Felipe Guedes Pucci

Compilação de inventários do ciclo de vida de

sistemas de gestão de Resíduos Sólidos

São Carlos – SP

2015

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1 Resumo

O mundo demanda novas alternativas às fontes energéticas fósseis e parte

da solução está nos resíduos sólidos biodegradáveis, que ainda contêm energia

solar em suas ligações covalentes, esta energia pode ser liberada na forma de gás

metano por meio da digestão anaeróbia metanogênica, ou biometanização, um

processo que ocorre na ausência de O2 e que não inviabiliza, como num aterro

sanitário, os nutrientes dos resíduos biodegradáveis, de forma que ainda possam ser

o alimento dos nossos alimentos.

Para realizar isso, é necessário compreender o papel do ser humano na

cadeia trófica global, principalmente nossa relação com os microorganismos, com o

fim de utilizar nossos resíduos em prol de nós mesmos e de outros animais. Desse

modo o resíduo tem de ser considerado como alimento de outro ser vivo, que terá

seu resíduo alimentando outro ser vivo, assim sucessivamente até que dos resíduos,

tenhamos produtos outra vez.

Esse é o modo de pensar da aquacultura multitrófica, que será integrada com

o efluente da biometanização multisubstratos em fase líquida acoplada a fase sólida.

Esta última, alimentará a criação de cogumelos com o biossólido digerido, que

depois pode ir para a lavoura e/ou agrofloresta. Enquanto isso, há na fração não-

biodegradável e não-reciclável dos Resíduos Sólidos Urbanos frações que podem

ser gaseificadas, em ciclos térmicos de trigeração.

Um método adequado para pensar sistemas como esse é o da Avaliação do

Ciclo de Vida (ACV), uma ferramenta que serve para comparar e determinar o

impacto ambiental e viabilidade econômica, social e ambiental de sistemas de

produto. O método da ACV será usado nesse trabalho para compilar inventários dos

sistemas de produto citados e assim caminhar um pouco no sentido de poder

determinar as melhores opções para serem aplicadas no Brasil, com o fim de se

adequar os municípios ao Plano Nacional de Resíduos Sólidos – PNRS em prol da

soberania energética e alimentar brasileira.

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2 Introdução

2.1 Fluxos circulares nos resíduos pós-industriais

Heráclito, Lavosier, e muitos outros pensadores reforçam a idéia de que a

matéria e energia estão num eterno devir.

A quantidade de conhecimento acumulado pela ciência permitiu uma

mudança de paradigmas com o advento da mecânica moderna no Séc. XX [1] que,

ao desvendar superficialmente a natureza do comportamento das partículas

subatômicas, permitiu o surgimento de proposições não determinísticas ao

comportamento destas [2], integrou de maneira complexa o ser humano na teia de

relações que compõem o fenomeno da vida e o universo [3], dando legitimidade

científica a religiões de base experimental-empirista como o budismo [4], e jogando

luz às investigações científicas das relações da mente e da matéria. [5]

Cerca de 10.000 anos depois da humanidade ter dominado o fogo, com o

acúmulo de conhecimento que, no iluminismo do séc. XVII, nos clareou com a

racionalidade necessária para fazer o fogo domesticado trabalhar para o homem, ao

desenvolver novos métodos de uso da energia da biomassa, da lenha, carvão, óleo

e gás no séc XVIII.

Essas energias externas ao nosso corpo, agora realizam de forma intensa o

trabalho que outrora era feito por pessoas ou animais. Nos países ditos urbanizados,

poucos trabalham nos setores primário e secundários da economia (agricultura e

indústria) sendo isso o motivo para se considerar que esses povos tenham entrado

na sociedade pós industrial [6] após a 2ª Guerra Mundial.

A economia passa, da produção de bens, para a realização de serviços, o

conhecimento se torna uma forma importante de capital, as ciências da informação,

cibernética, teoria dos jogos, teoria da informação se desenvolvem e são

implementadas. [7] Ao mesmo tempo, se constatou o pico do petróleo [8][9]

demonstrando a natureza ambígua de dependência-autonomia que temos do sol e

do resto da vida do planeta Terra.

