III-065 – INCINERAÇÃO DE LIXO SÓLIDO COM APROVEITAMENTO DE
ENERGIA TÉRMICA E DE RESÍDUOS
Renato Vaz dos Reis(1)
Engenheiro Mecânico, profissional com experiência na área de Engenharia Industrial e Produção, Assessor
Técnico da GSA do Brasil Tratamentos Ambientais, Mestrando do Programa de Pós-Graduação em
Engenharia de Produção, na Universidade Federal de Santa Maria-RS.
Djalma Dias da Silveira
Engenheiro Químico, Mestre em Engenharia de Produção, na Universidade Federal de Santa Maria, Doutor
em Engenharia de Produção na Universidade Federal de Florianópolis, Professor Titular de Programas de
Pós-Graduação e Assessor Técnico em Engenharia Ambiental da UFSM.
Endereço(1): Rua Alemanha, 633. Bairro Jardim Europa – Santa Cruz do Sul – RS CEP 96820-110. Fones Com.
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RESUMO
Este artigo aborda questões relativas a incineração de lixo sólido e suas implicações, com reaproveitamento
de energia térmica e resíduos gerados no processo.
Um dos fatores de preocupação nos estudos de preservação do meio ambiente, é a geração continua e
cumulativa de resíduos sólidos pelo homem. Com base neste tema, abordamos uma das formas de solução do
acúmulo destes resíduos, que são os processos de incineração, em fornos especiais de elevado padrão
tecnológico, aliando ao aproveitamento da energia térmica liberada na incineração, para o aquecimento de
água ou geração de vapor, que pode ser utilizada dentro da própria indústria, bem como reaproveitar os
resíduos de cinza, visando o uso na construção civil.
PALAVRAS-CHAVE
Incineração, Lixo, Energia.
ABSTRACT
This article treats of questions relative to incineration of solid residues and its implications, with the
advantage of reusing the liberated thermic energy and as ash generated in this process.
One of the factors of concern in studying the environment preservation, are the continuous and cumulative
solid wastes by men. On this topic, we reach one of the ways of incineration of this residues, in special ovens
of high standards technology, reusing the thermal energy involved in the process, for the water heating or
steam used inside the industry itself, as well as the ash residues aiming the use in civil construction.
KEYWORDS: Incineration, Energy, solids residues.
INTRODUÇÃO
Os sistemas produtivos atuais, manufaturados ou de serviço, independente do segmento de mercado, passam
obrigatoriamente por reformulações e desenvolvimento contínuos no campo da geração de resíduos, sob risco
do não cumprimento de normas de proteção ambiental, e, consequentemente da própria continuidade do
negócio.
Segundo Queiróz Lima ¹, o lixo urbano resulta de dois fatores básicos: o aumento populacional e a
intensidade da industrialização. Por analogia entende-se que o aumento de população exige maior incremento
na produção de bens de consumo, onde cada vez mais se transforma matéria-prima em produto acabado para
atender a demanda, gerando maior quantidade de resíduos.
As formas de tratamento abordadas neste trabalho, contemplam a pirólise e a incineração de resíduos.
Como a incineração é um processo onde envolve calor, seu aproveitamento tornou-se obrigatório em função
da crise de energia, para substituir os derivados do petróleo. Também a pirólise é um método, que vem se
consolidando através de décadas, desde seu surgimento conceitual em 1897, pois trata-se de um processo de
decomposição química por calor (450 à 500 graus centígrados), na ausência de oxigênio, gerando
subprodutos como gases, combustíveis líquidos e resíduos sólidos, que garantem a auto sustentação do ciclo
de combustão, pois no passo posterior a sua geração, são oxigenados e inflamados gerando temperaturas em
torno de 1200 graus centígrados, que garantem a incineração da própria massa de resíduos geradora destes
combustíveis.
Conforme João Hayashi ², “existe até hoje um preconceito muito grande, de que um incinerador é uma fábrica
de poluição”.
No Brasil, assim como em muitos outros países em desenvolvimento, ainda persiste a idéia, de que a
incineração de resíduos é prejudicial, é fonte de poluição pela fumaça, pois está viva a memória de que as
antigas fornalhas, que um dia foram chamados de incineradores, atacam o ecossistema. Esta idéia, conforme
R. Mendonça ³, e de um outro “fantasma”, a dioxina, (substância tóxica), atemorizam a todos, levando
inclusive, muitas vezes a opção de incineração, a ser descartadas pelos administradores públicos.
