Colocar o Lixo para uma Boa Utilização com o Lixo-para-Energia
Foto: Jan Truter
Durante as últimas quatro décadas, nós, seres humanos, ter triplicado o nosso consumo de recursos naturais da terra, disse um recente relatório do Programa ambiental das Nações Unidas. E de acordo com o World Resources Institute “metade a três quartos dos insumos anuais de recursos para as economias industriais são devolvidos ao meio ambiente como resíduos em apenas um ano.”
em 2013, os EUA produziram 254 milhões de toneladas de lixo, ou resíduos sólidos urbanos. Cerca de 87 milhões de toneladas foram compostadas ou recicladas, 32,7 milhões de toneladas foram queimadas por energia e 134,3 milhões de toneladas foram para aterros.
os resíduos sólidos urbanos são constituídos por papel, cartão, alimentos, aparas, folhas, madeira, couro, plásticos, metais e materiais sintéticos à base de petróleo. Nenhuma abordagem única pode lidar com todos os tipos de resíduos, então uma “hierarquia de gestão de resíduos” é usada para classificar as estratégias de lidar com resíduos de acordo com seus impactos ambientais. Um princípio fundamental da gestão sustentável dos resíduos é tentar lidar com os resíduos o mais alto possível na hierarquia dos resíduos.
a primeira prioridade é evitar a produção de 
resíduos reduzindo o consumo e as embalagens. A próxima melhor opção é reciclar; a compostagem de resíduos orgânicos vem a seguir. Segue-se a combustão dos resíduos pós-reciclados para fins energéticos e, finalmente, a deposição em aterros.
o número de aterros americanos tem diminuído ao longo dos anos, mas o tamanho médio dos aterros existentes tem aumentado. Os aterros podem emitir dióxido de carbono, metano, compostos orgânicos voláteis e outros poluentes perigosos para a atmosfera. Nos EUA, eles são o terceiro maior contribuinte de emissões de metano, cujo potencial de aquecimento global é 25 vezes mais potente do que o dióxido de carbono em mais de 100 anos. Os gases dos aterros também podem mover-se no subsolo, causando incêndios e explosões, e o líquido ou lixiviado que se acumula em aterros pode contaminar as águas subterrâneas. Além disso, os aterros são desagradáveis e cheiros.
um aterro em Danbury, comando. Foto: Nações Unidas
aterros de resíduos sólidos traz consigo os problemas descritos acima, e também significa que toda a energia inerente aos resíduos é desperdiçada. Queimar os resíduos em usinas de desperdício de energia não só reduz seu volume em 87 por cento, mas também pode aproveitar a sua energia incorporada e colocá-lo em bom uso.
Usinas que queimam resíduos para produzir energia elétrica construído na década de 1970. Após a Lei do Ar Limpo entrou em vigor, tornou-se claro que as plantas estavam produzindo perigosos de mercúrio e dioxinas emissões; normas foram estabelecidas que proibiu descontrolada queima de lixo e limita as emissões de material particulado. Durante a década de 1990, a U. S. A Environmental Protection Agency estabeleceu os regulamentos de tecnologia de controlo máxima possível, que exigiam instalações de resíduos para energia para instalar os controlos da poluição atmosférica. Em 2007, a EPA comparou as emissões de resíduos à energia entre 1990 e 2005; encontrou diminuições de 24 por cento no óxido de nitrogênio, 88 por cento no dióxido de enxofre, 99 por cento em dioxinas e 96 por cento no mercúrio.
nos EUA, existem atualmente 77 instalações de resíduos para energia em 22 Estados, processando 95.023 toneladas de resíduos por dia, capaz de gerar 20.800 gigawatt horas de eletricidade por ano. A Europa tem mais de 400 plantas deste tipo e outras 300 encontram-se noutras partes do mundo.
a maioria destas plantas são instalações de combustão em massa. Os resíduos são armazenados em grandes bunkers, em seguida, transportados para uma grade móvel em um forno onde é queimado a mais de 850C por pelo menos dois segundos para garantir a combustão completa. O calor do forno aquece a água em uma caldeira, criando vapor que transforma uma turbina para dirigir um gerador que faz eletricidade. A eletricidade então entra na rede. Na Europa, algumas centrais combinam a produção de electricidade com um sistema de aquecimento urbano, utilizando o excesso de vapor para criar calor utilizado para aquecer as casas.