A forma de pensar o planeta como um sistema autoregulado de

retroalimentações positivas e negativas também é marca do pensamento

pósindustrial [10]. Os processos nas mais diferentes disciplinas foram deixando de

ser lineares com começo e fim e foram se tornando cíclicos, para o pensamento

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pósindustrial, e pósfóssil, se urge que os Resíduos Sólidos e águas residuárias não

sejam apenas uma seta que sai fora do fluxograma do projeto em direção ao

tratamento e disposição final ambientalmente adequada[17][41] e isso abre caminho

para os serviços de criação de idéias, métodos, e pensamento industrial criativo, que

encontram novas utilidades nos Resíduos Sólidos e águas resíduárias, com o fim da

obtenção de comida, energia e água. [11]

2.2 Do berço ao berço

Trazer a diretriz de pensar a circularidade nos processos tróficos da vida do

globo, como a logística reversa dos processos de produção e de serviços, é o que

rege o método da Avaliação do Ciclo de Vida, que busca compilar os insumos,

produtos e os respectivos impactos ambientais para avaliar um sistema de produto

ao longo do seu ciclo de vida, [12] e assim dar suporte à tomada de decisão,

individual e/ou corporativa e/ou governamental.

2.3 Em busca de complementos aos biocombustíveis líquidos

A certeza de que as fontes de energia fóssil não são infinitas, gera a

demanda de se emancipar energética e materialmente delas, ao mesmo tempo em

que o planeta dá sinais de que a emissão de gás carbônico fóssil o levará a um

outro estado de equilibrio dinâmico climático ainda desconhecido [13], e que isso

possívelmente já está levando o planeta a ter mudanças climáticas. [14]

Ademais, balanços de energia e do ciclo de vida de combustíveis fósseis do

tipo: poço-à-roda contabilizam que se gasta mais energia em todo o sistema de

produto (gasolina, óleo diesel, gás natural) do que a energia útil fornecida ao veículo

ou máquina. [15]

Somado a esses problemas, o da depleção de matéria orgânica fóssil, o das

mudanças climáticas e poluição, e do maior gasto energético para a produção de

combustíveis fósseis, há a geração de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU), que não

para de crescer. Exaure a capacidade de lixões, aterros controlados e aterros

sanitários, e quando deixado na superfície escorre com a água da chuva, vai para os

rios terminando nos giros oceânicos, boiando no mar ou afundando atrapalhando a

fotossíntese oceânica e outros processos da vida [16]. Sendo estas partículas em

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grande parte constituída com os produtos que surgiram depois do domínio sobre as

moléculas carbônicas do petróleo.

Mais da metade do RSU brasileiro é composto de matéria orgânica [17] que,

até ir parar no local de destinação final, degrada o ambiente urbano, atrai vetores de

doenças como cães de rua, pombos e outras aves, ratos, baratas, mosquitos e

degrada o trabalho dos coletores de RSU e separadores autônomos de material

reciclável. Por fim quando essa Fração Orgânica do Resíduo Sólido Urbano

(FORSU) é enterrada no aterro, começa a gerar biogás, que não será totalmente

queimado ou coletado, cerca de metade dele irá para a atmosfera [18] contribuir, por

mais de uma década, 21x mais para o efeito estufa do que o CO2.

O ponto central dessa dissertação é sobre os conhecimentos de recuperação

da energia marginal [19], a energia dos resíduos biodegradáveis e combustíveis,

reinserindo-os num sistema em que os resíduos de um sistema sejam o insumo de

outro sistema, num ciclo de vida do berço ao berço. Muitos substratos podem ser

incorporados à digestão anaeróbia, a FORSU, o lodo de ETE, o esterco e os ossos

dos animais, as cinzas de fogões à lenha, de usinas de cana, as plantas e algas,

que gerarão biogás para ser incorporado na trigeração juntamente com o gás de

síntese, oriundo da gaseificação da fração não reciclável e não inerte e/ou matéria

orgânica humificada e lignínica (madeira). Os efluentes da digestão anaeróbia

seguem para a aquacultura multitrófica (hidroponia, cultuvo de macrófitas,

algacultura e piscicultura, e a agricultura) fechando o ciclo. Analises da OCDE [20]

indicam que os biocombustíveis líquidos de primeira geração, que se originam de

produtos da agricultura, como grãos, culturas ricas em sacarose, oleaginosas, e

gramíneas [21] competem com o uso de terra para a produção de alimentos.

