Aula 8 incineração

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Aula 8 incineração

  1. 1. RESÍDUOS SÓLIDOS Aula 8 – Tratamento térmico - Incineração
  2. 2. É um processo de oxidação térmica, conduzido sob condições controladas, em um sistema projetado especificamente para essa finalidade, visando a degradação térmica de resíduos, para convertêlos em materiais menos nocivos e/ou de menor volume. lookfordiagnosis.com Introdução
  3. 3. Introdução Esta tecnologia tem como principal atrativo sua possibilidade de diminuir para cerca de 4% do volume de resíduos a ser destinado ao aterro sanitário, além de ser eficiente na conversão de energia com resíduos. As cinzas são os subprodutos deste método e por serem inertes já existem estudos que mostram a viabilidade de sua aplicação na construção civil.
  4. 4. Histórico    O primeiro incinerador municipal foi instalado no Brasil em 1896 em Manaus para processar 60 t por dia de resíduos domésticos sendo desativado em 1958. A incineração no Brasil ainda se caracteriza pela existência de grande quantidade de incineradores de porte muito pequeno, instalados em hospitais, casa de saúde etc. São equipamentos simples com capacidade de 100kg/hora. Muitas vezes mal operados com elevadas emissões gasosas. Hoje alguns incineradores tem capacidades de processar entre 300kg/h a 1,8t/hora.
  5. 5. RESÍDUOS PASSÍVEIS DE INCINERAÇÃO      resíduos sólidos, pastosos, líquidos e gasosos resíduos orgânicos clorados e não-clorados (borra de tinta, agrodefensivos, borras oleosas, farmacêuticos, resíduos de laboratório, resinas, entre outros) resíduos inorgânicos contaminados com óleo, água contaminada com solventes, entre outros) resíduos ambulatoriais solo contaminado.
  6. 6. RESÍDUOS NÃO-PASSÍVEIS    radioativos resíduos totalmente inorgânicos resíduos hospitalares (centro cirúrgico)
  7. 7. Parâmetros de controle         Caracterização do resíduo Temperatura da câmara Tempo de residência Excesso de ar Taxa de alimentação de combustível e de resíduo Emissões atmosféricas Efluentes líquidos Cinzas
  8. 8. Tecnologia para incineração Existem hoje diversas tecnologias para a incineração de resíduos. Dentre as várias alternativas destacam-se:  Combustão de sais fundidos: onde os resíduos são aquecidos a cerca de 900°C e destruídos ao serem misturados com carbonato de sódio fundido.  Incineradores de leito fluidizado: onde o material sólido granulado – como calcário, areia, ou alumina – é suspenso no ar (fluidizado) por meio de um jato de ar e os resíduos são queimados no fluido a cerca de 900°C, e a oxidação dos gases de combustão é completada em uma câmara de combustão secundária.
  9. 9. Tecnologia para incineração  Incineradores de plasma: que podem atingir temperaturas de até 10000°C por meio da passagem de uma forte corrente elétrica através de um gás inerte, como argônio. O plasma é constituído por uma mistura de elétrons e íons positivos, incluindo núcleos, e pode decompor compostos com sucesso, produzindo emissões muito menores do que os incineradores tradicionais
  10. 10. Descrição do processo O atual processo de incineração consiste geralmente em dois estágios. Inicialmente, o resíduo é queimado na câmara primária, que é a receptora do resíduo, em uma temperatura suficientemente alta para que algumas substancias presentes se tornem gases e outra assuma a forma de pequenas partículas.
  11. 11. Descrição do processo Já na fase gasosa gerada na câmara primaria é encaminhada para a câmara secundária. Essa mistura de gases e partículas é queimada a uma temperatura mais alta por um intervalo de tempo até que haja combustão completa. Tempo de residência representativo para resíduos sólidos é de 30 minutos para o primeiro estágio e de 2 a 3 segundos para a combustão da fumaça no segundo estágio.
  12. 12. Descrição do processo Os gases provenientes desta segunda etapa passam por um sistema de abatimento de poluição, que consiste em muitos estágios, antes de serem enviadas para atmosfera.
