53º CBQ - Avaliação do potencial de produção de Biogás no Aterro Controlado do município de Marabá-PA

53º Congresso Brasileiro de Quimica
Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4

ÁREA: Ambiental

TÍTULO: Avaliação do potencial de produção de Biogás no Aterro Controlado do município de Marabá-PA

AUTORES: Oliveira, E.M. (IFPA) ; Silva, M.N. (IFPA) ; Silva, J.S. (IFPA) ; Barradas, A.O. (IFPA)

RESUMO: Esse trabalho analisa a emissão de biogás do aterro controlado de Marabá-PA, trata-se de um aterro de médio porte, com o início de operação em 2004, e só em 2005 estava apto a receber os resíduos sólidos urbanos – RSU. O modelo matemático escolhido para quantificação do biogás foi o Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC). Atualmente, há um crescente interesse em aproveitar o potencial energético do biogás, através de várias alternativas, já que o metano é um gás biocombustível. A contribuição ambiental mais relevante deste trabalho é mensurar a emissão de CH₄, exposto de forma in natura no aterro controlado deste Município, visto que o metano gerado 4,160x10⁷ m³ CH₄/ano pode ser aproveitado para a produção de energia.

PALAVRAS CHAVES: Meio Ambiente; Biogás; Potencial de produção

INTRODUÇÃO: O aquecimento global é um problema oriundo principalmente da atividade antrópica – desmatamentos, intensa atividades industriais poluidoras de grandes corpos d’água e etc. É um problema que desencadeia uma série de consequências negativas, tanto no âmbito ambiental, quanto no social e econômico. A fim de cumprir os parâmetros propostos no acordo internacional Protocolo de Kyoto, cujo objetivo principal é alcançar a estabilidade das concentrações dos gases de efeito estufa na atmosfera em nível que impeça uma interferência antrópica perigosa no sistema climático terrestre. Estabelece então uma redução de emissão de gases do efeito estufa (GEE) para os países em desenvolvimento, criou-se o “mecanismo econômico de flexibilidade”, chamado de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) com o objetivo de instituir o desenvolvimento sustentável (que não possuem metas de redução de emissão prevista no Protocolo) com o auxílio de investimentos por parte de países desenvolvidos (que possuem metas de redução de emissão prevista no Protocolo), (CENBIO, 2007). O aterro controlado é preferível ao lixão, mas apresenta qualidade bastante inferior ao aterro sanitário. O biogás e o chorume são os principais produtos da operação de um Aterro Controlado. Entretanto, não há sistema de tratamento de percolado ou de extração e queima controlada dos gases gerados, pouco se tem feito em relação ao aproveitamento desse biogás formado, o qual normalmente vem sendo lançado na atmosfera de forma in natura, (NBR 8849:1985 da ABNT).