Portanto, a biomassa de primeira geração é menos preferível dum ponto de

vista de retorno energético e competição para seguridade alimentar do que os

produtos e resíduos florestais e resíduos agrosilvopastorís, resíduos industriais e

municipais (segunda geração), e organismos microscópicos [22] (terceira geração).

No trabalho da OCDE [20] se indica o potencial da gaseificação e

biometanização dos resíduos não biodegradáveis e biodegradáveis

respectivamente. Se feito em um ciclo material completo, encaminhando os

efluentes líquidos para a criação de algas junto da aquacultura multitróficae

agrofloresta produz alimentos, ração, substrato para a agricultura (fertilizante

orgânico), gás metano, eletricidade, calor e água tratada. [11][19][23][62][64].

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3 Objetivos

Diante desses três problemas, a depleção dos combustíveis fósseis, as

mudanças climáticas e a gestão e destinação final dos RSU, vêm as perguntas:

Como obter mais energia na gestão dos resíduos?

Como aproveitar melhor a energia diponível ao nosso redor?

É claro que nessas pergunta há uma abrangência muito grande, e esse

estudo busca apenas apontar alguns, dentre os muitos caminhos possíveis para as

respostas, já que a noção de resíduo é um tanto subjetiva. Também tenta expor

alguns dos caminhos para a resolução desses três problemas e resposta dessas

duas perguntas.

Esse processo levará a elaboração de muito mais perguntas, suas respostas

nos levarão a questionar nossos métodos de gestão de resíduos, de transformação

energética, principalmente no que concerne as caldeiras, turbinas, para caminhar em

prol do uso, de células a combustível, do calor resídual de usinas (água quente

>36ºC e <100ºC e vapor vegetal), e a gaseificação acoplada ao uso de motores

stirling [24][25] e regrigeração por absorção [26], tudo isso em detrimento da

combustão simples da biomassa não facilmente biodegradável, e compostagem

simples da matéria biodegradável. Esse processo nos conduzirá a um melhor

desenvolvimento humano, condizente com os desafios do início desse século XXI.

3.1 Objetivo Geral

Elaborar diagramas de encanamento, instrumentação e controle e

organogramas, contendo as possíbilidades de gestão de resíduos sólidos assim

como a dinâmica dos cargos envolvidos em tal organização, de forma a associar o

tratamento da Fração Orgânica dos Resíduos Sólidos com a produção de energia,

tratamento de água e águas residuárias, produção de algas, macrófitas, peixes,

cogumelos e composto orgânico, com o fim de disseminar para a população o

conhecimento na língua portuguesa, da possibilidade de inserir a matéria e a energia

resídual, em sistemas integrados à produção de energia e comida [11], promovendo

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simultâneamente seguridade alimentar e saneamento, integrado aos ciclos tróficos

de GAIA, como consta na Figura 1 abaixo:

Figura 1 – Diagrama explicativo de um modelo de gestão integrada de resíduos biodegradáveis no escopo de uma cidade inteira, acoplado à estação de tratamento de esgoto, usina sucroalcoleira com trigeração e a aquacultura multitrófica. Cada um desses macroprocessos são sistemas de produto com diferentes configurações, de diferentes sofisticações tecnológicas e portanto diferentes entradas-saídas, a serem inventariadas e comparadas para um melhor desempenho das várias categorias de impacto, tanto da origem dos insumos quanto para o destino dos produtos.