  13. 13. Descrição do processo Após a incineração, a parte sólida é tirada da grelha. A quantidade deste material após o processo varia entre 4 a 10% em volume do material original, sendo material totalmente esterilizado é apto para ser aterrado ou até mesmo aplicado à construção civil.
  14. 14. Tratamento dos gases de combustão O tratamento dos gases envolve processos físicos e químicos, havendo uma grande variedade de opções de conformação e equipamentos. A primeira etapa consiste em resfriar os gases que saem de 1000°C e 1200°C da câmara secundária. Nessa etapa, além de resfriarem-se os gases de combustão gera-se vapor d’água que pode ser utilizado na conversão em energia elétrica, sistema de aquecimento ou mesmo sistema de refrigeração.
  15. 15. Tratamento dos gases de combustão Em seguida, os gases são neutralizados com a injeção de hidróxido de cálcio, altamente eficiente na neutralização e captura de SOx e HCl. Os gases já resfriados e neutralizados passam então por um sistema de filtros que retiram o material particulado. Os gases finalmente passam por um leito absorvente, á base de carvão ativado. Retendo: óxidos nitrosos, organoclorados, metais voláteis.
  16. 16. Os impactos ambientais gerais Um sistema de incineração não pode existir sem estar interconectado a um sistema tecnologicamente avançado de depuração de gases e de tratamento e recirculação dos líquidos do processo. Cada etapa da incineração tem um impacto diferente. Entre eles:  Construção da planta (barulho, emissão, acidentes, efeito no ecossistema local);  Coleta e transporte dos resíduos;
  17. 17. Os impactos ambientais gerais    Impactos secundários do incinerador (barulho, intrusão visual, odor etc) Transporte e disposição das cinzas de resíduos (incluindo tecnologia do abatimento de resíduo) Combustão de resíduos (emissões atmosférica, incluindo emissões de traços de dioxinas e metais pesados)
  18. 18. Resíduos do Processo A Usina de Recuperação Energética de RSU gera em seus diferentes sistemas os seguintes subprodutos/rejeitos: - Lixiviados (encaminhados chorume/lixiviados); à estação de tratamento de - Cinzas de fundo da caldeira (“bottom ash” ou “slag”) (material orgânico não queimado que deve retornar para o fosso após separação. ); - Metais ferrosos e não ferrosos (metais podem ser recuperados ); - Cinzas da caldeira (“fly ash”) (cinzas de fundo poderão ser reaproveitadas na construção civil); - Resíduos do Sistema de Tratamento de Gases de Combustão (deverão ser encaminhados a um aterro classe I); - Emissões gasosas na atmosfera.
  19. 19. POSSÍVEIS Impactos da Incineração As emissões tóxicas, liberadas mesmo pelos incineradores mais modernos, são formadas por três tipos de poluentes perigosos para o ambiente e para a saúde humana: os metais pesados, os produtos de combustão incompleta e as substâncias químicas novas formadas durante o processo de incineração. Nenhum processo de incineração opera com 100% de eficácia.
  20. 20. POSSÍVEIS Impactos da Incineração Os metais pesados, como chumbo, cádmio, arsênio, mercúrio e cromo, não são destruídos durante a incineração, e são frequentemente liberados para o ambiente em formas até mais concentradas e perigosas do que no lixo original. Outro aspecto traiçoeiro da incineração ocorre pela formação de produtos químicos durante o processo de combustão, que são totalmente novos e altamente tóxicos – as dioxinas e os furanos.
  21. 21. Dioxinas e Furanos A Diretiva 2000/76/CE (Comunidade Europeia), relativa à incineração de resíduos, faz dessa uma das atividades industriais mais rigorosamente regulamentadas e controladas. Embora as dioxinas existam naturalmente no ambiente, as antrópicas provêm de uma variedade de processos de combustão, incluindo as siderúrgicas, fornos de cimento, veículos a diesel, ônibus, restaurantes, lareiras residenciais, fogueiras, churrascos, motores a jato, incêndios florestais, etc. A incineração de resíduos representa apenas uma pequena fração dessas emissões, graças às normas estabelecidas na década de 90.
