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Geração de Energia pela queima do lixo vem avançando em todo o mundo

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A Finlândia é o país que, proporcionalmente, mais incinera e transforma em energia o lixo no mundo. Pelos últimos dados disponíveis do órgão oficial europeu de estatísticas, o Eurostat, de abril de 2019, o país nórdico mandou 59% dos seus resíduos sólidos urbanos para usinas térmicas de waste to energy (WTE), cuja combustão em grelha aquece caldeiras para gerar vapor de alta pressão, aproveitado por turbinas geradoras de energia e por sistemas de aquecimento distrital (calefação) em cidades finlandesas. Os restantes 41% do lixo passam por reciclagem e compostagem e ínfimos 1% seguem para aterros.

O volume de lixo incinerado por nove usinas na Finlândia chega a 1,6 milhão de toneladas por ano, número aparentemente baixo que se explica por conta da população do país que, apesar de grande territorialmente, de 338.424 km2, soma apenas 5,5 milhões de habitantes, que se concentram mais ao sul, de inverno não tão rigoroso.

E é no sul da Finlândia, no município de Riihimäki, a 69 quilômetros da capital, Helsinki, onde está um dos mais importantes complexos de WTE do país, do grande grupo de energia finlandês Fortum, com duas usinas operando conjuntas, uma com capacidade de 55 MW e outra de 35 MW. As duas usinas geraram aproximadamente 500 GWh em 2018, vendidos para o sistema nacional de energia do país, através da queima de 260 mil t de resíduos domésticos, comerciais e industriais da região. O calor gerado para o chamado heat district (equivalente a 90 MW) é vendido para dois municípios, suprindo a demanda de calefação residencial de todo município de Riihimaäki e de grande parte da vizinha Hyvinkää.

A importância desse complexo, considerado modelo global, tem a ver também com a operação conjunta de uma refinaria de plástico, com capacidade para recuperar 30 mil t/ano de plásticos pós-consumo, tanto de coleta seletiva em residências, comércios e agricultura, como o separado no próprio complexo por sistema especial de segregação.

A refinaria tem previsão de processar, em 2019, 15 mil t de plásticos vindos de toda a Finlândia e, depois do processo que os transforma em granulados, vendê-los para transformadores de plásticos que produzem, por exemplo, vasos de flores e outros bens de consumo. A refinaria apenas recicla e gera grânulos de polipropileno e polietilenos de baixa e alta densidade. Todos os demais plásticos seguem como combustível para os fornos do WTE.

Cerca de 75% de todo o plástico que chega no complexo é convertido em material plástico reciclado ou em produtos perfilados. Apenas aqueles muito contaminados e que tenham outras resinas além do PE e PP seguem para os incineradores. Um sistema automatizado de detecção de plástico por infravermelho também ajuda a recuperar materiais que chegam misturados aos resíduos domésticos.

Com os plásticos separados, a primeira etapa da refinaria é a trituração, seguida por lavagem, secagem por tambor e aquecimento e, por fim, a fusão e a extrusão para a granulação.

Para se ter uma ideia da abrangência do sistema do complexo da Fortum, chamado de vila de economia circular, por volta de 73% de todo o lixo das cidades ao redor vão para os incineradores, transformando-se em energia e calor. Ainda 21% são materiais recicláveis (plástico, metal e papéis), 5% é convertido por bioprocessos em bioetanol e biogás e apenas 1% segue para aterro, este último considerado a hipótese mais evitada, reservada apenas aos resíduos inertes e irrecuperáveis.

A operação – Antes de entrar nos fornos com grelha de combustão, todos os resíduos sólidos urbanos e vários tipos dos industriais são despejados em um chamado bunker de resíduos, imenso galpão coberto, de onde são transferidos para uma área de mistura, na qual operadores manipulam, em salas separadas e blindadas por vidro, imensos guindastes agarradores. Nesta etapa, os equipamentos misturam os resíduos para criar uma consistência uniforme, adequada para entrar em um silo alimentador.

Do silo, o lixo misturado entra no forno, onde há o processo contínuo de secagem, inflamabilidade e incineração na grelha escalonada de combustão. No processo, materiais não-inflamáveis caem em um tanque com água. Dois dos segmentos da grelha são resfriados por água e dois por ar, sendo que o ar da combustão é soprado sob as placas da grelha e ar adicional é alimentado na parede do forno. A caldeira de 25 bar gera, então, vapor de alta pressão que é conduzido para a rede da planta, para turbina a vapor gerar eletricidade e para o sistema de aquecimento (district heat) das cidades.