3.2 Objetivo Específico

Elaborar inventários, através do método de ACV – Avaliação do Ciclo de Vida

[12][27][28][29], de cada um dos diferentes sistemas de produto situados na Figura

1. Cada um desses sistemas será simulado em 3 diferentes cenários em ordem

crescente de tamanho e complexidade, o menor será a gestão feita para o bairro, o

do meio para cada microbacia inteira, e o maior para toda uma cidade. A unidade

funcional será a gestão de um ano de resíduos sólidos urbanos de uma cidade.

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4 Revisão Bibliográfica

4.1 Biometanização

Esse é um processo metabólico fermentativo. Ferme- vem do francês fermé e

significa fechado, ou seja, é um processo que necessita ocorrer em um local sem

contato com o O2 atmosférico, seja no fundo dos corpos d’água, ou em invólucros

herméticamente fechados. Se estima que tenha sido o primeiro processo metabólico

a surgir ao longo da evolução da vida no planeta Terra, já que a fotossíntese só foi

realizar a emissão de O2 para a atmosfera posteriormente. [30]

Nos seres humanos, pode ocorrer a fermentação láctea nos tecidos

musculares quando o suprimento de O2 aos mesmos é insuficiente, causando a

cãibra. A fermentação também pode ocorrer no trato digestivo dos animais ou,

dependendo dos microorganismos que forem inoculados, serve na fabricação de

bebidas alcólicas fermentadas, queijos, yogurtes, pães, conserva de legumes e

silagem para ração.

O substrato da fermentação desse estudo é a matéria orgânica resídual, esta

é realizada por muitas espécies de microorganismos em simbiose, e o produto final

normalmente será o gás metano e gás carbônico, podendo também ocorrer a

geração de gás hidrogênio se for suprimida a atividade dos microorganismos

hidrogenotróficos.

A fermentação metanogênica pode ser dividida em quatro fases, a hidrólise,

em que ocorre a quebra de polímeros como proteínas, polissacarídeos e

triglicerídeos em aminoácidos, açúcares e ácidos graxos respectivamente, pela ação

de enzimas hidrolíticas extracelulares, estes monômeros serão convertidos a

hidrogênio, bicarbonato, ácidos carboxílicos de 3 e 4 e mais átomos de carbono.

Essa fase hidrolítica/acidogênica pode ser acelerada se o meio for termofílico (T=55-

65ºC) [31]. Em seguida vem a acetogênese onde ocorre a formação de gás

carbônico, gás hidrogênio e acetato. Por fim vem a metanogênese, em que parte da

produção de metano vem do gás carbônico que é reduzido a metano por Archaeas

que utilizam o hidrogênio como doador de e-, e outra parte vem do acetato que é

quebrado em metano e gás carbônico por Archaeas acetoclásticas e demais. [32]

O princípio da biometanização de resíduos biodegradáveis possivelmente

começou na China [33], com tanques cavados na terra e todo revestidos de tijolos

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de barro, em que eram encaminhadas as fezes humanas e animais através de um

duto que dava para o fundo do tanque de modo que o gás produzido fosse para a

parte de cima do tanque e não pudesse escapar para a atmosfera através desse

orifício, do lado oposto ao tanque há outro orifício também submerso para a retirada

do material digerido, ou recirculação.

Existem técnicas que podem ser usadas para melhorar o rendimento de

biogas de um reator, como a extrusão por pressão [34][35], o ultrassom e o ozônio

[36], a recirculação de efluente, temperatura, metais (Fe, Co, Ni)37, combinação de

substratos, tamanho das partículas de substrato, [38], ou buscar degradar as fibras.

[39]

4.2 Gestão de Resíduos Sólidos

No Brasil, se estima que, em 2013, 90,4% do RSU gerado foi coletado, o que

corresponde a 189.209 t/dia coletadas de um total de 209.280 t/dia gerados. Do que

foi coletado, 58,26%, ou 110.232 t/dia teve uma destinação final ambientalmente

adequada, o que na maioria dos casos envolve o enterramento em um aterro

sanitário. Infelizmente, 78.987 ton/dia, ou 41,74% do total coletado ainda tem uma

destinação final inadequada, o que significa o encaminhamento a lixões e aterros

controlados [40], que não são muito diferentes de lixões por não conter as medidas

de segurança necessárias para evitar o escape passivo de poluentes via água e ar,

ou até explosões por acúmulo de biogás. A disposição final para lixões ou aterros

controlados está proíbida em território brasileiro de acordo com o decreto 7.404/2010

[41].

