INCINERAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS DE SERVIÇO DE SAÚDE: ANÁLISE TÉRMICA
Jorge Hamada (*), da Silva Celso Luiz**
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Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia e Tecnologia de Bauru - UNESP.
Av. Eng. Luiz Edmundo Carrijo Coube, s/n
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Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Engenharia e Tecnologia de Bauru - UNESP.
RESUMO
Foram realizados estudos em um incinerador que atende um campus universitário constituido por diversos
setores, incluindo um hospital e clínicas de atendimento público, abrangendo diversas áreas das
reabilitações odontológica, buco-facial e fonoaudiológica. O incinerador estudado é do tipo estático, com
capacidade nominal de 25 kg/dia. O incinerador em questão foi monitorado, com a realização de
levantamentos do desempenho, através da medição de temperaturas nas câmaras internas, do consumo
de combustível e das técnicas operacionais em andamento. Incluiu-se nas técnicas operacionais a
organização do sistema de coleta interna de resíduos sépticos. As temperaturas obtidas no processo de
incineração, mesmo que dentro dos intervalos de tempo limitados, foram compatíveis, na maioria das
vezes, com aquelas descritas em bibliografia como eficazes na inibição de formação de dioxinas e furanos.
O consumo energético do sistema, inicialmente elevado poderá ser reduzido, desde que alguns
procedimentos sejam estabelecidos: carga adequada de resíduos por queima, abertura variável das
válvulas que regulam o ar de combustão, como uma função do tempo e tipo de resíduo sendo incinerado,
distribuição adequada dos bicos injetores de GLP e também a regulagem de seu fluxo à câmara principal e
ao pós-queimador.
Palabras claves: incinerador, resíduos de serviço de saúde, desempenho térmico
INTRODUÇÃO
Os resíduos hospitalares, mais recentemente designados por resíduos de serviços de saúde - RSS,
representam uma parcela significativa do total dos resíduos sólidos urbanos produzidos diariamente por
uma cidade. Mais significativo ainda, é o aspecto relativo à participação dos RSS na cadeia do processo
infeccioso, destacando-se três pontos fundamentais: geração, transporte e disposição final (OBLADEN,
1993).
Nota-se ainda uma lacuna muito grande no que se refere a publicações técnicas, que envolvam a questão
do manejo de resíduos de serviços de saúde. Ao mesmo tempo que não se dispõe de dados básicos,
considerados essenciais para o entendimento do problema e planejamento de soluções, o Brasil já
dispunha de Lei desde 1° de Março de 1979, decretada pela Portaria GM n° 053 do Ministério do Interior do
Governo Federal. A referida lei prevê que, os "resíduos sólidos hospitalares", bem como aqueles de portos
e aeroportos devam obrigatoriamente ser tratados pelo processo de incineração. Atualmente, com a
resolução CONAMA n° 5 de 5 de agosto de 1993 procurou-se definir procedimentos mínimos para o
gerenciamento de resíduos de serviços de saúde com preocupação na origem e manejo, pouco dispondo
sobre os critérios para definição do tipo de tratamento, apenas recomendando com ressalvas a
autoclavagem e a incineração.
Dentro do panorama mundial, o tratamento de resíduos de serviços de saúde, em particular nos países do
primeiro mundo, onde sistemas de incineração são bastante difundidos e utilizados freqüentemente para
tratamento de resíduos sólidos domésticos e industriais, este processo tem sido comumente empregado.
De acordo com MILBURN, (1989), embora o governo Federal dos E.U.A., não dispunha, ainda na época,
de normas e regulamentações específicas relativas a esses tipos de resíduos, existia grande tendência e
preferência pela maioria dos estados americanos na adoção do tratamento através do processo de
incineração. Verificou-se também, para os países europeus, conforme relato de uma reunião organizada
pela OMS (1983) em Copenhagen reunindo 19 países, indicações e preferências pela utilização do
processo de incineração para tratamento de resíduos de serviços de saúde.
Em função da importância como alternativa coerente para tratamento dos resíduos de serviço de saúde, e
da existência de um número razoável de incineradores em operação no Brasil, torna-se fundamental o
desenvolvimento de estudos com o intuito de se avaliar e propor soluções técnicas e operacionais,
objetivando o alcance de metas para garantia da qualidade do efluente gasoso, principalmente, e a redução
no consumo energético desses sistemas.