  22. 22. Dioxinas e furanos Em 2009, a Agência de Proteção à Saúde inglesa (UK Health Protection Agency) realizou uma pesquisa para examinar as ligações sugeridas entre as emissões dos incineradores de resíduos urbanos e efeitos na saúde. A Comissão de Carcinogenicidade dos Produtos Químicos em Alimentos, Produtos de Consumo e Meio Ambiente considera que qualquer potencial risco de câncer em residências próximas de incineradores de resíduos é extremamente baixa e, provavelmente, não mensurável pelas mais modernas técnicas.
  23. 23. RECUPERAÇÃO ENERGÉTICA E MUDANÇAS CLIMÁTICAS As emissões antrópicas originam-se de diversas atividades econômicas. A participação dos principais setores da economia mundial nas emissões globais de gases de efeito estufa em 2004. Para o Brasil, segundo levantamento realizado pela CETESB o setor de resíduos contribui com 1,9% das emissões de GEE (2005). Em relação à emissão de metano (CH4) o setor de resíduos é o segundo maior emissor, emitindo 35% do total de emissões em 2005 (CETESB), em função da disposição de resíduos em aterros sanitários.
  24. 24. RECUPERAÇÃO ENERGÉTICA E MUDANÇAS CLIMÁTICAS Um estudo publicado pela MWH B.V. and Utrecht University, avaliou o potencial de redução de gases de efeito estufa na gestão de resíduos no Brasil, prevendo que se as práticas atuais de gestão de resíduos permanecerem como estão, as emissões líquidas de GEE vão crescer para 25.6Mt CO2eq/ano em 2030, e isto se dá principalmente pela elevada parcela de resíduos orgânicos presentes nos RSU Brasileiro, que são responsáveis por 76% das emissões de GEE, e também pela parcela de papel e papelão, responsáveis por 19% das emissões de GEE. Estes materiais geram grandes quantidades de metano quando depositados no solo.
  25. 25. RECUPERAÇÃO ENERGÉTICA E MUDANÇAS CLIMÁTICAS O mesmo estudo conclui que para se evitar ao máximo a emissão de gases de efeito estufa é necessário combinar uma reciclagem de alta qualidade e processos de recuperação energética de alta eficiência, indicando que, ante a implementação dessas soluções combinadas, seria possível reduzir as emissões em cerca de 57Mt CO2eq/ano.
  26. 26. Benefício e desvantagens da incineração Destacam-se a redução de volume requerido para a disposição em aterros; a recuperação de energia durante a combustão pode ser utilizada para a produção de eletricidade ou combinado calor e energia.
  27. 27. Vantagens e desvantagens     Resulta em uso direto da energia térmica para geração de vapor e/ou energia elétrica em condição de melhor eficiência, comparativamente a outros métodos de disposição de resíduos; Alimentação contínua de resíduos; Relativamente sem ruído e sem odores; e Requer pequena área para instalação
  28. 28. Vantagens e desvantagens • permite tratar os resíduos na condição coletados; • proporciona grande redução de volume dos resíduos após tratamento (90 respectivamente), aumentando a vida aterros; • otimiza a logística de transporte; que são e massa e 75%, útil dos
  29. 29. Vantagens e desvantagens • é uma solução de saneamento básico, onde são evitados os efeitos indesejáveis característicos da disposição inadequada de resíduos em lixões e aterros controlados, tais como, transmissão de doenças, geração de gás metano, formação de efluentes líquidos, contaminação do solo e lençóis d’água, odores indesejáveis, ocupação indevida do solo e passivos ambientais significativos; • é uma solução que gera empregos diretos e indiretos qualificados e pode agregar benefícios sociais locais quando integrada com plantas de triagem e reciclagem, gerando empregos adicionais; • é consistente com os objetivos e diretrizes da PNRS.
  30. 30. Vantagens e desvantagens      Inviabilidade com resíduos de menor poder calorífico; Umidade excessiva e resíduos de menor poder calorífico prejudicam a combustão; Necessidade de utilização e equipamentos auxiliar para manter a combustão; Metais tóxicos podem ficar concentrados nas cinzas; Altos custos de investimentos e de operação e manutenção.