4.2.1 RSU – Fração biodegradável de Resíduos de limpeza urbana

Um estudo dos resíduos sólidos de varrição de uma das bacias hidrográficas

da cidade de Porto Alegre – RS mostra este tem 62,2% de resíduos orgânicos [42],

como vegetação, folhas e galinhos, quando somado com tocos e galhos o

percentual passa para 77% do total. Outra pesquisa realizada com amostras de

varrição de vários locais do estado da Florida – E.U.A. mostra que as quantidades

de metais e poluentes orgâncos, como agrotóxicos foi detectada em quantidades

não significativas e em poucas amostras do total. [43] Se feita a separação dos

resíduos biodegradáveis do resto dos resíduos varridos, estes podem contribuir com

10

os sistemas de gestão integrada de resíduos biodegradáveis, principalmente os

galhos e tocos oriundos da poda e capina de árvores, arbustos e gramados de

espaços públicos e privados.

4.2.2 RSU – Fração biodegradável de Resíduos Domiciliares

Por compor mais da metade da composição do RSU brasileiro, esse resíduo é

o que guarda o maior potencial para a geração de biogás, visto que dos 5564

municípios brasileiros, apenas 211 declaram destinar alguma quantidade da fração

orgânica para estações de compostagem, o destino biometanização nem sequer

aparece nas estatísticas [44]. Um estudo polonês [45] revelou que se a FORSU for

misturada (25% vol.) com lodo de ETE (75%) numa biometanização de duas etapas,

a primeira acidogênica a 55ºC e a segunda metanogênica a 36ºC alimentada de

modo semi-contínuo, se produz mais biogás do que a mesma operação em modo de

batelada. Além disso se aumenta, a relação C/N de 9 para 11, simultaneamente à

produção total de biogas, se comparado com a digestão de somente o lodo de ETE.

4.2.3 Resíduos Industriais - RI

Os RI tem sua composição variável dependendo do tipo de processo, e por

isso neccessitam de coleta distinta dos RSU. Pela lógica é sempre mais prudente

que os diferentes tipos de resíduos sólidos da indústria não sejam misturados entre

sí, a fim de que se torne possível aproveitar o potencial de reciclo de cada um dos

tipos de resíduos. São nos resíduos sólidos das indústrias de alimentos e

agroindústrias que a fração biodegradável tem maior representatividade, e se a

segregação for feita no local de origem, torna-se possível o reaproveitamento dessa

fração orgânica, seja energicamente via biometanização, para a produção de

fertilizante, uso na ração animal, ou na criação de algas e macrofitas com o fim de

produção de biomassa e simultâneo tratamento da água. [46]

Dependendo do tipo de processo industrial, pode ocorrer a geração de

resíduo sólido contendo substâncias carcinogênicas, tóxicas, metais pesados e

patógenos que, se misturados com águas resíduarias biodegradáveis ou outros

resíduos sólidos de outros processos, podem contaminar todo o resíduo resultante e

dificultando o uso na gestão dos biodegradáveis e demandando tratamentos

específicos.

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Existem processos em que o resíduo sólido gerado tem natureza orgânica,

mas durante seu processamento foi adicionado algum produto que contivesse

metais pesados, como acontece com a industria de couro, que utiliza o cromo no

final do processo de curtimento e faz com que este termine contaminando as raspas

de pele. Nesse caso é possível realizar a lavagem deste resíduo sólido contaminado

com cromo com taxas de remoção de 30 – 60 5 %, para posteriormente realizar a

decomposição anaeróbia [47], e então processeguir com a compostagem [48] ou se

fazer a humificação com a vermicompostagem, que pode aumentar a taxa de

retirada de Cr via complexação nas substâncias húmicas e outras moléculas

orgânicas [49].