Sob esse ponto de vista, foram realizados estudos em um incinerador que atende um campus universitário
constituido por diversos setores, incluindo um hospital e clínicas de atendimento público, abrangendo
diversas áreas das reabilitações odontológica, buco-facial e fonoaudiológica. O incinerador estudado é do
tipo estático, com capacidade nominal de 25 kg/dia.
O incinerador em questão foi monitorado, com a realização de levantamentos do desempenho, através da
medição de temperaturas nas câmaras internas, do consumo de combustível e das técnicas operacionais
em andamento. Incluiu-se nas técnicas operacionais a organização do sistema de coleta interna de
resíduos sépticos.
CARACTERIZAÇÃO DE RESÍDUOS DE SERVIÇO DE SAÚDE
Segundo REGO E NODA (1993), o número de estudos relacionados à caracterização de RSS é bastante
pequeno, especialmente no Brasil, onde há uma considerável lacuna de dados confiáveis sobre as
quantidades e características dos resíduos produzidos nos vários tipos de estabelecimentos de serviços de
saúde.
Nos estudos realizados por REGO e NODA foram feitas análises físico-químicas com diferentes amostras,
cujos resultados são mostrados na Tabela 1.
Tabela 1 - Caracterização físico-química dos Resíduos Hospitalares (REGO
e NODA, 1993)
Parâmetro
Maternidade Enfermarias Ortopedia
Centro
Outros (Pronto
Cirúrgico Socorro, Laboratórios,
etc.)
Umidade %
59,3
24,1
7,8
28,6
12,2
Carbono %
32,3
30,8
27,6
27,9
32,0
Hidrogênio %
4,7
3,6
2,9
3,9
3,6
Enxofre %
0,3
0
1,4
0,5
0,3
Sólidos Voláteis %
94,3
95,8
89,5
95,9
PCI - Poder calorífico
1589,17
2857,71
2417,33
3462,73
Inferior (Kcal/kg)
Poder
calorífico
4990
4236
3826
3893
4303
Superior (Kcal/kg)
Cloro %
0
0
0
0
0
Cloretos %
0,05
0,08
0,14
0,09
0,09
Estudos realizados por AKUTSU e HAMADA (1992), em alguns municípios do Estado de São Paulo,
embora não abordassem a caracterização pormenorizada de RSS, basearam-se em dois grupos principais:
sépticos e não-sépticos. Foram definidos como pertencentes ao grupo de resíduos sépticos, todos aqueles
provenientes de áreas consideradas potencialmente geradoras de resíduos portadores de agentes
patogênicos, tais como: salas de cirurgias, enfermarias, salas de curativos, banco de sangue, laboratórios,
etc. como resíduos não sépticos considerou-se aqueles provenientes de áreas com pequeno potencial ou
probabilidade de ocorrência de contaminação, tais como: resíduos de escritórios, restos de cozinha,
resíduos de varrição, restos de construção, embalagens em geral, enfim, todas as atividades consideradas
de apoio administrativo ao estabelecimento de saúde.
Os mesmos autores, considerando-se os aspectos de manejo, obeservaram uma variação significativa na
massa específica dos RSS, em função da heterogeneidade dos mesmos. Os valores em termos de média
mínima, média máxima e média geral obtidas para os quatro municípios estudados são apresentados na
Tabela 2.
Tabela 2 - Massa específica aferida de RSS nos municípios pesquisados por
AKUTSU e HAMADA (1992).
mínimo
máximo
médio
Município
3
3
kg/m
kg/m
kg/m3
Rio Claro
Americana
Piracicaba
Santos
Média geral
67
88
93
100
87
110
150
155
120
134
89
119
124
110
110
INCINERAÇÃO DE RESÍDUOS
Segundo MOREL (1988), define-se incineração como sendo o processo de redução de peso (15%) e
volume (25%) de uma massa de resíduos, por meio de combustão controlada, onde a temperatura, a
turbulência e o tempo de residência são fatores sumamente importantes. O produto final da incineração de
resíduos constitui-se de: gás carbônico (CO2); óxidos de enxofre (Sox); óxidos de nitrogênio (Nox); oxigênio
(O2); vapor d`agua; cinzas; e escória.
