GOVERNO DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
SECRETARIA DE ESTADO DO AMBIENTE – SEA
Consultoria e Assessoria Técnica de Engenharia à
SEA para Elaboração do Plano Estadual
de Resíduos Sólidos (PERS)
VOLUME 6
Tratamento e Disposição Final de Resíduos Sólidos e Aspectos Ambientais e Sociais
TOMO II
Avaliação de Oportunidades de Recuperação Energética
Consultoria
e Assessoria Técnica de Engenharia à SEA para Elaboração
do Plano Estadual de Resíduos Sólidos (PERS)
Agosto, 2013

Rev. 00
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ÍNDICE
1 APRESENTAÇÃO .............................................................................................................7
1.1 Tipologias de Resíduos Analisadas.................................................................................7
2 ASPECTOS GERAIS RELACIONADOS COM O APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RESÍDUOS 7
2.1 Aspectos Normativos ......................................................................................................7
2.2 Cenários do Estudo de Viabilidade..................................................................................8
3 INCINERAÇÃO COM APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RSU ............................................8
3.1 Aspectos Gerais Relacionados à Incineração de RSU ....................................................8
3.1.1 INCINERAÇÃO ........................................................................................................8
3.1.2 OS RESÍDUOS COMO COMBUSTÍVEIS- PCI E PCI ÚTIL ...............................................8
3.1.3 PREVISÃO DE EVOLUÇÃO DO PCI .......................................................................... 10
3.1.4 COMPARAÇÃO ENTRE INCINERAÇÃO E RECICLAGEM ................................................ 11
3.1.5 COMPARAÇÃO ENTRE INCINERAÇÃO DE RSU NÃO BENEFICIADOS E OS REJEITOS DE
TRATAMENTO DE RSU ......................................................................................... 12
3.2 Estudo de uma Incineradora de Rejeitos de RSU .......................................................... 13
3.2.1 DESCRIÇÃO GERAL DA INSTALAÇÃO ....................................................................... 13
3.2.2 DADOS BÁSICOS DO DIMENSIONAMENTO ................................................................ 14
3.2.3 BALANÇO DE MASSA DA INSTALAÇÃO ..................................................................... 16
3.2.4 BALANÇO ENERGÉTICO DA INSTALAÇÃO ................................................................. 17
3.2.5 DEPURAÇÃO DOS GASES DE COMBUSTÃO .............................................................. 17
3.3 Análise Econômica da Incineradora de Rejeitos de RSU ............................................... 18
3.3.1 CUSTOS DE INVESTIMENTO ................................................................................... 18
3.3.2 CUSTOS DE OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO (O&M) ..................................................... 19
3.3.3 RENDIMENTOS DA EXPLORAÇÃO ........................................................................... 20
3.3.4 OUTRAS VARIÁVEIS ECONÔMICAS DO ESTUDO ....................................................... 20
3.3.5 RESULTADOS DA ANÁLISE ECONÔMICO-FINANCEIRA NO CENÁRIO INICIAL .................. 21
3.4 Conclusões................................................................................................................... 23
4 BIODIGESTÃO ANAERÓBIA DE RSU ...............................................................................24
4.1 Obtenção da Fração Úmida para Aproveitamento Energético ....................................... 25
4.2 Relação entre a Biodigestão Anaeróbia e outras Operações de Gestão de RSU ........... 26
4.3 Análise Econômica de uma Instalação de Biodigestão Anaeróbia de RSU .................... 27
4.3.1 CUSTOS DE INVESTIMENTO ................................................................................... 28
4.3.2 CUSTOS DE OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO (O&M) ..................................................... 28
4.3.3 RENDIMENTOS DE EXPLORAÇÃO ........................................................................... 28
4.3.4 OUTRAS VARIÁVEIS ECONÔMICAS DO ESTUDO ....................................................... 29
4.3.5 RESULTADOS DA ANÁLISE ECONÔMICO FINANCEIRA NO CENÁRIO INICIAL .................. 29
4.4 Conclusões................................................................................................................... 31
5 APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RASP ....................................................................32
5.1 Descrição Geral da Central ........................................................................................... 32
5.2 Descrição do Processo ................................................................................................. 33
5.3 Análise de Viabilidade................................................................................................... 35
5.3.1 PARÂMETROS PRINCIPAIS DE FUNCIONAMENTO DA INSTALAÇÃO ............................... 35
5.4 Conclusões................................................................................................................... 36
6 ELABORAÇÃO DE CDR A PARTIR DE RSU ......................................................................36
6.1 Aspectos gerais relacionados com os CDR ................................................................... 36
6.1.1 INTRODUÇÃO....................................................................................................... 36
6.1.2 ELABORAÇÃO DE CDR A PARTIR DE RESÍDUOS COMO PARTE DA GESTÃO DE RESÍDUOS
37
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6.1.3 VANTAGENS E DESVANTAGENS DA ELABORAÇÃO DE CDR A PARTIR DE RSU ............. 37
6.1.4 RELAÇÃO ENTRE O CDR E O CSR ......................................................................... 38
6.2 Processo de elaboração de CSR a partir de RSU ......................................................... 39
6.3 Conclusões................................................................................................................... 41
7 APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RI...........................................................................42
ANEXOS .........................................................................................................................43
 ANEXO 1: TECNOLOGIAS DE INCINERAÇÃO DE RESÍDUOS
 ANEXO 2: TECNOLOGIAS DE LAVAGEM DOS GASES DE COMBUSTÃO
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ÍNDICE DE QUADROS
QUADRO 3.1-1: PCIU DOS MUNICÍPIOS PEQUENOS ...............................................................9
QUADRO 3.1-2: PCIU DOS MUNICÍPIOS MÉDIOS ....................................................................9
QUADRO 3.1-3: PCIU DOS MUNICÍPIOS GRANDES .................................................................9
QUADRO 3.1-4: IMPACTO NO PCI DA EVOLUÇÃO DA GRAVIMETRIA DOS RSU ........................10
QUADRO 3.2-1: PCI ESTIMADO ..........................................................................................15
QUADRO 3.2-2: TRATAMENTO DE CONTAMINANTES DOS GASES DE COMBUSTÃO ..................17
QUADRO 3.3-1: PARÂMETROS BÁSICOS DO ESTUDO. INCINERAÇÃO DE RESÍDUOS ................21
QUADRO 3.3-2: RESULTADOS DO ESTUDO INICIAL. INCINERAÇÃO DE RESÍDUOS ....................21
QUADRO 3.3-3: ANÁLISE DA SENSIBILIDADE DA INCINERAÇÃO. SUBSÍDIOS ............................22
QUADRO 3.3-4: ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DA INCINERAÇÃO. GATE FEE ..............................22
QUADRO 3.3-5: ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DA INCINERAÇÃO. PREÇO DA VENDA DA ENERGIA
22
QUADRO 4.3-1: PARÂMETROS BÁSICOS DO ESTUDO. BIODIGESTÃO ANAERÓBIA ...................29
QUADRO 4.3-2: RESULTADOS DO ESTUDO INICIAL. BIODIGESTÃO ANAERÓBIA RSU...............30
QUADRO 4.3-3: ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DE BIODIGESTÃO RSU. SUBSÍDIOS ....................30
QUADRO 4.3-4: ANÁLISE SENSIBILIDADE BIODIGESTÃO RSU . GATE FEE ..............................30
QUADRO 4.3-5: ANÁLISE SENSIBILIDADE BIODIGESTÃO RSU. PREÇO DA ENERGIA ................31
QUADRO 5.3-1: PARÂMETROS PRINCIPAIS DE FUNCIONAMENTO DA INSTALAÇÃO ...................35
QUADRO 5.3-2: RESULTADOS DO ESTUDO INICIAL. BIODIGESTÃO ANAERÓBIA RA .................35
QUADRO 6.1-1:SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO PARA COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS RECUPERADOS ..39
ANEXO
QUADRO 1.1- VANTAGENS E DESVANTAGENS DA TECNOLOGIA FORNO DE GRELHAS .............47
QUADRO 1.2 - VANTAGENS E DESVANTAGENS DA TECNOLOGIA FORNO DE LEITO FLUIDIZADO50
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ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 3.2-1:COMPONENTES PRINCIPAIS DE UMA UVE – RSU............................................14
FIGURA 3.2-2: HIPÓTESE DE ESQUEMA DO FUNCIONAMENTO CONSIDERADO DAS CTRS........15
FIGURA 3.2-3: BALANÇO DE MASSA DE UMA UVE - RSU COM TECNOLOGIA DE FORNO DE
GRELHAS MÓVEIS .........................................................................................................16
FIGURA 3.2-4 - SISTEMA DE CONTROLE DE POLUIÇÃO EM UVE RSU FONTE: ESTUDO DE
ALTERNATIVAS DE TRATAMENTO RSU. VIA PÚBLICA. DEZ 2012 .......................................18
FIGURA 3.3-1: CAPACIDADE DA INCINERADORA VS INVESTIMENTO FONTE: W ORLD BANK
GUIDANCE REPORT: MUNICIPAL SOLID W ASTE INCINERATION, 1.999. ..............................19
FIGURA 4.1-1: FLUXOGRAMA DA COLETA SELETIVA DA FRAÇÃO ÚMIDA DE RSU....................25
FIGURA 4.1-2: FLUXOGRAMA DA SEGREGAÇÃO DA FRAÇÃO ÚMIDA DE RSU..........................26
FIGURA 4.3-1: DIAGRAMA DO FLUXO DE DIGESTÃO ANAERÓBIA............................................27
FIGURA 5.1-1: CENTRAL DE BIODIGESTÃO ANAERÓBIA - RASP ............................................33
ANEXO
FIGURA 1.1- GRELHA DE BALANCINS ...................................................................................45
FIGURA 1.2 - GRELHA “RECIPROCATING GRATE” ..................................................................45
FIGURA 1.3 - SISTEMA MARTIN ...........................................................................................46
FIGURA 1.4 - GRELHA TIPO VOLUND ...................................................................................46
FIGURA 1.5 - ESQUEMAS DE TECNOLOGIAS DE FORNOS DE LEITO FLUIDO .............................49
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ÍNDICE DE ABREVIATURAS
AS
ATERRO SANITÁRIO
CDR
COMBUSTÍVEL DERIVADO DE RESÍDUOS
CTB
CENTRAL DE TRIAGEM E BENEFICIAMENTO
CTDR
CENTRAL DE TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL DE RESÍDUOS SÓLIDOS
DBO5
DEMANDA BIOLÓGICA DE OXIGÊNIO
DQO
DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO
ETA
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA
ETC
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE CHORUME (LIXIVIADO)
ETE
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO
GEE
GASES DE EFEITO ESTUFA
PCI
PODER CALORÍFICO INFERIOR
PCIU
PODER CALORÍFICO INFERIOR ÚTIL
P/P
PAPEL/PAPELÃO
PERS/RJ
PLANO ESTADUAL DE RESÍDUOS SÓLIDOS RIO DE JANEIRO
PNRS
POLÍTICA NACIONAL DE RESÍDUOS SÓLIDOS
RASP
RESÍDUOS AGROSSILVOPASTORIS
RCC
RESÍDUOS CONSTRUÇÃO CIVIL
RE
RESÍDUOS ESPECIAIS
RI
RESÍDUOS INDUSTRIAIS
RSS
RESÍDUOS SERVIÇOS SAÚDE
RSU
RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS
SEA
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UVE
UNIDADE DE VALORIZAÇÃO ENERGÉTICA
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TOMO II
1 AVALIAÇÃO DE OPORTUNIDADES DE RECUPERAÇÃO ENERGÉTICA
1.1
TIPOLOGIAS DE RESÍDUOS ANALISADAS
De todas as tipologias que contempla o PERS, este documento analisa as
possibilidades de aproveitamento energético das tipologias, RSU, RI e RASP,
uma vez que são as que representam maior potencial de aproveitamento
energético.
Em relação as outras tipologias, também são considerados potencialmente
valorizáveis, todos os componentes gravimétricos que sejam similares às
tipologias analisadas.
2 ASPECTOS GERAIS RELACIONADOS
ENERGÉTICO DE RESÍDUOS
2.1
COM
O
APROVEITAMENTO
ASPECTOS NORMATIVOS
A Lei n° 12.305/10 (Política Nacional de Resíduos Sólidos - PNRS) indica no
art.3°- VII “destinação final ambientalmente adequada”: destinação de resíduos
que inclui a reutilização, a reciclagem, a compostagem, a recuperação e o
aproveitamento energético ou outras designações (...).
Portanto, o aproveitamento energético de resíduos está contemplado dentro das
operações de destinação final ambientalmente adequada de resíduos.
Não obstante, nas Diretrizes aplicáveis aos resíduos (art.9° Lei n° 12.305)
esclarece-se que: Na gestão e gerenciamento de resíduos sólidos, deve ser
observada a seguinte ordem de prioridade: não geração, redução, reutilização,
reciclagem, tratamento e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos.
§1º Poderão ser utilizadas tecnologias visando à recuperação energética dos
resíduos sólidos urbanos, desde que tenha sido comprovada sua viabilidade
técnica e ambiental e com a implantação de programa de monitoramento de
emissões de gases tóxicos, aprovado pelo órgão ambiental.
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Portanto, as operações de “Tratamento” devem ser consideradas antes da
disposição final de resíduos. Dentro desta categoria, encontram-se os tratamentos
analisados neste documento:



2.2
Incineração com aproveitamento energético;
Biodigestão;
Elaboração de Combustível Derivado de Resíduos (CDR).
CENÁRIOS DO ESTUDO DE VIABILIDADE
Os casos de aproveitamento energético analisados neste documento são:





Incineração com aproveitamento energético de RSU;
Biodigestão anaeróbia de RSU;
Biodigestão anaeróbia de RASP;
Elaboração de CDR a partir de RSU;
Aproveitamento energético de RI.
3 INCINERAÇÃO COM APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RSU
3.1
ASPECTOS GERAIS RELACIONADOS À INCINERAÇÃO DE RSU
3.1.1 Incineração
A incineração é um processo de combustão a temperaturas superiores a 850ºC,
com excesso de oxigênio relacionado à quantidade química estequiométrica da
reação padrão. É um processo exotérmico, que, uma vez iniciado, mantém-se
com o próprio calor liberado durante a reação.
3.1.2 Os Resíduos como Combustíveis- PCI e PCI Útil
Para o aproveitamento energético dos resíduos, o potencial energético é o
primeiro fator a ser analisado. Este fator é quantificado através do valor do poder
calorífico inferior (PCI).
O poder calorífico de um combustível é a quantidade de energia (kJ ou kcal)
produzida a partir da combustão de um 1 quilo deste. No caso do combustível
úmido, aplica-se o conceito de poder calorífico inferior útil (PClu), que é calculado
considerando a % de umidade no ambiente.
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Em relação aos RSU, o PCI total equivale ao PCO de cada uma das frações
combustíveis existentes na sua gravimetria. As frações consideradas
combustíveis dos RSU são, preferencialmente, os plásticos e o papel-papelão. A
contribuição da matéria orgânica é menos relevante devido ao seu alto teor de
umidade.
Por outro lado existem frações que não contribuem para o PCI, tais como os
metais, vidro, inertes, etc.
A partir das diferentes gravimetrias estabelecidas no relatório de Diagnóstico dos
RSU, é realizada uma estimativa do PCIu dos RSU do Estado do Rio de Janeiro,
obtendo-se um valor entre 1.900 e 2.000 kcal/kg, tal como pode ser observado no
Quadro 3.1-1Erro! Fonte de referência não encontrada. ao
Quadro 3.1-3:
QUADRO 3.1-1: PCIU DOS MUNICÍPIOS PEQUENOS
COMPONENTE
MUNICÍPIOS PEQUENOS
GRAV (%)
PCI (SEC)
PCI (U)
APORTE (PCI)
216
1.454
123
196
Matéria Orgânica
Papel / Papelão
56,72%
13,45%
1.800
2.000
Plásticos
Vidro
Metais
Outros
18,63%
2,83%
1,58%
6,79%
100%
9.000
7.368
0
0
0
0
4.500
3.225
Total PCI Útil (Kcal/kg)
1.373
0
0
219
1910
QUADRO 3.1-2: PCIU DOS MUNICÍPIOS MÉDIOS
COMPONENTE
GRAV (%)
MUNICÍPIOS MÉDIOS
PCI (SEC)
PCI (U)
APORTE (PCI)
Matéria Orgânica
Papel / Papelão
53,03%
16,57%
1.800
2.000
216
1.454
115
241
Plásticos
19,69%
9.000
7.368
1.451
Vidro
Metais
Outros
2,95%
1,49%
6,27%
100%
0
0
0
0
4.500
3.225
Total PCI Útil (Kcal/kg)
0
0
202
2.008
QUADRO 3.1-3: PCIU DOS MUNICÍPIOS GRANDES
COMPONENTE
GRAV (%)
MUNICÍPIOS GRANDES
PCI (SEC)
PCI (U)
APORTE (PCI)
Matéria Orgânica
53,28%
1.800
216
115
Papel / Papelão
15,99%
2.000
1.454
232
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Plásticos
19,14%
9.000
7.368
1.410
Vidro
3,28%
0
0
0
Metais
Outros
1,57%
6,74%
100%
0
0
4.500
3.225
Total PCI Útil (Kcal/kg)
0
217
1.975
Considerações sobre os Resultados Obtidos:
1. O valor de PCI dos RSU é aproveitável, considerando as possibilidades
tecnológicas, para a incineração, a partir de uma determinada escala (100.000
t/ano), conforme os padrões tecnológicos atualmente estabelecidos.
2. Este intervalo de valores de PCI faz com que o processo de incineração seja,
em comparação com outros tipos de tratamento térmico, como a pirólise ou a
gaseificação, o mais adequados para valores de PCI médios ou altos.
3.1.3 Previsão de Evolução do PCI
A evolução do PCI dos RSU no futuro, fator importante no dimensionamento das
tecnologias de aplicação a longo prazo, como a incineração, vai depender da
evolução de cada fração que compõe sua gravimetria (Quadro 3.1-4).
QUADRO 3.1-4: IMPACTO NO PCI DA EVOLUÇÃO DA GRAVIMETRIA DOS RSU
FRAÇÃO
Matéria orgânica
(combustível)
EVOLUÇÃO POSSÍVEL
IMPACTO NO PCI DOS RSU
APROVEITÁVEIS NO FUTURO
Diminuição
da
produção
em
consequência do aumento do poder
aquisitivo.
É uma fração combustível que vai
diminuir a sua % nos RSU
disponíveis para aproveitamento
energético.
Desenvolvimento da coleta seletiva de
MO
Papel/Papelão
(combustível)
Aumento da produção p/p em
consequência do aumento do poder
aquisitivo.
Aumento da coleta seletiva de p/p
Plásticos
(combustível)
Por outro lado também diminui a
% de umidade do conjunto.
Aumento da produção de plásticos,
consequência do aumento do poder
aquisitivo.
O impacto no futuro PCI será
favorável, ou não, em função do
êxito do desenvolvimento da
coleta seletiva.
Aumento da coleta seletiva de plástico
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FRAÇÃO
EVOLUÇÃO POSSÍVEL
Vidro
(não combustível)
Aumento da produção de vidro
consequência do aumento do poder
aquisitivo, ainda que de forma mais
moderada que os plásticos e p/p
Aumento da coleta seletiva de vidro
Metais
(não combustível)
Aumento da produção de metais
consequência do aumento do poder
aquisitivo.
IMPACTO NO PCI DOS RSU
APROVEITÁVEIS NO FUTURO
A sua % dentro dos RSU não
implica alterações do PCI, por o
não ser relevante.
Aumento da coleta seletiva de metais
É difícil estabelecer um prognóstico, mas a tendência é que o aumento do poder
aquisitivo da população tenha como consequências a diminuição da fração
orgânica (até valores de 45-50%) e o aumento na produção de embalagens
(plásticos, p/p, metais, vidro). O aumento da coleta seletiva destas embalagens é
também uma tendência.
Além disso, nem todas as frações de plástico/metais/papel-papelão/vidro
presentes nos RSU são embalagens, não podendo garantir um rendimento muito
elevado da coleta seletiva destes componentes, portanto, não é de esperar
alterações substanciais no PCI dos resíduos no futuro.
3.1.4 Comparação entre Incineração e Reciclagem
Em princípio, a relação existente entre incineração e reciclagem, é que ambas
são consideradas como operações de destinação ambientalmente adequada de
resíduos. No que se refere às diretrizes, a reciclagem está em primeiro na
hierarquia das operações de tratamento, e por isso, deve ser priorizada em
relação à incineração. Não obstante, a reciclagem está intimamente relacionada
com a coleta seletiva e a logística reversa, assim como a participação dos
catadores em cada uma das fases, o que corrobora a necessidade de se priorizar
a reciclagem em relação à incineração, sempre que viável do ponto de vista
técnico, econômico e ambiental.
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3.1.5 Comparação entre Incineração de RSU não Beneficiados e os Rejeitos
de Tratamento de RSU
A incineração continua a ser uma opção possível dentro das operações de
destinação ambientalmente adequada de resíduos a médio e longo prazo no
Estado do Rio de Janeiro?
A incineração de resíduos, como citado anteriormente, só deve ser considerada
para os casos em que a realização de operações prévias de reciclagem,
compostagem, e outros, não é viável, sendo que para esses casos, é necessário
realizar um estudo detalhado da viabilidade técnico-econômica da solução.
Em principio é positivo considerar a incineração dos rejeitos de processos e de
plantas de tratamento de RSU.
Gestão Atual1:
Recicláveis
(coleta seletiva)
RSU
Disposição final
ambientalmente
adequada
Triagem Beneficiamento
CTDR
CTB
Rejeitos
Aterro
Sanitário
Gestão com Incineração de Rejeitos:
Recicláveis
(coleta seletiva)
RSU
Triagem Beneficiamento
CTDR
CTB
Aproveitamento
Energético
Disposição final
ambientalmente
adequada
Incineração
Aterro
Sanitário
As vantagens principais de uma proposta deste tipo são:
 Introdução de uma etapa adicional de valorização destes resíduos, mais
eficiente, com o seu aproveitamento energético;
 Redução (90% de volume, 75% em peso) dos resíduos que seriam
depositados em aterro sanitário, acarretando em um aumento da vida útil
destas instalações.
1
Cabe considerar que em termos de gestão atual, com a existência de CTDRs (atuais e previstos), nem todos os
resíduos que chegam a estas instalações são objeto de triagem e beneficiamento, sendo enviados diretamente ao
aterro sanitário para a sua disposição final.
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Por outro lado, uma análise da viabilidade técnica e econômica da aplicação da
tecnologia deve ser realizada, uma vez que representam custos elevados de
investimento e O&M, bem como as consequências em relação a um aumento dos
custos de tratamento dos resíduos para as prefeituras.
3.2
ESTUDO DE UMA INCINERADORA DE REJEITOS DE RSU
3.2.1 Descrição Geral da Instalação
Uma unidade de valorização energética de resíduos (UVE - RSU) por incineração
compõe-se, principalmente, pelos seguintes módulos/instalações:
 Recepção, pré-tratamento e armazenamento de resíduos: controle de
acesso, báscula, fossas de armazenamento, garras mecânicas, etc;
 Linha de incineração: conjuntos de forno-caldeira junto às instalações
auxiliares;
 Sistema de lavagem de gases;
 Sistema de coleta, armazenamento e tratamento de escórias;
 Sistema de coleta, armazenamento e tratamento de cinzas2;
 Linha de valorização energética: ciclo água-vapor, turbo-gerador elétrico,
subestação transformadora, etc.;
 Edificações de serviços comuns: escritórios, administração, vestiários,
armazéns, salas de aulas, oficinas, etc.; e,
 Linha elétrica de conexão com a rede de distribuição elétrica.
2
As cinzas podem ser tratadas na própria instalação ou em uma instalação externa
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FIGURA 3.2-1:COMPONENTES PRINCIPAIS DE UMA UVE – RSU
3.2.2 Dados Básicos do Dimensionamento
Capacidade Nominal
As UVE - RSU apresentam capacidades globais de tratamento compreendidas,
geralmente, entre 100.000 e 400.000 t/ano. O caso analisado neste estudo será
de 365.000 t/ano (1.000 t/dia).
Número de Linhas de Incineração

