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Gestão de resíduos sólidos urbanos no Brasil e suas consequências na contaminação ambiental
Prof. José Fernando Thomé JucáUniversidade Federal de Pernambuco - UFPE
São Paulo, 29 de setembro de 2015
As questões ambientais
3
Guia Exame
As questões econômicas (materiais e energia)
JornalJornalJornalJornal Estado de Estado de Estado de Estado de SãSãSãSãoooo Paulo (Paulo (Paulo (Paulo (28282828////09090909////2015201520152015))))
Metas 2005 2025 2030
Gt CO2 2,04 1,29 1,16
Em % 100 37 43
Informações globais – Ferramentas locais
1970
Aumento da população mundial
entre 1970 e 2000:
3,8 bi /hab > 6,1 bi /hab
2000
Fonte: Global integrated assessment to support EU futureenvironment policies (GLIMP) / Final Report,April 2012
Perspectiva:9,1 bilhões de
habitantes em
2050
2
Percentagem de população urbana e localização das mega cidades em 2025
URBANIZAÇÃO
Fonte: Banco Mundial, ONU.
1976
2006
2050
4
Pequeno potencialde substituição
Baixos índices dereciclagem
Extração desordenada elocalização das jazidas
17
O QUE ESTÁ OCORRENDO NOS ESTADOS UNIDOS
6,4%6,6% 9,6%
16,0%
28,6%31,6%33,8%
0,0% 0,3% 1,8%14,2%
13,9%12,6%11,9%
93,6% 93,1%88,6%
69,8%
57,5%
55,9%54,0%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1960 1970 1980 1990 2000 2010
Per
cen
tual
(%
)
Reciclagem + Compostagem
Incineração com aproveitamento de energia
Aterros Sanitários
Fonte: USEPA, 2011
SanVal Smart Center, CA - blended do biogás do aterro e da ete
ESTADOS UNIDOS
Usina para Incineração – Flórida Compostagem na CaliforniaU$ 86,00/tonelada 25 mil t/dia
Google - Biogás 1MW (5%) da energia total consumida em 50 prédios e 15.000 pessoas (10% é solar).
Aproveitamento do Biogás em
Palo Alto Monteview Landfill
Capstone microturbinas
UNIÃO EUROPÉIA
No ano de 2010 a produção de resíduos sólidos urbanos nos 27 países membros da União Europeia foi de 252 milhões de toneladas (Eurostat, 2012).
Recuperação de Energia e Materiais
GERAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS NO BRASIL
Geração de resíduos sólidos urbanos no Brasil
2009
2011
78.583.405 t/ano72.445.878 t/ano
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE
Fontes: RSU -Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil - ABRELPE
2012
73.387.674 t/ano
2013
76.387.200 t/ano
2014
1.3% 4.1% 2.9%
Consumo e geração de resíduos no Brasil em 2014
Geração de Resíduos: 78.583.405 ton/ano
Consumo em R$ trilhões/ano
GERAÇÃO NO PERÍODODE 2003-2012 = +21%
CRESCIMENTO DA POPULAÇÃO2003-2012 = +9,65%
VARIAÇÃO DO PIB PER CAPITA =
+20,8%
ABRELPE, 2013
ASPECTOS DO desenvolvimento regional E DA GESTÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS
Indicadores regionais: Infra estrutura, estabilidade politica, segurança, mercado e economia, incentivos para investimentos, políticas para capital estrangeiro, mão de obra qualificada, qualidade de comunicação e rede de estradas.
EXAME
Região Norte
Composting
Área: 3.869.637,9 km²43% do território nacionalRegião Norte 7% da população do país
Região Nordeste
Z E
Z U
g a s
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Região Nordeste
Região Centro Oeste
Região Centro Oeste
Região Sudeste
Southest Region
Sanitary Landfill of Bandeirantes, São Paulo
Região Sudeste
Parque tenológico de Cariacica, Espírito Santo
RCC, Mudas, Centro de Educação Ambiental, Lixiviado, Unidades de Reciclagem, Célula de Resíduos, Tratamento Térmico RSSS + Indústria.
Região Sul
Região Sul
Destino dos Resíduos Sólidos Urbanos no Brasil(Fonte: GRS/UFPE/FADE/BNDES, 2013)
LIXÕES NO BRASIL – Amazonia
BELÉM - PA
EFLUENTES DOS RESÍDUOS: LIXIVIADO
� Dificuldade de tratamento
com técnicas convencionais
� Alta DBO e DQO
� Muitos elementos químicos
presentes
� Quantidade de lixiviado
gerado em função da precipitação
ÍONS ORIGENS
Na+, K+, Ca2+, Mg2+ Material orgânico, entulhos de construção.