  31. 31. Limites de emissões para Unidades de Recuperação Energética de resíduos Fonte: i EPA 40 CFR Part 40 (Agencia Ambiental Norte Americana); ii. EU 2007/07/CE (Comunidade Europeia); iii. SMA 079/2009 (Secretaria de Meio Ambiente do Estado de São Paulo, Brasil); iv. CONAMA 316/2002 (Conselho Nacional do Meio Ambiente, Brasil).
  32. 32. Obtenção de energia elétrica A tecnologia atualmente disponível de projeto de incineradores pode prever a geração de até 0,95KWh/t processada. Naturalmente esta geração dependerá do poder calorífico do resíduos processados. Para o Brasil estima-se que 160.000t/dia de RSU, caso fosse incinerados possibilitaria a geração de 29,43 GWh/ano.
  33. 33. Obtenção de energia elétrica Algumas incertezas a cerca das estimativas:  Variação regional da quantidade de resíduos;  Variação regional da composição dos resíduos;  Mudanças na regulamentação de resíduos; Verifica-se que o uso da incineração como recuperação energética esta em segundo plano.
  34. 34. Tendências Não há efetivamente hoje no Brasil projetos representativos neste aspecto, enquanto, a nível mundial, a tendência é a de aproveitar os resíduos urbanos para a geração de energia. Em vários países podemos encontrar termelétricas movidas a carvão e resíduos na geração de energia elétrica. No Brasil deveríamos já estar considerando a implantação de termelétricas à gás e lixo e, desta forma buscarmos equacionar ambos os problemas: de energia e do tratamento ambientalmente correto do lixo, para atender as exigências do meio ambiente. ?
  35. 35. Evolução dos tratamentos dos resíduos sólidos urbanos na Europa (kg per capita)
  36. 36. PREVISÃO ATÉ 2020 NA EUROPA (27 PAISES)
  37. 37. Energia do Lixo no Mundo: Algumas Usinas
  38. 38. Energia contida nos RSU
  39. 39. Central de Tratamento de Resíduos
  40. 40. Comparação No que se refere ao resíduo domiciliar como combustível, destaca-se que esta questão deve ser cuidadosamente considerada, visto que o resíduo brasileiro, comparado ao resíduo europeu, americano ou japonês, tem maior teor de matéria orgânica úmida e, conseqüentemente, maior teor de umidade, o que prejudica o processo de incineração, levando a uma menor recuperação de energia. Os catálogos de usinas dão uma faixa de 300 a 700kWh por tonelada de lixo processada, dependendo do tipo do resíduo e da tecnologia empregada. !
  41. 41. Recuperação energética de RSU Brasil A Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) estabelece que na gestão e gerenciamento de resíduos sólidos, deve ser observada a seguinte ordem de prioridade: não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamento dos resíduos sólidos e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos (Art. 9º). Também é prevista a utilização de tecnologias visando à recuperação energética dos resíduos, que sejam comprovadamente seguras nos âmbitos operacionais, ambientais e ocupacionais. ! ?
  42. 42. Recuperação energética de RSU Brasil Com esta hierarquia determinada pela PNRS, verifica-se que reciclagem e recuperação energética não são tecnologias concorrentes e sim complementares. Considerando a realidade dos sistemas de coleta, é evidente que os resíduos secos, separados e coletados na fonte, são aptos para reciclagem e devem ter seu encaminhamento nesse sentido. Para os demais resíduos, coletados misturados e contaminados com as frações orgânicas, a forma mais eficiente de destinação é a recuperação energética. ? !
  43. 43. Estudo de caso - UsinaVerde 1ª etapa: Segregação dos materiais destinados à reciclagem e pré-tratamento dos RSU. 2ª etapa: Tratamento Térmico dos Resíduos, recuperação do calor e geração de energia elétrica ou térmica.
  44. 44. Projeto do Sistema de Incineração/Geração de Vapor
  45. 45. Projeto do Sistema de Lavagem de Gases
  46. 46. Principais Vantagens
  47. 47. Resíduos Sólidos Urbanos Os resíduos (RSU) brasileiros são compostos em média por 65% de restos alimentares, 25% de papel, 5% plástico, 2% vidro e 3% metais. Alguns resíduos servem como combustível para a incineração. No entanto, ambas as câmaras necessitam de injeção de combustível auxiliar, que pode ser gás natural, GLP ou óleo diesel. Dependendo do poder calorífico do resíduo é possível que nenhum combustível seja adicionado.