Outra fonte de matéria orgânica da industria vem das industrias e

manufaturas que processam madeira, geram serragem que, se isenta de

contaminantes como solventes, adesivos e biocídas, pode ser incorporada a

degradação anaeróbia como uma rica fonte de carbono[50], ou misturada com os

resíduos de criações de porcos para serem pirolisados.[51]

4.2.4 Resíduos Agrosilvopastoris.

Os efeitos que a revolução industrial teve na maneira do homem de produzir

seus alimentos foram drásticos, principalmente com o advento da sintetização

artificial de amônia – NH3, mineração de fósforo e outras rochas para uso como

fertilizante e do desenvolvimento de produtos químicos, como herbicidas, fungicidas

e pesticidas, e também da introdução de maquinário na lavoura. Os resíduos sólidos

agrosilvopastoris ganharam uma fração não orgânica, de embalagens de

agrotóxicos, medicamentos animais, peças e restos de tratores e implementos, de

mangueiras de irrigação, etc.

Para uma boa prática de gestão e de manutenção da vida do solo,

usualmente adotada por agricultores orgânicos, os restos vegetais costumam ser

reincorporados na própria lavoura como forma de reduzir a evaporação de água pelo

solo [52], reter carbono e aumentar a fertilidade do mesmo [53]. Contudo é possível

acoplar a produção de biogás com os restos das plantas [54], e principalmente as

fezes dos animais e a FORSU [55] sem perder os nutrientes contidos, já que se

pode utilizar o efluente e o sólido na fertiirrigação e/ou na aquacultura multitrófica, e

o biogas serve para fornecer energia. Um estudo chinês [56] de um biodigestor de

12

8m³ (escala doméstica) operado com restos de uma lavoura de caqui, que envia os

efluentes sólido e líquido de volta para a lavoura e usa o biogas para movimentar as

máquinas de processamento do caqui e usa o gás carbônico na câmara de

conservação de alimentos, gera um lucro líquido de 80 US$/ano.toneladaresíduo.

Para o desenvolvimento estratégico do Brasil a extração de energia tem de

ser a mais eficiênte possível. Shilton & Guieysse (2010, 5p.)[19] compararam os

rendimentos energéticos brutos da fermentação alcólica da cana-de-açucar feita

atualmente e uma possível fermentação metanogênica da mesma, os resultados

mostraram que o retorno energético bruto do caminho do biogás foi 576-811

GJ/ha.ano contra 94-116 GJ/ha.ano para a fermentação alcólica praticada

atualmente.

4.2.5 Captura de biogás em aterros e biocélulas

Diante do cenário brasileiro de destinação final do RSU para aterros

sanitários, a coleta do biogás gerado nestes não pode ser desprezada, é uma forma

de digestão anaeróbia de baixa eficiência de cerca de 140m³ de CH4/tonRSU[57]

contra faixas de rendimento de mais de 400m³ de CH4 para a biodigestão dedicada,

mas que conta com muito campo de aplicação, pois já existem muitos aterros

sanitários, aterros controlados e lixões no Brasil. Normalmente em um aterro

sanitário, cerca de 50% do biogas gerado consegue ser coletado pelos tubos de

coleta de gás[18], a outra metade se difundirá pelos sólidos e sairá para a

atmosfera, alguma porcentagem do metano que se difundirá para a atmosfera pode

ser oxidada no solo de cobertura, cerca de 10 a 15%[58].

A realidade dos aterros pode ser ainda pior. José Berto Neto (2009 588p.)[59]

em sua tese revelou que as concentrações de metano e gás carbônico no ar em 8

aterros sanitários do estado de São Paulo estavam em torno de 18.000 ppm e 5.500

ppm respectivamente, 10.000x e 15x maiores que os valores normais da atmosfera.

O autor ainda estimou a taxa de fluxo solo-ar do metano na ordem de 276,82 a

75.730,20 ton CH4/ano contra somente 73,52 a 307,31 ton CH4/ano para o fluxo nos

dissipadores verticais, ou seja, muito mais metano está escapando para a atmosfera

do que indo para os queimadores e/ou coletadores de metano. E o pior é que não foi

notada diferença nas taxas de fluxo quando foi comparado as medidas do ar de um

aterro sanitário com de aterros controlados e lixões que também foram avaliados.

