CDR, um resíduo ou um produto, e a sua viabilidade técnico-económica: análise do estudo do caso

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil Engenharia Sanitária

Projeto de uma ETAR para a freguesia de Canelas, Penafiel

O tratamento das águas residuais domésticas surge com o intuito de degradar os poluentes presentes, para que as águas residuais tratadas não prejudiquem o ambiente nem a saúde pública. O presente trabalho teve como objetivo a conceção e o dimensionamento de uma Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) na freguesia de Canelas com a finalidade de substituir a já existente e permitir a ampliação da área da rede de saneamento da freguesia. Foram considerados dois tipos de ETAR’s, compacta e convencional, para tratar águas residuais domésticas de aproxidamente 2000 habitantes, com um caudal médio de 400 m3/dia e um caudal de ponta de 1136,7 m3/dia. Das duas opções optou-se pela convencional uma vez que acarreta um menor investimento, no valor de 187 232 €, e se considera também mais adequada às características do efluente a tratar. O tratamento escolhido inclui inicialmente uma gradagem, com uma grade constituída por sete barras com um espaçamento de 20 mm entre elas, seguida de um tamisador rotativo com uma abertura de malha de 3 mm. Depois do tamisador, optou-se por um sistema de desarenação/desengorduramento com um volume do tanque de 3,95 m3 e um fluxo de ar de 17,9 m3/h. Na fase seguinte considerou-se um tratamento biológico por lamas ativadas em regime de arejamento prolongado num tanque de arejamento de volume igual a 245,8 m3 com um arejador submerso, seguindo-se um decantador secundário de volume 33,3 m3. Por último, escolheu-se um sistema de desinfeção por ultravioleta e, a montante do mesmo, um filtro rápido para eliminar pequenas partículas que o efluente ainda possa conter. Para a desinfeção foram consideradas duas secções com cinco módulos de duas lâmpadas cada, ou seja, vinte lâmpadas ultravioleta. Dos resíduos produzidos pelo tratamento da água residual, os gradados e as areias serão encaminhados para aterro, enquanto que as lamas serão enviadas para a ETAR das Termas de S.Vicente, para que sofram o tratamento adequado e sejam encaminhadas para o destinal final adequado (aplicação em solos agrícolas, compostagem ou em alternativa para aterro). No caso da ETAR covencional foi ainda avaliada a possível reutilização de um decantador da ETAR de Milhundos uma vez que esta se encontrava em fase de desativação. Desta avaliação, concluiu-se que não seria economicamente viável o seu reaproveitamento. Mestrado em Engenharia Química – Tecnologias de Proteção Ambiental Para além disso realizou-se também um levantamento dos principais problemas que ocorrem na maioria das ETAR’s e foram apresentadas as respetivas sugestões de resolução. A realização de um inquérito permititu concluir que os odores são o problema que mais causa incómodo à população.

Estudo de viabilidade técnico-económica da instalação de caldeiras a biomassa para o aquecimento central do ISEP

Neste projeto pretende-se utilizar uma fonte energética renovável (nomeadamente a biomassa), no âmbito da produção de água quente para aquecimento central das instalações do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP). O objetivo principal remete para a avaliação técnico-económica da substituição das quinze caldeiras existentes, alimentadas a gás natural, por seis caldeiras alimentadas a biomassa, nomeadamente a pellets. Desta forma, permite-se apostar na biomassa como uma alternativa para reduzir a dependência dos combustíveis fósseis. Neste trabalho apresenta-se uma comparação realista do sistema de aquecimento existente face ao novo a implementar, alimentado por um combustível renovável utilizando caldeiras a pellets de 85% de rendimento. Para realizar esta comparação, usou-se as faturas energéticas de gás natural do ISEP, o custo da quantidade equivalente necessária de pellets, os custos de manutenção dos dois tipos de caldeiras e, os custos do consumo de energia elétrica por parte de ambas as caldeiras. Com este estudo, estimou-se uma poupança anual de 84.100,76 €/ano. Determinaram-se experimentalmente, em laboratório, os parâmetros essenciais de uma amostra de pellets, que foram usados para calcular as necessidades energéticas em biomassa no ISEP, bem como a produção de cinzas gerada por parte das caldeiras. Foi proposto um destino ambientalmente adequado para os 788,5 kg/ano de cinzas obtidas – a utilização na compostagem, após tratamento e aprovação de ensaios ecotoxicológicos realizados pela empresa que fará a sua recolha. As caldeiras a pellets terão um consumo mínimo teórico de 16,47 kgpellets/h, consumindo previsivelmente 197,13 tpellets/ano. Para este efeito, serão usadas caldeiras Quioto de 150 kW da marca Zantia. Para comparar distintas possibilidades de investimento para o projeto, avaliaram-se dois cenários: um foi escolhido de forma a cobrir o somatório da potência instalada das caldeiras atuais e o outro de forma a responder aos consumos energéticos em aquecimento atuais. Além disso, avaliaram-se cenários de financiamento do investimento distintos: um dos cenários corresponde ao pagamento do investimento total do projeto no momento da aquisição das caldeiras, enquanto o outro cenário, mais provável de ser escolhido, refere-se ao pedido de um empréstimo ao banco, no valor de 75% do investimento total. Para o cenário mais provável de investimento, obteve-se um VAL de 291.364,93 €/ano, com taxa interna de rentabilidade (TIR) de 17 %, um índice de rentabilidade (IR) de 1,85 e um período de retorno (PBP) de 5 anos. Todos os cenários avaliados registam rentabilidade do projeto de investimento, sem risco para o projeto.