  48. 48. RESOLUÇÃO SMA-079 DE 04 DE NOVEMBRO DE 2009  Artigo 1º - Estabelecer condições operacionais, limites de emissão, critérios de controle e monitoramento para disciplinar o processo de licenciamento do aproveitamento energético dos processos de tratamento térmico de resíduos sólidos, em Usina de Recuperação de Energia (URE), visando a atender o critério de melhor tecnologia prática disponível, de modo a minimizar os impactos deletérios à saúde pública e ao meio ambiente.
  49. 49. RESOLUÇÃO SMA-079 DE 04 DE NOVEMBRO DE 2009 Artigo 3º - Poderão ser encaminhados para a Usina de Recuperação de Energia - URE os seguintes resíduos: I - resíduos sólidos provenientes do sistema público de limpeza urbana (resíduos provenientes da coleta regular, tanto domésticos como comerciais, de varrição, podas, limpeza de vias e outros logradouros públicos e de sistemas de drenagem urbana); II - os lodos gerados em estações públicas de tratamento de água e de esgotos; III - os resíduos de serviços de saúde observando as diretrizes da Resolução CONANA nº 358, de 29 de abril de 2005; IV - os resíduos industriais, que por sua natureza e composição sejam similares aos resíduos sólidos urbanos, excluídos os resíduos industriais perigosos e os rejeitos radioativos; V - os lodos provenientes de sistemas de flotação instalados para despoluição de cursos de água.
  50. 50. RESOLUÇÃO CONAMA nº 316, de 29 de outubro de 2002 Dispõe sobre procedimentos e critérios para o funcionamento de sistemas de tratamento térmico de resíduos. Art. 1o Disciplinar os processos de tratamento térmico de resíduos e cadáveres, estabelecendo procedimentos operacionais, limites de emissão e critérios de desempenho, controle, tratamento e disposição final de efluentes, de modo a minimizar os impactos ao meio ambiente e à saúde pública, resultantes destas atividades.
  51. 51. RESOLUÇÃO CONAMA nº 316, de 29 de outubro de 2002 Art. 10. Os resíduos de origem industrial e as misturas de resíduos recebidos pelo sistema de tratamento térmico deverão ter registro das seguintes informações: I - origem e processo produtivo do gerador e quantidade; II - quantificação dos parâmetros relativos ao poder calorífico, cinzas e, quando couber, metais, halogênios ou compostos halogenados; III - composição química e características físico-químicas do resíduo, que comprovem sua compatibilidade com as condicionantes da licença de operação; IV - incompatibilidade com outros resíduos; V - métodos de amostragem e análise utilizados, com os respectivos limites de detecção. Parágrafo único. No caso de mistura de resíduos, deverão ser prestadas, também, as seguintes informações: I - porcentagem, em peso, de cada resíduo na mistura; II - descrição dos métodos utilizados na preparação da mistura.
  52. 52. RESOLUÇÃO CONAMA nº 316, de 29 de outubro de 2002 Art. 14. Os estabelecimentos geradores de resíduos de serviço de saúde, que optarem pelo tratamento térmico dos resíduos, devem fazer constar esta opção do Plano de Gerenciamento de Resíduos de Serviços de Saúde, em conformidade com a Resolução CONAMA nº 283147, de 12 de julho de 2001, aprovado pelos órgãos de meio ambiente e de saúde, dentro de suas respectivas esferas de competência, de acordo com a legislação vigente.148 Art. 15. Os resíduos de serviços de saúde, recebidos pelo sistema de tratamento térmico, deverão ser documentados por meio de registro dos dados da fonte geradora, contendo, no mínimo, informações relativas à data de recebimento, quantidade e classificação dos resíduos quanto ao grupo a que pertencem, em conformidade com a Resolução CONAMA nº 283144, de 2001.
