-
Captao de Biogs para Gerao de Energia Captao de Biogs para Gerao de Energia a partir de Aterros de Resduos Slidosa partir de Aterros de Resduos Slidos
Jos Fernando Thom JucJos Fernando Thom JucJos Fernando Thom JucJos Fernando Thom Juc
Grupo de Grupo de Resduos Slidos da Resduos Slidos da
Universidade Federal de PernambucoUniversidade Federal de PernambucoUniversidade Federal de PernambucoUniversidade Federal de Pernambuco
II Seminrio Nacional de Gesto de RSUII Seminrio Nacional de Gesto de RSU
29 e 30 de novembro de 200729 e 30 de novembro de 2007
Natal/RNNatal/RN
-
No ltimo sculo o Homem tem lanado grandes quantidades de CO na atmosferaquantidades de CO2 na atmosfera
Estima-se em 7 bilhes de toneladas de CO2 por anoEstima se em 7 bilhes de toneladas de CO2 por ano
-
Radiao Solar RadiaoS l
EFEITO ESTUFA
Solar
A di A di
R di
A radiao A radiao solar retida solar retida aquece a aquece a
TerraTerraRadiao
Calor
TerraTerra
Aumento na concentrao
Concentrao natural
natural de gases na
atmosfera
Concentrao naturalde gases na atmosfera
-
A t d 0 5C lti 25 (H t l 2001)- Aumento de 0,5C nos ltimos 25 anos (Hansen et. al. 2001)
- ONU previu incremento de 1,4C 5,8C at 2100
-
Estas mudanas climticas tem provocado graves conseqncias
-
F d il li i iFenmenos de oscilao climtica tornaram-se mais frequentes, mais durveis e mais intensos
-
QueimadasContinente AfricanoContinente Africano
CatarinaCatarina
-
BrasilBrasil
2050 DJF-Temperatura 2050 JJA-Temperatura
-
2050 MAM-Precipitao 2050 SON-Precipitao
-
PROTOCOLO DE KYOTOPROTOCOLO DE KYOTO
- Acordo internacional (Lei), firmado por 150 pases em Acordo internacional (Lei), firmado por 150 pases em 1997, objetivando a reduo das emisses na atmosfera.
) A I i d t i li da) Anexo I: pases industrializadosb) Anexo II: pases industrializados comprar poluioc) Pases em desenvolvimento
- Meta: reduzir em 5,2% as emisses globais de CO2 at 2012
- Condies para entrar em vigor: 1) ratificao de 55 pases, e2) pelo menos 55% das emisses de CO2
- Entrada em vigor: Rssia ratificou em 02/2005- Entrada em vigor: Rssia ratificou em 02/2005,EUA e Austrlia ainda no ratificaram
-
GASES DE EFEITO ESTUFA (GEE)GASES DE EFEITO ESTUFA (GEE)
Gases GWP Principais GEE e potencial de aquecimento global
Dixido de carbono (CO2) 1 Metano (CH4) 21 xido nitroso (N2O) 310
Hidrofluorcarbonos (HFC`s) 100 3.000 Perfluorcarbonos (PFC`s) 5.000 10.000 Hexafluor de enxofre (SF ) 23 900
Composio da atmosfera:
Hexafluor de enxofre (SF6) 23.900
Gases Concentrao (% em volume)Gases Concentrao (% em volume)
Nitrognio (N2) 78,1% Oxignio (O2) 21,0% Vapor dgua (H O) varia at 4 0%Vapor d gua (H2O) varia at 4,0%Argnio (Ar) 0,93% Dixido de carbono (CO2) aprox. 0,3% N i (N ) b i d 0 002%Nenio (Ne) abaixo de 0,002%Hlio (He) 0,0005% Metano (CH4) 0,0002%
-
PROTOCOLO DE KYOTO E O MDLPROTOCOLO DE KYOTO E O MDL
M i d D l i t Li (MDL)- Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL)
Instrumento inserido no Protocolo para facilitar que os pases p q pdesenvolvidos (Anexo II) cumprissem as metas de reduo de emisses.
- Pases desenvolvidos financiam projetos (reduo da poluio) em pases em desenvolvimento.
Desta forma o Brasil pode atuar no mbito de Kyoto.