O gás carbônico, os óxidos de enxofre (principalmente SO2) e de nitrogênio (NO2) tem origem na própria
natureza dos resíduos. O SO2, face à sua baixa concentração é precipitado juntamente com as cinzas. O
nitrogênio, que por vezes é emitido, é proveniente, em parte, do ar injetado para a combustão, e parte do
próprio resíduo. As cinzas representam a fração não volatilizada, além da escória e restos de metais
ferrosos e componentes inertes (vidro por exemplo).
Quando a operação de um incinerador não é bem conduzida, resultando em combustão incompleta, há o
aparecimento de monóxido de carbono (CO) e material particulado (fuligem). No caso de ocorrer queima a
altas temperaturas, o nitrogênio pode ser dissociar-se, levando à formação de óxidos de nitrogênio como
NO e N2O5.
Alterações de temperatura e pressão durante o processo podem levar a um estado de equilíbrio químico de
tal forma que a reação de combustão é inibida completamente. A eficiência do processo de incineração,
reside em dois pontos fundamentais:
− manutenção da mistura ar-combustível no níveis exigidos pelo projeto, o que é obtido regulando-se a
quantidade de ar injetado.
− transferência da maior quantidade de calor gerado durante a combustão, para a massa de resíduos a
ser incinerada.
Incineradores estáticos ou de batelada são instalações destinadas a operar, de forma intermitente,
pequenas quantidades de resíduos, numa tecnologia bastante simples. Pode-se resumir o processo em
quatro fases: a) alimentação do forno; b) combustão dos resíduos; c) resfriamento e tratamento dos gases e
produtos de combustão; e d) emissão de gases e escória. Esse tipo de incinerador, caracterizado neste
trabalho, pode ser considerado como o de uso mais comum, sendo empregado para tratamento de resíduos
sépticos de pequenos e médios municípios.
Incineradores dinâmicos ou contínuos são instalações capazes de operar, ininterrupitamente, grandes
quantidades de resíduos, embora possuam complexidade de projeto e operação. O processo de
incineração pode ser resumido em seis etapas, a saber: a) alimentação do forno; b) secagem da massa de
resíduos; c) combustão da massa de resíduos; d) resfriamento e tratamento dos gases e produtos gerados
na combustão; e) filtragem e tratamento dos gases gerados na combustão; e f) emissão de gases e escória.
METODOLOGIA
O presente trabalho foi desenvolvido em um campus universitário que dispõe de um hospital e clínicas de
atendimento público, abrangendo diversas áreas das reabilitações odontológica, buco-facial e
fonoaudiológica. O campus universitário é dividido internamente em 3 unidades: a) unidade de ensino em
odontologia (graduação e pós-graduação); b) hospital; e c) setor administrativo. A geração de RSS ocorre
somente nas clínicas da unidade de ensino e no hospital.
Levantamento Qualiquantitativo
Foi realizado um levantamento de todos os setores que geram os RSS, incluindo-se o tipo e a quantidade
de RSS. A metodologia utilizada para quantificação e caracterização dos RSS gerados seguiu os passos
que seguem.
− Solicitação para etiquetação dos sacos de lixo em todos os setores e unidades geradoras de lixo, tanto
séptico quanto não-séptico.
− Seleção de equipamentos necessários para a pesagem e caracterização (balança eletrônica com uma
precisão de 0.001 kg; lona plástica) e equipamentos segurança individual (luvas de raspa, luvas
cirúrgicas de borracha descartáveis,máscaras descartáveis, óculos, etc).
− Pesagem e caracterização dos resíduos: foi feita para todos os sacos de lixo, tanto os sacos etiquetados
quanto os não etiquetados, anotando a sua composição predominante, seu peso, data em que foi
gerado e sua respectiva origem.