PO43-, NO3
- , CO32- Material orgânico.
Cu2+, Fe2+, Sn2+ Material eletrônico, latas, tampas de garrafas.
Hg2+, Mn2+ Pilhas, lâmpadas fluorescentes, fungicidas, tintas...
Ni2+, Cd2+, Pb2+ Baterias, plásticos, ligas metálicas, papéis, vidro...
Al3+ Latas, utensílios, cosméticos, bem. laminadas.
Cl- , Br- , Ag+ Tubos de PVC, negativos de filmes de raio-X.
As3+, Sb3+, Cr3+ Embalagens de tintas, vernizes, solventes.
A QUÍMICA DO LIXIVIADO E SUAS ORIGENS
TRATAMENTO EM ALGUNS ATERROS NO BRASIL TRATAMENTO EM ALGUNS ATERROS NO BRASIL
Estação de tratamento: sistema com filtro anaeróbio e lagoas
aneróbias e facultativa – Mauá –SP
Estação de tratamento: sistema com filtro anaeróbio e lagoas
aneróbias e facultativa – Mauá –SP
Tanques de polimento, sistema de
nano- filtração – Gramacho – RJ
Tanques de polimento, sistema de
nano- filtração – Gramacho – RJ
Estação Tratamento do
Chorume - Muribeca – PE
Estação Tratamento do
Chorume - Muribeca – PE
TRATAMENTO DE LIXIVIADOTRATAMENTO DE LIXIVIADO
BARREIRA BIO-QUÍMICA UFPE BARREIRA BIO-QUÍMICA UFPE
Aterro Sanitário
20,6%Aterro Controlado
24,9%
Lixão
54,4%
Destinação final dos RSU em 2014 por 5.570 municípios
APROVEITAMENTO dos materiais
COLETA SELETIVA
Em 2013 - 994
0
10
20
30
40
50
Brasil Europa EstadosUnidos
Japão
% 1,4 45 34 19
%
COLETA SELETIVA
Inclusão Social – Participação das Cooperativas deCatadores de Materiais Recicláveis e Reutilizáveis
• Programa de Reciclagem previsto na PNRS, 2010.
• Gestão profissional das Cooperativas - Promover inserção das
cooperativas nos programas de Coleta Seletiva e Logística Reversa
• Reciclar exige tecnologia de materiais, indústria e mercado.
APROVEITAMENTO ENERGÉTICO NO BRASIL
O QUE SE PODERIA APROVEITAR ?Resíduo
orgânico
Resíduo não
degradável
Incineração
Decomposição
(Biogás)
PONTOS RELEVANTES NO BRASIL
1) Baixo nível segregação
(orgânico x inorgânico)
2) Possibilidade conflito da
reciclagem x incineração
(aspectos sociais)
Fração dos
Resíduos
Poder Calorífico Médio (KJ/Kg) base seca-limpa
(1)
Mercado de
Recicláveis
(preço por
tonelada) (2)
Matéria Orgânica
Putrescível
6.160 R$
Papel 10.015 R$ 180-530
Papelão 12.309 R$ 130-320
Plástico Mole 11.708 R$ 450-800
Plástico Rígido 37.620 R$ 550-1.080
PET 40.156 R$ 750-1300
Isopor 38.022 R$
Madeira Verde 9.775 R$
Madeira Dura 19.446 R$
Texteis 18.941 R$ 100-350
Borracha 29.060 R$
Couro 18.716 R$
Côco 12.479 R$
Latas de Aço R$170-400
Alumínio R$ 3000-4230
Vidro Incolor R$ 50-190
Vidro Colorido R$ 50-135
Fonte (1): Calorímetro Digital C2000, Ika-Werker UPE, 2013 Fonte (2): CEMPRE em 13/09/2013
Classificação País Custo anual por família
(300 kW/mês) em US$
Preço do kWh
em US$
1º lugar Alemanha 1.108,80 0,308
2 Austria 918 0,255
3 BRASIL 914 0,254
4 Itália 907,2 0,252
5 Japão 885,6 0,246
6 Irlanda 849,6 0,236
7 Holanda 777,6 0,216
8 Portugal 723,6 0,201
9 Inglaterra 720,0 0,200
10 Turquia 658,8 0,183
11 Suiça 655,2 0,182
12 Polonia 655,2 0,182
13 Noruega 655,2 0,182
14 Grécia 540 0,150
15 França 532,8 0,148
16 USA 478 0,133
17 México 295,2 0,082
Conflitos
Biogas: 22 MW energy recovery
Sanitary Landfill of São João, São Paulo
Operation data: 1986
Amount of MSW: 6.500 ton/day
Landfill hight: 150 m
Gas recovery: 34 MW (installed energy power)
CÉLULA EXPERIMENTAL P&D ANEEL/CHESF/UFPE
Equação de Regressão ( t= 60 min)y = -6E-07x2 + 0,004x + 2,208
