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Faculdade de Ciências e Tecnologia
Universidade de Coimbra
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Por que é actualmente tão importante a incineração?
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Qual a composição típica dos RSU nacionais ?
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Quais são então as opções de gestão na UE ?
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Origem das emissões
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Origem das emissões
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Origem das emissões
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Origem das emissões
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 Temperaturas: 200-400 ºC (velocidade máx. a 350ºC)
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Origem das emissões
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2-Origem das emissões poluentes
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Tecnologias de incineração
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Tecnologias de incineração
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Tecnologias de incineração
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Tecnologias de incineração
 Incineração de resíduos é regulamentada pela Directiva
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Tecnologias de incineração
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Tecnologias de incineração
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2-Origem das emissões poluentes
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Perspectivas futuras
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2-Origem das emissões poluentes
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Co-incineração
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2-Origem das emissões poluentes
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CONCLUSÕES
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CONCLUSÕES
 Contudo em situações particulares podem ocorrer perturbações na
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CONCLUSÕES
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    1. 1. Departamento de Engenharia Química Faculdade de Ciências e Tecnologia Universidade de Coimbra F. J. Antunes PereiraF. J. Antunes Pereira Professor Catedrático Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal antunes@dao.ua.pt 20 Novembro 200220 Novembro 2002
    2. 2. Plano da palestra: 1-Importância da incineração1-Importância da incineração 2-Origem das emissões poluentes2-Origem das emissões poluentes 3-Tecnologias de incineração3-Tecnologias de incineração 4-Impactos no ambiente4-Impactos no ambiente 5-Impactos na saúde pública5-Impactos na saúde pública 6-Perspectivas futuras6-Perspectivas futuras 7-Co-incineração7-Co-incineração CONCLUSÕES
    3. 3. Importância da incineraçãoImportância da incineração 2-Origem das emissões poluentes 3-Tecnologias de incineração 4-Impactos no ambiente 5-Impactos na saúde pública 6-Perspectivas futuras 7-Co-incineração CONCLUSÕES Plano da palestra:
    4. 4. O que distingue a Incineração dos outros processos?...  Reduz a massa (em 70%) e o volume (em 90%) dos resíduos, a cinzas e escórias  Estabiliza os resíduos: toxicidade, patogenicidade  Desvia os resíduos dos aterros  Recupera (produz) energia: calor + electricidade
    5. 5. Por que é actualmente tão importante a incineração?  A nova Directiva Comunitária de aterros sanitários (1999/31/CE) impõe uma redução em 75% na matéria orgânica para aterro, até 2015  A regra dos RRR (reduzir, reutilizar, reciclar) não está a ser implementada  A necessidade dos governos europeus implementarem o 6º PACA (Programa Comunitário de Acção para o Ambiente): “descorrelacionar a utilização de recursos naturais com o desenvolvimento económico, através duma melhor gestão desses recursos”
    6. 6. Qual a composição típica dos RSU nacionais ?  30% são inorgânicos: podem ser reciclados  70% são orgânicos: podem ser incinerados ou fermentados  São portanto possíveis muitas combinações de tratamentos
    7. 7. Quais são então as opções de gestão na UE ?  Aterro(60%)  Incineração(20%)
    8. 8. 1-Importância da incineração  Origem das emissões poluentesOrigem das emissões poluentes 3-Tecnologias de incineração 4-Impactos no ambiente 5-Impactos na saúde pública 6-Perspectivas futuras 7-Co-incineração CONCLUSÕES Plano da palestra:
    9. 9. Mas... ...antes de continuar, recordemos que a incineração produz dois grandes tipos de emissões tóxicas:  Gases de combustão  Resíduos sólidos (cinzas) ...que portanto têm de ser tratados antes de largados no ambiente...