MATERIAL E MÉTODOS: O Aterro Controlado de Marabá foi selecionado como estudo de caso, devido à sua importância para a Cidade. Para o cálculo do potencial de geração de biogás no aterro, foi utilizado o método Decaimento de Primeira Ordem, Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC, 1996; IPCC, 2006). Para o cálculo da emissão de Biogás utiliza-se a seguinte equação: LFG = k.Rx.L0.e^-k(x–T) Eq.1 Onde: LFG=emissão de metano (m³CH₄/ano); k=constante de decaimento (IPCC, 2006); Rx=fluxo de resíduos no ano (ton RSD) (dados reais da quantidade de resíduos depositados desde o início de operação do aterro e estimativas da quantidade a ser depositada até o encerramento do aterro); L0=potencial de geração de metano (m³biogás/tonRSD); x=ano atual; T=ano de deposição do resíduo no aterro (início de operação). Porém, será necessário primeiro calcular a fração de carbono orgânico degradável no lixo (DOC) depositado no aterro: DOC=Σ(DOCi.Wi) Eq.2 Onde: DOC=fração de carbono orgânico degradável no lixo; DOCi=fração de carbono orgânico degradável no tipo de resíduo i; Wi=fração do tipo de resíduo i por categoria do resíduo Após o cálculo do DOC, é necessário calcular o potencial de geração de metano no resíduo (L0): L0=MCF.DOC.DOCf.F.16/12 Eq.3 Onde: L0= otencial de geração de metano do resíduo (m³biogás/ton RSD); MCF=fator de correção do metano = 1 (aterro bem gerenciado); DOC=valor obtido por meio dos cálculos realizados na Eq. 2; DOCf=fração de DOC que pode se decompor = 0,50 (recomendação do IPCC, 2006); F=fração de metano presente no biogás. (Utilizou-se a estimativa de 0,5, pois geralmente a quantidade de metano presente no biogás de aterro é 50%) 16/12=conversão de carbono para CH₄.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: O método apresentado neste trabalho é uma estimativa teórica, envolvendo a estimativa da quantidade de carbono orgânico degradável presente no lixo, calculando assim a quantidade de metano que pode ser gerada por determinada quantidade de resíduo depositado, considerando categorias de resíduos sólidos domésticos. Os cálculos utilizados neste panorama foi o sugerido pelo IPCC: Cálculo do Carbono Orgânico Degradável–COD: 12%. Cálculo do Fator de Correção de Metano para Aterro Controlado–FCM: 80% Cálculo da Fração de COD que Realmente Degrada–CODf: 72% Cálculo da Fração de Metano no Biogás–F: 50%. Cálculo de Lo=MCF.DOC.DOCf.F.16/12 Lo=80%.12%.72%.50%.16/12 Cálculos da emissão de Biogás LFG=k.Rx.L0.e^-k(x–T) De acordo com a Tabela 3.3 do Módulo 5 – Resíduos, do Guia do IPCC, Volume 3: Disposição de Resíduos Sólidos, de 1996, tem-se o valor de k para clima tropical – resíduo úmido (de acordo com a composição do lixo). De forma que utiliza-se um valor médio de k=0,09. O valor de Rx refere-se ao fluxo de resíduo no ano, quantidade de resíduos/habitante, média padrão =1,2 kg, multiplicada pela quantidade de habitante da Cidade de Marabá/PA, 243.583-(IBGE/2012), vezes 12 meses= 3,508 x10⁶. Para L0=MCF.DOC.DOCf.F.16/12 Portanto: L0= 0,8x0,12x0,72x0,5x16/12 = 0,04596 kg CH₄/kg RSD L0= 0,04596/0,0007168 t/m³ = 64,13 m³ CH₄/t RSD LFG=k.Rx.L0.e^-k(x–T) LFG = 0,09 x 3,507x10⁶ x 64,13 x e^0,72 = 4,160x10⁷ m³ CH₄/ano. A partir da metodologia adotada foi possível calcular a vazão teórica de gás metano para o Aterro de Marabá,, evidenciando um bom potencial para aproveitamento do biogás para produção de energia.

CONCLUSÕES: O presente trabalho atentou-se para a estimativa do potencial energético a partir da geração de biogás no Aterro Controlado de Marabá-PA. A partir da metodologia adotada foi possível calcular a vazão teórica de gás metano para o Aterro Controlado de Marabá, sendo que este potencial é de 4,160x10⁷ m³ CH₄/ano pode ser aproveitado de forma direta ou através da geração de energia elétrica, evidenciando-se como assim uma fonte de energia renovável.

AGRADECIMENTOS: Ao IFPA.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Aproveitamento do Biogás Proveniente do Tratamento de Resíduos Sólidos Urbanos para Geração de Energia Elétrica e Iluminação a Gás, 2007a.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATISTICA – IBGE. Cidade. Marabá/PA: IBGE, 2012. Disponível em: < http://www.ibge.gov.br > Acesso em: 03 de maio de 2013.

IPCC - PAINEL INTERGOVERNAMENTAL SOBRE MUDANÇA DO CLIMA. Módulo 6 – Lixo, do Guia para Inventários Nacionais de Gases de Efeito Estufa. Volume 2: Livro de Trabalho, 1996.

IPCC - PAINEL INTERGOVERNAMENTAL SOBRE MUDANÇA DO CLIMA. Módulo 5 – Resíduos. Volume 2: Geração de Resíduos, Composição e Gestão de Dados e Volume 3: Disposição de Resíduos Sólidos, 2006.