Cria as Redues Certificadas de Emisses (RCEs) Crditos - Cria as Redues Certificadas de Emisses (RCEs) = Crditos de carbono
P it i d dit U$5 30/t CO2- Permitem negociao dos crditos = U$5-30/tonCO2edepende da bolsa/mercado
-
PROTOCOLO DE KYOTO E O MDLPROTOCOLO DE KYOTO E O MDL
- O no cumprimento da reduo das emisses implica penalidades financeiras:
P i i f (2005 2007) 40 0 /t CO2Primeira fase(2005-2007): 40,0 euros/ton CO2eSegunda fase: 100,0 euros/ton CO2e.
- Mercado/Bolsas para comrcio de CO2:
- Chicago Climate Exchange (CCX)- Europe Unions Emissions Trading Scheme (EU ETS)- Europe Union s Emissions Trading Scheme (EU ETS)- Europe Energy Exchange (EEX)- Energy Exchange Austria (EXAA)
N di P E h- Nordic Power Exchange- Powernext Carbon - Frana- Mercado Brasileiro de Reduo de emisses MBRE (iniciativa brasileira)- outros.....
-
Bolsa EuropiaBolsa Europia
-
Ministrio das Cidades
Ministrio do Meio Ambiente
-
Ranking dos pases p/ investidoresRanking dos pases p/ investidores
Country Rating Last (20 December 2005) 1 I di A (1 A )
Fevereiro/2006
1.India A- (1,A-) 2.China BBB+ (2,BBB) 3.Brazil BBB (5,BB+) Ranking de
qualificao dos 4.Chile BBB (3,BBB) 5.Mexico BB+ (4,BB+) 6.Korea BB- (6,B+)
qualificao dos pases vendedores
de crditos ( , )7.Morocco B+ (8,B) 8.South Africa B (9,B)
Serve para mostrar a
9.Peru B (7,B+) 10.Argentina B (10,B) 11 Malaysia B (11 B )
capacidade do pas em receber/gerir
projetos MDL 11.Malaysia B (11,B-) 12.Indonesia CCC+ (14,CCC) 13.Vietnam CCC+ (12,CCC+) 14 Th il d CCC (15 CCC)
p j
Fonte: www.pointcarbon.com
14.Thailand CCC (15,CCC) 15.Egypt CCC (13,CCC)
-
MDL: empresas atuando no BrasilMDL: empresas atuando no Brasil
F t
-
Setores de atividades / tipo de gases Setores de atividades / tipo de gases -- MDLMDL
-
SituaoSituao das das AtividadesAtividades de de ProjetosProjetos jjMDL (MDL (versoverso 19/09/2007)19/09/2007)
-
(460)( )
(193)(140)
(175)(193)
-
(620 milhes)( )
(434 milhes)(187 milhes) (434 milhes)(187 milhes)
-
Projetos Desenvolvidos no BrasilProjetos Desenvolvidos no Brasil
-
0105/2006 - Projeto de Gs de Aterro Sanitrio de Manaus 0093/2006 - Projeto de Gs de Aterro SIL (PROGAS) 0080/2006 - Projeto de Gs do Aterro Sanitrio do Aur
0027/2005 - Projeto USINAVERDE - Incinerao de resduos slidos urbanos, com carga de composio similar ao RDF, evitando emisso de metano e promovendo gerao deevitando emisso de metano e promovendo gerao de eletricidade para autoconsumo
0021/2005 - Projeto So Joo de Gs de Aterro e Gerao de0021/2005 - Projeto So Joo de Gs de Aterro e Gerao de Energia no Brasil
0016/2005 - Projeto de Gs do Aterro Sanitrio Anaconda j
0013/2005 - Projeto Bandeirantes de gs de Aterro e Gerao de Energia em So Paulo, Brasil
-
Aterros SanitriosAterros Sanitrios0011/2005 - Projeto de Reduo de Emisses de Biogs, Caieiras - Brasil
0010/2005 - Projeto de Recuperao de Gs de Aterro ESTRE - Paulnea(PROGAE)
0006/2005 - Projeto ONYX de Recuperao de Gs de Aterro Trememb -Brasil
0005/2005 - Projeto de Converso de Gs de Aterro em Energia no Aterro Lara Mau - Brasil
0004/2004 - Projeto de Energia de Gases de Aterro Sanitrio da Empresa MARCA
0002/2004 - Projeto Vega Bahia - Projeto de Gs de Aterro de Salvador da Bahia
0001/2004 - Projeto NovaGerar - Projeto de Energia a partir de Gases de Aterro Sanitrio
-
CONTEXTO MDL NO BRASIL (RSUCONTEXTO MDL NO BRASIL (RSU))
Projetos MDL Resduos submetidos ao MCTProjetos MDL Resduos submetidos ao MCT
Cidade Estado Incio OperaoQuant.
