Estimativa do potencial de recuperação energética de resíduos sólidos urbanos usando modelos matemáticos de biodigestão anaeróbia e incineração Translated title: Estimation of municipal solid waste energy recovery potential using mathematical models of anaerobic biodigestion and incineration

Abstract

RESUMO Atualmente, um dos grandes problemas enfrentados pelos gestores de resíduos sólidos urbanos (RSU) é a disposição final dos resíduos gerados por sua população. As disposições de resíduos devem ser feitas em espaços e sob condições adequados de modo a minimizar os impactos socioeconômicos e ambientais. Nesse contexto, este artigo teve por objetivo estimar o potencial de recuperação energética de RSU usando modelos de simulação matemática para a biodigestão anaeróbia e a incineração. Como objeto de estudo, foram considerados os resíduos dispostos no aterro sanitário de Caieiras, localizado no município de Caieiras (SP). Para avaliação da biodigestão anaeróbia, foram analisados modelos matemáticos que permitem estimar a produção de metano em função dos diversos fatores que interferem no processo (concentração de acetato e de micro-organismos, variação do pH, entre outros). No caso da incineração, foram considerados modelos matemáticos empíricos (baseados nas análises imediata, gravimétrica e elementar) para estimar o poder calorífico inferior dos RSU. De acordo com os resultados obtidos, para a biodigestão anaeróbia seria possível obter potência média de 38,8 MW. Caso a incineração fosse adotada como método de tratamento dos RSU, seria possível obter potência elétrica média de 214 MW (considerando a incineração de 100% dos resíduos). Com base nas simulações realizadas para a biodigestão anaeróbia e a incineração como possíveis métodos de destinação dos RSU, conclui-se que o processo de incineração apresenta potencial de geração de eletricidade aproximadamente cinco vezes maior do que a conversão energética da biodigestão anaeróbia.

Translated abstract

ABSTRACT Currently, one of the major problems faced by managers of solid urban waste is the final disposal of the waste generated by their population. Waste disposals should be done in spaces and/or under appropriate conditions, in order to minimize socioeconomic and environmental impacts. In this context, this article aims at estimating the energy recovery potential of urban solid waste using mathematical simulation models for anaerobic biodigestion and incineration. As object of study, the waste disposed in Caieiras landfill, located in the city of Caieiras/SP, was considered. To evaluate the anaerobic digestion, mathematical models were used to estimate methane production as function of the various factors that influence the process (acetate and microorganisms concentration, pH variation among others). In the case of incineration, empirical mathematical models (based on immediate, gravimetric and elementary analysis) were used to estimate the lower heating value of urban solid waste. According to the results obtained, it would be possible to obtain an average power of 38.8 MW for anaerobic digestion. If the incineration method was adopted, it would be possible to obtain an average electrical power of 214 MW (considering the total incineration of the waste). Based on the simulations carried out for anaerobic biodigestion and incineration as possible methods of municipal solid waste disposal, it is concluded that the incineration process of municipal solid waste presents a greater potential of electricity generation, approximately five times higher than the energy conversion potential of anaerobic digestion.