desperdício à espera de ser queimado. Foto: Ari Herzog
cerca de 20 por cento do que resta após a queima é cinza de fundo não-perigoso; alguns deles são usados para a cobertura em aterros para reduzir o lixiviado ou é depositado em aterros. Na Europa, é frequentemente utilizado na indústria da construção civil ou na construção de estradas.
a combustão de plásticos como o cloreto de polivinilo produz emissões tóxicas, pelo que os gases de escape da caldeira, os gases de combustão, devem ser tratados com filtros, absorção, depuração e/ou outro equipamento antes de poderem ser libertados na atmosfera. Os gases de combustão contêm cinzas volantes constituídas por partículas e produtos químicos tóxicos. As cinzas volantes são menos de 5% dos resíduos que entram na instalação; podem ser tratados, mas precisam ser eliminados como resíduos perigosos. De facto, todos os poluentes, mesmo filtrados ou presos, têm de ser eliminados em aterros especiais. As águas residuais produzidas pela central são depois libertadas.
a Lei do ar limpo estabelece normas para a emissão de dióxido de enxofre, cloreto de hidrogénio, óxidos de azoto, monóxido de carbono, partículas, cádmio, chumbo, mercúrio e dioxinas. O federal Resource Conservation and Recovery Act (Lei federal de conservação e recuperação de recursos) exige o teste das cinzas que sobraram para garantir que não são perigosas e são adequadamente eliminadas ou reutilizadas. Os requisitos do estado são, por vezes, ainda mais rigorosos do que os regulamentos federais.Como as emissões de dioxina são a principal preocupação com as usinas de desperdício de energia, Nickolas Themelis, diretor e fundador do centro de Engenharia da terra da Universidade de Columbia e presidente do Global Waste-to-Energy Research and Technology Council, e seu estudante Henri Dwyer publicou um inventário das emissões de dioxina de 2012.
“todas as centrais de resíduos de energia chegaram a algo como três gramas por um ano”, disse Themelis. “Para comparar, o total de dioxinas dos EUA era de 3.000 gramas. Uma das grandes fontes foi incêndios em aterros com 1.300 gramas.”
” All the plants in the U. S. emitir emissões de dioxina significativamente menores do que os limites estabelecidos nacionalmente…cerca de 100 vezes mais baixo”, disse Athanasios Bourtsalas, professor assistente adjunto no departamento de terra e Engenharia da Universidade de Columbia. “E não há evidência de quaisquer substâncias tóxicas associadas com desperdício de energia. Toda a nossa pesquisa passada provou que o desperdício de energia é uma técnica de gestão de resíduos muito sustentável para as mais de 1.000 usinas atualmente operando no mundo.”
a garra em Covanta Haverhill, MA plant. Foto: Rebecca Zieber
Covanta, uma líder da indústria com 41 instalações em todo o mundo, afirma que suas plantas dos EUA operam em mais de 60 a 90 por cento abaixo dos limites de emissões exigidos. Sua tecnologia de controle de emissões de última geração injetam amônia ou ureia no forno para transformar óxido de nitrogênio (um componente de fumaça e chuva ácida) em nitrogênio inofensivo; carbono ativado adicionado aos gases de combustão absorve mercúrio e dioxinas; lama de cal é pulverizada no Escape, removendo 95 por cento de dióxido de enxofre e ácido clorídrico; e um “baghouse”, muito parecido com um aspirador, remove 99,5% da matéria particulada do gás de combustão. O Covanta monitoriza as emissões 24 horas por dia.
Além de gestão sustentável de resíduos, resíduos de energia, as plantas proporcionam outros benefícios, tais como portão de taxas (taxa por tonelada pagos pelo município, a facilidade para receber os resíduos), a electricidade e/ou de co-gerado calor que é produzido, o valor da sucata recolhida, e, potencialmente, créditos de carbono para as energias renováveis (Porque a sua fonte de combustível é sustentável, resíduos de energia, é considerado uma das tecnologias de energias renováveis). Uma planta média de processamento de resíduos sólidos urbanos pode gerar cerca de 500-600 kWh por tonelada; a 6 centavos por kWh, uma tonelada de resíduos pode trazer $30 a $36. A produção de eletricidade através de resíduos em vez de combustíveis fósseis também economiza um barril de petróleo ou um quarto de tonelada de carvão para cada tonelada de resíduos sólidos que são queimados. Em termos de emissões de CO2, quando este método é comparado a aterros que não recuperam as suas emissões de metano, o desperdício-a-energia economiza uma tonelada de CO2 por tonelada de resíduos; quando comparado com aterros que recuperam os seus gases de aterro, economiza cerca de meia tonelada de CO2 por tonelada de resíduos.