    10. 10. Origem das emissões Componentes precursores dos contaminates produzidos:Componentes precursores dos contaminates produzidos:  Não esquecer a matéria orgânica !!!…Não esquecer a matéria orgânica !!!…
    11. 11. Origem das emissões Ilustração da degradaçãoIlustração da degradação térmica da matéria orgânicatérmica da matéria orgânica complexa:complexa: Formação dosFormação dos PCIsPCIs (produtos de combustão(produtos de combustão jncompleta)jncompleta) Sequência de processos durante a combustão: SecagemSecagem  PirólisePirólise  CombustãoCombustão
    12. 12. Origem das emissões
    13. 13. Sequência de processos durante a combustão:Sequência de processos durante a combustão:
    14. 14. Origem das emissões Na fase sólidaNa fase sólida (cinzas) Na fase vaporesNa fase vapores Na fase de gasesNa fase de gases 1-Compostos metálicos (Pb, Cd, Ni, Cr, As…) 1-Metais (Hg, Se) 2-Compostos metálicos (Hg,Se, Cd, Pb, Zn, Ni, Cr, As, Tl, Sb…) 3-COVs: *PCDD/Fs *HPAs *PCBs, PCTs… 1-Gases ácidos: *HCl, HF, HBr *SOx (SO2 + SO3) *NOx (NO + NO2) 2-Gases de estufa: *CO2 *N2O *CH4 HPA = Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos PCDD/F = Dioxinas e furanos (policlorodibenzodioxinas; poiclorodibenzofuranos) PCB = Policlorobifenil
    15. 15. Origem das emissões
    16. 16. Origem das emissões  A toxicidade é maior para as posições 2,3,7,8 (A toxicidade é maior para as posições 2,3,7,8 (TCCsTCCs ee TCDFsTCDFs))  Apenas 17 congéneres são tóxicos (8Apenas 17 congéneres são tóxicos (8 PCCDDsPCCDDs ; 9; 9 PCDFsPCDFs)) PCDD Policloro dibenzo dioxina PCDF Policloro dibenzo furano| | | | | |
    17. 17. -BioacumulaçãoBioacumulação -Biomagnificação-Biomagnificação
    18. 18. Origem das emissões
    19. 19. Origem das emissões Mecanismo “de novo”:Mecanismo “de novo”:  Temperaturas: 200-400 ºC (velocidade máx. a 350ºC)  Espécies envolvidas (nos poros das cinzas):  Matéria orgânica  Oxigénio  Cloro (Cl deNaCl; ou Cl2 de HCl/Deacon)  Emissões independentes de conc. de Cl na alimentação
    20. 20. Origem das emissões Controlo das emissões de dioxinas/furanos:Controlo das emissões de dioxinas/furanos:  Têmpera rápida dos gases (na zona 400 200ºC)  Combustão completa (>750ºC); evitar matéria orgânica na zona de pós-combustão Tempo de residência dos gases a mais de 850ºC maior que 2 segundos
    21. 21. Municipal TóxicosMunicipal Tóxicos
    22. 22. 1-Importância da incineração 2-Origem das emissões poluentes  Tecnologias de incineraçãoTecnologias de incineração 4-Impactos no ambiente 5-Impactos na saúde pública 6-Perspectivas futuras 7-Co-incineração CONCLUSÕES Plano da palestra:
    23. 23. Tecnologias de incineração
    24. 24. Tecnologias de incineração
    25. 25. Tecnologias de incineração
    26. 26. Tecnologias de incineração Circuito do vaporCircuito do vapor
    27. 27. EQUIPAMENTO EXEMPLO POLUENTES TRATADOS DESPOEIRADORES Filtros (de sacos) Ciclones PPE (Precip. Electrost.) Poeiras E indirectamente todos os adsorvidos: -Metais pesados -Orgânicos voláteis LAVADORES Adsorventes alcalinos [CaO; Ca(OH)2;etc] Carvão activado Gases ácidos: [HCl, HF, HBr, SO2] Metais (Hg) Orgnicos voláteis (COVs): -Dioxinas/Furanos -PCBs, PCTs -HPAs REDUÇÃO QUÍMICA SCR (Selective Catalytic Reduction) SNCR (Selective Non Catalytic Reduction) NOx (NO + NO2) Dioxinas/Furanos INERTIZAÇÃO Solidificação (cimento; polímeros) Vitrificação (plasma) Cinzas (volantes) RTG (Resíduos do Tratamento de Gases) ControloControlo dede PoluiçãoPoluição AtmosféricaAtmosférica
    28. 28. Tecnologias de incineração
    29. 29. Tecnologias de incineração
    30. 30. Tecnologias de incineração FILTRO DE SACOSFILTRO DE SACOS
    31. 31. Tecnologias de incineração Desnitrificação catalítica (SCR – Selective Catalytic Reduction)Desnitrificação catalítica (SCR – Selective Catalytic Reduction)
    32. 32. Tecnologias de incineração
    33. 33. Tecnologias de incineração Inertização dasInertização das cinzascinzas (vitrificação)(vitrificação)
    34. 34. Tecnologias de incineração Inertização dasInertização das cinzascinzas (solidificação)(solidificação)