resduos (Ton/ano)
Durao Operao
Capacidade Instalada
(MW)RCEs Estimadas
Ton CO2e
Caieiras So Paulo 2005730.000 a 1.460.000
7 anos (1 etapa) N.I 14.698.336
Mau So 2005 547 500 7 anos 2005- 1 MW 4.500.000 em 7
anos e Mau Paulo 2005 547.500 7 anos 2006- 10MW 10.500.000 em 21 anos
Trememb So Paulo 2003 180.000 10 anos 700.625
Paulnia So Paulo 2006 912.5001 fase - 7
anos Total -2 anos
N.I1.487.775 (1
fase) 2.745.055 (total - 20 anos)
N Ri d Nova Iguau
Rio de Janeiro 2003 20 anos 12 MW 14.070.000
Cariacica Esprito Santo 1995 365.000 21 anos 11 MW 4.859.503
Salvador -Aterro
Metropolitano Centro
Bahia 2000 850.000 2004-2020 2004- 8MW 2019-40MW 13.958.155
-
Aterros de Resduos SlidosAterros de Resduos Slidos
-
BiodegradaoBiodegradaoBiodegradaoBiodegradao
Aproveitamento EnergticoAproveitamento EnergticoAproveitamento EnergticoAproveitamento EnergticoGerao de Gerao de
chorumechorume e gse gs
Aproveitamento EnergticoAproveitamento EnergticoAproveitamento EnergticoAproveitamento Energtico
Captao e Drenagem Captao e Drenagem Captao e Drenagem Captao e Drenagem Atividade BacterianaAtividade BacterianaAtividade BacterianaAtividade Bacteriana
dos Gasesdos Gasesdos Gasesdos GasesAtividade BacterianaAtividade BacterianaAtividade BacterianaAtividade Bacteriana
-
APROVEITAMENTO ENERGTICO DO BIOGS
APROVEITAMENTO ENERGTICO DO BIOGS
Aterro como um Bioreator, d j t d t bili
Produo de Metano
e
BIOGSBIOGS
sendo projetado para estabilizar a frao orgnica de forma rpida, mediante o controle e otimizao dos processos microbiolgicos P r
o
d
u
o
d
e
m
3
/
a
n
o
)
dos processos microbiolgicos.
T
a
x
a
d
e
P
M
e
t
a
n
o
(
m
-
TRATAMENTO E APROVEITAMENTO DE GASES TRATAMENTO E APROVEITAMENTO DE GASES TRATAMENTO E APROVEITAMENTO DE GASES TRATAMENTO E APROVEITAMENTO DE GASES
Q i d GQ i d G Implantao de Implantao de Implantao de Implantao de Queima de Gases (Transformao de CH4 em CO2)
Queima de Gases (Transformao de CH4 em CO2)
p a tao dep a tao deplantas para plantas para aproveitamento aproveitamento energtico em aterrosenergtico em aterros
p a tao dep a tao deplantas para plantas para aproveitamento aproveitamento energtico em aterrosenergtico em aterrosenergtico em aterros energtico em aterros de grande portede grande porte. . energtico em aterros energtico em aterros de grande portede grande porte. . TENDNCIATENDNCIA
-
ProjetosProjetos de de FinanciamentoFinanciamento de de CarbonoCarbono
BancosI tid BancosInvestidor
EmprstimosCapital EmprstimosCapital
Contratos (municpios, PPA)Promover Desenvolvimento PPA)
$$Sustentvel
$$ $$ Produtos prinicipais: $$
Carbon Fund
Carbon Fund Emission Reduction
Produtos prinicipais: Taxa de administrao para depsito Ev. Eletricidade,
CarbonCredits
22 22Purchase Agreement
,reciclagem, lixo hospitalar
-
Ambiental
Social
Sustentabilidade
-
Definio do Projeto ValidaoEstudo de Viabilidade
Registro
Emisso de RCEs
Comit Executivo
Implementao
Monitoramento
Emisso RelatrioCertificao Verificao
-
Base de clculo para a reduo de emisses-Linha de Base
CO2 Emisses
Real, monitorvel e ,longo prazoReduo adicional
de emisses deCO2
anosanos
-
Aterro Canabrava Aterro Canabrava -- BABA
-
Aterro Sanitrio BandeirantesAterro Sanitrio Bandeirantes
Recebe: 6500 tf/dia. rea: 1.400.000 m.