três novas tecnologias têm o potencial de reduzir ainda mais as emissões tóxicas, deixar menos resíduos e produzir gás de Síntese, Uma mistura de gás que pode ser utilizado como combustível para a electricidade ou transformado em outros produtos energéticos. As três novas tecnologias— gaseificação, gaseificação de plasma e pirólise—são consideradas “tecnologias de conversão”, que são tecnologias que não envolvem combustão (queima com oxigênio). Eles Super-aquecem resíduos sólidos em ambientes de baixo oxigênio, o que reduz grandemente a produção de emissões tóxicas, e facilita a recuperação imediata de metais e escórias de modo que menos resíduos vai para aterros e o que permanece é menos tóxico.Apesar destas vantagens, nenhuma destas novas tecnologias ainda foi lançada em escala comercial nos EUA no Japão e na Europa, onde a terra para aterros é escassa, plantas de tecnologia de conversão têm sido apoiadas com subsídios do governo e regulamentos favoráveis. Mas os custos são altos, porque algumas plantas exigem resíduos mais homogêneos, cuja pré-triagem adiciona ao custo, e os métodos atuais de limpeza de syngas são caros.Bourtsalas explicou que enquanto as usinas de queima em massa podem processar mais de 1.000 toneladas de resíduos sólidos por dia, as usinas de tecnologia de conversão no Japão processam apenas cerca de 100 Toneladas por dia; elas estão na fase piloto. A instalação de US $ 900 milhões de Tees Valley no Reino Unido foi construída usando gaseificação para processar 700 mil toneladas de resíduos por ano. Programado para abrir em 2015, ele nunca saiu do chão, e foi à falência.
“toda a tecnologia em uso agora é a combustão básica, fazendo vapor, exceto para as pequenas plantas no Japão. Seria bom ter mais de uma tecnologia”, disse Themelis. “Mas um dos problemas de desperdício-a-energia vs. aterros é que custa um pouco mais—em média, custa $20 por tonelada a mais. Mesmo esse pouco de dinheiro é suficiente para fazer a diferença, então se você tiver um novo processo que vai custar mais US $100, ele não vai. É economia.”
os plásticos representam 13% dos resíduos sólidos urbanos.
a melhor maneira de promover as tecnologias de conversão seria separar mais dos 10.000 tipos diferentes de plásticos nos resíduos sólidos urbanos. Atualmente, apenas 10% dos plásticos são separados em programas de reciclagem. “Se você pudesse separar todos os plásticos, então você teria uma boa matéria-prima para as tecnologias de conversão…estamos trabalhando nisso”, disse Themelis. “Os resíduos sólidos urbanos de Nova Iorque têm, em média, 11 megajoules por quilograma. Os plásticos, se separados, teriam 35 megajoules por quilograma, por isso faz sentido começar com isso.”
porque as taxas de reciclagem dos EUA têm sido presos em torno de 34 por cento durante anos, alguns defensores para tecnologias de conversão argumentam que a reciclagem e compostagem não pode lidar com todos os resíduos, e que, a fim de reduzir a quantidade que vai para aterros, alguma forma de processamento térmico é necessária. Os que se opõem aos resíduos energéticos argumentam que concorrem com a reciclagem porque as instalações precisam de ser capazes de processar resíduos suficientes para serem rentáveis e, por vezes, têm mesmo de os transportar de longe, criando mais emissões de gases com efeito de estufa nos transportes. E como quase metade do custo de uma planta vai para o controle da poluição, eles mantêm que o dinheiro poderia ser melhor gasto avançando redução de resíduos e reciclagem.
a Central de resíduos em energia de Copenhaga
na Europa, No entanto, resíduos em energia não é um impedimento para a reciclagem. A suécia, a Dinamarca e os Países Baixos encontram-se entre os países com mais instalações de tratamento de resíduos em energia e têm algumas das taxas de Reciclagem mais elevadas. Algumas das mais modernas instalações da Europa oferecem agora também outras atracções. Uma fábrica em Copenhague, que será inaugurada em março de 2017, terá um declive de esqui, e a fábrica de Spittelau em Viena é considerada um dos 10 melhores locais turísticos da cidade por causa de seu design exterior fantasioso.