Taxa anual de utilização: 8.000 h/ano (normalmente entre 7.500-8.000
h/ano).

Capacidade teórica de tratamento: 45,63 t/h. Considerando que as
capacidades unitárias das linhas de incineração forno-caldeira variam
normalmente de 6 a 303 t/h, torna-se necessário a utilização de 2 linhas de
tratamento, com uma capacidade nominal unitária de 22,81 t/h.
PCI do Resíduo a Tratar
Para estimar o PCI do resíduo a tratar, consideram-se as mesmas hipóteses
utilizadas no Volume 6 – Tomo I “Estudo de aplicabilidade dos conceitos MDL”:
3
Existem tecnologias que informam de tratamentos até 50 t/h. Sem embargo, o intervalo mais comum é o indicado: 6-30
t/h.
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Considera-se que 80% dos RSU de entrada são enviados diretamente ao aterro.
Isto equivale a 292.000 t/ano com um PCI médio de 1.950 kcal/kg.

Em relação aos 20% restantes (73.000 t/ano), foram estabelecidas as
seguintes hipóteses em relação ao seu funcionamento:
FIGURA 3.2-2: HIPÓTESE DE ESQUEMA DO F UNCIONAMENTO CONSIDERADO DAS CTRS
O PCI estimado para estes rejeitos foi:
QUADRO 3.2-1: PCI ESTIMADO
COMPONENTE
GRAV (%)
MUNICÍPIOS MÉDIOS
PCI (SEC)
PCI (U)
APORTE (PCI)
Matéria Orgânica
42,35%
1.800
216
91
Papel / Papelão
19,85%
2.000
1.454
289
Plásticos
23,59%
9.000
7.368
1.738
Vidro
Metais
3,53%
0,66%
0
0
0
0
0
0
Outros
10,02%
4.500
3.225
Total PCI Útil (Kcal/kg)
323
2.441
Portanto, seriam tratados 365.000 t/ano com um PCI médio de 2.048,21 kcal/kg.
Tipo de Forno
A diferença principal entre as tecnologias de incineração é o tipo de forno
utilizado. As classes existentes são: forno de grelhas, forno de leito de fluidizado,
forno rotativo.
Para este estudo opta-se por um forno de grelhas móveis. No Anexo 1 deste
documento é realizada uma descrição ampliada das diferentes tipologias de
fornos existentes, bem como as vantagens e desvantagens de cada um.
Capacidade Térmica de Dimensionamento (Unitária e Global)
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A capacidade térmica unitária de dimensionamento para cada linha de fornocaldeira será de 54,33 MWth, dispondo uma capacidade térmica global de 108,66
MWth.
3.2.3 Balanço de Massa da Instalação
Uma das grandes vantagens da incineração de resíduos é a elevada redução de
peso e volume do resíduo inicialmente tratado. Para a tecnologia selecionada
neste relatório, é estimada uma redução de 75% em peso, e 90% em volume. O
balanço de massa obtido está representado na Figura 3.2-3:
5%
RSU entrada
365.000
INCINERAÇÃO
t/ano
Cinzas
18.250
t/ano
20 %
Escorias
73.000
t/ano
FIGURA 3.2-3: BALANÇO DE MASSA DE UMA UVE - RSU COM T ECNOLOGIA DE FORNO DE GRELHAS
MÓVEIS
As escórias (cinzas pesadas) (20%) procedentes do forno (resíduos que não
queimaram por completo, devido às suas características não combustíveis), são
consideradas como resíduos classe II-B. Devem ser gerenciadas
adequadamente, existindo possibilidades tecnológicas de valorização como
granulados reciclados.
As cinzas (cinzas leves) (5%) resultantes são coletadas em partes distintas da
instalação:
i) Cinzas volantes do forno que ficam incrustadas na matriz tubular da
caldeira.
ii) Cinzas coletadas pelo sistema de depuração de gases.
iii) Produtos resultantes do sistema de depuração de gases.
Estas cinzas devem ser consideradas e gerenciadas como resíduos de classe I.
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3.2.4 Balanço Energético da Instalação
A capacidade térmica global da instalação, como já indicado, é de 108,66 MWth.
Levando em consideração que o rendimento bruto deste tipo de instalações
costuma ser de 26% e subtraindo a parte correspondente ao autoconsumo (4%),
tem-se um rendimento líquido da instalação de 22%, o que supõe uma produção
elétrica líquida de 23,91 MWel.
3.2.5 Depuração dos Gases de Combustão
A combustão dos resíduos forma um gás de elevada temperatura, que ao passar
por um trocador de calor (caldeira), produz o vapor que posteriormente irá acionar
a turbina, cujo movimento com o alternador produz a energia elétrica gerada na
UVE.
Estes gases de combustão passam por um sistema completo de depuração de
gases, para que possam ser expulsos ao exterior mediante a chaminé.
Um sistema de depuração de gases pode englobar os seguintes tipos de
tratamento, em função dos contaminantes a serem depurados:
QUADRO 3.2-2: T RATAMENTO DE CONTAMINANTES DOS G ASES DE COMBUSTÃO
CONTAMINANTE
T RATAMENTO
Monóxido de carbono - CO
Assegurar a completa combustão no forno
Óxidos de nitrogênio - NOx
Reação de redução no interior do forno4
Outros gases ácidos: HCl, HF, SOx…
Reação de absorção em câmaras de reação5
Metais pesados
Reação de adsorção com carvão ativado
Dioxinas e furanos
Reação de adsorção com carvão ativado
Partículas em suspensão
Filtros de mangas / Eletrofiltros
4
5
Esta redução pode ser catalítica ou não catalítica
Sistemas úmido, semiúmido ou seco em função da utilização de água na respectiva câmara.
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FIGURA 3.2-4 - SISTEMA DE CONTROLE DE POLUIÇÃO EM UVE RSU
FONTE: ESTUDO DE ALTERNATIVAS DE TRATAMENTO RSU. VIA PÚBLICA. DEZ 2012
Os sistemas de depuração de gases existentes atualmente atendem de forma
satisfatória os requisitos estabelecidos pelas normas ambientais.
No Anexo 2 deste documento são apresentadas mais informações relativas às
opções existentes de tratamento de gases de combustão.
3.3
ANÁLISE ECONÔMICA DA INCINERADORA DE REJEITOS DE RSU
3.3.1 Custos de Investimento
O custo total do investimento é a soma dos custos derivados dos seguintes itens:
 Obra civil e equipamentos da UVE;
 Custo de aquisição de terrenos;
 Custos de urbanização dos terrenos e infraestruturas elétricas de conexão
com a rede de distribuição necessária;
 Fundos de operação e custos imprevistos durante o período de construção
e comissionamento (2-3 anos);
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 Entre outros.
Geralmente, a relação entre investimentos necessários e a capacidade da UVE é
inversamente proporcional à eficiência econômica. Nesse sentido, ganhar escala
equivale a investimentos mais eficientes nesta tecnologia.
FIGURA 3.3-1: CAPACIDADE DA I NCINERADORA VS INVESTIMENTO
FONTE: WORLD BANK GUIDANCE REPORT: M UNICIPAL SOLID WASTE INCINERATION, 1.999.
Os custos de investimento devem ser analisados e calculados detalhadamente
para cada caso. Neste estudo, foram consideradas as seguintes referências:
