Aproveitamento Energético de Resíduos Sólidos Urbanos

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Universidade Federal de Alagoas 
Centro de Tecnologia 
Engenharia Ambiental e Sanitária 
 
 
 
 
 
 
 
 
LORAN PERES DA SILVA 
 
 
 
Aproveitamento Energético dos Resíduos Sólidos 
Urbanos do Futuro Aterro Sanitário no Município de 
Estrela de Alagoas - AL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Maceió 
 2017 
Universidade Federal de Alagoas 
Centro de tecnologia 
 Engenharia Ambiental e Sanitária 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aproveitamento Energético dos Resíduos Sólidos 
Urbanos do Futuro Aterro Sanitário no Município de 
Estrela de Alagoas - AL 
 
 
 
Trabalho realizado sob a orientação da 
professora Drª Karina Ribeiro Salomon, 
como requisito avaliativo da disciplina de 
Energia e Meio Ambiente. 
 
 
 
 
 
Maceió 
2017 
1. Introdução 
O crescimento demográfico e do poder de compra da população brasileira resulta 
consequentemente em uma maior taxa de geração de resíduos sólidos urbanos que por 
sua vez, se dispostos inadequadamente no meio ambiente acarretam em sérios 
problemas ambientais. É evidente a necessidade de propor medidas mitigadoras para 
esses danos ambientais, tendo em vista que a degradação da matéria orgânica, que 
corresponde geralmente a 50% da sua composição, gera lixiviados e gases geradores do 
efeito estufa. 
 A gestão adequada dos resíduos sólidos urbanos e a geração de energia através do 
biogás em aterros sanitários são soluções ambientalmente sustentáveis gerando energia 
elétrica renovável e limpa (SULLIVAN,2016). O biogás é uma mistura gasosa obtida a 
partir da decomposição anaeróbia de materiais orgânicos, onde o metano e o dióxido de 
carbono encontram-se em maiores quantidades (SALOMON e LORA, 2005; 
ZANETTE, 2009). 
Existem três situações possíveis para o aproveitamento do biogás: o primeiro caso 
consiste na queima direta (aquecedores, esquentadores, fogões e caldeiras) e o segundo 
caso é referente a conversão do gás em eletricidade. Isto significa que o biogás permite 
a produção de energia elétrica e energia térmica (MARTINS, 2014). 
Portanto, observa-se a importância do referido estudo do reaproveitamento 
energético do futuro aterro sanitário para o município de Estrela de Alagoas – AL 
(Figura 1), aliando a preservação ambiental com geração de emprego, renda e em uma 
melhor qualidade de vida para a população direta e indiretamente afetada. 
 
Figura 1: Município de Estrela de Alagoas - AL 
 
Fonte: Google Maps, 2017. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Objetivos 
O Objetivo geral dessa pesquisa é realizar um levantamento do potencial 
energético dos resíduos sólidos urbanos que irão compor o aterro sanitário 
sediado no município Estrela de Alagoas – AL. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Metodologia 
O IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) (1996) apresenta uma 
metodologia de fácil aplicação para estimar o gás metano a partir de resíduos sólidos 
para países ou regiões específicas. 
Este método estima a quantidade de carbono orgânico degradável presente no 
resíduo, calculando assim a quantidade de metano que é determinado considerando 
diferentes categorias de resíduos sólidos e são necessários dados estatísticos da 
população e da composição gravimétricas dos RSU (MENDES; SOBRINHO, 
2008). 
 
𝑳𝒐 = 𝑭𝑪𝑴 𝒙 𝑪𝑶𝑫 𝒙 𝑪𝑶𝑫𝒇 𝒙 𝑭 𝒙 
𝟏𝟔
𝟏𝟐
 (1) 
𝐿0: potencial de geração de metano do lixo (Gg de 𝐶𝐻4) 
FCM: fator de correção de metano (%); 
COD: carbono orgânico degradável (Gg de C); 
𝐶𝑂𝐷𝑓: fração de COD dissociada (%); 
F: fração em volume de metano (%); 
16
12
: fator de conversão de carbono em metano (Gg de 𝐶𝐻4 /Gg de C). 
O carbono orgânico degradável (COD) é o carbono orgânico dos resíduos que é 
acessível à decomposição bioquímica, estimado com base na composição de resíduos 
a partir da equação (2). 
𝑪𝑶𝑫 = ∑ 𝑪𝑶𝑫𝒊 𝒙 𝑾𝒊 (2) 
 Onde, 
𝐶𝑂𝐷𝑖 : Fração de carbono orgânico degradável no tipo de resíduo i, obtida na tabela 
1. 
 Wi: Fração do tipo de resíduo i por categoria do resíduo 
 