Coef. Determinação (R²) = 0,998
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 900 1800 2700 3600 4500 5400 6300 7200 8100 9000 9900
g/m
2
Tempo do ensaio (segundos)
Tang α =
Fluxo αααα
ENSAIOS DE CAMPOPlaca de Fluxo de Biogás
Monitoramento individual por dreno e do sistema completo
(saída do flare)
BIOGÁS (velocidade, pressão, temperatura e composição)
ENSAIOS DE CAMPO
Caracterização físico-química dos resíduos sólidos
Fração de Resíduos Composição
Gravimétrica (%)Composição
Volumétrica (%)Teor de
Umidade (%)Poder Calorífico
(kJ/kg)
Matéria Org. Putre. 48,10 30,40 46,20 10.104
Papel/Papelão 13,70 15,10 52,30 12.309
Plásticos mole 11,40 19,30 36,90 11.708
Plástico rígido 4,90 10,60 17,40 37.620
Isopor 0,60 2,00 30,40 38.022
madeira 2,10 2,60 37,40 16.128
Materiais Têxteis 4,10 4,60 46,20 18.941
Borracha e Couro 2,70 2,30 8,70 29.060
Côco 1,40 3,80 64,10 12.497
Local de amostragem Idade pH Sólidos Voláteis
(%)
Carboi-dratos (%)
Proteína (%)
Lipídeos (%)
Lignina (%)
Célula Experimental (enchimento - 4
amostras)
Novo (≈ 15 dias)
6,1 ± 1,0 47,4 ± 9,2 26,5 ± 9,2 6,7 ± 1,3 1,1 ± 0,5 8,9 ± 2,4
Célula Experimental (SPT - 18 amostras)
< 1 ano 7,1 ± 0,78 28,8 ± 9,9 24,9 ± 6,5 3,3 ± 0,7 1,3 ± 1,0 11,4 ± 5,2
Inferior à base da Célula
(05 amostras)
12-15 anos
8,6 ± 0,4 8,9 ± 1,2 4,8 ± 3,0 0,6 ± 0,1 < 0,1 7,1 ± 2,3
MONITORAMENTO PRODUÇÃO DE BIOGÁS
Qualidade do biogás• Qualidade do biogás (CH4 > 50%)favorável para recuperação energética
RESULTADOS
-
30
60
90
120
150
180
210
jan/
08
mar
/08
abr/
08
jun/
08
ago/
08
out/0
8
dez/
08
fev/
09
Data
Vaz
ão c
apta
da
(Nm
3/h) biogás
CH4
temperatura Quantidade do biogás
• Produção de biogás mais acelerada e mais intensa que o previsto na literatura internacional
Ensaio de Potencial de Geração de Biogás
CEPB
SC
PR
RJ
ES
PE
MS
Contextualização da Rede de Biogás
• Rede “Vertical” – Conhecimento Complementar
• Facilidade de Integração, Capilaridade com a Sociedade
• Formação de Recursos Humanos
Instituições executoras:UFPE, UFCG, UFC, UFMS, UFES, UFRJ, UNIOESTE, ITAI e UFSC
Projetos Título
1 GERE – Gestão da Rede
2 PROBIO-AT – Otimização da Produção de Biogás em Aterros
3 PROBIO-EG – Otimização da Produção de Biogás em Estação de Tratamento de Esgoto
4 PURIBIOGÁS – Processos de Purificação e Armazenamento de Biogás
5 SIGEREE – Caracterização dos Diferentes Sistemas de Geração de Energia Elétrica
6 GERDISTE – Sistema de Proteção e Controle Associados a Conexão na Rede de Distribuição
7 VIABILI – Análise da Viabilidade Econômica
8 REGULA-GD – Aspectos Regulatórios e Normativos Associados à Comercialização de Energia
Plataforma de Valorização Energética de Resíduos
Proponente: CHESF
Executores: UPE / UFPE / ENGINE / FPTI /ITAI
Parceiros: SRHE-PE
P&D Estratégico 14/2012Arranjos Técnicos e Comerciais para Inserção da Geração de Energia Elétrica a partirde Biogás Oriundo de Resíduos e Efluentes Líquidos na Matriz Energética Brasileira
Sustentabilidade Econômica
Ambiental
Social
DESAFIOS PARA SUSTENTABILIDADE
RECURSOS HUMANOS E TECNOLOGIAS APROPRIADAS
Diretório dos Grupos de Pesquisa CNPq Censo 2010
Busca Orientada pela Linha de Pesquisa Resíduos Sólidos:
• 20 Grupos de Pesquisa certificados
• 1.875 pesquisadores no Setor de coleta, tratamento e disposição de resíduos; recuperação de materiais.