 Custo de 230.000 U$6 (R$ 505.000 aprox.) por t/dia processada
 Custo de 200.000 US$7 (R$ 440.000 aprox.) por t/dia processada
Dado que a capacidade nominal da UVE é de 365.000 t/ano (1.000 t/dia), levando
em consideração o valor de referência R$ 475.000 por t/dia processada, obtém-se
um custo total de investimento de R$475 Milhões.
3.3.2 Custos de Operação e Manutenção (O&M)
Em relação aos custos de O&M, existem custos fixos e variáveis:
6
Fonte: Figura 3-5.
Fonte: Estudo de alternativas de Tratamento de RSU. Vía Pública. 2012.
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7
 Custos variáveis: dependem diretamente da quantidade real de resíduos
tratados na incineradora (reativos de processo, consumíveis, eletricidade,
combustível auxiliar necessário no queimador do forno, tratamento de
escórias e cinzas, etc.);
 Custos fixos: mão de obra, manutenção e substituição de equipamentos,
diversos (seguros, formação, jardinaria, limpeza industrial, segurança,
impostos, etc.).
Neste estudo será considerado o valor de R$1008 /t.
3.3.3 Rendimentos da Exploração
Os rendimentos da exploração provêm de duas fontes:
 Venda do excedente de energia elétrica à rede de distribuição. Considerase o valor R$150/MWh.
 Receita por tratamento do RSU. Para este estudo considera-se o valor
inicial de R$80/t.
Não são considerados possíveis rendimentos relacionados à venda de frações
recicláveis (metais recuperados da escória), adotando-se uma hipótese
conservadora.
3.3.4 Outras Variáveis Econômicas do Estudo
 Período de análise do estudo: 20 anos;
 Taxa de avalancagem: 20% Fundos próprios – 80% Empréstimo bancário;
 Juros do empréstimo bancário: 8%. Período de devolução: 20 anos;
 Taxa Selic: 8%;
 Hipótese inflação anual: 4,5%.
8
O valor resultante calculado com dados próprios é de 88,50 R$/t. Considera-se para o estudo o valor mais conservador.
Fonte: Estudo de alternativas de Tratamento de RSU. Via Pública. 2012.
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3.3.5 Resultados da Análise Econômico-Financeira no Cenário Inicial
Os parâmetros básicos sobre os quais é realizado o estudo inicial de viabilidade
econômico-financeira do projeto são:
QUADRO 3.3-1: PARÂMETROS BÁSICOS DO ESTUDO. INCINERAÇÃO DE RESÍDUOS
ITEM
VALOR
Volume diário processado
1.000 t/d9
Horas operação
8.000 h/ano
Período de análise
20 anos
PCI
2.048 kg/kcal
Produção
venda
elétrica
para
ANÁLISE SENSIBILIDADE
23,91 MWel
Será analisada a obtenção de subsídios de 25% 50% sobre o total de inversão
Investimento Total
R$475.000.000
Custo O&M
R$100 /t
Preço venda eletricidade
R$150 /MWh
Será analisado o cenário com R$165 e 180/MWh
Gate fee10
R$80 /t
Será analisado o cenário com R$140 e 200/t
Taxa de alavancagem
20/80
Os resultados obtidos são:
QUADRO 3.3-2: RESULTADOS DO ESTUDO INICIAL. I NCINERAÇÃO DE RESÍDUOS
CENÁRIO I NICIAL
Taxa Interna de Retorno (TIR)
- 1,78%
Valor Presente Líquido (VLP)
R$ 381 Milhões negativos
Como pode ser observado no Quadro 3.3-2, este tipo de projeto não é rentável
nas condições consideradas.
A seguir, no Quadro 3.3-3 são apresentados os resultados da análise de
viabilidade, modificando as variáveis: obtenção de subsídios, preço da venda da
energia elétrica e gate fee.
9
Considera-se constante ao longo de todo o período de análise (20 anos)
Valor cobrado na recepção do RSU
10
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 Resultados Conforme a Obtenção de Subsídios (0-25-50%)
QUADRO 3.3-3: ANÁLISE DA SENSIBILIDADE DA INCINERAÇÃO. SUBSÍDIOS
ITEM
Taxa Interna Retorno (TIR)
Valor Presente Líquido (VLP)
SUB-0%
SUB-25%
SUB-50%
-1,78%
0,82%
5,09%
R$ -381 Milhões
R$ -220 Milhões
R$ -65 Milhões
Gate Fee – R$80/t. Venda energia - R$150/MWh
A rentabilidade do projeto, logicamente, vai aumentando à medida que se
aumenta a quantidade de subsídios. Não obstante, inclusive para o cenário de
subsídios de 50% do investimento, obtém-se uma rentabilidade abaixo da Taxa
Selic.
 Resultados Conforme Gate fee (R$80–140- 200/t)
QUADRO 3.3-4: ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DA INCINERAÇÃO. GATE FEE
ITEM
Taxa Interna Retorno (TIR)
Valor Presente Líquido (VLP)
R$80/T
R$140/T
R$200/T
-1,78%
4,22%
8,89%
R$ -381 Milhões
R$ -159 Milhões
R$ 41 Milhões
Subsídios – 0%. Venda energia - R$150/MWh
Como pode ser observado, a rentabilidade aumenta significativamente conforme
aumenta-se o Gate fee. A viabilidade econômica é mais sensível às variações do
Gate fee que às dos subsídios.
O valor mínimo de Gate Fee, para obter uma TIR de 8%, análoga à Taxa Selic, é
de R$188/t. Este custo é muito maior que os atuais custos de disposição final em
aterros.
 Resultados Conforme o Preço da Venda de Energia (R$150–165-180/MWh)
QUADRO 3.3-5: ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DA INCINERAÇÃO. PREÇO DA VENDA DA ENERGIA
ITEM
Taxa Interna Retorno (TIR)
Valor Presente Líquido (VLP)
150 R$/MWH
165 R$/MWH
180 R$/MWH
-1,78%
-1,23%
0,67%
R$ -381 Milhões
R$ - 357 Milhões
R$ -334 Milhões
Subsídios – 0%. Gate Fee – R$80/t
A sensibilidade da rentabilidade econômica do projeto para estas variações é
muito pequena. O valor do Preço da venda mínimo para obter uma TIR de 8%,
análoga à Taxa Selic, é de R$394/Mwh.
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3.4
CONCLUSÕES

A tecnologia de incineração para RSU está comprovada e disponível no
mercado.

A incineração, como fase de aproveitamento energético não é incompatível
com as operações de reciclagem e compostagem dos RSU, se
considerada como fase intermediária entre os tratamentos e a disposição
final ambientalmente adequada em aterros sanitários.

As UVE-RSU requerem escala. A tecnologia permite um intervalo de
instalações de 100.000 a 400.000 t/ano, sendo que quanto maior for a
escala mais rentáveis são as instalações. O cenário de estudo considera
uma capacidade nominal de 350.000 t/ano.

A rentabilidade econômica de uma UVE-RSU, devido aos elevados custos
de investimento e de O&M, está ligada a um esforço econômico das
autoridades públicas, seja mediante subsídios de investimentos ou
aumento dos custos de tratamento dos resíduos (Gate Fee).

Por outro lado, a aplicação desta tecnologia apresenta vantagens tais
como: a valorização energética de resíduos; menores emissões de GEE 11,
quando comparadas com outras instalações de produção de energia
elétrica ou aterros sem captação de biogás; a UVE pode ser localizada
perto dos lugares de produção de RSU, em superfícies menores que os
aterros.

