ij = tempo desde o início da disposição do aterro (anos) Resultados e Discussão Para que o leitor tenha um fácil entendimento, os resultados alcançados também serão apresentados por tópicos, seguindo as respectivas abordagens de cálculo. Caminhões No caso dos caminhões, a emissão média diária estimada foi de 2445 kg CO 2 eq./dia, sendo que as principais substâncias que contribuem para estas emissões são apresentadas na Figura 1. Figura 1. Emissões de Gases de Efeito Estufa por caminhões , Maquinário ,86 14,14 0,05 Dióxido de carbono Metano Óxido de Nitrogênio Substâncias restantes No caso dos maquinários, tomando como base uma hora de trabalho, a escavadeira hidráulica emite 59,7 kg de CO 2 eq., levando-se em consideração seu funcionamento por 24 horas/dia as emissões totais de gases de efeito estufa são da ordem de 1432,85 kg CO 2 eq./dia. As substâncias e as emissões totais de gases de efeito estufa para a operação de uma escavadeira hidráulica por hora são apresentadas na Figura 2.

4 m 3 /ano kg CO2 eq./hora 19 a 22 de Setembro 2016 Fortaleza, CE Figura 2. Emissões de uma escavadeira hidráulica por hora Total Dióxido de Carbono Metano Substâncias restantes Geração do Biogás No caso do biogás, a partir da metodologia apresentada e dos dados da Tabela1 foi possível estimar a previsão de geração de gases de efeito estufa para o período de 2016 a 2036, conforme pode ser observado na Figura 3. Vale destacar que enquanto a figura demonstra os volumes gerados, a tabela demonstra a quantificação mássica destes gases gerados. Figura 3. Previsão de Geração de Gases de Efeito Estufa 3,0E+04 2,5E+04 2,0E+04 1,5E+04 1,0E+04 5,0E+03 0,0E Anos Metano Dióxido de Carbono NMOC* Total NMOC: Sigla em inglês para Non-MethaneOrganicCompound (compostos orgânicos não-metano em português) Um inventário mais detalhado das emissões é apresentado na Tabela 2. Para termos de entendimento do leitor lê-se metano (CH 4 ), dióxido de carbono (CO 2 ) e compostos orgânicos voláteis (NMOC). Tabela 2:Inventários Anual de Emissões de Gases de Efeito Estufa. Total CH 4 CO 2 NMOC Total CH 4 CO 2 NMOC* Ano (kg/ano) (kg/ano) (kg/ano) (kg/ano) Ano (kg/ano) (kg/ano) (kg/ano) (kg/ano) 0 0,00E+0 0,00E+0 0,00E+0 0,00E ,56E+1 4,16E+0 1,14E+1 1,79E-1 1 0,00E+0 0,00E+0 0,00E+0 0,00E ,71E+1 4,57E+0 1,25E+1 1,96E-1 2 1,63E+0 4,36E-1 1,20E+0 1,88E ,86E+1 4,97E+0 1,36E+1 2,14E-1 3 3,24E+0 8,66E-1 2,38E+0 3,72E ,01E+1 5,38E+0 1,48E+1 2,31E-1 4 4,83E+0 1,29E+0 3,54E+0 5,55E ,17E+1 5,79E+0 1,59E+1 2,49E-1 5 6,40E+0 1,71E+0 4,69E+0 7,35E ,32E+1 6,20E+0 1,70E+1 2,67E-1 6 7,95E+0 2,12E+0 5,83E+0 9,13E ,48E+1 6,61E+0 1,82E+1 2,84E-1 7 9,49E+0 2,54E+0 6,96E+0 1,09E ,63E+1 7,04E+0 1,93E+1 3,03E-1 8 1,10E+1 2,94E+0 8,08E+0 1,27E ,79E+1 7,46E+0 2,05E+1 3,21E-1 9 1,26E+1 3,35E+0 9,19E+0 1,44E ,95E+1 7,89E+0 2,16E+1 3,39E ,41E+1 3,75E+0 1,03E+1 1,61E-1 *NMOC: Sigla em inglês para Non-Methane Organic Compound (compostos orgânicos não-metano em português)

5 kg CO 2 eq. /dia 19 a 22 de Setembro 2016 Fortaleza, CE Interpretação dos resultados de forma conjunta Para termos de melhor entendimento e comparação das fontes de geração de GEE apresentadas neste trabalho, realizou uma quantificação harmonizada dos valores apresentados neste trabalho. Como é possível observar na Figura 4 as emissões de GEE, considerando um período de operação de 20 anos são da ordem de 4,5 t de CO 2 eq./ dia, sendo que as viagens realizadas pelos caminhões da estação de transbordo até o futuro aterro sanitário somam um valor de quase 2,5 t de CO 2 eq./dia. Para um melhor entendimento a Figura 5 apresenta as contribuições que cada uma das fontes levantadas: caminhões, maquinário e o biogás gerado pelo próprio aterro. Nesta figura pode-se verificar que a menor contribuição cabe ao biogás gerado pelo futuro aterro sanitário, enquanto as operações de deslocamento e compactação dos resíduos contribuem com mais de 80% das emissões de GEE. Figura 4 - Previsão quantificada dos Gases de Efeito Estufa por fonte geradora ,69 0 Escavadeiras Caminhões Biogás Figura 5 - Previsão da contribuição da geração de GEE por fonte de emissão no período de 20 anos de operação Biogás 19% Escavadeiras 27% Caminhões 54% Conclusões Este trabalho apresenta um inventário das emissões de gases de efeito estufa em um aterro sanitário para um período de 20 anos de operação. A etapa de transporte, ou seja, desde uma estação de transbordo até o aterro sanitário apresentou-se como a principal fonte de emissões de gases de efeito estudo, contribuindo com até 54% do impacto. Por outro lado, a produção de biogás, principal fonte geradora de metano, contribuiu com 19% das emissões totais. Portanto, este estudo apresenta um inventário das emissões de gases de efeito estudo para um aterro sanitário de porte médio ou grande. Além disso, aproximadamente 81% das emissões de gases de efeito estufa são majoritariamente da combustão de combustíveis fósseis para etapa de transporte e operações de manejo dos resíduos no aterro.

6 19 a 22 de Setembro 2016 Fortaleza, CE Referências Bibliográficas ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR Aterros de resíduos não perigosos Critérios para projeto, implantação e operação. Rio de Janeiro, RJ: ABNT ABRELPE, EMPRESAS ASSOCIADAS ABRELPE. Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil BRASIL, Lei Federal n o de 5 de janeiro de Estabelece diretrizes nacionais para o Saneamento Básico e dá outras providências. BRASIL, Lei Federal nº de 2 de agosto de Institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos e dá outras providências. EPA Environmental Protection Authority.Consultation Draft Guidelines for Separation Distances.Government of South Australia, IPCC.Intergovernmental Panel on Climate Change. Climate change 2013: The physical science basis. Cambridge, UK, and New York: Cambridge University Press, MMA. Ministério do Meio Ambiente. Redução de emissões a disposição final. Rio de Janeiro Disponível em: 125_publicacao pdf, Acesso em Outubro de PREFEITURA MUNICIPAL DE PELOTAS, Plano Municipal de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos. Agosto de SECRETARIA NACIONAL DE SANEAMENTO AMBIENTAL. Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento: diagnóstico do manejo de resíduos sólidos urbanos Brasília: MCIDADES, SNSA, ZULAUF, M. Geração com biogás de aterros sanitários: dossiê energia positiva para o Brasil. [S.l.: s.n.], Estudo promovido pelo Greenpeace.