Tabela 1: Fração de carbono orgânico degradável 
Componente COD (% em massa) 
A) Papel/Papelão 40 
B) Resíduos de parques e 
jardins 
17 
C) Restos de alimento 15 
D) Têxteis 40 
E) Madeira 30 
 Fonte: Adaptado IPCC (2006). 
3.1 Modelo LandGEM 
O LandGEM (Landfill Gas Emissions Model) é um programa desenvolvido pelo 
Control Technology Center da EPA (Evironmental Protection Agency) (EPA, 2005). 
O programa é uma ferramenta que pode ser usada para estimar taxas de geração de 
biogás, metano, dióxido de carbono, compostos orgânicos não metânicos e os poluentes 
atmosféricos individuais de aterros de resíduos sólidos (FIGUEIREDO, 2012). 
3.2 Cálculo da Potência e Energia disponíveis 
A determinação da potência disponível pode ser feita por meio da Equação 3 
(PECORA, 2009). 
 𝐏 =
𝐐 𝐗 𝐏𝐂𝐦𝐞𝐭𝐚𝐧𝐨 𝐗 𝛈
𝟖𝟔𝟎𝟎𝟎𝟎
 (3) 
P: Potência disponível a cada ano (MW) 
Q: Vazão de metano a cada ano (𝑚³/𝑎𝑛𝑜) 
 PCmetano: Poder calorífico do metano = 8500 kcal / m³ de 𝐶𝐻4 
𝜂: Eficiência do motor = 0,28 
Segundo Martins (2014), a conversão do biogás em energia elétrica é feita a partir 
do uso de um motor de combustão interna acoplado a um gerador e possui uma 
eficiência que varia de 20 a 50%. Portanto, foi adotado o valor de 30% para a eficiência 
do projeto. Para o cálculo da energia disponível utilizou-se a Equação 4. 
 𝐸= 𝑃.𝑅𝑒𝑛𝑑.𝑇 (4) 
E: energia disponível (MWh/dia); 
P: potência disponível (MW); 
Rend: rendimento do motor operando a plena carga = 80% (adotado) = 0,80; 
Tempo de Operação do motor: 24 (h/dia). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 Resultados e Discussões 
4.1 Estimativa da população 
Para o cálculo da população do projeto foram utilizados dados dos censos de 
1991, 2000, 2010 e 2016 do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e 
Estatística) como visto na Tabela 2. A partir da tabela foi estimada a população 
utilizando o método da curva logística. 
Tabela 2: Previsão da população a partir do método citado. 
Ano População 
1991 15000 
1996 15256 
2000 15950 
2007 16726 
2010 16935 
2016 17212 
2017 17244 
2018 17274 
2019 17300 
2020 17325 
2021 17347 
2022 17367 
2023 17385 
2024 17401 
2025 17416 
2026 17429 
2027 17441 
2028 17452 
2029 17462 
2030 17471 
2031 17479 
2032 17487 
2033 17493 
2034 17499 
2035 17505 
2036 17510 
2037 17514 
 Fonte: Autor,2017. 
4.2 Cálculo da geração de resíduos sólidos urbanos 
O cálculo da quantidade de RSU (Resíduos Sólidos Urbanos) que serão 
destinados ao futuro aterro da cidade de Estrela de Alagoas foi realizado a partir 
da população para cada ano de vida útil do aterro sanitário e da geração per 
capita de RSU. Para efeito de cálculo, foi considerado que a geração per capita 
média de RSU da cidade é igual a 0,88 kg/hab.dia. 
Tabela 3: Estimativa de geração de Resíduos Sólidos Urbanos. 
Ano Taxa de geração 
per capita 
(kg/hab.dia) 
Quantidade de 
lixo (t/ano)2017 0,88 5539 
2018 0,88 5548 
2019 0,88 5557 
2020 0,88 5565 
2021 0,88 5572 
2022 0,88 5578 
2023 0,88 5584 
2024 0,88 5589 
2025 0,88 5594 
2026 0,88 5598 
2027 0,88 5602 
2028 0,88 5606 
2029 0,88 5609 
2030 0,88 5612 
2031 0,88 5614 
2032 0,88 5617 
2033 0,88 5619 
2034 0,88 5621 
2035 0,88 5623 
2036 0,88 5624 
2037 0,88 5626 
 Fonte: Autor,2017. 
4.3. Estimativa do potencial de geração de metano 
 4.3.1 Cálculo do carbono orgânico degradável (COD) 
Através da equação 2, pode se obter a equação a seguir 
 𝐶𝑂𝐷= 0,4𝑥𝐴 + 0,17𝑥𝐵 + 0,15𝑥𝐶 + 0,4𝑥𝐷 +(0,3𝑥𝐸) (5) 
 
A: Papel/Papelão (%) 
B: Parques e jardins (%) 
C: Restos de alimento (%) 
D: Têxteis (%) 
E: Madeira (%) 
A tabela teve os seguintes dados de entrada, que foram retirados da 
composição gravimétrica dos resíduos sólidos urbanos do agreste alagoano: 
A = 0,0896 
B = 0 
C = 0,6525 
D = 0 
E = 0 
Portanto, 
𝐶𝑂𝐷= 0,4𝑥0,0896 + 0,17𝑥0 + 0,15𝑥0,6525+ 0,4𝑥0 + 0,3x0 
 