Basicamente os RSS encaminhados para incineração foram:
− gases, algodão e luvas de borracha, os quais encontravam-se sempre encharcados de sangue e
secreções e foram, portanto, responsáveis pela maior parte em termos de massa de RSS;
− papel normal e papel pardo, caixas de papelão e plásticos foram responsáveis pela maior parte do
volume. A presença do plástico era devida principalmente ao acondicionamento do lixo, feito em sacos
plásticos;
− sacos que em sua maioria continham algum tipo de material perfuro-cortante solto em seu interior
(contudo a maior parte dos materiais perfuro cortantes era acondicionado em recipientes de papelão ou
plásticos ou metálicos);
− resinas e gessos usados para moldes, com contaminação discutível, são responsáveis por uma parte
significativa do peso total;
Operação do Incinerador
O incinerador em questão era dotado de duas câmaras, sendo a primeira de combustão (principal) e uma
para pós-combustão de gases. O sistema não apresentava tratamento específico para gases, sendo o
efluente final dependente da qualidade da queima. A capacidade nominal do incinerador era de 25 kg/dia.
O estudo específico do incinerador foi realizado em duas etapas. Inicialmente levantou-se a forma corrente
de operação, e posteriormente uma análise detalhada com avaliação do desempenho térmico.
Forma genérica de operação do incinerador. A forma original de operação, era pouco criteriosa, com
carregamentos decididos convenientemente. Os procedimentos genéricos de operação são apresentados a
seguir.
Os sacos contendo RSS eram colocados dentro do incinerador, sendo empurrados com as mãos, deixando
na maioria das vezes, o reator completamente cheio e além de sua capacidade nominal. Então, dava-se a
partida e durante o tempo de operação, as portas do incinerador permaneciam fechadas e não era feita
mais nenhuma operação até o seu desligamento.
Tubos de anestésicos vazios, assim como fios de aços e alumínio, latas com agulhas ou frascos de lixo
administrativos eram responsáveis, junto com gessos e resinas, pela maior quantidade de resíduos, que
permaneciam sobre a grelha após a incineração;
O operador raspava a grelha com uma enxada forçando as cinzas a caírem no fundo da câmara e retirava,
com uma pá, a maior parte dos resíduos que permaneciam sobre a grelha, os quais eram colocados dentro
de um recipiente metálico (latão). No dia seguinte, o operador repetia o procedimento.
Análise do Incinerador. Durante os ensaios conduzidos para análise do reator foram mantidos alguns
procedimentos originais de operação, porém, realizava-se uma pesagem preliminar dos RSS. Seguindo as
recomendações do fabricante do incinerador, a quantidade de RSS do dia a ser incinerada deveria estar
em torno de 25kg com uma variação de no máximo 20%. Se a quantidade a ser incinerada estivesse
abaixo desse limite, a incineração não seria realizada naquele dia e os resíduos iriam ficar armazenados no
local para que, acrescidos dos resíduos do dia, atingissem o peso mínimo para incineração. Esse
procedimento, contudo somente foi considerado se não houvessem resíduos orgânicos, tais como cobaias,
que não eram armazenados de um dia para o outro devido a rápida putrefação que se seguia. Se a
quantidade a ser incinerada estivesse com peso acima desse limite, parte do RSS, jamais resíduos
orgânicos, era deixado para a incineração do dia seguinte.
Um termopar de imersão foi fixado na base da chaminé e outro na passagem entre a câmara de combustão
principal e a câmara de pós-combustão. Posteriormente, para aferições foi implantado um termopar dentro
da câmara principal.
A análise do consumo de gás, empregado como combustível do reator, foi feita nos ensaios finais. As
temperaturas eram anotadas de 5 em 5min durante a operação, a qual foi fixado um tempo total de 100min
com injeção de gás, e mais algum tempo, não fixo, após o término da operação.
RESULTADOS OBTIDOS
Do ponto de vista quantitativo, a média diária de RSS gerado na unidade de ensino em odontologia é
mostrado na Tabela 3. Para o Hospital do campus a quantidade média gerada de RSS é mostrada na
Tabela 4. A geração porcentual de lixo comum em cada uma das 3 unidades é mostrada na Tabela 5.
Tabela 3 - Geração de RSS em diversos setores da unidade de ensino do
campus universitário.