Controle de emissões – Sempre um tema polêmico quando se pensa em WTE, principalmente no Brasil – a Europa opere 572 usinas, a maior parte delas em áreas densamente povoadas –, é uma etapa de alta preocupação. Segundo a gerente da área de reciclagem e soluções de resíduos da Fortum, Inka Leisio, as emissões são continuamente monitoradas em uma cabine de análise junto ao sistema. A lavagem dos gases é feita com cal, alimentada em reator que recebe as emissões. “Mas antes disso é dosado carvão ativado para absorver mercúrio e dioxinas”, revela Leisio.

Na tubulação do sistema de lavagem, os compostos ácidos gasosos reagem com o pó de cal no caminho para o filtro de tecido, que remove as substâncias nocivas. Na sequência, os gases são ventilados para o equipamento de wet scrubber (purificador úmido), localizado na parte inferior do sistema de controle. Importante dizer que a energia térmica dos gases é recuperada como subproduto para limpeza e também acrescentada à linha do district heat.

Também são reaproveitados no processo de incineração ferro e outros metais que ficam na escória, por meio de sistema de separação. Depois de tratamento, a própria escória pode ser usada como carga e outras aplicações em construção civil.

Solução global – O que a Finlândia faz com muita desenvoltura, aproveitando o imenso potencial energético dos resíduos, nada mais é do que uma solução adotada nos quatro cantos do mundo, mas principalmente nas regiões mais desenvolvidas, como a Europa, onde há mais de duas décadas a tecnologia vem ganhando cada vez mais adeptos, com 572 usinas, e de uns dez anos para cá na Ásia, mais especificamente na China, que nesse período ergueu 200 usinas WTE, em uma cruzada contra os aterros, e hoje usa 35% do seu lixo para gerar energia. No mundo, já são 1.800 usinas.

Atrasado nesse ponto, o Brasil ainda não tem nenhuma usina do tipo, embora haja a promessa de, no segundo semestre, o primeiro projeto, de usina de 17 MW, em Barueri-SP, sair do papel, depois de cerca de cinco anos de atraso por conta de dificuldades para obtenção de financiamento na obra, orçada em US$ 250 milhões. Com a entrada de sócio chinês, a empresa responsável pelo projeto, que pretende processar 825 t/dia de lixo, junto com a prefeitura de Barueri, a Foxx-Haztec, anunciou que vai começar as obras neste ano.

Há uma projeção de que o Brasil tem potencial para gerar 1.300 GWh por mês de energia, caso enviasse 35% do seu lixo para usinas WTE, como a China faz hoje. Isso equivale a 3,29% da demanda nacional de energia e permitiria investimentos da ordem de R$ 28 bilhões. Porém, pouco tem sido feito nesse sentido, a não ser o fato de o tema ter entrado na pauta do novo Ministério do Meio Ambiente, que criou o Programa Lixão Zero, que tem entre suas metas incentivar o aproveitamento energético do lixo. Também em abril foi publicada portaria interministerial (274/2019) para disciplinar a recuperação energética de resíduos sólidos urbanos.

Enquanto o Brasil não se resolve, o México constrói a maior usina de WTE do mundo e a primeira da América Latina, a cargo da francesa Veolia, que terá a capacidade de incinerar 4.500 t/dia de RSU pós-triagem do material reciclável, cuja energia gerada, no montante de 965.000 MWh/ano, será destinada ao metrô da capital mexicana. Embora no momento as obras estejam paralisadas por ordem judicial, o projeto estava planejado para ser erguido em três anos, desde 2017, e o contrato de operação é de 30 anos.

Há outros exemplos de novas obras, com concepções mais modernas. Em Copenhagen, na Dinamarca, foi inaugurada em 2018 uma usina WTE com grelhas móveis pela empresa Babcock & Wilcox. De arquitetura muito sofisticada, em sua parte superior foi instalada uma pista para a prática de esqui. Batizada de ARC, fica no distrito de Copenhill e tem capacidade para tratar termicamente 1.123 t/dia, ou 400.000 t/ano, e suprir 50.000 residências com eletricidade e 120.000 com água aquecida.

Uma outra usina que se destaca na geração WTE fica em Zabalgarbi, em Bilbao, na Espanha. Trata-se de usina híbrida com Ciclo Combinado Otimizado (CCO), que queima além dos resíduos sólidos urbanos um outro combustível, no caso o gás natural. Por conta disso, sua eficiência é de 42% quando comparada a das usinas convencionais, cuja eficiência é em torno de 23%. É possível também utilizar uma usina híbrida com CCO a partir da injeção de biogás, que pode ser proveniente de aterro sanitário ou estação de tratamento de esgoto. Nesse caso, aliás, um pesquisador brasileiro, Sérgio Ribeiro Guerreiro, da WTERT Brasil, tem patente registrada para melhorar essa tecnologia combinada, capaz de elevar a energia total gerada em cerca de 80% a mais do que as usinas WTE convencionais, tornando atrativos projetos antes inviáveis do ponto de vista financeiro.