𝐶𝑂𝐷=0,133359 Gg de C/Gg de RSU 
4.3.2 Cálculo do potencial de geração do metano 
Pela equação 1 e sendo o COD = 0,1333359 (Gg de C/Gg de RSU) e os dados 
descritos na metodologia FCM = 1, CODf = 0,5, F = 0,5, tem-se que o potencial 
de geração de metano do lixo é: 
 
𝐿0 =1×0,1333359×0,5×0,5 ×1612 
𝐿0=0,044453 Gg de CH4/Gg de RSU. 
 
Considerando a densidade do CH4(0°C e 1,013 bar) como 0,0007168 t/m³ (DE 
ABREU, 2008). 
Tem-se: L0 = 62,1641 m³CH4/tonelada de resíduo 
4.4 Cálculo da emissão de metano 
Para o cálculo da quantidade de metano gerado, através do programa LandGEM, 
pelos resíduos sólidos que serão dispostos no futuro aterro da cidade de Estrela de Alagoas, 
foram considerados que o ano de abertura do aterro é 2017 e 20 anos de vida útil, portanto 
encerramento do aterro no ano de 2037. O potencial de geração de metano (L0) é 62 
m³CH4/tonelada de resíduo; no biogás gerado 50% correspondem ao metano; a quantidade 
de resíduos sólidos urbanos gerados ao longo dos anos em Mg. 
Tabela 4: Emissões de 𝐶𝐻4 em Mg/ 𝑎𝑛o em um aterro situado em Estrela de Alagoas 
Ano Emissão de CH4 (Mg/ano) 
2017 0,0000 
2018 36,1234 
2019 66,6581 
2020 92,4779 
2021 114,3133 
2022 132,7807 
2023 148,4001 
2024 161,6168 
2025 172,7999 
2026 182,2673 
2027 190,2807 
2028 197,0674 
2029 202,8191 
2030 207,6913 
2031 211,8213 
2032 215,3187 
2033 218,2889 
2034 220,8078 
2035 222,9459 
2036 224,7628 
2037 226,3022 
 Fonte: Autor,2017. 
 
Gráfico 1: Produção de gases em um aterro sanitário na cidade de Estrela de Alagoas em Mg/ano 
 
 Fonte: Autor,2017. 
4.5. Cálculo da potência e energia disponível 
Em função da estimativa de geração de metano, ao longo dos anos, foi realizado o 
cálculo da potência (MW). 
Tabela 5: Potência e energia disponível em função do metano do futuro aterro na cidade de Estrela de 
Alagoas 
Ano Potencial (MW) Energia disponível 
(MWh/ano) 
2017 0,0000 0,0000 
2018 149,8570 95,9085 
2019 276,4951 176,9569 
2020 383,5674 245,4832 
2021 474,0628 303,4002 
2022 550,7209 352,4614 
2023 615,4791 393,9066 
2024 670,5512 429,1527 
2025 716,7674 458,7312 
2026 756,0651 483,8817 
2027 789,2744 505,1356 
2028 817,5023 523,2015 
2029 841,3023 538,4335 
2030 861,5047 551,3630 
2031 878,6628 562,3442 
2032 893,0535 571,5542 
2033 905,5070 579,5245 
2034 916,0233 586,2549 
2035 924,8791 591,9226 
2036 932,3512 596,7047 
2037 938,7163 600,7784 
 Fonte: Autor,2017. 
 
Gráfico 2: Potencial energético do Aterro em Estrela de Alagoas - AL. 
 
 Fonte: Autor,2017. 
 
 
 
0,0000
200,0000
400,0000
600,0000
800,0000
1000,0000
2015 2020 2025 2030 2035 2040
Potencial Energético do Aterro
5. Conclusão 
Tendo em vista que o presente trabalho teve como princípio avaliar o potencial 
energético e respectiva viabilidade econômica dos resíduos sólidos urbanos (RSU) 
gerados no município de Estrela de Alagoas - AL, e com os dados obtidos a partir da 
composição gravimétrica dos RSU da área de estudo, pode-se concluir que a região 
possui um potencial de geração de metano, chegando a gerar cerca de 5.164.460 
milhões de m³ de CH4 durante 20 anos de aproveitamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. Referências Bibliográficas 
SALOMON, K. R.; LORA, E. E. S.. Estimativa do potencial de geração de 
energia elétrica para diferentes fontes de biogás no Brasil. Biomassa & Energia, 
v. 2, n. 1, p. 57-67, 2005. 
 Araujo, M.S. Aproveitamento Energético dos Resíduos Sólidos Urbanos do 
Futuro Aterro Sanitário Sediado no Município de Arapiraca/AL.