13

Até o aterro sanitário Bandeirantes próximo a cidade de São Paulo – SP, que conta

com sistema de sucção do biogás para geração de energia, também registrou níveis

de metano no ar que não o diferenciam dos demais.

Isso demonstra que mesmo um aterro sanitário, com todas as medidas de

contenção, coleta e reaproveitamento do escape de biogas, não consegue realizar

um reaproveitamento energético eficiente da fração biodegradável, e muito menos

das frações combustíveis que poderiam ser incineradas. Outro problema do

enterramento dos resíduos biodegradáveis é a perda de grande parte dos nutrientes

que ficarão imobilizados dentro do mesmo. Se estima que apenas 3% e 0% do

enxofre e do fósforo que entra no aterro será emitido para a atmosfera e 1% e 2%

será emitido no lixiviado [60], respectivamente. Pensando nisso a União Européra

aprovou em 2003 uma decisão de proíbir o envio de resíduos biodegradáveis a

aterros sanitários [61], como forma de estimular formas mais eficientes de

reaproveitamento material e energético.

4.3 Aquacultura multitrófica

O efluente líquido que sai do processo de biodigestão, ainda tem nutrientes e

DBO que podem ser incorporados como alternativa a aquacultura convencional [62].

Primeiro o efluente passa por uma bacia de infiltração para permitir um tempo maior

de residência de sólidos e para eliminar um pouco a turbidez e permitir uma melhor

absorção de luz pelas algas, em seguida, no tanque de algas, estas gerarão

biomassa com os nutrientes e luz solar, num meio em que busca ter razões de

10N:5Si:1P, para estimular o desenvolvimento de diatomáceas[63][64]. A fonte de N

pode ser urina humana nitrificada [65], pode ser adicionado farinha de ossos para

Ca e P, e cinzas para Si Ca Al Fe e K, juntamente com a injeção de gás carbônico

do tratamento do biogás e do gás de escape dos processos térmicos.

Com isso, parte do fluxo do tanque de algas, pode ser enviado para um

tanque de macrófitas[46], e/ou serem colhidas via decantadores e/ou centrífugas. No

tanque de macrófitas pode haver peixes como a tilápia que filtra as microalgas e

come o zooplankton que se desenvolverá. As macrófitas podem ser diretamente

colhidas [66], as algas e fezes decantadas podem ser enviadas ao tanque de peixes

como ração ou ir para a digestão anaeróbia[22].

14

5 Materiais e Métodos

Esta dissertação não prevê a realização de atividade experimental, e nem

laboratorial, realizará coletas de dados de usinas, ETEs e aterros seja em campo,

por bibliografia ou por consulta pessoal. A principal atividade será a pesquisa na

bibliografia de avaliações do ciclo de vida de cada um dos assuntos apresentados, e

de diferentes escalas, com o fim de se obter dados condizentes com a realidade

brasileira para a construção real de usinas em três tamanhos de escala, a partir dos

diagramas relacionando os diferentes escopos e fronteiras de sistema, como forma

de se obter razões de scale-up e scale-down e de verificar se os ganhos de escala

normalmente verificados nas grandes escalas superam as maiores distâncias

percorridas pelos resíduos sólidos e os outros fluxos intermediários do sistema.

Como forma de auxiliar na construção dos diagramas e da avaliação de

inventário para a posterior construção de um ciclo de vida, será necessária a

consulta a fornecedores de materiais, catálogos, manuais e afins com o objetivo de

se estabelecer os preços, composição material de cada objeto, assim como os locais

de origem de cada produto, até sua matéria prima. Esse tipo de procedimento visa

comparar a realidade brasileira com as bases de dados usadas pelos programas de

avaliação de impacto ambiental e do ciclo de vida que normalmente contem

informações dos processos e fluxos de produtos e serviços relativos aos países

europeus e de outros países ricos.