Disposto: 35 milhes de toneladas. Altura mxima: 105 m.
-
Aterro Sanitrio Stio de So Joo
-
ESTUDO DE CASOESTUDO DE CASO
VIABILIDADE DO APROVEITAMENTO VIABILIDADE DO APROVEITAMENTO DO BIOGS NO ATERRO DA DO BIOGS NO ATERRO DA DO BIOGS NO ATERRO DA DO BIOGS NO ATERRO DA
MURIBECA/PEMURIBECA/PE
-
Localizao do AterroLocalizao do Aterro
- Municpio de Jaboato cerca de 15 km do Centro Recife;
- Raio de 3 5 km presena de vrios ncleos habitacionais;Raio de 3,5 km presena de vrios ncleos habitacionais;
1998
-
OBJETIVOS DO ESTUDO
- Monitorar a concentrao e presso do biogs sob cobertura.- Determinar as emisses superficiais de CH ;- Determinar as emisses superficiais de CH4;- Avaliar a reteno do CH4 na cobertura;- Estimar a gerao de CH4 e o potencial energtico do aterro
CARACTERSTICAS DO ATERRO DA MURIBECA:
- Aterro: 9 clulas;C-8C-7C-6Layout - Aterro da Muribeca
Aterro: 9 clulas;C-6
C-4 C-5 - 2.700 ton/dia de resduos;- Clula: 4 ha e h=25-40 m;
C-2 C-3C-4
C 1C-9
Administrao e balana
Clulas de lixo
;- Composio: 60% de M.O;- Gases: drenagem superficial*
C-1
100 m
Estao meteorolgica e mirante
Vias de acesso - No existe tratamento* ouaproveitamento energtico;
-
Caractersticas especficas Caractersticas especficas -- recuperaorecuperaodo biogsdo biogsdo biogsdo biogs
Inventrio dos resduos Composio do lixo
annual accumulated1994 767,37 767,371995 831 23 1 598 600
Year Amount of waste (ton)Mat.orgnica 60,0%Papeis 15,0%Plsticos 8 0%1995 831,23 1,598,600
1996 939,961 2,538,5611997 1,007,519 3,546,080
Plsticos 8,0%Vidros 2,0%Metais 2,0%Outros 13 0%1998 928,967 4,475,047
1999 892,491 5,367,5382000 959,626 6,327,1642001 924 34 7 251 504
Outros 13,0%
2001 924,34 7,251,5042002 1,006,421 8,257,9252003 985,661 9,243,5862004 948 3 10 192 321
Drenagem dos gases: inexistente
Sistema de cobertura: 2004 948,735 10,192,321
Projees futuras (vida til):
Sistema de cobertura:
- 50% lixo descoberto - 50% cobrimento de argila
Taxa de recebimento de lixo(atual 2.700 ton/dia)
50% cobrimento de argila
Mal compactada e elevada permeabilidade
-
Aterro Controlado da Muribeca Aterro Controlado da Muribeca (2006)(2006)
-
Aterro Sanitrio da MuribecaAterro Sanitrio da Muribeca
-
Aterro da Muribeca erro da Muribeca Clula 8 Clula 8 Lixo novo 1 ano h = 10 m
Lixo antigo, idade > 15 anos
Lixo de idade < 5 anos h = 20 m
h = 10 m
- Espessura da camada de cobertura: 25-90 cm solo argiloso;
- Fortes eroses/surgncia de chorume nos taludes;
- Inexistncia de sistema de drenagem dos gases;
/ g ;
-
Coleta de AmostrasColeta de Amostras
LixoLixo -ensaios
anaerbios
Lixo - ensaios aerbios Solo de cobertura
-
Amostras pH Eh Teor Teor Slidos Tabela 1 - Ensaios na massa de Lixo
de Lixo Umidade (%) Volteis (%)Furo 01 ( 0-4m ) 8,36 -127,0 41,64 14,38 Furo 01 ( 4-6m ) 8,01 -304,0 34,16 12,33Furo 02 ( 0-5m ) 8,75 -186,2 35,92 12,92
Furo 02 ( 5- 10m) 8,90 -274,2 42,44 10,60 Furo 03 ( 5-10m ) 8,61 -234,9 30,66 9,24, , , ,
