Os resíduos sólidos domésticos, gerados diariamente pela indústria e pelas famílias, criam um grave problema ambiental. A sua má gestão é um pré-requisito para o perigo de poluição do ar, do solo e da água.
Ao mesmo tempo, a sua eliminação está em maior medida relacionada com a sua deposição em aterro, que é considerada um dos métodos mais ineficazes de tratamento de resíduos. Por outro lado, parte destes resíduos é considerada muito adequada para a produção de eletricidade e calor.
Na maioria das vezes, a produção de energia a partir de resíduos refere-se à sua queima para produzir eletricidade ou vapor. As tecnologias modernas incluem processos térmicos, bioquímicos e químicos.
Produção de energia a partir de gás de aterro
A deposição em aterro é o método de tratamento de resíduos mais antigo e mais utilizado. A sua ampla adoção em todo o mundo deve-se em grande parte aos baixos custos iniciais.
No entanto, este método é caracterizado por vários efeitos colaterais. Os aterros representam um sério risco de poluição do ar, do solo e das águas superficiais. São fonte de odores desagradáveis, favorecem a criação de roedores, parasitas, etc. e são uma visão desagradável por si só.
Há também cada vez menos locais adequados para utilização como aterros sanitários. Durante a decomposição dos resíduos depositados em aterros, é liberado metano, um gás de efeito estufa que contribui para o aquecimento global.
A eliminação ou recuperação deste gás é um elemento fundamental da operação do aterro. É considerado muito adequado para utilização na produção de energia, onde as emissões nocivas também são significativamente reduzidas.
A construção de sistemas de aproveitamento de gás separado pode ser realizada tanto em aterros já em funcionamento como em novos. Na prática, está estabelecido que a liberação intensiva de metano, também chamado de biogás, começa após dois anos de cobertura de um determinado trecho do aterro e atinge seu máximo após cinco.
Posteriormente, diminui gradualmente. Acredita-se que a intensa liberação de gases dure cerca de 20 anos. O aterro não é recomendado para quaisquer materiais sujeitos a reciclagem, trituração, incineração ou compostagem.
Energia proveniente do tratamento térmico de resíduos
O tratamento térmico de resíduos inclui a sua combustão direta para produção de energia ou o seu processamento em combustíveis líquidos ou gasosos. Geralmente isso inclui o uso de processos de pirólise, gaseificação e hidrogenação.
Nos casos em que esteja prevista a incineração de resíduos, esta pode acontecer após a pré-triagem dos resíduos em frações com elevado poder calorífico ou pode ser incinerada sem pré-triagem (incineração geral).
Na incineração geral, os resíduos são queimados em fornos a uma temperatura da ordem de 850 a 1250 oC. Os gases liberados podem ser usados para produzir vapor, que, por sua vez, aciona uma turbina a vapor para produzir eletricidade. Também é possível produzir água quente após condensação do vapor.
Os incineradores utilizados hoje geralmente também são equipados com sistemas de captura e purificação dos gases nocivos emitidos.
A triagem dos resíduos para incineração visa retirar a parte não incinerável dos mesmos. O restante é convertido em combustível para ser queimado para produzir energia.
A pirólise é um processo de decomposição térmica de substâncias orgânicas e inorgânicas expostas a altas temperaturas da ordem de 400-1100 oC em ambiente sem oxigênio.
Os produtos finais da decomposição são óxidos de carbono e hidrogênio, dióxido de carbono, nitrogênio, acetona e pequenas quantidades de cinzas. Os gases combustíveis resultantes são então usados para gerar eletricidade.
A gaseificação é um processo de combustão parcial com fornecimento limitado de oxigênio. É considerado adequado para processamento de biomassa e resíduos plásticos. O processo resulta em gás combustível ou combustíveis líquidos de hidrocarbonetos. São utilizados vários métodos, dos quais o método de oxidação sob pressão a uma temperatura de cerca de 800 °C é frequentemente utilizado para obter gás de síntese com um poder calorífico de cerca de 10-15% do gás natural.
Sua composição inclui monóxido de carbono, hidrogênio, metano, dióxido de carbono, uma pequena quantidade de compostos de carbono como metano e etano. Este gás pode ser usado como combustível gasoso para alimentar caldeiras, turbinas a gás, motores de combustão interna e muito mais.
O processo de gaseificação é considerado adequado para a produção de energia em áreas remotas utilizando biomassa lenhosa. É considerada uma solução muito adequada para pequenas fábricas ou moinhos. O Syngas também pode ser usado para produzir metanol, gasolina sintética ou ser usado diretamente como substituto do gás natural.
Produção de energia durante o tratamento de resíduos biológicos e químicos
O tratamento biológico de resíduos sólidos geralmente está associado ao tratamento por processos aeróbios e anaeróbios. O tratamento aeróbico inclui principalmente compostagem, e o tratamento anaeróbico inclui fermentação anaeróbica, decomposição anaeróbica e apodrecimento.
Os resíduos com um teor relativamente elevado de substâncias orgânicas são submetidos a processamento biológico. Do ponto de vista da produção de energia, a digestão anaeróbica é preferida, pois libera biogás, que pode ser utilizado diretamente como combustível para produção de vapor ou eletricidade.
Freqüentemente, os resíduos sólidos são combinados com lodo de esgoto. O gás resultante pode ser alimentado diretamente nos queimadores para combustão, ou também pode ser purificado e transformado em gás doméstico.
Os resíduos sólidos orgânicos também podem ser processados através da fermentação, que produz etanol. Os resíduos utilizados são principalmente provenientes da silvicultura ou da agricultura.
Os resíduos sólidos de origem vegetal também podem passar por tratamento químico. O tratamento químico de resíduos geralmente se refere ao processo de esterificação, no qual o biodiesel é obtido como produto inicial, que pode ser utilizado como combustível.
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