Desenvolvimento de metodologia para a avaliação da compostabilidade do couro - contributo para estabelecimento de norma técnica

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil de Engenharia Sanitária

Digestão anaeróbia de resíduos agroalimentares: reutilização das frações líquidas e sólidas (state-of-art)

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Desenvolvimento de critérios para a localização ótima de uma central de valorização energética de lamas de ETAR

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil de Engenharia Sanitária

O desperdício alimentar de produtos hortofrutícolas. Caso de estudo - Pêra Rocha do Oeste

Esta dissertação debruça-se sobre a problemática do desperdício alimentar, o estudo das causas associadas e possíveis acções de minimização fundamentais à redução do desperdício alimentar e ao aperfeiçoamento da sustentabilidade da cadeia alimentar. O estudo foca-se no desperdício alimentar ocorrido na etapa de produção e distribuição do sector hortofrutícola, mais concretamente o estudo do desperdício alimentar associado a um fruto de excelência no nosso País, a Pêra Rocha do Oeste. O desenvolvimento desta dissertação teve em consideração a revisão da literatura, análise da legislação em vigor e os resultados obtidos pela realização de entrevistas a duas empresas do sector da distribuição e retalho da Pêra Rocha do Oeste. Este instrumento de análise permitiu identificar os principais problemas e definir acções estratégicas a adoptar. Das várias causas detectadas como potenciais responsáveis pelo desperdício alimentar verificado na etapa de distribuição do sector hortofrutícolas destaca-se o desperdício associado ao calibre, danos físicos ou elevado estado de maturação, heterogeneidade das condições organolépticas, principalmente. Assim, da análise à legislação constata-se que a comercialização de calibres muito pequenos e muito grandes possibilitam escoar uma grande parte da Pêra Rocha do Oeste que fica no pomar. Por outro lado, o desenvolvimento de acções de sensibilização aos produtores para uma melhor colheita, bem como a atenção redobrada no transporte, também reduz os desperdícios verificados por danos físicos causados. Por fim, e já nas centrais de recolha, bons métodos de calibração, embalamento e conservação em atmosfera controlada visam o prolongamento do tempo de vida do fruto e consequente diminuição do desperdício associado nesta etapa. Relativamente a frutos que não reúnam as condições para comercialização, existem já algumas formas para escoar estes frutos tais como: envio da Pêra Rocha do Oeste para a indústria de transformação para ser utilizada na produção de sumos, néctares, iogurtes, doces, compotas, purés e ainda uma parte que é usada em produtos gourmet como licores e vinagre de Pêra Rocha do Oeste. Existem ainda fruta que não é adequada ao consumo humano e por isso é encaminhada para alimentação animal e para digestão anaeróbia com recuperação de energia na forma de biogás ou ara processos de compostagem. Como principais medidas de minimização a adoptar, evidencia-se: o desenvolvimento de melhores técnicas de produção e colheita por parte do produtor, expansão de mercados secundários para escoar produtos que não reúnam os padrões requeridos, incentivo para a doação a instituições de caridade e famílias desfavorecidas, aperfeiçoamento dos processos de processamento dos alimentos, novas formas de apresentação dos alimentos, armazenamento e acondicionamento mais eficazes, maior inspecção e controlo dos desperdícios, limitar opções de menu e flexibilizar os tamanhos das porções no sector da restauração e oferecer a opção para que os clientes levem as compras para casa. Por fim e no consumidor final, incentivar o planeamento das listas de compras e das refeições diárias, comprar directamente ao produtor produtos de grande qualidade mas de formatos e texturas diferente, acondicionar e armazenar correctamente as sobras, usar as mesmas em novas receitas e compreender melhor as datas de validade. Assim, as medidas de acção traduzem uma proposta do que se considera necessário realizar para resolver o problema do desperdício alimentar verificado ao longo de toda a cadeia alimentar. Os resultados desta dissertação revestem-se de particular importância no âmbito nacional, podendo ser adoptados em países que apresentam problemas semelhantes.