Furo 03 ( 11-13m ) 8,59 -612,3 35,77 12,91 Furo 04 ( 0-6m ) 8,69 -254,6 42,15 15,01
Furo 04 ( 6-11m ) 8,61 -264,0 28,44 10,05( ) , , , ,Furo 04 ( 11-16m ) 8,44 - 299,9 44,10 9,41
O teor de umidade, variando entre 20 e 40%, pode servir de indicador que o meio est com condies favorveis para aindicador que o meio est com condies favorveis para a degradao da matria orgnica;
O valor negativo de Eh em todas as amostras indica que oO valor negativo de Eh em todas as amostras indica que olixo encontra-se em decomposio anaerbia.
-
Microorganismos Anaerbios
1,00E+05
1,00E+06
1,00E+07r
i
a
s
(
N
P
M
/
g
)
Microorganismos Aerbios
1,00E+06
1,00E+07
1,00E+08
i
a
s
Coliformes Totais (NMP/g)Coliformes Termotolerantes (NMP/g)
No foi detectada a
1,00E+01
1,00E+02
1,00E+03
1,00E+04
1,00E 05
n
t
a
g
e
m
d
e
B
a
c
t
r
1 00E+02
1,00E+03
1,00E+04
1,00E+05
C
o
n
t
a
g
e
m
d
e
B
a
c
t
r
i Pseudomonas Aeruginosas (NMP/g)Heterotrficos aergbios (UFC/g)
No foi detectada a presena de fungos
1,00E+00
,
FURO 2 FURO 4
C
o
n
Anaerbiso Totais (NMP/g) Celuloliticos (NMP/g)
Aminolticos (NMP/g) Proteolticos (NMP/g)
1,00E+00
1,00E+01
1,00E+02
FURO 1 FURO 2 FURO 3 FURO 4
Grficos Ensaios Microbiolgicos no ChorumeOs ensaios de microorganismos aerbios, cujo valor mximo foi daordem de 104, mostram que o aterro encontra-se na fase anaerbia,sendo os maiores valores encontrados no contato solo-lixo;
Na amostra de chorume observa se um baixo teor das bactriasNa amostra de chorume observa-se um baixo teor das bactriasanaerbias totais, possivelmente em funo do carter inibitrio dealguns metais (Mn e Fe) que se encontram com elevadas
t concentraes.
-
Instrumentao - Clula 8
Detalhamento da Instrumentao da Clula 8
-
Sondagens
Sondagem Amostra de Solo e Lixo
-
Instrumentao Termopar
-
Medio de Vazo Dreno de Gs
Equipamento para medio de vazoEquipamento para medio de vazo de gs em campo acoplamento ao DRENO DE GS
-
INSTRUMENTAO
1) Equipamentos de leitura:
Parmetro Faixa de medio Faixa de erro do equipamento
CO2 0 100% 2,0%
Equipamentos
CH4 0 100% 5,0%
Drager X-am 7000 H2S concentrao 0 500 ppm 5,0%
O 0 25% 1 0%O2 0 25% 1,0%
CO 0 500 ppm 1,0%
vazo 0,016 3,0 m3/h 3,0%
0 10 0 kP 1 0%
Gallus 1000 G1.6
D 477 2 presso 0 10,0 kPa 1,0%
Velocidade do ar 0 7 m/s 3,0%
temperatura -50 a 1.300C 0,5%Termometer Appa Mt-520
Dwyer 477-2
Dwyer
-
Medio Direta do Gs
Flexible tubeCover layer
Compacted soil
PVC (d 20 )ab
l
e
PVC cap (d=20cm)
Galvanized metal screenGravel (d=2cm)
c
m
7
c
m
v
a
r
i
a
5
LFG production
Cap PVC (200mm), tela e tubo flexvelflexvel
-
ObservaoObservao: procedimento de leitura: procedimento de leitura
a) Medies na placa simultneas com medio no DMPC
b) Medies na placa: concentrao e temperatura interna dos gases e temperatura ambiente (externa);
c) Medies no DMPC: concentrao e presso do biogsc) Medies no DMPC: concentrao e presso do biogs.