5.1 Avaliação do Ciclo de Vida

Normalmente se realiza uma avaliação do ciclo de vida para comparar

alternativas que realizem uma mesma função, ou para saber a quantidade de

impacto de um determinado processo.(escolhendo uma categoria de impacto, e.g.

potencial de eutrofização, potencial de depleção de combustível fóssil, ruído,

degeneração do trabalhador).

As etapas de uma ACV não são rigidas e podem acontecer fora de ordem,

mesmo assim normalmente consiste em primeito definir a Unidade Funcional (e.g.

U.F.=1 L de bebida engarrafada na loja, na comparação do impacto entre o uso de

garrafas de vidro ou garrafas de plástico), que é a quantificação em uma unidade

adequada do desempenho de determinado sistema de produto (nesse caso

15

produto significa também um serviço), de modo a se poder escolher a opção que

tenha menos encargos sociais, ambientais e econômicos, dependendo dos

indicadores escolhidos. No caso deste estudo, a unidade funcional do sistema de

produto macroscópico (Figura 1) será a geração anual de RSU de uma cidade

inteira.

Feito isso, está definido o escopo geral, resta definir as fronteiras de cada

sistema de produto a ser estudado, de modo a poder contabilizar os fluxos de

emissões e de entrada-saída dos produtos, insumos e resíduos, envolvidos em cada

operação unitária.

Figura 2 – Diagrama de trabalho na elaboração de uma Avaliação do Ciclo de vida. As setas indicam que esse processo não é linear, sendo normal idas e vindas devidas as novas interpretações e informaçoes adicionadas ao sistema de estudo.

Uma vez que na pesquisa estejam feitos os inventários dos diferentes

sistemas de produdo que forem considerados, poderá ser feita uma avaliação de

impacto, que normalmente é feita por programas como o OpenLCA, GaBi 5,

SimaPro 7, EarthSmart, Quantis SUITE 2.0, enviance, dentre outros. Estes

receberem as informações de inventário da quantidade de insumos e produtos de

cada operação, e contabiliza-as de acordo com as informações do fator de impacto

de cada processo que esteja na base de dados sendo usada. Existem métodos de

cálculo de impacto consagrados e que podem ser usados para calcular os valores

finais de impacto, como CML2002, Eco-indicator 99, EDIP97 EDIP 2003, EPS 2000,

Impact 2002+, LIME, LUCAS, ReCiPe, TRACI, MEEuP.

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6 Cronograma e Desenvolvimento de Projeto

As três escalas de cenário a ser criado para cada sistema de produto são:

1- No portão de uma usina de bairro

2- No portão de uma usina de uma microbacia

3- No portão de uma usina municipal.

Março/Abril/Maio – Definição de escopo, fronteiras de sistema e inventário de três

escalas de sistemas de produto de coleta de RSU separado na fonte, poda e capina

de áreas verdes e outras frações biodegradáveis (U.F. Energia transporte/ton

FORSU na porta da unidade de gestão).

Junho/Julho/Agosto – Definição de escopo, fronteiras de sistema e inventário de

três sistemas de produto de fermentação anaeróbia multifases (U.F. m³ CH4/ton

Sólidos Voláteis). Volumes totais: 1 – reator~10m³ 2 – 50-200 m³ 3 - >2.000 m³

Setembro/Outubro/Novembro – Definição de escopo, fronteiras de sistema e

inventário de três escalas de sistemas de produto dos processos de aquacultura

multitrófica, de criação de cogumelos e de agrofloresta (U.F. kg peixe/volumetotal ou

kg alga/volumetotal ou na agrofloresta, ton de biomassasaída/ha.trabalhador).

Decembro/Janeiro – Definição de escopo, fronteiras de sistema e inventário das

três escalas de sistemas térmicos integrados de trigeração e tratamento de gás (U.F.

eficiência=%, ou kWhsaída/kWhentrada).

Fevereiro/Março – Trabalho de integração dos inventários, redação do texto,

elaboração de cálculos em planilha, e edição das camadas de encanamento, de

informação, instrumentação e controle, do diagrama geral.

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