O Spittelau planta em Viena
Nos EUA, lixo-para-energia queimados cerca de 12 por cento dos resíduos sólidos urbanos em 2013, menos do que 15 por cento no início da década de 1990. Este é, em parte, porque a deposição em aterro ainda é uma opção mais econômica nos EUA, onde a terra é abundante. As exceções são lugares como Nova York que precisam transportar lixo longas distâncias.
por muitos anos, Nova Iorque enviou cerca de 550.000 toneladas de resíduos para usinas de desperdício de energia em outras partes do estado, mas recentemente, o Departamento de saneamento comprometeu-se a enviar 800.000 toneladas, com aumentos no futuro. Em Nova York, 25 por cento dos resíduos vai para essas plantas e 75 por cento vai para aterros, o que é melhor do que a média nacional de 10 por cento e 90 por cento, disse Themelis.
há várias razões para o desenvolvimento parado de resíduos-a-energia nos EUA que ainda tem uma reputação infundada de poluição em alguns círculos, e as comunidades podem se opor a instalações de localização em seu meio. Além disso, o custo da construção de uma nova instalação é elevado, e pode levar anos para proporcionar benefícios econômicos.
“na maioria dos estados dos EUA, o imposto de aterro é menos caro do que a taxa do portão de resíduos para energia, e não há legislação nacional”, disse Bourtsalas. “Na Europa existem directivas muito fortes-todos os países da União Europeia são obrigados a implementar resíduos em energia nos seus sistemas de gestão de resíduos. Nos EUA, cada Estado tem sua própria legislação, eles não têm uma única diretiva com a capacidade de pressionar legisladores e diferentes partes interessadas para promover a gestão sustentável de resíduos.”
a primeira e única usina de desperdício de energia a ser construída nos Estados Unidos desde 1995 começou a operar no verão passado no Condado de Palm Beach, Fla. A US $ 672 milhões de usina de última geração espera reduzir os resíduos que vão para o aterro em 90 por cento, gerar 100 MW de eletricidade, e recuperar 27 mil toneladas de Metais após o lixo ser queimado a cada ano. Ele atende os limites de emissões mais baixos de qualquer instalação em operação nos Estados Unidos.
a fábrica de Shenzhen
a maior usina de desperdício de energia do mundo está sendo construída em Shenzhen, China. Situado em 35 acres com um design de estádio, a instalação de cinco acres irá incinerar 5.500 toneladas de lixo diariamente, um terço do lixo gerado pelos moradores de Shenzhen. A Usina de última geração, que deverá abrir em 2020, também conta com um parque e um hotel. O crescimento da tecnologia na China é notável:em 2005, tinha 15 usinas de resíduos para energia; hoje existem 188.
Oslo, a Central de Klemetsrud da Noruega, que produz electricidade e calor, também emite mais de 330.700 toneladas de CO2 por ano à medida que queima resíduos sólidos urbanos. Recentemente, a planta realizou um teste para capturar as emissões de CO2 dos fumos e foi capaz de manter até 90 por cento deles de entrar na atmosfera. A Noruega está agora planejando uma us $ 300 milhões de US $ em escala completa de captura de carbono até 2020. O CO2 capturado será enviado para o mar do Norte para ser injetado e armazenado sob o mar, ou injetado em campos de petróleo e gás para aumentar a produção.
o mercado global de resíduos para energia está projetado para crescer cerca de 5,9 por cento ao ano para chegar a US $ 37,64 bilhões em 2020, acima de US $25,3 bilhões em 2013, de acordo com um relatório de 2015. O Conselho de pesquisa e Tecnologia Waste-to-Energy está ajudando a promover este crescimento, promovendo as melhores tecnologias, trabalhando com suas organizações irmãs no Brasil, Chile, China, Índia, Itália e em outros lugares, e divulgando a palavra sobre os benefícios do waste-to-energy.