Uma vez que o desenvolvimento de uma UVE-RSU requer um tempo
significativo, de 3 a 5 anos, considerando todas as etapas desde a
concepção inicial até à fase de comissionamento da instalação
(licenciamento incluído), não se prevê a sua aplicação em um cenário de
curto prazo dentro do Estado do Rio de Janeiro.
Recomenda-se realizar, estudos detalhados da viabilidade técnica e econômica
da aplicação desta tecnologia nos consórcios/arranjos de maior produção de
resíduos, com o objetivo de dispor de informação concreta e adaptada à situação
do Estado quanto às possibilidades de desenvolvimento de UVE-RSU.
11
Gases de efeito estufa
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4 BIODIGESTÃO ANAERÓBIA DE RSU
Os processos de biodigestão anaeróbia de resíduos são descritos no Doc. 8-9
“Avaliação de Alternativas Tecnológicas Existentes e Proposta de Adequação” do
PERS, dentro das opções de tratamento da fração úmida dos RSU.
 RSU-FH-N-7.- Digestão anaeróbia via úmida.
 RSU-FH-N-8.- Digestão anaeróbia via seca.
Como indicado no respectivo documento, as características principais destas
tecnologias são:
Redução de 15% do volume de resíduo;
Tecnologia comprovada;
Decomposição da fração úmida com geração de composto;
Obtenção de gases com elevado poder calorífico que podem ser
valorizados (principalmente de forma energética);
Processo confinado onde se controla a produção de lixiviados e odores;
Balanço energético equilibrado (positivo no caso de geração energética na
própria instalação);
-
Custos de manutenção elevados;
-
Sistema complexo e sensível, requer uma operação por parte de operários
qualificados;
-
Riscos associados ao armazenamento de gases;
-
Processo sensível à qualidade dos resíduos de entrada. Requer uma
separação prévia da MO (tromel+extração de metais) para o caso de
tratamento de RSU sem coleta seletiva da fração úmida.
Como pode ser observado, a biodigestão anaeróbia oferece uma solução ao
tratamento da fração úmida dos RSU com possibilidade de aproveitamento
energético.
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4.1
OBTENÇÃO DA FRAÇÃO ÚMIDA PARA APROVEITAMENTO ENERGÉTICO
Antes de realizar a análise de viabilidade econômica desta tecnologia, convêm
analisar a forma na qual pode ser obtida a fração úmida dos RSU.
O processo de biodigestão anaeróbia só é aplicado à fração úmida dos RSU.
Portanto, será necessário segregá-la previamente, antes de realizar o processo.
Esta segregação pode ser realizada de duas maneiras:
 Coleta Seletiva da Fração Úmida de RSU.
Recicláveis
(coleta seletiva)
CTDR
CTB
RSU
Fração Úmida
(coleta seletiva)
Disposição final
ambientalmente
adequada
Triagem Beneficiamento
Rejeitos
Biodigestão
Aterro
Sanitário
Rejeitos
FIGURA 4.1-1: FLUXOGRAMA DA COLETA SELETIVA DA FRAÇÃO ÚMIDA DE RSU
Neste caso a fração úmida coletada é de boa qualidade, já que não está
misturada com o resto de componentes gravimétricos dos RSU, fazendo com que
os resultados do processo de biodigestão anaeróbia sejam muito melhores.
Por outro lado, a localização da instalação de biodigestão anaeróbia é
independente da localização dos CTDR e CTB.
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 Fração Úmida de RSU Segregada nos CTDR ou CTB
Recicláveis
(coleta seletiva)
RSU
Disposição final
ambientalmente
adequada
Triagem Beneficiamento
CTDR
CTB
Rejeitos
Aterro
Sanitário
Fração Úmida
(coleta seletiva)
Rejeitos
Biodigestão
FIGURA 4.1-2: FLUXOGRAMA DA SEGREGAÇÃO DA FRAÇÃO ÚMIDA DE RSU
Neste caso a fração úmida deve ser separada do restante dos RSU por meios
manuais, mecânicos ou de aplicação de tecnologias12.
A qualidade da fração úmida obtida deste modo é inferior àquela obtida através a
coleta seletiva. Entretanto, a instalação de biodigestão deve estar localizada na
mesma área que a CTDR ou CTB.
4.2
RELAÇÃO ENTRE A BIODIGESTÃO ANAERÓBIA E
DE RSU
OUTRAS
OPERAÇÕES DE GESTÃO
A digestão anaeróbia de resíduos não interfere com as operações de reciclagem
e beneficiamento dos materiais recicláveis que estão presentes nos RSU, já que é
uma operação que só é realizada sobre a fração úmida destes resíduos.
Trata-se de um tipo de tratamento alternativo à compostagem, isto é, como
ambos são realizados sobre a fração úmida dos RSU, não podendo ocorrer ao
mesmo tempo. Ou seja, é preciso escolher que tipo de tratamento deve ser
aplicado à fração úmida dos RSU.
12
Por exemplo, Tecnologias de separação por tamanhos (RSU-FS-N-1, descrita no Volume 5).
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4.3
ANÁLISE ECONÔMICA
RSU13
DE UMA
INSTALAÇÃO
DE
BIODIGESTÃO ANAERÓBIA
DE
Os digestores anaeróbios disponíveis no mercado mundial apresentam ampla
variedade em termos de projeto (cilíndricos, retangulares), de regime de operação
(contínuos ou de batelada), de temperatura de processo (mesofílico ou
termofílico), de grau de umidade (via úmida ou via seca), entre outros parâmetros.
A Figura 4.3-1 apresenta o conjunto de variáveis que podem ser obtidas com esta
tecnologia:
FIGURA 4.3-1: DIAGRAMA DO FLUXO DE DIGESTÃO ANAERÓBIA
Do ponto de vista técnico, não há nenhuma restrição para que todas as atividades
representadas sejam desenvolvidas simultaneamente. Apenas a análise local
pode fornecer parâmetros para a escolha das atividades de interesse
Para fins de uma análise conservadora, o sistema de digestão anaeróbia proposto
opera à temperatura mesofílica (ótimo entre 36ºC a 40ºC), em sistema contínuo e
13
Os dados e resultados da análise de viabilidade deste tipo de instalação são do Estudo de Alternat ivas de Tratamento
de Resíduos Sólidos Urbanos, realizado por Via Pública em Dezembro de 2012
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por via úmida, com pouca ou nenhuma adição de água, dado o alto grau de
umidade do RSU brasileiro.
O equipamento para digestão anaeróbia, complementado por uma pequena
central de geração de eletricidade, foi acrescido de um sistema de remoção de
recicláveis secos na recepção do RSU. Esse complemento atende a duas
questões:
 A primeira é que a digestão anaeróbia ocorre nos materiais degradáveis. A
inserção de plásticos, metais, vidros, papel e papelão no biodigestor,
apenas reduz espaço produtivo no seu interior, diminuindo a produção de
biogás por volume processado.
 A segunda e principal questão, é que a separação dos recicláveis secos
tem múltiplos benefícios econômicos e ambientais.
4.3.1 Custos de Investimento
Para esta análise foi considerado um sistema de biodigestão com uma
capacidade nominal de 510 t/d, provenientes de 1.000 t/d de RSU iniciais.
Portanto, é incluído dentro do investimento, a instalação de uma área de
recuperação de materiais recicláveis, capaz de processar 320 t/d. O custo total de
investimento é R$152 Milhões (R$120 da parte especifica de biodigestão e R$32
Milhões da parte correspondente de recuperação de recicláveis).
4.3.2 Custos de Operação e Manutenção (O&M)
Respectivamente aos custos de O&M existem custos fixos e variáveis.
 Custos variáveis: dependem diretamente da quantidade real de resíduos
tratados (consumos/insumos, resíduos gerados, etc.);
 Custos fixos: mão de obra, manutenção e reposição de equipamentos,
diversos, etc.
Será considerado um valor de R$70/t
4.3.3 Rendimentos de Exploração
Os rendimentos da exploração proveem de duas fontes:
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 Venda do excedente de energia elétrica à rede de distribuição. Considerase o valor de R$150/MWh.
 Rendimentos para o tratamento dos RSU. Considera-se o valor inicial de
R$80/t.
 Venda dos materiais recicláveis recuperados. Como no caso da
incineração, esta variável não será considerada neste estudo.
Tampouco serão considerados os rendimentos possíveis do aproveitamento como
fertilizante do substrato resultante da digestão do processo, adotando uma
hipótese conservadora.
4.3.4 Outras Variáveis Econômicas do Estudo
 Período de análise do estudo: 20 anos;
 Taxa de avalancagem: 20% Fundos próprios – 70% Empréstimo bancário;
 Juros do empréstimo bancário: 8%. Período de devolução: 20 anos;
 Taxa Selic: 8%;
 Hipótese inflação anual: 4,5%.
4.3.5 Resultados da Análise Econômico Financeira no Cenário Inicial
Os parâmetros básicos sobre os quais é realizado o estudo inicial de viabilidade
são:
QUADRO 4.3-1: PARÂMETROS BÁSICOS DO ESTUDO. BIODIGESTÃO ANAERÓBIA
ITEM
VALOR
14
Volume diário processado
1.000 t/d
Volume diário digerido
510 t/d
Dias operação
330 d/ano
Geração eletricidade
0,28 MW/t
Investimento Total
R$152.000.00
Custo O&M
R$70/t
14
ANÁLISE SENSIBILIDADE
Será analisada a obtenção de subsídios de 10% 25% sobre o total de investimentos
Considera-se constante ao longo de todo o período de análise (20 anos)
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ITEM
VALOR
Gate fee
R$80/t
Preço venda eletricidade
R$150/MWh
Taxa de avalancagem
20/80
ANÁLISE SENSIBILIDADE
Será analisado um cenário com R$100 e 120/t
Será analisado um cenário com R$165 e
180/MWh
Os resultados obtidos são:
QUADRO 4.3-2: RESULTADOS DO ESTUDO INICIAL. BIODIGESTÃO ANAERÓBIA RSU
CENÁRIO I NICIAL
Taxa Interna de Retorno (TIR)
7,15%
Valor Presente Líquido (VLP)
R$ 15 Milhões negativos
O valor da rentabilidade econômico-financeira está próximo ao valor da Taxa Selic
ainda que fique um pouco abaixo da mesma.
Do Quadro 4.3-3 ao Quadro 4.3-5 são apresentados os resultados obtidos ao
variar o valor de algumas variáveis de estudo: obtenção de subsídios, preço da
venda de energia elétrica e Gate fee.
 Resultados Conforme a Obtenção de Subsídios (0-10-25%)
QUADRO 4.3-3: ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DE BIODIGESTÃO RSU. SUBSÍDIOS
ITEM
SUB-0%
SUB-10%
SUB-25%
7,15%
8,29%
10,35%
R$15 Milhões negativos
R$5 Milhões
R$33 Milhões
Taxa Interna Retorno (TIR)
Valor Presente Líquido (VLP)
Gate Fee – R$80/t. Venda energia - R$150/MWh
A rentabilidade do projeto vai aumentando à medida que aumenta a quantidade
de subsídios. Não é necessário receber um subsídio elevado para que o projeto
seja rentável.
 Resultados Conforme a Obtenção de Gate Fee (R$80-100-120/t)
QUADRO 4.3-4: ANÁLISE SENSIBILIDADE BIODIGESTÃO RSU . GATE FEE
ITEM
R$80/T
R$100/T
R$120/T
7,15%
10,96%
14,48%
R$15 Milhões negativos
R$53 Milhões
R$120 Milhões
Taxa Interna Retorno (TIR)
Valor Presente Líquido (VLP)
Subv – 0%. Venda energia - 150 R$/MWh
O rendimento econômico do projeto é bastante sensível às variações do Gate fee.
O valor de Gate fee que viabiliza o projeto, nas condições iniciais, é R$84/t.
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 Resultados Conforme o Preço da Venda de Energia (R$150-165-180/MWh)
QUADRO 4.3-5: ANÁLISE SENSIBILIDADE BIODIGESTÃO RSU. PREÇO DA ENERGIA
ITEM
Taxa Interna Retorno (TIR)
Valor Presente Líquido (VLP)
R$150/MWH
R$165/MWH
R$180/MWH
7,15%
7,55%
7,95%
R$15 Milhões
negativos
R$8 Milhões
negativos
R$1 Milhões
negativos
Subv – 0%. Gate Fee- R$80/t
Como pode ser observado, o preço de venda da energia não influi muito no
comportamento econômico do projeto. O preço da venda da energia que viabiliza
este projeto, para as condições iniciais consideradas, é aproximadamente
R$182/MWh.
4.4
CONCLUSÕES

A tecnologia de biodigestão anaeróbia de RSU está comprovada e
disponível no mercado.