O fato é que no Brasil, não existe uma norma federal que discipline esta atividade, fazendo com que alguns
estados criassem sua legislação própria a respeito. O que há no âmbito nacional, é um documento da ABNT
(Associação Brasileira de Normas Técnicas), designado “Incineração de resíduos sólidos – Padrão de
desempenho”, que fixa exigências para o funcionamento de fornos de resíduos . No Rio Grande do Sul, em
outubro de 2000, tivemos aprovada a Norma técnica de Incineração de Resíduos para Serviços de Saúde 4
pois atualmente a grande maioria dos incineradores instalados no estado do Rio Grande do Sul, não tem
autorização da FEPAM, estando operando sob liminar da justiça. Com a edição da norma, todos
equipamentos instalados, teriam, em princípio, o prazo de um ano, para a devida regularização, o que já dá
um impulso importante para esta atividade, rumo a desmistificação do assunto.
Em artigo publicado em “O Estado de São Paulo”, em junho de 99, o chefe do laboratório de poluição da
Faculdade de Medicina da USP, Paulo Hilário Saldiva 5 afirma que existem mais de 210 tipos ou formas de
dioxinas, mas somente 17 (8%) são consideradas tóxicas. Outra constatação de Saldiva, é de que a dioxina é
produzida principalmente, na queima de pneus e plásticos em caldeiras. Por outro lado, sempre foi afirmado,
que uma das formas de geração de dioxinas e furanos, se dá através da incineração de organoclorados,
(produtos que contém cloro, como alguns plásticos e papel). Em recente pesquisa da Sociedade Americana de
Engenheiros Mecânicos-(ASME)6, a qual atesta que a quantidade de dioxina gerada em incineradores
independe, da quantidade de cloro ou organoclorados no lixo incinerado. O estudo conclui que a dioxina uma
vez formada, é destruída sem ser liberada, se o processo primar por tecnologia atualizada.
Na tabela 1, são apresentados dados de incineração em países desenvolvidos, demonstrando, que tão alto
percentual de incineração, não seria permitido pela própria comunidade, em populações tão bem informadas.
Tabela 1
Incineração nos países desenvolvidos:
País
Suíça
Japão
Dinamarca
Suécia
França
Holanda
Alemanha
População
(milhões)
7
123
5
9
56
15
61
Lixo
(milh.t/ano)
2,9
44,5
2,6
2,7
18,5
7,1
40,5
N
incineradores
29
1893
32
21
100
9
51
%
incinerado
79
72
65
59
41
39
22
Fonte: ASME6
Estamos portanto, diante de um vasto trabalho de pesquisa e desenvolvimento de técnicas que permitam
colaborar com a evolução destes processos.
EXPERIMENTO
O projeto foi limitado a plantas de pirólise e incineração, em fornos de empresas que atuam no segmento de
incineração de resíduos hospitalares ou que gerem resíduos que possam ser incinerados em fornos, visando
além dos aspectos ecológicos, obter ganhos com reaproveitamento de energia e resíduos.
Em todo projeto foram utilizados sistema de dimensionamento/cálculo de todos os componentes envolvidos
no processo, com registro de todas as fases de fabricação e montagem com fotos, filmes, análises de
parâmetros em laboratório para projetos de controle ambiental.
Inicialmente foram fornecidos dados gerais de um projeto de uma usina de incineração de lixo hospitalar, em
fornos que trabalham com pirólise/incineração, com reaproveitamento de energia térmica através de
trocadores de calor, onde são monitorados as temperaturas de entrada e saída da água, relacionados à
produção (kg/h), de material incinerado (ver figura 1). Os gases após passagem pelo sistema de trocadores de
calor, são submetidos a um processo de lavagem, monitorando-se características físico-químicas da água de
recirculação da lavagem dos gases, com a medição do ph da água, que tende a subir, para que de posse destes
dados, se possa exercer o controle para reduzir o ph, (vide seqüência de fluxo abaixo) por meio da adição uma
solução de soda cáustica no tanque de recirculação de água.
Os resíduos sólidos (cinzas), provenientes da incineração, em vez de serem lançados no aterro sanitário, são
retirados dos fornos, visando sua reutilização como elementos para construção civil. A cinza é peneirada e
misturada com cimento, areia e água, na proporção, em volume, de uma parte de cimento, três de areia e três
de cinzas, acrescida de água, até formar uma massa homogênea em uma betoneira, Após a homogeneização
da mistura, a massa é colocada em formas metálicas com o formato de um bloquete de concreto com as
dimensões de 20x15x5 cm, que são curadas previamente, a temperatura ambiente, e após retirados das formas
e armazenadas em um galpão, onde acontece a cura final, e então enviados para uso nos canteiros de obras.