  53. 53. RESOLUÇÃO CONAMA nº 316, de 29 de outubro de 2002 Art. 16. Os resíduos de serviços de saúde, quando suscetíveis ao tratamento térmico, devem obedecer, segundo a sua classificação, ao que se segue: I - GRUPO A: resíduos que apresentam risco à saúde pública e ao meio ambiente, devido à presença de agentes biológicos, devem ser destinados a sistemas especialmente licenciados para este fim, pelo órgão ambiental competente; II - GRUPO B: resíduos que apresentam risco à saúde pública e ao meio ambiente devido as suas características físicas, químicas e físico-químicas, devem ser submetidos às condições específicas de tratamento térmico para resíduos de origem industrial; III - GRUPO D: resíduos comuns devem ser enquadrados nas condições específicas de tratamento térmico para resíduos sólidos urbanos.
  54. 54. RESOLUÇÃO CONAMA nº 316, de 29 de outubro de 2002 Art. 24. A implantação do sistema de tratamento térmico de resíduos de origem urbana deve ser precedida da implementação de um programa de segregação de resíduos, em ação integrada com os responsáveis pelo sistema de coleta e de tratamento térmico, para fins de reciclagem ou reaproveitamento, de acordo com os planos municipais de gerenciamento de resíduos.
  55. 55. RESOLUÇÃO CONAMA nº 316, de 29 de outubro de 2002 Art. 27. Todo e qualquer sistema de tratamento térmico deve possuir unidades de recepção, armazenamento, alimentação, tratamento das emissões de gases e partículas, tratamento de efluentes líquidos, tratamento das cinzas e escórias. Parágrafo único. Na hipótese de os efluentes líquidos e sólidos não serem tratados dentro das instalações do sistema de tratamento, o destinatário que os receber deverá estar devidamente licenciado para este fim.
  56. 56. Resolução CONAMA Resolução CONAMA Nº 006/1991 - "Dispõe sobre a incineração de resíduos sólidos provenientes de estabelecimentos de saúde, portos e aeroportos" Data da legislação: 19/09/1991 - Publicação DOU, de 30/10/1991, pág. 24063
  57. 57. Reflexão meioambientetecnico.blogspot.com
  58. 58. Referências    Aproveitamento Energético dos Resíduos Sólidos Urbanos - Tecnologia para tratamento térmico e recuperação energética de resíduos sólidos urbanos Antonio Bolognesi - 20 de julho de 2011 Aproveitamento energético dos resíduos sólidos urbanos: uma abordagem tecnológica – Rachel Martins Henriques – UFRJ – Março 2004 Tratamento térmico de resíduos sólidos – incineração Tratamento Biológico de Resíduos Sólidos Agrícolas e Agroindustriais Profa. Msc. Ana Carolina B. Kummer
  59. 59. Sugestão      http://www.incineradornao.net http://www.usinaverde.com.br/ http://www.youtube.com/watch?v=wtJCRFu1Ik8&fe ature=related http://www.youtube.com/watch?v=b2a5Rb_KdyI http://www.youtube.com/watch?v=g8ycXLvOuBM& feature=player_embedded#!