Local (fonte de origem)
Média (kg/dia)
Clínica de pós graduação
Periodontia
Biotério
Clínica I
Clínica II
Emergência Odontológica
Anatomia
Endodontia
Dentística
Diagnóstico Bucal
Radiologia
Odontologia Social
Soma
1,096
0,174
0,844
0,692
2,811
1,014
0,701
0,717
0,509
0,048
0,324
0,284
9,214
Tabela 4 - Geração de RSS em diversos setores do Hospital universitário.
Local (fonte de origem)
Média (kg/dia)
Unidade de internação
Consultório odontológico
Higienização/Recreação
Pós-operatório/Pré-anestésico
Centro cirúrgico
Nasofaringoscopia
Saúde pública
Soma
7,807
4,290
3,459
2,109
8,599
1,651
3,768
31,683
Tabela 5 - Porcentagens de lixo comum, por espécie, gerado nas três
unidades do campus universitário.
Discriminação
Unidade de Ensino (%)
Hospital (%)
Administração (%)
Papel
Copo descartável
Plástico
Vidro
Metal
Lixo BWC
Restos de comida
Gêsso
64,07
3,29
0,69
0,59
0,26
6,92
13,52
8,32
7,88
1,95
0,30
0,03
0,12
3,86
7,60
-
11,12
7,31
3,17
3,65
3,17
2,98
68,59
-
Foi constatado nesses levantamentos, que o campus universitário gera, em média, um total de 308,9 kg de
resíduos, com uma relação: 86,76 % lixo comum e 13,24 % de resíduos considerados sépticos. Deste
último, 22,53 % são gerados na unidade de ensino e 77,47 % no hospital.
A avaliação do incinerador foi feita através de uma série de testes, sendo que um comportamento típico,
segundo os padrões de operação efetuados, é representado por dois ensaios mostrados na Figura 1. Um
padrão típico de ensaio controlado através da medição de temperatura na câmara principal, é mostrado na
Figura 2. Nesses ensaios, T1 representa a temperatura entre a câmara principal e a câmara de póscombustão, T2 é a temperatura na entrada da chaminé e T0 é a temperatura na câmara principal. Os
índices “ a” , “ b” e “ d” , representam ensaios distintos.
1000
Temperatura (°C)
800
600
T1a
T2a
T1b
T2b
400
200
0
0
20
40
60
80
100
120
Tempo (min)
Figura 1 - Valores de temperatura em dois pontos do interior do incinerador
para os ensaios “ a” e “ b” .
1200
Temperatura (°C)
1000
800
Tod
600
T1d
T2d
400
200
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Tempo (min)
Figura 2 - Valores de temperatura em três pontos do interior do incinerador
para o ensaio "d".
Nos ensaios “ a” e “ b” , os totais de resíduos incinerados foram de 25,68kg e 25,39 kg, respectivamente.
Destes, haviam 35% de resíduos predominantemente orgânicos. O ensaios realizados, mostraram que o
incinerador não deveria operar com vazão de ar de combustão constante, sendo que no início da queima,
quando a quantidade de resíduos é máxima, a necessidade do ar é muito maior. Foi verificado que com no
máximo 80min de operação já não havia mais RSS a serem incinerados.
Com o objetivo de estimar a quantidade gás utilizado no processo de incineração, adotou-se metodologia
de pesagem dos botijões, antes e depois dos testes. Para tanto, utilizou-se uma balança analógica, com
precisão de 0,1kg, para que fosse realizada uma pesagem dos botijões de gás. No ensaio “ d” ,
caracterizado na Figura 2 verificou-se que durante os 100min de incineração houve um consumo de 17,7kg
de gás.
ANÁLISE GERAL DOS RESULTADOS OBTIDOS
A partir dos ensaios realizados, verificou-se que tanto na câmara de combustão principal, como na câmara
de pós-combustão, temperaturas da ordem de 850ºC, são atingidas, durante um intervalo de tempo de
aproximadamente 20 minutos, contados a partir do início do processo de incineração. Essa fase inicial de
temperaturas elevadas, se comparadas aquelas obtidas ao longo de todo o teste (programados para ter
duração de, no máximo, 120 minutos), pode ser explicada, tanto pela existência de material combustível de
maior poder calorífico (papéis, envólucros, algodão, gase, etc...), como também pela melhor distribuição
dos resíduos dentro da câmara principal, permitindo uma maior área de contato entre as chamas
provenientes da combustão do gás GLP, ou mesmo a injeção de ar de combustão.
