Este documento discute a integração de sistemas de gestão de resíduos sólidos, biometanização, aquacultura e agroecologia para aproveitar melhor a energia disponível nos resíduos. Ele propõe avaliar diferentes escalas desses sistemas integrados usando Avaliação de Ciclo de Vida para comparar seus impactos ambientais.

1. Compilação de inventários do ciclo de vida de sistemas de
gestão de Resíduos Sólidos
Felipe Guedes Pucci
Universidade de São Paulo
Escola de Engenharia de São Carlos
Departamento de Hidráulica e Saneamento
Qualificação de mestrado
Orientador: Prof. Dr. Valdir Schalch

4. Demandas e oportunidades
• Geração de RSU não para de crescer com o aumento da urbanização
• A Fração Orgânica do RS Domiciliar é mássicamente majoritária , e se encaminhada
junto com outras frações do RSU, degrada o ambiente urbano e o trabalho dos
coletores de RSU, reduz a reciclabilidade dos materiais recicláveis e vai gerar
metano no aterro sanitário com muito escape difuso para a atmosfera.
• Energia fóssil não será eterna e reinsere o C fóssil de volta no ciclo de carbono da
biosfera.
• Mudanças climáticas
• Aumento do preço da energia no Brasil, combustíveis e eletricidade.
• Brasil está 92% dentro dos trópicos, alto fluxo solar W/m²

5. Perguntas
Como obter mais energia na gestão dos resíduos?
Como aproveitar melhor a energia diponível ao nosso redor?
Como integrar a produção de energia e alimentos ao saneamento?
Qual escala de trabalho é a mais eficiente e com melhor desempenho
econômico/ambiental/social?
Quais são os atores financiadores desses sistemas?

6. Propostas
Desenvolver os métodos de integração dos fluxos
energético/materiais dos resíduos biodegradáveis
fermentáveis, e não biodegradável que ainda
contenha energia química.
Criar ecosistemas integrados ao saneamento básico

7. Propostas

8. Biometanização
Aproveitar a energia solar ainda presente na:
• Fração biodegradável do RSU e esgotos
• Resíduos agrosilvopastoris biodegradáveis (esterco, restos vegetais)
• Efluentes da agroindrústria (vinhaça)
Gasoso -> Biogás
Líquido -> Nutrientes aquacultura
Sólido -> Substrato orgânico
de C que se tornará CH4 biogênico no aterro com chance grande de escape
se reaproveita uma maior fração:
• da energia do C, via CH4, do que num aterro, onde grande parte do CH4 escapa para
a atmosfera. (BERTO NETO, 2009)
• do C estável via susbstâncias húmicas e,
• dos nutrientes na aquacultura/agrofloresta.

9. Pirólise/Gaseificação
Aproveitar a energia ainda presente na:
• RDF, Fração não biodegradável do RSU, não economicamente reciclável
• Lodo de ETE
• Material biodegradável lenhoso
Gás de síntese
Óleos orgânicos
Carvão/negro de fumo
de C e energia enterrada em aterro
se transforma em estoque de C no solo protegendo-o, melhorando a taxa de
produção de alimentos
se produz energia

10. Trigeração e sistemas térmicos
• Mini turbinas a gás
• Célula a combustível
• Motor Stirling
• Ciclo de rankine orgânico
Poesch et al. 2012, mostram que:
• a trigeração e uso de células a cumbustível, são as opções mais eficientes e
ambientalmente menos impactantes do que a queima convencional numa usina
termoelétrica de ciclo da Rankine à vapor d’água. Uso do calor resídual no
processo anaeróbio.
• O uso de substratos oriundos de culturas energéticas tem piores índices de
impacto comparado com o uso de biomassa residual (e.g. FORSU, esterco, caixa de
gordura, palha, poda e capina.) -> Competição com a produção de alimentos

11. Aquacultura multitrófica/agroecologia
Fazer com que o sistema absorva energia solar para:
• Se produzir mais energia
• Esquentar os reatores anaeróbios via energia térmica solar
• Tratar mais profundamente o efluente líquido até este se tornar água de
reúso enquanto os nutrientes e CO2 realimentem os agroecossistemas
• Produzir alimentos, algas, peixes, cogumelos, e produtos agroflorestais.
Luz solar + nutrientes orgânicos marginais
V
Fotossíntese
V
Biogás, peixes, água, biomassa

12. Método
ACV – Avaliação do Ciclo de Vida
“compilação e avaliação dos insumos e produtos e dos respectivos impactos ambientais
de um sistema de produto ao longo de seu ciclo de vida”.
Etapas:
• Definição da unidade funcional
• Seleção das alternativas
• Definição dos fluxos de referência de cada alternativa
• Construção dos sistemas de produto e unidades de processos
• Definição das fronteiras do sistema de cada sistema de produto
• Coleta de dados quantitativos
• Alocação de processos unitários multifunção
• Agregação de entradas e saídas de todo o sistema de produto
• Caracterização
• Categorias de impacto ambiental
• Normalização e pesos

13. Cronograma e desenvolvimento
Definição de escopo, fronteiras de sistema e inventário de cada sistema de produto em
três escalas:
1 – Bairro
2 – Microbacia
3 – Cidade inteira
Distribuíção dos sistemas de produto no cronograma:
Março/Abril/Maio – Transportes, coleta de substratos
Junho/Julho/Agosto – Usinas de biometanização e tratamento de gás
Setembro/Outubro/Novembro – Aquacultura multitrófica, agrofloresta
Decembro/Janeiro – Sistemas térmicos e trigeração
Fevereiro/Março – Interpretação, integração dos inventários e término da redação

14. Referências bibliográficas
INTERNATIONAL STANDARD. ISO 14040 Environmental management - Life cycle
assessment - Principles and framework. Switzerland: International Organization for
Standardization, 1997. 20 p.
POESCHL M., WARD S., OWENDE P. Environmental impacts of biogas deployment e Part I:
life cycle inventory for evaluation of production process emissions to air. Journal of Cleaner
Production. v.24, 2012, p. 168-183.
SHILTON, A.; GUIEYSSE, B. Sustainable sunlight to biogas is via marginal organics. Current
opinion in Biotechnology. V.21, 2010, p. 287–291
COLLET, P.; HÉLIAS, A.; LARDON, L.; RAS, M.; GOY, R.A.; STEYER, J.P. Life cycle assessment of
microalgae coupled to biogas production. Bioresource Technology. V. 102, 2011, p. 207-
214.
VALDERRAMA, L.T.; CAMPO, DEL C. M., RODRIGUEZ, C. M.; BASHAN, L.E.; BASHAN, Y.
Treatment of recalcitrant waste water from ethanol and citric acid production using
microalga Chlorella vulgaris and the macrophyte Lemna minuscula. Water Research, V. 36,
2002, p. 4185 – p. 4192.

15. Referências bibliográficas
BERTO NETO, J. Medidas da emissão de gases em oito aterros de resíduos sólidos
urbanos do Estado de São Paulo – Brasil. São Carlos-SP, 2009. Tese (Doutorado). Escola
de engenharia de São Carlos. Universidade de São Paulo.
Organization for Economic Cooperation and Development – OECD. Bioheat, Biopower
and Biogas – Developments and implications for agriculture. OECD publishing. 2010 57
p.