A experiência Europeia na aplicação desta tecnologia indica que o
rendimento do processo é melhor e apresenta menores problemas para os
casos da coleta seletiva da fração úmida dos RSU. No caso de não existir
coleta seletiva, a separação da fração úmida terá que ser realizada
previamente nos CTDRs e/ou CTBs. A existência ou não da coleta seletiva
da fração úmida, influi também na localização da instalação de biodigestão
anaeróbia.

A rentabilidade econômica deste tipo de instalações não requer grandes
esforços públicos de subsídios, mas do estabelecimento de um custo de
tratamento (Gate fee). O valor de Gate fee que viabiliza o projeto nas
condições iniciais é de R$84/t.

A aplicação desta tecnologia apresenta vantagens como o aproveitamento
energético dos resíduos e possibilidade de aplicação do material resultante
da digestão.

Este tecnologia é incompatível com a compostagem, já que são
tratamentos alternativos que podem ser aplicados sobre a fração úmida
dos RSU. Cabe analisar com detalhe, caso por caso e previamente, que
tipo de tecnologia é necessário fomentar ou qual pode ser mais viável.

Portanto, como no caso anterior, e considerando o desenvolvimento deste
tipo de tecnologias a médio prazo, recomenda-se a realização de estudos
detalhados de viabilidade técnica e econômica de aplicação desta
tecnologia nos consórcios/arranjos do Estado.
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5 APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RASP
Existe a possibilidade de aproveitar energeticamente os resíduos
agrossilvopastoris, mediante processos de biodigestão anaeróbia. Este tipo de
resíduo, dada a sua elevada carga orgânica, é muito apropriado para este tipo de
processo.
Em relação ao Estado do Rio de Janeiro, existe uma produção de resíduos
provenientes da pecuária, apresentado no Volume 2 – Tomo II Diagnóstico dos
resíduos Agrossilvopastoris, que poderia ser gerenciado deste modo, utilizando os
resíduos bovinos, a curto-médio prazo.
A aplicação desta tecnologia no RASP, não só apresenta vantagens de
aproveitamento energético dos resíduos (produção de energia ou combustível),
como também reduz consideravelmente os GEE emitidos por este setor.
A seguir são descritas as principais características desta tecnologia assim como a
análise de viabilidade com produção de energia elétrica a partir do biogás gerado
(cogeração).
5.1
DESCRIÇÃO GERAL DA CENTRAL
A produção de biogás é realizada submetendo os dejetos bovinos e outros
subprodutos agroalimentares (opcional, utilização de cosubstratos tais como a
silagem de milho) a um processo de biometanização anaeróbica.
A Central de biogás deve realizar principalmente duas funções:
 Reduzir a carga orgânica, desodorizar e acondicionar os dejetos bovinos e
subprodutos agroalimentares mediante um processo de digestão
anaeróbica.
 Gerar biogás em quantidade e qualidade adequada para fazer funcionar a
unidade de cogeração
Os elementos que compõem a Central de biogás são definidos da seguinte forma:
 Coleta do substrato e alimentação dos digestores.
 Digestores de mistura completa.
 Unidade de cogeração e acondicionamento do biogás.
 Sistemas de evacuação e tratamento dos dejetos.
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32 /54
 Automatização da Central.
FIGURA 5.1-1: CENTRAL DE BIODIGESTÃO ANAERÓBIA - RASP
5.2
DESCRIÇÃO DO PROCESSO
Recepção dos Materiais
A Central de biogás deverá receber resíduos líquidos e resíduos sólidos. Para
isto, a Central deverá incorporar pelo menos um tanque de recepção de líquidos e
um carregador de sólidos.
A recepção e descarga de líquidos serão realizadas por meios totalmente
automáticos sobre o tanque fechado de recepção que terá dispositivos de mistura
e agitação necessários para manter as condições adequadas de homogeneidade
do produto a tratar, antes da introdução nos fermentadores.
O carregador de sólidos dosificará o material sólido para manter as propriedades
adequadas no substrato a processar nos digestores.
Mesmo assim, a Central terá uma área impermeabilizada que atuará como silo de
armazenamento, tendo um sistema de coleta de lixiviado que o conduzirá ao
tanque de recepção de biomassa líquida.
Digestão Anaeróbica
Os Digestores constituem parte principal da Central de Tratamento e Produção de
Biogás. O processo de fermentação pode ser desenvolvido a diferentes
temperaturas, uma vez que os diferentes tipos de bactérias envolvidas e adaptam
a uma gama térmica bastante ampla.
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Habitualmente a temperatura de trabalho utilizada é de 35ºC, pois representa a
temperatura que assegura uma maior percentagem de conversão de matéria
orgânica em biogás, mantendo os grupos bacterianos estáveis. Uma vez
submetido à primeira digestão anaeróbica, o substrato orgânico é bombeado ao
segundo digestor, mantendo-se também a 35ºC. Nesta segunda etapa (pósfermentação) será produzido entre 40% e 50% do biogás total.
Tratamento Final
O produto fermentado, já esgotado, bombeia-se até ao separador S/L.
Posteriormente, a fração líquida é bombeada ao depósito de armazenamento final
e a fração sólida é transportada a uma área impermeabilizada que atua como silo
e que dispõe de um sistema de coleta de lixiviado, conduzindo-o até o tanque de
recepção de líquidos.
A Central de Tratamento produz uma fração sólida que é convertida em
fertilizante sólido depois de um processo de compostagem e uma fração líquida
que será utilizada como fertilizante líquido.
O fertilizante líquido é armazenado em um tanque, enquanto o sólido é coletado
em instalações de armazenamento temporário (área de compostagem) e, que,
posteriormente, serão retirados para serem distribuídas nos campos como
complemento dos fertilizantes (as áreas de distribuição não estão, identificadas).
Tratamento do Biogás
Dentro do processo de fermentação, o processo de dessulfurização do biogás se
destaca, como meio para reduzir a sua capacidade de corrosão. Este processo
protege todos os componentes que entrem em contato com o gás de sofrerem
degradação
O tratamento do gás, ou dessulfurização do biogás, é realizado mediante a ação
biológica de bactérias que transformam o H2S por oxidação. Este processo será
realizado no próprio digestor.
Central de Cogeração
O biogás será valorizado em um motor de cogeração, que transformará a energia
do metano em eletricidade e calor, calor este que será destinado ao mesmo
processo para os trocadores de calor.
Os motores alternativos de combustão interna utilizam os gases para produzir
energia mecânica e térmica. O alternador, que está conectado ao motor de
combustão, transforma a energia mecânica em eletricidade, parte da qual será
destinada ao autoconsumo da exploração pecuária, e o restante poderá ser
vendido à rede elétrica geral ou abastecer os consumidores das vizinhanças.
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5.3
ANÁLISE DE VIABILIDADE
5.3.1 Parâmetros Principais de Funcionamento da Instalação
QUADRO 5.3-1: PARÂMETROS PRINCIPAIS DE FUNCIONAMENTO DA I NSTALAÇÃO
ITEM
VALOR
ANÁLISE SENSIBILIDADE
Nº vacas de corte
20.000 uds
Quantidade dejetos
540 t/d (dejeto bovino) + 60 t/d (silagem de milho)
Substrato
Dejetos bovinos + silagem de milho
Geração eletricidade
4,86 MWel
Investimento Total
R$25.000.000
Custo O&M
R$1.300.000/ano
15
Custos amortização (10 anos)
R$2.500.000/ano
Preço venda eletricidade
R$150/MWh
Taxa de alavancagem
20/80
Período de análise
10 anos
Nota:
Não são considerados os rendimentos pela venda do substrato resultante da
digestão como fertilizante.
Os resultados obtidos são:
QUADRO 5.3-2: RESULTADOS DO ESTUDO INICIAL. BIODIGESTÃO ANAERÓBIA RA
CENÁRIO I NICIAL
Taxa Interna de Retorno (TIR)
8,82%
Valor Presente Líquido (VLP)
R$ 1 Milhões
Para o cenário inicial, o projeto é rentável, ou seja, para os cenários onde sejam
obtidos subsídios ou valores maiores de venda da energia elétrica, projeto será
ainda mais rentável.
Observa-se que grande parte da viabilidade deste tipo de instalação, depende da
distância da central à rede de distribuição elétrica. Distâncias elevadas implicam a
15
A análise deste tipo de projetos é realizada para 10 anos, em lugar de 20 anos, dada a menor necessidade de
investimento.
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necessidade de investimentos elevados para executar a linha elétrica de conexão
à rede, o que pode inviabilizar o projeto. Nestes casos deverá ser analisada a
alternativa de produção de combustível a partir do biogás gerado.
5.4
CONCLUSÕES
 A tecnologia de aproveitamento energético de RASP existente no mercado
está comprovada e disponível.
 A aplicação desta tecnologia tem efeitos muito positivos, como o
aproveitamento energético dos resíduos e a redução de emissões de GEE
provenientes desta fonte. O substrato resultante do processo de digestão,
se tratado, pode ser aplicado como fertilizante.
 A rentabilidade econômica deste tipo de projeto está condicionada pela
distância e facilidade de acesso à rede elétrica de distribuição.
 O desenvolvimento de uma central deste tipo não requer tanto tempo
quanto as instalações de tratamento de RSU.
6 ELABORAÇÃO DE CDR A PARTIR DE RSU
6.1
ASPECTOS GERAIS RELACIONADOS COM OS CDR
6.1.1 Introdução
A obtenção de combustíveis alternativos a partir de RSU é uma prática muito
aplicada ao nível Internacional, principalmente em países do centro da Europa
como Áustria, Holanda e Alemanha.
A nível Estadual, este tipo de aproveitamento energético está sendo aplicado a
pequena escala e com RI muito concretos, como pode ser observado no Volume
5 - Avaliação de Alternativas Tecnológicas.
Em seguida, serão analisadas as principais características deste tipo de processo,
aplicado aos RSU, dentro do contexto do PERS e do quadro legislativo
estabelecido na PNRS.
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6.1.2 Elaboração de CDR a partir de resíduos como parte da gestão de
resíduos
Conforme estabelecido no PNRS (art. 35), a ordem de prioridade na gestão de
resíduos é a seguinte: não geração, reutilização, reciclagem, tratamento e
disposição final ambientalmente adequada de rejeitos.
Dentro deste contexto, a elaboração de CDR a partir de RSU para o seu
aproveitamento energético pode ser ilustrada da seguinte forma:
Recicláveis
(coleta seletiva)
RSU
Triagem Beneficiamento
CTDR
CTB
Disposição final
amb. adequada
Rejeito 1
Tratamento fração úmida
(em CTDR ou outra
instalação)
Elaboração
CDR
Rejeito 2
Aterro
sanitário
Aproveitamento
energético
CDR
Indústria
(coproces)
Como pode ser observado do diagrama, a fase de preparação de CDR ocorre
depois da fase de triagem/beneficiamento nos CTB e/ou CTDR, e é aplicada aos
rejeitos resultantes da respectiva fase de triagem/beneficiamento (Rejeito 1) e que
normalmente seriam enviados para Aterros Sanitários, para a sua disposição final.
O processo de elaboração de CDR tem como resultado a produção de um
combustível (destinado a coprocessamento) e um rejeito (Rejeito 2) que deve ser
enviado para Aterro Sanitário.
6.1.3 Vantagens e Desvantagens da Elaboração de CDR a partir de RSU
Elaborar e utilizar um CDR é positivo do ponto de vista ambiental, já que
contribui com mais uma etapa para o aproveitamento de resíduos, neste
caso energético, ao invés de ocorrer a sua disposição final ambientalmente
adequada.
Parte dos componentes do CDR elaborado a partir de RSU, 50%
aproximadamente é considerada biomassa e por tanto, fonte de energia
renovável. Dessa forma, o uso deste tipo de combustível como substituto
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de combustíveis fósseis convencionais supõe uma redução de emissões de
GEE.
A implantação de um processo de elaboração de CDR, apesar do seu
elevado grau de automatização, não entra em conflito com a participação
dos catadores dentro da gestão de resíduos, já que esta etapa de
elaboração de CDR é realizada posteriormente.
-
Este processo necessita de aplicação de tecnologias com custos elevados
de investimento e O&M. Dessa forma, só pode ser viabilizado de existir
demanda do produto por parte da indústria que vai coprocessar.
6.1.4 Relação entre o CDR e o CSR
Existem diversos tipos de CDR, já que a definição deste tipo de combustível é
bastante abrangente, sendo elas:




Combustíveis sólidos, líquidos, pastosos ou gasosos;
Preparados (produzidos) a partir de resíduos perigosos, não perigosos ou
inertes;
Para o seu aproveitamento energético em incineradores ou
coprocessamento em fornos de cimenteiras;
De características gerais.
Dentro do âmbito de aplicação do PERS, o mais adequado seria falar de CSR
(Combustível Sólido Recuperado), o qual é definido da seguinte forma:




Combustível sólido;
Preparados a partir de resíduos não perigosos;
Destinados ao aproveitamento energético em
coprocessamento em fornos de cimento;
Cumprir umas características concretas de qualidade.
incineradoras
ou
Com a universalização e comercialização deste tipo de combustível, surge a
necessidade de estabelecer características concretas mínimas de qualidade,
como já ocorreu em mercados consolidados, como no caso da União Europeia.
O comitê Europeu de Normalização definiu características de qualidade da
seguinte forma:
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QUADRO 6.1-1:SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO PARA COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS RECUPERADOS
CLASSES
PROPRIEDADE
Poder calorífico inferior
Cloro
Mercúrio
UNIDADE
MJ/kg
(media)
%
(base seca)
Mg/MJ
(mediana)
Mg/MJ
(percentil 80)
1
2
3
4
5
> 25
> 20
> 15
> 10
>3
< 0,2
< 0,6
< 1,0
< 1,5
<3
< 0,02
< 0,03
< 0,08
< 0,15
< 0,50
< 0,04
< 0,06
< 0,16
< 0,30
< 1,00
As características de qualidades expostas no quadro acima servem para
classificar também os diferentes tipos de CSR.
6.2
PROCESSO DE ELABORAÇÃO DE CSR A PARTIR DE RSU
A preparação de CSR a partir de rejeitos de processos prévios, conforme
proposto neste documento, requer a aplicação de diferentes tipos de tratamentos
e/ou tecnologias com o objetivo de:



Adequar o tamanho do resíduo;
Eliminar elementos não combustíveis;
Reduzir a umidade.
A seguir, resume-se em um diagrama, o processo de elaboração geral de CSR,
tal como processos e tecnologias necessários..
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Rejeito de
entrada
Dimensão
adequada?
Não
Processo
Tratamento/
Equipamentos
Redução do tamanho
da partícula
Triturador, Moinho, etc
Estabilização da
matéria orgânica
Biodigestão (aeróbia,
anaerobia), Secagem
Eliminação materiais
com Cl e Hg
Seleção manual e/ou
mecânica
Eliminação metais
magnéticos e não
magnéticos
Separador metais
magnéticos e não
magnéticos
Eliminação impróprios
Seleção, peneira,
separadores
automáticos, etc
Sim
Matéria
orgânica
estável?
Não
Sim
Baixa concentr.
Cl e Hg?
Ausência de
metais?
Não
Não
Sim
Ausência
outros
impróprios?
Não
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Sim
umidade
adequada?
Aspecto.
comercial?
Não
Secagem
Tratamentos mecânicos
(centrifugado, prensa) ou térmicos
Acondicionamiento
Granel, balas, briquetes, paletes
Não
CDR / CSR
Serão os requisitos indicados por o consumidor do CSR que determinarão
exatamente os processos/tecnologias a serem aplicados.
Diante disso, não será apresentado o estudo econômico.
6.3
CONCLUSÕES

Os processos de elaboração de CDR/CSR a partir de RSU, para o seu
aproveitamento energético, estão contrastados e disponíveis no mercado
tecnológico.

Este tipo de processo apresenta vantagens de um ponto de vista
ambiental, mas necessita de elevados custos de investimento e de O&M.
Por tanto, só pode ser viável se existir uma demanda consolidada deste
tipo de combustível.
O tipo de processo concreto a ser realizado para a produção do CDR/CSR
vai depender dos requisitos da indústria onde será realizado o
coprocessamento.

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
Não se prevê um desenvolvimento deste tipo de processos em grande
escala e a curto prazo. Um aumento brusco da demanda de combustíveis
alternativos para processos térmicos (setor de fabricação, setor de geração
de energia, etc), as medidas mais restritivas relativas à emissão de GEE
podem causar o desenvolvimento e aplicação deste tipo de processo.
7 APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RI
As diferentes tecnologias de aproveitamento energético dos RI
apresentadas no Volume 5 - “Avaliação de Alternativas Tecnológicas”.
estão
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ANEXOS
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ANEXO 1
TECNOLOGIAS DE INCINERAÇÃO DE RESÍDUOS
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 Forno de Grelhas
O forno é composto por uma estrutura em forma de grades ou roletes móveis
por onde o resíduo vai avançando. Através desta estrutura passa o ar primário
de combustão, que serve também para refrigerar a grelha. A função da grelha é
se mover, misturar e revirar o resíduo favorecendo a sua combustão à medida
que avança.
Esta tecnologia é amplamente utilizada devido à sua robustez e facilidade de
operação. Este tipo de forno, normalmente, não requer um pré-tratamento
específico dos resíduos.
Em todos os fornos destinados a incineração de resíduos o projeto da grelha é
parte fundamental para o correto funcionamento da instalação. Os
fornecedores da tecnologia de fornos de grelha oferecem diferentes
configurações das mesmas, diferentes métodos de refrigeração e várias
possibilidades de movimento.
A seguir serão apresentados alguns tipos de fornos de grelha:
FIGURA 1.1- GRELHA DE BALANCINS
FIGURA 1.2 - GRELHA “RECIPROCATING GRATE”
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FIGURA 1.3 - SISTEMA MARTIN
FIGURA 1.4 - GRELHA TIPO VOLUND
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QUADRO 1.1- VANTAGENS E DESVANTAGENS DA T ECNOLOGIA FORNO DE GRELHAS
FORNO DE GRELHAS
Vantagens
Desvantagens
Grande flexibilidade com relação às condições
do combustível de entrada:
Aceita grande heterogeneidade de resíduos
sólidos.
Suporta resíduos volumosos
Preparação prévia dos resíduos.
Tem capacidade para incinerar resíduos
com baixo PCI e elevada umidade.
Tecnologia limitada pelo PCI do resíduo
tratado, estando os limites tecnológicos atuais
entre 1.500 e 3.600 Kcal/kg
Ampla gama de tamanhos de forno para a
combustão de RSU e rejeitos. Apresenta uma
grande capacidade de tratamento por linha, de
até 50 t/h.
A escória obtida, em quantidades que oscilam
entre 20-25% do peso de resíduo de entrada,
necessita de tratamento antes da sua hipotética
valorização.
Obtenção de graus de combustão muito
elevados. Os maiores são apresentados nos
fornos de roletes.
Maior custo devido à necessidade de
tratamento de escórias:
Em unidades (custo em investimentos e
operação)
Gestor externo (custo de operação).
Tecnologia constantemente melhorada e em
evolução
para
atender
as
exigências
operacionais, que são: variedade de resíduos a
tratar, variação quanto às regulamentações
ambientais e às normas de emissão exigidas.
Grandes massas de gases a depurar com
arraste de partículas e escórias a tratar
Existência no mercado de profissionais com
experiência
comprovada.
As
diferenças
específicas entre alguns fabricantes e outros
estão basicamente na forma, inclinação,
refrigeração, movimento e tipo dos barrotes que
conformam as grelhas.
Redução muito elevada do volume de resíduos
que entra na usina, tendo como produtos
resultantes uma moderada produção de
escórias valorizáveis e uma pequena produção
de cinzas, consideradas resíduos perigosos.
Cabe destacar que a experiência acumulada ao longo dos anos em operação
de usinas baseadas neste tipo de tecnologias, permitiu a introdução de uma
série de avanços e melhorias que tem permitido incrementar a eficácia global
do processo.
Em resumo, estes avanços consistem em:

Realização de uma alimentação controlada de resíduos com objetivo de
reduzir as variações de cargas caloríficas geradoras de irregularidades de
combustão.
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
Diminuição do ar de combustão, utilizando unicamente ar de entrada para a
incineração e não para o esfriamento da grelha, que pode ser esfriada por
um circuito de ar separado, o que permite incinerar resíduos de PCI mais
elevado (até 4.400 kcal/kg).