  60. 60. Referência Bibliográfica     Reciclagem Energética - dos Resíduos Sólidos – Usina Verde Aproveitamento energético de resíduos sólidos urbanos Rachel Martins Henriques Universidade Federal do Rio de Janeiro 2004 Incineração de resíduos sólidos perigosos - Padrões de desempenho NBR 11175/1990 Tecnologia para tratamento térmico e recuperação energética de resíduos sólidos urbanos - 20 de julho de 2011 - Antonio Bolognesi - Aproveitamento Energético dos Resíduos Sólidos Urbanos FIESP
  61. 61. Referência Bibliográfica     RESOLUÇÃO CONAMA no 386, de 27 de dezembro de 2006 RESOLUÇÃO CONAMA nº 316, de 29 de outubro de 2002 RESOLUÇÃO CONAMA nº 6, de 19 de setembro de 1991 CADERNO INFORMATIVO RECUPERAÇÃO CADERNO INFORMATIVO Energética Realização: Comitê de Valorização Energética, Organização: ABRELPE e PLASTIVIDA
  62. 62. Artigos    ESTUDOCOMPARATIVOPARA OTRATAMENTODE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS: ATERROS SANITÁRIOS X INCINERAÇÃO - André de Carvalho Paro; Fernando Cörner da Costa; Suani Teixeira Coelho - Revista Brasileira de Energia, Vol. 14, No. 2, 2o Sem. 2008, pp. 113-125 A INCINERAÇÃO DE RESÍDUOS: UMA TECNOLOGIA A DESAPARECER RELATÓRIO ELABORADO PELA ALIANÇA GLOBAL PARA ALTERNATIVAS ÀS INCINERADORAS/ALIANÇA GLOBAL ANTIINCINERADORAS (GAIA) 2003 Incineração Não é a Solução – Greenpeace – Campanha Substancias tóxicas
  63. 63. Artigos  Incineração: Uma Alternativa Segura para o Gerenciamento de Resíduos Sólidos R. M. C. Coutinhoa, A. L. O. Coutinhob, L. C. Carregaric “CLEANER PRODUCTION INITIATIVES AND CHALLENGES FOR A SUSTAINABLE WORLD” São Paulo – Brazil – May 18th-20ndth – 2011
  64. 64. ANEXOS - CONCEITOS SOBRE A RECUPERAÇÃO ENERGÉTICA O termo Recuperação Energética é utilizado para denominar os métodos e processos industriais que permitem recuperar parte da energia contida nos resíduos sólidos. Os métodos mais empregados utilizam a incineração e, com o calor obtido, gerase vapor e/ ou energia elétrica que pode ser novamente aproveitada pela sociedade.
  65. 65. CONCEITOS SOBRE A RECUPERAÇÃO ENERGÉTICA Basicamente a recuperação energética pode ser dividida em dois grupos:  Incineração/Mass Burning (com excesso de oxigênio) e;  Gaseificação/Pirólise (com déficit de oxigênio).
  66. 66. Incineração/Mass Burning O Mass Burning é a rota tecnológica mais difundida e empregada mundialmente para tratar os RSU e reaproveitar o seu conteúdo energético. Os RSU são descarregados em um fosso de armazenamento sem necessidade de qualquer pré-tratamento e através de garras são dosados no sistema de alimentação das caldeiras ou fornos para serem incinerados, com excesso de oxigênio, gerando gases quentes que trocam calor, em uma caldeira, com as paredes dos tubos produzindo vapor em alta pressão e temperatura, para uso térmico ou em conjuntos turbinas e geradores para geração de energia elétrica. Os sistemas de queima mais empregados são o de Grelhas Móveis e de Leito Fluidizado.
  67. 67. Incineração/Mass Burning Antes de serem lançados na atmosfera, os gases decorrentes do processo de combustão passam por uma série de sistemas de controle ambiental para abatimento dos poluentes. As emissões exigidas para o Mass Burning são as mais restritivas entre todas as fontes de geração de energia (carvão, bagaço de cana, óleo combustível e gás natural).
  68. 68. Gaseificação/Pirólise Nestas rotas, os RSU sofrem um pré-tratamento, de forma a criar uma massa mais homogênea e seca, então são submetidos a um tratamento térmico em altas temperaturas em ambiente pobre de oxigênio. Os gases decorrentes do processo de combustão também necessitam de sistemas de controle ambiental para abatimento dos poluentes. Em termos energéticos a gaseificação possui um menor aproveitamento energético líquido. A necessidade de realizar prétratamento e a secagem dos RSU acarreta custos operacionais adicionais consideráveis que ainda fazem diminuir a sua competitividade.
  69. 69. Gaseificação/Pirólise Na gaseificação, o carbono e o hidrogênio presentes nos RSU reagem parcialmente com o oxigênio (combustão) gerando o gás de síntese (gás hidrogênio e monóxido de carbono conhecido como syngas), dióxido de carbono e cinzas. São empregados equipamentos chamados de gaseificadores que possuem diversas configurações. Os tipos comerciais mais comuns de gaseificadores são de leito fixo, leito fluidizado e plasma. O syngas pode ser queimado em geradores especiais para geração de energia elétrica ou utilizados como intermediários para reações que geram produtos químicos.