    35. 35. Tecnologias de incineração Aproveitamento energético:Aproveitamento energético: ciclo combinado (electricidade + calor)ciclo combinado (electricidade + calor)
    36. 36. Tecnologias de incineração O que se pode fazer só com o calor !…O que se pode fazer só com o calor !…
    37. 37. Tecnologias de incineração  A MONTANTE:A MONTANTE: Remoção selectiva dos componentes potencialmente tóxicos !...  DENTRO DA FORNALHA:DENTRO DA FORNALHA: Aumentar eficiência da combustão: controlo e monitorização do processo  A JUZANTE:A JUZANTE: Usar “end-of-pipe technology.” Controlo da poluição:
    38. 38. Tecnologias de incineração  Incineração de resíduos é regulamentada pela Directiva Europeia 2000/76/EC  Crítica: regulamentação baseada na “melhor tecnologia” existente, e não só em dados de saúde humana  Exemplo de limites de emissão: ver slide seguinte... A legislação: como está protegida a saúde pública…A legislação: como está protegida a saúde pública…
    39. 39. Tecnologias de incineração Limites das emissões gasosas:Limites das emissões gasosas: Poluente Média 24 h Média 30 min (100%) Média 30 min (97%) Média 6-8 h Frequência de amostragem Partículas totais (mg.m-3 ) 10 30 10 Contínuo TOC (mg.m-3 ) 10 20 10 Contínuo HCl (mg.m-3 ) 10 60 10 Contínuo HF (mg.m-3 ) 1 4 2 Contínuo SO2 (mg.m-3 ) 50 200 50 Contínuo NOx (mg.m-3 ) 200 400 200 Contínuo Cd + Tl (mg.m-3 ) 0.05 0.1 2 vezes por ano Hg (mg.m-3 ) 0.05 0.1 2 vezes por ano Sb + As + Pb + Cr + Co + Cu + Mn + Ni + V (mg.m-3 ) 0.5 1 2 vezes por ano Dioxinas e furanos (ng.m-3 ) 0.1 2 vezes por ano CO (mg.m-3 ) 50 100 150 Contínuo Temp. (°C) 850 Contínuo
    40. 40. Tecnologias de incineração Limites de emissão nos efluentes líquidos:Limites de emissão nos efluentes líquidos: Poluente Valor limite expresso em concentração mássica para amostras não-filtradas Sólidos suspensos totais (mg.l-1 ) 30 (95%) 45 (100%) Hg (mg.l-1 ) 0,03 Cd (mg.l-1 ) 0,05 Tl (mg.l-1 ) 0,05 As (mg.l-1 ) 0,15 Pb (mg.l-1 ) 0,2 Cr (mg.l-1 ) 0,5 Cu (mg.l-1 ) 0,5 Ni (mg.l-1 ) 0,5 Zn (mg.l-1 ) 1,5 Dioxinas e Furanos 0,3
    41. 41. 1-Importância da incineração 2-Origem das emissões poluentes 3-Tecnologias de incineração  Impactos no ambienteImpactos no ambiente 5-Impactos na saúde pública 6-Perspectivas futuras 7-Co-incineração CONCLUSÕES Plano da palestra:
    42. 42. Impactos no ambiente Categorias de impacto:Categorias de impacto:
    43. 43. Impactos no ambiente Categorias de impacto:Categorias de impacto:
    44. 44. Impactos no ambiente  Ruido (operação da instalação; tráfico rodoviário)  Estética  Desvalorização da propriedade  Aquecimento global (CO2, N2O, CH4...)  Acidificação (HCl, HF, NOx...)  Smog (NOx + hidrocarbonetos)
    45. 45. 1-Importância da incineração 2-Origem das emissões poluentes 3-Tecnologias de incineração 4-Impactos no ambiente  Impactos na saúde públicaImpactos na saúde pública 6-Perspectivas futuras 7-Co-incineração CONCLUSÕES Plano da palestra:
    46. 46. Impactos na Saúde Pública Como os poluentes emitidos se dispersam no ambiente:Como os poluentes emitidos se dispersam no ambiente:
    47. 47. Impactos na Saúde Pública  Respiratórios e cardíacos (via inalação): poeiras gases ácidos metais (compostos)  Câncer (via ingestão):  metais (Cr, Cd, As)  dioxinas, furanos, PCBs, HPAs  Neurofisiológicos (vias inalação e ingestão):  metais (Pb, Hg)  Sistema reprodutor (via ingestão):  dioxinas e furanos
    48. 48. Impactos na Saúde Pública  Conhecem-se as emissões e os seus efeitos possíveis: mas será que as concentrações efectivamente verificadas na prática são suficientes par causar alterações na saúde? A resposta está, entre outros, nos estudos epidemiológicos.  Estudo epidemiológico: realização de testes de hipóteses para verificação de correlação entre factores ambientais e alterações na saúde.  Exemplo. Prevalência (ou incidência) de cancro por exposição adulta a 2,3,7,8- PCDD/Fs de poluição atmosférica a juzante da pluma dum incinerador de RSU (via inalação). Estudos Epidemiológicos