Melhor regulação das vazões de ar (ar primário e ar secundário) a fim de
evitar os picos de temperatura (formação de NOx) e de reduzir os
conteúdos em CO. Esta regulação permite a possibilidade de efetuar uma
nova circulação de gases de combustão.

Controle da combustão com objetivo de regular a carga térmica e a
temperatura de gases, principalmente mediante o comando separado de
várias partes da grelha a fim de recuperar o calor e a escória de boa
qualidade.

Otimização do rendimento térmico em aproximadamente 80-85%.

Maior resistência a elevadas temperaturas, o que garante a destruição de
determinados contaminantes como as dioxinas e furanos.
 Forno de Leito de Fluidizado
Este tipo de forno pretende melhorar o processo de combustão por meio da
criação de um leito de material inerte refratário (areia ou calcário), onde se
injeta ar comprimido através de difusores, que produzem um efeito de
fluidificação por meio da expansão do seu volume.
Os resíduos que entram “flutuam” em cima deste leito e passam através deste
à medida que vão sendo incinerados. Para que os resíduos “flutuem” é
necessário viabilizar a homogeneidade do resíduo de entrada e uma
granulometria apropriada, obrigando a instalação de um módulo de prétratamento e homogeneização, anteriores ao forno.
Existem diferentes tipos de fornos com leito fluidizado, em função da forma de
injeção do ar no leito de areia, e, mesmo assim, existem diferentes
fornecedores de tecnologia para cada um destes tipos.
Assim têm-se os seguintes tipos de leitos:
 Leito Fluido Borbulhante
Neste tipo de forno injeta-se o ar pela parte inferior do forno através de uma
placa de distribuição, conseguindo um efeito borbulhante, mantendo desta
forma o leito em suspensão. O resíduo é de aproximadamente 2-3% em
peso do leito. Este tipo de forno é utilizado principalmente para os resíduos
com valor calorífico baixo, como os lodos.
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 Leito Fluido “Revolting Type”
O objetivo deste leito é melhorar o contato das partículas mantendo um
movimento contínuo. O leito é do tipo borbulhante no qual o ar é injetado de
forma não uniforme, criando zonas diferenciadas de passagem do ar.
Adicionalmente instalam-se defletores na zona inferior do leito com o
objetivo de criar um movimento circular de agitação.
 Leito Fluido Circulante
Esta tecnologia nasce com a intenção de melhorar o sistema borbulhante,
detendo uma combustão mais completa e um maior controle sobre a
temperatura. A velocidade do ar através do leito aumenta fazendo com que
parte deste seja arrastado pelos gases de combustão.
FIGURA 1.5 - ESQUEMAS DE TECNOLOGIAS DE FORNOS DE LEITO FLUIDO
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QUADRO 1.2 - VANTAGENS E DESVANTAGENS DA T ECNOLOGIA F ORNO DE LEITO FLUIDIZADO
FORNO DE LEITO FLUIDIZADO
Vantagens
Inconvenientes
Permitem o tratamento de certas quantidades
de resíduos líquidos e semipastosos, assim
como de grandes quantidades de lamas de
estações de depuração (até 50% das toneladas
tratadas). Em princípio, está melhor adaptado
para a incineração de resíduos mais
homogêneos como os procedentes da
biomassa.
Limitações no tamanho dos objetos a introduzir:
como um máximo de 30 cm. Objetos maiores
não fluidizam bem, afundando-se em direção ao
fundo e interferindo na fluidificação do próprio
leito. Este fato faz com que, na realidade, a
manutenção deste tipo de fornos seja mais
complexa e custosa que a de grelhas.
Manutenção menor dado que não possuem
grelha de apoio para o deslocamento e a
combustão de resíduos: os resíduos são
diretamente injetados no leito onde é efetuada a
combustão.
Limitação na forma dos objetos que podem ser
tratados: A forma granular é o estado físico
ideal para a fluidificação. Os materiais em forma
de pregos ou placas não fluidificam bem.
Facilidade de operação e controle: devido à
rapidez do processo de combustão, o tempo de
reação é da ordem de segundos.
A temperatura de trabalho fica limitada pelo
ponto de fusão do material pelo qual está
constituído. Se houver material que se funde no
leito, esses podem se aglomerar as partículas
sólidas fundidas até produzir a perca da
fluidificação do leito.
A enorme inércia do leito permite operar
durante um período de 24 horas com o próprio
calor acumulado.
Ainda assim, permite-se absorver variações da
carga térmica aportada por os resíduos.
Necessidade de separação prévia dos materiais
com baixo ponto de fusão (Sn, Pb, Ao, etc) e de
materiais com alto conteúdo em metais
alcalinos (Na, K) que em contato com a areia do
leito geram misturas de baixo ponto de fusão.
As partes ferrosas devem ser eliminadas para
evitar todo tamponamento dos dispositivos de
injeção no forno (parafusos geralmente) e de
extração debaixo do forno (parafusos
refrigerados geralmente).
Por tanto, é recomendável que um forno de leito
fluidizado seja uma fase de tratamento posterior
a um centro de seleção ou a uma fase de prétratamento prévio dos resíduos.
A combustão é mais completa e homogênea.
Problemas técnicos devido às características
dos produtos tratados.
Apesar de realizar um tratamento prévio
reforçado, a presença de sucatas residuais e/ou
de inertes causa a desfluidificação do leito nos
fornos de leito fluidizado denso e o bloqueio dos
dispositivos de extração nos fornos de leito
fluidizado rotativo.
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FORNO DE LEITO FLUIDIZADO
Vantagens
Inconvenientes
Atingem-se altas eficiências de transferência de
calor, alta turbulência e temperaturas mais
uniformes ao longo do leito.
Elevada produção de cinzas: é o maior
problema dado que são classificadas como
resíduo especial.
Estima-se que 80% é cinza de caldeira e só
20% escória (material inerte valorizável).
Permite tratar resíduos com PCI maior que nos
fornos de grelha.
Risco de erosão (sobre todo os leitos
fluidizados
rotativos
e
circulantes),
principalmente a nível dos ciclones de
separação e dos refratários de proteção dos
condutos da caldeira.
Possibilidade de neutralizar previamente os
componentes de enxofre dos gases de
combustão por adição de pedras calcárias e
dolomita no leito, formando SO4Ca e SO4Mg, o
que reduz os riscos de corrosão dos
sobreaquecedores, permite trabalhar com
regimes de pressão / temperatura mais
elevados.
Pouca experiência acumulada deste tipo de
fornos com resíduos municipais e rejeitos de
usinas de tratamento de resíduos urbanos
Os gases de combustão possuem menor
quantidade de íons ácidos: dimensões de
equipamento depuração de gases mais
reduzidas.
Menor capacidade de incineração por unidade
se comparado a outros tipos de fornos.
O risco de formação de cinzas derretidas é
reduzido por causa dos menores níveis de
temperatura no leito (geralmente entre 750 e
850°C).
Maior quantidade de partículas
devido aos componentes do leito:
de investimento e operação nos
para reter as partículas dos
combustão.
A escória proveniente de leitos fluidizados não
requer maturação e possui boa qualidade.
Maior consumo de energia elétrica para manter
o leito fluidizado.
nos fumos
maior custo
dispositivos
gases de
 Fornos Rotativos
Estes tipos de fornos costumam ser utilizados para incineração de resíduos
industriais, de saúde, carnes, ou para misturas de resíduos com PCI não bem
definidos.
Por outro lado, os fornos rotativos não costumam ser aptos para volumes
maciços que excedam 7-8 t/h.
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ANEXO 2
TECNOLOGIAS DE LAVAGEM DOS GASES DE COMBUSTÃO
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 Separação de Partículas: Filtro Eletrostático e Filtro de Mangas
A tecnologia utilizada nos filtros eletrostáticos baseia-se na carga elétrica das
partículas existentes na corrente de gases. A eficiência do filtro depende da
variação existente na composição do resíduo.
Frente a essa tecnologia, os filtros de mangas oferecem uma eficiência muito
elevada para uma margem ampla na variação do tamanho das partículas.
Entretanto, a eficiência na separação reduz-se para partículas de tamanho
inferior a 0,1 micra, ainda que não seja frequente encontrar partículas destes
tamanhos na combustão de RSU.
Atualmente os filtros de mangas asseguram o cumprimento dos limites de
emissão estabelecidos no que se refere a partículas, razão pela qual é a
tecnologia usualmente utilizada.
 Redução Seletiva de Óxidos de Nitrogênio. Catalítica (SCR) Frente a Não
Catalítica (SNCR)
A redução não catalítica de óxidos de nitrogênio (SNCR) utiliza a injeção de um
agente redutor (ureia ou solução amoniacal) no forno de combustão, obtendo
reduções típicas entre 60 e 80%.
A redução catalítica (SCR) requer maiores custos de investimento e de
consumo de energia elétrica. Geralmente, para a mesma eficiência e
capacidade de tratamento, o sistema SNCR oferece vantagens nos custos
específicos de operação, obtendo rendimentos aceitáveis e, sobretudo,
cumprindo os limites de emissão estabelecidos pelas normas.
 Redução de Gases Ácidos. Sistema Seco ou Semisseco, Semiúmido e
Lavagem Úmida.
A redução de gases ácidos mediante lavagem seca ou semisseca é realizada a
partir da injeção de um agente seco em um reator (geralmente bicarbonato de
sódio). Os produtos da reação são também sólidos (sais). Entretanto, este
processo apresenta um elevado consumo de reagentes e uma produção
considerável de resíduos.
Na lavagem semiúmida injeta-se em um reator na forma de solução
pulverizada, favorecendo a reação com os gases quentes. No sistema
semiúmido, os produtos da reação são sólidos, ainda que em menor
quantidade que no sistema seco. O consumo de reagentes também é menor.
Apresentam como inconveniente a necessidade do consumo de água e a
necessidade de realizar preparação prévia da solução pulverizada.
Por último, a tecnologia de lavagem úmida apresenta rendimentos elevados,
baixa produção de resíduos e baixo consumo de reagentes. Por outro lado,
necessita de um elevado consumo de água, tem custos de investimento e
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operação mais elevados e geram efluentes líquidos que necessitam ser
tratados na unidade.
Das diferentes opções, a melhor solução é a semi-úmida, uma vez que garante
o cumprimento dos limites de emissão estabelecidos a um custo de
investimento e operação razoáveis.
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