  70. 70. Gaseificação/Pirólise Na pirólise, o tratamento térmico é totalmente sem a presença de oxigênio, os componentes dos RSU são decompostos em hidrocarbonetos na forma gasosa e cinzas. A fração gasosa pode ser destilada para obter diferentes hidrocarbonetos ou queimados em caldeiras ou geradores para gerar energia elétrica ou ainda oxidados parcialmente para obtenção do gás de síntese como ocorre na gaseificação.
  71. 71. Resíduos do Processo Lixiviados No fosso de armazenamento de resíduos (bunker) existe a possibilidade de formação de lixiviados de fundo devido à presença de matéria orgânica e da alta umidade contida no RSU brasileiro. Estes lixiviados gerados através da decomposição química dos resíduos ou mesmo decorrente da água contida nos resíduos, devem ser regularmente removidos por bombas de extração e poderão ser encaminhados à estação de tratamento de chorume/lixiviados.
  72. 72. Resíduos do Processo Cinzas de Fundo da Caldeira (Slag ou Bottom Ash) e Metais Ferrosos e não Ferrosos As cinzas de fundo e outros materiais inertes (não combustíveis) são provenientes do processo de combustão e devem ser retirados por um sistema de extração de cinzas e separação dos metais por equipamentos adequados. As cinzas apresentam em sua composição, além dos metais ferrosos e não ferrosos, materiais inertes como vidros, pedras, cinzas de incineração, etc., podendo ainda apresentar até 3% de material orgânico não queimado que deve retornar para o fosso após separação. Os metais podem ser recuperados e gerar receita para a URE, enquanto que as cinzas de fundo poderão ser reaproveitadas na construção civil e pavimentação de ruas e rodovias, atividades exercidas em alguns países da Europa.
  73. 73. Resíduos do Processo Cinzas da Caldeira (Fly Ash) e Resíduos do Sistema de Tratamento de Gases de Combustão (FGT Residues) Estas cinzas e resíduos apresentam em sua composição elevado teor de metais pesados e poluentes altamente nocivos ao meio ambiente e aos seres humanos, impossibilitando o seu reaproveitamento em qualquer circunstância. Sendo assim, deverão ser encaminhados a um aterro classe I, conforme norma NBR 10.004.
  74. 74. Resíduos do Processo Emissões Gasosas na Atmosfera O tratamento de gases de combustão deverá assegurar o cumprimento dos limites de emissão dos poluentes, que no Brasil estão determinados por resoluções do CONAMA. Alguns estados, no âmbito de sua competência, já determinaram limites mais restritivos do que os nacionais, seguindo na mesma linha da Diretiva 2000/76 da União Europeia de 28/12/2000.
  75. 75. Tipos de Incineradores
  76. 76. Equipamentos e Sistemas Principais
  77. 77. Equipamentos e Sistemas Principais 1. Local de Recebimento de RSU 17. Reator de Tratamento de Gases de Combustão 2. Poço de Armazenamento de RSU (Bunker) 18. Transportador de Resíduos do Tratamento de Gases de Combustão 3. Ponte Rolante de RSU 19. Silo de Cinzas de Caldeira e Resíduos do 4. Moega de Alimentação Tratamento de Gases de Combustão 5. Alimentador da Grelha 20. Estação de Carregamento de Cinzas e Resíduos 6. Grelha de Incineração 21. Ensacamento de Cinzas e Resíduos 7. Fornalha 22. Lavador de Gases 8. Transportador / Peneira de Cinzas 23. Filtro de Mangas 9. Extrator de Cinzas de Fundo 24. Ventilador de Tiragem Induzida 10. Peneira Vibratória 25. Chaminé 11. Talha de Cinzas de Fundo 26. Aerocondensador 12. Poço de Armazenamento Auxiliar (Bunker Auxiliar) 27. Tanque de Água de Alimentação 13. Ar de Combustão Primário 28. Planta de Tratamento de Água (Desmineralização) 14. Ar de Combustão Secundário + Sistema de29. Turbina / Gerador Abatimento de NOx 30. Sala de Controle 15. Caldeira de Recuperação de Calor 16. Transportador de Cinzas de Caldeira

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