RESULTADOS
No fluxograma abaixo ( figura 1), são apresentados as seqüências detalhadas do experimento, onde temos:
Alimentação do lixo orgânico no incinerador, onde os gases quentes resultantes da incineração (com
temperatura aproximada de 1200 ° C.), são misturadas com ar a temperatura ambiente e insuflado por um
ventilador no trocador de calor, a temperatura média de 450 ° C. Na saída dos fornos existe a opção, para em
caso de emergência ou manutenção do sistema, de lançar os gases momentaneamente para a atmosfera.
A água fria ou de recirculação, é injetada por uma bomba hidráulica no trocador de calor. A água quente
proveniente da troca térmica com o radiador, é então direcionada para consumo na indústria, ou, no caso de
não utilização da água quente, por qualquer motivo, é feito um jogo de registros na tubulação com o
direcionamento da água quente para uma torre de resfriamento, retornando a água fria da torre, para a bomba
de recirculação.
O fluxo dos gases com material particulado segue para um lavador, com passagem por um sistema de
aspersão de gotas. As partículas em contato com as gotículas de água caem, formando lodo que é recolhido e
drenado no fundo do tanque do lavador de gases, indo para um tanque de tratamento e decantação, e
posteriormente misturado as cinzas do incinerador. Os gases tratados são emitidos para a atmosfera.
A água de recirculação no lavador é monitorada, com a medição do pH da água, que tende à acidez, para que
de posse destes dados, se possa exercer o controle, por meio da adição através de uma bomba dosadora no
reservatório do tanque lavador de gases, de uma solução de Soda Cáustica (NaOH) a 50% visando o
equilíbrio e a neutralidade da água.
Seguindo o fluxo das cinzas, estas são levadas para a área de mistura e preparação, da massa para fabricação
dos blocos de concreto.
Para um volume de alimentação de 250 kg/h, obteve-se temperaturas médias de aquecimento da saída de água
de até 85 graus Celsius, a uma vazão de 4000 litros/hora, logicamente sobre efeitos de variáveis, como
temperatura ambiente, temperatura da água, oscilações na produção dos fornos, entre outros. Para esta
situação obteve-se uma produção de até 150 bloquetes de concreto/dia, utilizando-se as cinzas geradas,
(aproximadamente 200 kg/dia) para a construção de muros e calçadas internas do parque industrial.
No fluxograma (figura 1) são apresentados as seqüências do experimento, onde temos:
Alimentação do lixo orgânico no incinerador, onde os gases quentes resultantes da incineração (com
temperatura aproximada de 1200 ° C.), são misturadas com ar a temperatura ambiente e insuflado por um
ventilador no trocador de calor, a temperatura média de 450 ° C. Na saída dos fornos existe a opção, para em
caso de emergência ou manutenção do sistema, de lançar os gases momentaneamente para a atmosfera. A
água fria ou de recirculação, é injetada por uma bomba hidráulica no trocador de calor. A água quente
proveniente da troca térmica com o radiador, é então direcionada para consumo na indústria, ou, se no caso
de não utilização no momento por qualquer motivo, é feito com um jogo de registros na tubulação o
direcionamento da água quente para uma torre de resfriamento, retornando a água fria para a bomba de
recirculação .
Figura 1
COMENTÁRIOS/CONCLUSÕES:
Este trabalho demonstrou sua viabilidade técnica e ambiental, pois proporcionou que em um processo de
incineração, seja obtido o reaproveitamento de energia térmica gerada, objetivando a produção de água
quente para consumo industrial, com opção de injeção em caldeiras, eliminando resíduos sólidos que seriam
depositados em aterros sanitários, bem como minimizando a emissão de gases a alta temperatura para a
atmosfera, atacando dois temas de suma importância: meio ambiente e redução de custos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
1- LIMA, Luiz Mário Queiroz. Lixo - Tratamento e Biorremediação, Brasil, Hemus Editora, 1995.
2- HAYASHY, João. Incinerando sólidos com qualidade, Brasil, Revista Brasileira de Engenharia
Química, 1993.
3- MENDONÇA, R. A incineração como forma de disposição do lixo. Brasil, I Simpósio paranaense
sobre destino final de resíduos sólidos urbanos, Curitiba, 1983.
4- Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Roessler – FEPAM. Licenciamento ambiental de
sistemas de incineração de resíduos de serviços de saúde no Estado do Rio Grande do Sul N° 022/99.
Brasil, Rio Grande do Sul, dezembro 1999.
5- SALDIVA, Paulo H. A verdade sobre as dioxinas, Brasil, O Estado de São Paulo, 1999.
6- ASME-AMERICAN SOCIETY of MECHANICAL ENGINEERS. Vinyl medical products and
incineration: allegations and facts, EstadosUnidos, http.//c3.org/chlorine~issues/health.