• 15 pesquisadores doutores em Descontaminação e outros serviços de gestão de resíduos
Destes pesquisadores:
• 33 Graduação
• 72 Especialização
• 417 Mestrado
• 1.347 Doutorado
(1,68% dos 81.726 doutores no Brasil)
Recursos Humanos nas Prefeituras Municipais:
Técnicos de nível superior: 1% a 3%
Técnicos de nível médio: 7% a 10%
Nível Básico: 77% a 82%
Publicações em Resíduos Sólidos UrbanosFonte: Web of Science
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
Antes de 1956 1956 até 1969 1970 até 1983 1984 até 1998 Após 1998
Nú
me
rod
e P
ub
licaç
õe
sn
o M
un
do
Período
89,9% em inglês
0
100
200
300
400
500
600
700
Antes de1971
1971 até1981
1982 até1992
1993 até2003
Após 2003
Brasil
Depósitos de patentes internacionais“Municipal Solid Waste”
• 26.881 na WIPO (World Intellectual Property Organization)
• 1.914 no USPTO (US patente and Trademark Office)
• 1.423 na Base de Patentes do Escritório Europeu de Patentes (Espacenet)
• 129 depósitos no Japan Patent Office
• 19 depósitos no LATIPAT (América Latina e Espanha)
• O Brasil tem 17 depósitos de patentes na área de Resíduos Sólidos Urbanos (INPI – 18/08/2014)
POLITICA NACIONAL DE RESÍDUOS SÓLIDOS
Não-Generação
Reducção
Reuso
Reciclagem
Tratamento
DisposiçãoFinal
Metas da Política Nacional de Resíduos Sólidos (2010/14/18)
METAS QUANTIFICÁVEIS DATAS PERCENTUAISPREVISTO
OBTENÇÃO ATUAL
Elaboração dos PlanosMunicipais
2012 100% 15%
Não dispor resíduos em lixões
2014 100% 30%
Redução RSU em aterrossanitários
2014 22% de sêcos19% de úmidos
0%
Reciclagem dos resíduos 2015 20% 3%
PERSPECTIVA PARA O SETOR
GESTÃO INTEGRAL
VALORIZAÇÃO DOS RESÍDUOS
Transbordo
Armazenamento
temporário
Aterro
Sanitário
Coleta
Recicláveis
Coleta
Rejeitos
Unidades de
Triagem
Compostagem
Digestão
Anaeróbia
Incineração
Cinzas
Energia
Rejeitos
Recicláveis
Rejeitos
Biogás
Composto
Energia
Comercialização
Coleta
Orgânicos
Comercialização
ROTAS TECNOLÓGICAS PARA TRATAMENTO DOS RSU ROTAS TECNOLÓGICAS PARA TRATAMENTO DOS RSU ROTAS TECNOLÓGICAS PARA TRATAMENTO DOS RSU ROTAS TECNOLÓGICAS PARA TRATAMENTO DOS RSU
http://www.tecnologiaresiduos.com.br
PERSPECTIVAS
• Aumento e aprofundamento de recursos humanos na área;• Aplicação efetiva de investimentos públicos e privados;• Maior conhecimento dos materiais e do seu potencial (reciclagem, energia, etc.), incluindo
os conceitos de WtE e WtR;• Adoção de tecnologias apropriadas para cada situação sócio-econômica e ambiental, a
partir de rotas tecnológicas bem definidas e discutidas com a sociedade.
http://www.grs-ufpe.com.br