    49. 49. Impactos na Saúde Pública Tipos de efeitos na saúde pesquisados:Tipos de efeitos na saúde pesquisados: Crianças Adultos Sistema reprodutor (xenobióticos) • Nados-mortos • Defict de peso corporal • Prematuros • Anomalias congénitas • Anomalias cromossomáticas • Anomalias da quantidade e mobilidade do esperma • Infertilidade • Abortos Sistema respiratório: asma, deficiências respiratórias Sistema neurológico: neurologias degenerativas Sistema endócrino: diabetes, leucemia, cancro) Sistema imunitário: patogénicos, doenças infecciosas
    50. 50. Impactos na Saúde Pública CONCLUSÕES:CONCLUSÕES:  Dados recolhidos nãonão são suficientes para se concluirsão suficientes para se concluir sobre um impacto negativo da incineração na saúdesobre um impacto negativo da incineração na saúde de residentes na vizinhança; os efeitos, se existirem, devem ser de tal forma subtis que escapam aos métodos de detecção  Causa principal: impossibilidade de se ter realizado uma avaliação de exposição fiável, por desconhecimento de: •Composição dos RSU •Taxas de emissão de poluentes •Rotas de exposição (transporte atmosférico e hídrico) •Vias de exposição dos receptores
    51. 51. Impactos na Saúde Pública
    52. 52. Impactos na Saúde Pública CONCLUSÕES:CONCLUSÕES:  Uma correlação positiva (mesmo que estatísticamente significativa) entre um agente ambiental e uma doença, não constitui necessáriamente prova de causalidade  Para isso seria necessário a causa preceder o efeito, e a correlação ser consistente, reprodutível, previsível, plausível e coerente  Relação causa-efeito também prejudicada por: •Efeitos de muitos poluentes levarem muitos anos a fazer-se sentir (caso do câncer) •Variabilidade da amostra: idade, sexo •Interferência de agentes externos (“confounding factors”): tabaco, droga, álcool, produtos farmacêuticos, ambiente de fundo (“background”) •Falta de dados toxicológicos para muitos poluentes ambientais
    53. 53. Impactos na Saúde Pública CONCLUSÕES:CONCLUSÕES:  Nestas condições, a ausência de prova de impacto não pode ser tomada como prova da ausência do mesmo  Consequentemente é recomendável a aderência estrita ao Princípio da Precaução e às normas de correcta gestão integrada de RSU
    54. 54. 1-Importância da incineração 2-Origem das emissões poluentes 3-Tecnologias de incineração 4-Impactos no ambiente 5-Impactos na saúde pública  Perspectivas futurasPerspectivas futuras 7-Co-incineração CONCLUSÕES Plano da palestra:
    55. 55. Perspectivas futuras COMBUSTÃO EM LEITO FLUIDIZADOCOMBUSTÃO EM LEITO FLUIDIZADO
    56. 56. PLASMAPLASMA
    57. 57. Perspectivas futuras PLASMA; VITRIFICAÇÃOPLASMA; VITRIFICAÇÃO
    58. 58. PIRÓLISEPIRÓLISE
    59. 59. 11-Importância da incineração 2-Origem das emissões poluentes 3-Tecnologias de incineração 4-Impactos no ambiente 5-Impactos na saúde pública 6-Perspectivas futuras  Co-incineraçãoCo-incineração CONCLUSÕES Plano da palestra:
    60. 60. Co-incineração FABRICO DO CIMENTOFABRICO DO CIMENTO Gás:Gás: 2000ºC2000ºC Clinquer:Clinquer: 1500ºC1500ºC
    61. 61. Co-incineração
    62. 62. Co-incineração
    63. 63. Co-incineração
    64. 64. Co-incineração
    65. 65. Co-incineração Medições em grande número de instalações (> 100) não mostra correlaçãoMedições em grande número de instalações (> 100) não mostra correlação entre emissões de dioxinas/furanos e teor em cloro dos resíduosentre emissões de dioxinas/furanos e teor em cloro dos resíduos
    66. 66. Co-incineração Conclusões sobre as emissões de dioxinas e furanos em co- incineração nas cimenteiras:  As emissões de D/F não são correlacionáveis com o teor em cloro dos resíduos; nuns casos há aumentos, noutros diminuições  Qualquer efeito do teor em cloro é devido à variabilidade da técnica operatória (tipo de fornalha, sistema de amostragem dos gases, condições de operação, etc)  Não há razão para haver emissões acrescidas, desde que evitadas as condições de formação “de novo”
    67. 67. 1-Importância da incineração 2-Origem das emissões poluentes 3-Tecnologias de incineração 4-Impactos no ambiente 5-Impactos na saúde pública 6-A co-incineração 7-Perspectivas futuras CONCLUSÕESCONCLUSÕES Plano da palestra:
    68. 68. CONCLUSÕES  Emissões dos incineradores contêm um conjunto de poluentes, que são potencialmente nocivos à súde (dioxinas/furanos; metais pesados)  Os estudos de impacto realizados (estudos epidemiológicos; estudos de análise de risco) não permitem concluir sobre um impacto negativo sobre o ambiente e a saúde  É de esperar que um incinerador “estado-da-arte” não ofereça riscos significativos
    69. 69. CONCLUSÕES  Contudo em situações particulares podem ocorrer perturbações na saúde, como p.ex. nos seguintes casos: – Indivíduos particularmente sensíveis a determinadas substâncias – Dispersão atmosférica desfavorável – Má operação da tecnologia  Estes riscos tendem a ser minorados no futuro, devido a: Melhoramento da eficiência de queima Legislação de emissões mais restritiva Introdução de reciclagem a montante do incinerador (removendo os componentes críticos mais perigosos: metais pesados, organoclorados, etc)
    70. 70. CONCLUSÕES  A nova legislação europeia favorece uma maior disseminação da incineração (restrição de deposição em aterros)  A incineração continuará contudo a ser uma opção controversa, em virtude dos possíveis impactos sócio- económicos, psicossociais e ambientais
    71. 71. Planning and siting an incinerator Scientificc TOOLS Use quantitative scientific tools: • GIS (Geographic Information Systems) • Operation Research methods: Linear and Dynamic Programming, Multicriteria decision tools (AHP-Analytitic Hierarquic Process...)
    72. 72. Topic 6-Planning and siting an incinerator Application to a ficticious case: the Geneva case 1 - Define the multi-criteria decision analysis methodology
    73. 73. Topic 6-Planning and siting an incinerator Application to a ficticious case: the Geneva case 2 - Map of the region served by the plant
    74. 74. Topic 6-Planning and siting an incinerator Application to a ficticious case: the Geneva case 3 - Population density
    75. 75. Topic 6-Planning and siting an incinerator Application to a ficticious case: the Geneva case 4 - Yearly volume of waste produced in all of the communes
    76. 76. Topic 6-Planning and siting an incinerator Application to a ficticious case: the Geneva case 5-Identify admissible zones for the plant location (industrial, more than 2ha lots, publicly owned); they are Cheneviers, Bois de Bay, Z.I. Meyza, Velodrome, and Les Rupiers
    77. 77. Topic 6-Planning and siting an incinerator Application to a ficticious case: the Geneva case 6-Identify the main roads from each commune center to each of the admissible sites, and calculate the optimum (shortest distance) using the Simplex Method (e.g.,Céligny)
    78. 78. Topic 6-Planning and siting an incinerator Application to a ficticious case: the Geneva case 7-Calculate the ”nuisance corridor” for each optimized route (a 100 m buffer zone for each side of the road, representing the noise buffer zone) and a 1Km “nuisance circle” (representing the visual and noise impact around each admissible site); for each case the number of affected people is calculated, by superimposing with the population map
    79. 79. Topic 6-Planning and siting an incinerator Application to a ficticious case: the Geneva case 8-Cumulative “nuisance “buffer zones” for transport, visual and noise impact
    80. 80. Topic 6-Planning and siting an incinerator Application to a ficticious case: the Geneva case 9-Use a Gaussian atmospheric pollution dispersion model to calculate the stack plume intersection with the ground, giving the NOx concentration profiles at the ground, and calculate the number of people affected
    81. 81. Topic 6-Planning and siting an incinerator Application to a ficticious case: the Geneva case 10-Use of the AHP method to determine which of the 5 admissible sites is less affected by the incinerator plant; Z.I. Meysa has the highest score and is therefore the definite choice for siting the incinerator plant. See next slide...
    82. 82. ...and the winner is: Z.I. ZIMEYZA

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