A partir de 30 minutos, aproximadamente, estes resíduos de mais fácil combustão, já foram destruidos, e o
que ocorre é uma redução gradativa das temperaturas de processo, apesar da continuidade de injeção de
GLP.
Outro fato importante observado, está relacionado com a forma de operacionalizar o sistema, tanto no que
diz respeito a carga de resíduos no sistema, quanto a abertura e fechamento de válvulas que regulam o
fluxo de ar de combustão. Os resultados mostram que as mesmas deveriam ter uma abertura maior no
início da operação, e depois gradativamente, fossem sendo fechadas, permitindo um processo de
combustão mais completo. Além das temperaturas, também a observação de gases escuros e fuligem
sendo expelidos pela chaminé, comprovam um combustão incompleta de uma mistura ar/combustível
muito rica.
Quanto ao procedimento de carga, observou-se que os mesmos não estão sendo de forma adequada, ou
seja, não se tem procurado uniformizar as quantidades que serão incineradas a cada dia. Este
procedimento, com certeza, permitiria a regulagem de abertura das válvulas da melhor maneira, bem como
o fluxo de gás nos bicos queimadores.
Antes da carga dos resíduos, o procedimento de limpeza da câmara principal, é de fundamental
importância, uma vez que a presença de cinzas, escórias ou restos de resíduos metálicos, interferirão
negativamente na queima do dia posterior.
CONCLUSÕES
Dada as características do gerenciamento e manipulação dos Resíduos Sólidos de Serviço de Saúde do
campus universitário, a forma de tratamento por incineração apresenta-se como muito interessante, e
necessária.
As temperaturas obtidas no processo de incineração, mesmo que dentro dos intervalos de tempo limitados,
são compatíveis com aquelas descritas em bibliografia como eficazes na inibição de formação de dioxinas
e furanos.
O consumo energético do sistema poderá ser reduzido, desde que alguns procedimentos sejam
estabelecidos: carga adequada de resíduos por queima, abertura variável das válvulas que regulam o ar
de combustão, como uma função do tempo e tipo de resíduo sendo incinerado, distribuição adequada dos
bicos injetores de GLP e também a regulagem de seu fluxo à câmara principal e ao pós-queimador.
O controle das temperaturas, se feito de forma automatizada, por certo proporcionaria a possibilidade de
uma operação adequada do sistema, melhorando seu rendimento e diminuindo do consumo de combustível
auxiliar.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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XII Seminário Internacional sobre Resíduos Sólidos Hospitalares. pp 24-43 Cascavel-PR, Brasil, nov.
1993.
MILBURN, T.J.; Biomedical Waste Incineration BACT-APPLICATION CONSIDERATIONS, Presented for
Third National Symposium on Infectious Waste Management, Combustion Engineering, Inc., Chicago,
Illinois, april, 1989.
MOREL, M.M.O., A expereriência de São Paulo: Coleta e Tratamento dos Resíduos de Serviços de Saúde.
Trabalho apresentado no Seminário sobre Resíduos de Serviços de Saúde realizado na Secretária de
Saúde e Meio Ambiente do estado do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, setembro de 1988.
OBLADEN, N. L., Conceitos Gerais e Aspectos Sanitários dos Resíduos Hospitalares (Resíduos de
Serviços de Saúde ). In: XII Seminário Internacional sobre Resíduos Sólidos Hospitalares. pp 82-90
Cascavel-PR, Brasil, nov. 1993.
OMS - WORLD HEALTH ORGANIZATION - Management of waste from hospitals, WHO - Regional Office
for Europe, Bergen, 28 June -1 July 1983.
REGO, R. C. E.; NODA, R., Caracterização Preliminar de Resíduos Sólidos de Estabelecimentos
Hospitalares. In: XII Seminário Internacional sobre Resíduos Sólidos Hospitalares. pp 06-22 CascavelPR, Brasil, nov. 1993.