Cimenteiras – No Brasil, o avanço maior em soluções térmicas para o lixo se dá por meio do coprocessamento de resíduos em fornos de cimento. Há no país 38 unidades de cimento licenciadas para destruir resíduos, a maior parte de origem industrial e pneus inservíveis, nos fornos de clínquer. Atualmente, segundo dados da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP), são coprocessados quase um milhão de toneladas por ano de resíduos.

Mas esse número deve aumentar muito nos próximos anos, principalmente por conta das metas de descarbonização da indústria nacional do cimento, que se comprometeu com o Banco Mundial e Agência Internacional de Energia a reduzir suas emissões de carbono em 35% até 2050. Esse objetivo está inclusive movimentando o mercado para incluir biomassas e resíduos domésticos preparados, os chamados CDRU (combustíveis derivados de resíduos sólidos urbanos) nos fornos.

A Votorantim Cimentos está liderando os estudos e os primeiros projetos para utilizar resíduos domésticos em seus fornos. Desde o começo do ano, em Salto de Pirapora-SP, o grupo recebeu autorização para queimar 65 mil toneladas por ano de CDRU em dois fornos. Os combustíveis de aterros são preparados pelas empresas Piracicaba Ambiental, que gerencia o aterro da cidade do interior paulista, e pela Estre, de Paulínia-SP. Já resíduos de outras fontes vêm da empresa Salmeron, de Sorocaba-SP.

Além desse projeto, a Votorantim prepara outro, no Paraná, para seu forno em Rio Branco do Sul, na região metropolitana de Curitiba. Ali, o planejado é aproveitar o potencial energético de 400 t/mês de resíduos domésticos, ação que já conta com licença do órgão ambiental paranaense (IAP). Os CDRU serão provenientes da sobra da coleta e separação feita por uma cooperativa de catadores, com apoio da prefeitura de Curitiba, que espera economizar R$ 3 milhões com o projeto. Os CDRU conseguem poder calorífico de até 3.400 kcal/kg, contra quase 8.000 kcal do coque de petróleo, combustível mais utilizado nos fornos.

Em São Paulo, para motivar a solução na indústria do cimento, desde 2017 há uma resolução da Secretaria Estadual do Meio Ambiente, a SMA 38, que estabelece diretrizes e condições para o licenciamento e a operação da atividade de recuperação de energia proveniente do uso de CDRU em fornos de produção de clínquer. Para o médio prazo, o órgão ambiental, a Cetesb, avalia procedimentos para permitir a queima futura dos combustíveis em caldeiras industriais, para gerar vapor.

Termoquímica – Além do coprocessamento de resíduos em fornos de cimento, outra solução térmica que vai começar a ser testada em breve no Brasil é a gaseificação. Um projeto de pesquisa e desenvolvimento da elétrica Furnas está em fase final de instalação no aterro sanitário de Boa Esperança-MG e visa enviar para um reator pressurizado 60 t/dia de lixo, transformando os resíduos preparados em CDRs, um gás composto de monóxido e dióxido de carbono, metano, hidrogênio e nitrogênio, com bom poder calorífico. Trata-se da usina termoquímica de geração de energia.

A tecnologia de gaseificação, apesar de térmica, é diferente da combustão. Trata-se de solução termoquímica, uma oxidação parcial dos resíduos, sob ausência quase total de oxigênio no reator, a 850ºC, cujo processo gera o gás que alimentará a caldeira que, por sua vez, gerará vapor para acionar uma turbina com potência instalada de 1 MW, cuja eletricidade produzida será conectada à rede da Cemig.

A tecnologia é da Carbogas, de Mauá-SP, que adaptou o processo de gaseificação tradicionalmente utilizado para transformar carvão em gás. O projeto de R$ 32 milhões foi financiado com recursos de Furnas que obrigatoriamente precisam ser empregados em pesquisa e desenvolvimento. Com expectativa de entrar em operação até o fim do ano, a ideia da Carbogas é utilizar esse projeto como cartão de visitas para outros interessados, que podem ser aterros ou mesmo indústrias com resíduos suficientes para a gaseificação, sem emitir poluentes.

Material obtido de Quimica.com.

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