-
Medida da concentrao e presso
Composio biogsConcentrao tpica da fase metanognica coerncia
com a idade do lixo aterrado (
-
Resultados Clula 8 FURO 4
Furo 4Concentrao dos Gases (%) 0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Concentrao dos Gases (%) - Camada de Cobertura FURO 4
0
1
2
3
0 10 20 30 40 50 60 70 0,15
0,3
0,45
0,6
CO2 (%)
CH4 (%)3
4
5
6
7
0,6
0,75
0,9
1,05
1 2nd
i
d
a
d
e
(
m
)
O2 (%)
7
8
9
10
11
a
d
e
(
m
)
CO2 (%)
1,2
1,35
1,5
1,65
P
r
o
f
u
12
13
14
15
P
r
o
f
u
n
d
i
d
( )
CH4 (%)
O2 (%)
Temperatura (C)
1,8
1,95
2,1
16
17
18
19
-Medio do Gs em profundidade;
-- Medio do gs a cada 15 cm na camada de cobertura at contato com o
20
21
22
23
Camada impenetrvel - restos de construo civil lixo (75 cm)
- Medio de temperatura em profundidade (linha vermelha)
-
Emisses superficiais ou fugitivas:
- Extrapolao dos resultados (pontuais) da placa de fluxo S f 7 K i iSurfer 7 e Kriggiana;
P-7
Emisses de CH4 (g/dia.m2)
- Estimativa de emisso de 570 kg de CH4 por dia (913 m3/dia) ou 208
P-3
P-44 p ( / )
ton anuais;
P 3
P-5 - Alta emisso de CH4 oriunda das pssimas condies geotcnicas da camada e da inexistncia da
P-6P-8
da camada e da inexistncia da drenagem interna dos gases.
-
Previso terica x medio de campo
Variao na estimativa pode estar relacionada: - Condies de degradao dos resduos (antigo lixo). - Modelos tericos foram desenvolvidos e calibrados para aterros de
clima temperado e de pases desenvolvidos.
-
Table 2. LFG utilization for energy production.
Year
LFG generation
LFG heating value*
Installed capacityYear generation
potential (m3/h)value(MJ/m3
capacity (MW)
2006 10,924 20.5 13.0 2008 9 728 20 5 11 62008 9,728 20.5 11.6 2010 7,392 20.5 8.8 2012 5,181 20.5 6.2 2015 3,128 20.5 3.7 ,2019 1,970 20.5 2.4 2026 1,337 20.5 1.6
Obs: *based on CH4 average concentration in LFG (55.6%).
Table 3. Carbon credits - LFG project. Period CERs
(ton)Carbon
credit* (U$)(ton) credit* (U$)
2006-2012 2,677,340 13,386,7022013 2019 932 245 4 661 2232013-2019 932,245 4,661,2232020-2026 489,701 2,448,506
Obs: * considering U$5,0/ton CO2e
-
A simples investigao conduzida foi bastante til para pr-p g p pavaliar o potencial de recuperao do biogs, estudos
complementares de viabilidade so necessrios para definir os parmetros econmico-financeiros;
As dificuldades existentes para implantao de projetos de
parmetros econmico financeiros;
As dificuldades existentes para implantao de projetos de recuperao de biogs na Muribeca so naturais de um aterro
originado de um antigo lixo;
Os aspectos qualitativos e quantitativos da gerao do biogs indicam potencial energtico de 10 -13 MW;indicam potencial energtico de 10 13 MW;
E ti ti d d d d U$ 13 ilh i i Estimativa de recursos da ordem de U$ 13 milhes nos primeiros 7 anos do projeto (2007-2012).
-
Grupo de Resduos Slidos GRSUniversidade Federal de PernambucoUniversidade Federal de Pernambuco
http://[email protected]@ufpe.br