Sistemas de Tratamento e Disposição dos Resíduos Sólidos Compact Power & Aterro Sanitário

Na actual monografia intitulada “Sistemas de Tratamento e Disposição dos Resíduos Sólidos” adoptar-se-á as teorias clássicas de solos, para representar os resíduos sólidos urbanos. No que diz ao tratamento e disposição, diversos métodos e técnicas vão ser apresentados. Assim esta pesquisa tem como objectivo principal avaliar o Aterro Sanitário proposto para Santiago, 1999 e a tecnologia do Compact Power (pirólise/gasificação). Os dados dos resíduos sólidos ficaram restringidos aos resíduos urbanos, encontrando-se uma grande heterogeneidade e constantes questionamentos em diversas bibliografias. Analisa-se os elementos base para o dimensionamento do Aterro Sanitário abrangendo um estudo mais aprofundado sobre a estabilização dos taludes. Quanto ao Compact Power, far-se-á a apresentação da planta que incluiu duas linhas, uma para o resíduo misturado e o outro para resíduos separados, uma planta de compostagem e uma planta de conversão térmica avançada (empregando os processos de pirólises, gaseificação e oxidação a alta temperatura). Na compilação deste documento, encontra-se uma análise SWOT, com o intuito de melhor analisar as referidas tecnologias apresentadas.

Caracterização química de compostos de lixo urbano de algumas usinas brasileiras

Uma das alternativas para diminuir o volume de lixo urbano a ser descartado é a compostagem, cujo produto - o composto - é utilizado na agricultura. Esses compostos podem apresentar substâncias tóxicas ao ser humano, a exemplo dos metais pesados. O objetivo deste trabalho foi avaliar as características químicas de compostos de lixo urbano de seis capitais brasileiras. Analisaram-se, também, amostras de esterco, calcário, superfosfato simples, KCl e uréia, para comparações com os compostos de lixo. Foram feitas determinações de M.O., C, N, P, K, Ca, Mg, Cu, Mn, Mo, Zn, Fe, Al, Ba, Cd, Co, Cr, Ni, Pb, Sr, Ti e V. As análises foram realizadas, em 1995, nos Laboratórios do Centro de Energia Nuclear na Agricultura - CENA/USP. Houve diferenças nos teores de nutrientes entre os compostos, provavelmente devidas aos diferentes processos de compostagem, estando alguns deles acima dos níveis toleráveis em compostos na Alemanha. Os demais elementos analisados, incluindo os metais pesados, estão dentro da faixa observada em lodo de esgoto na Inglaterra. De acordo com a legislação alemã, o Pb, Cr, Ni e o Cd estão acima dos valores toleráveis para compostos de lixo. Na maioria dos compostos analisados, os teores totais de nutrientes foram menores do que no esterco, mas a concentração dos outros elementos, incluindo metais pesados, foi mais elevada do que no esterco. Embora os teores dos elementos avaliados nos compostos sejam os totais, é necessário cautela para seu uso, até que sejam obtidos resultados seguros sobre a "disponibilidade" desses elementos para as plantas.

Condutividade elétrica, reação do solo e acidez potencial em solos adubados com composto de lixo

Foram estudados os efeitos da aplicação do composto de lixo, proveniente da cidade de São Paulo (usina de compostagem São Matheus), na presença e ausência de calcário dolomítico (para elevar a saturação por bases a 70%) e de adubos minerais, sobre a condutividade elétrica (CE), pH em CaCl2 0,01 mol L-1 e em água, e acidez potencial (H + Al) de 21 solos ácidos e cinco solos alcalinos, nos quais o calcário foi substituído por gesso. O experimento foi realizado em condições de casa de vegetação em delineamento em blocos ao acaso, com parcelas em faixas e três repetições. Foi verificado que a aplicação do composto de lixo promoveu o aumento da CE dos solos. Todavia, esse efeito foi inferior àquele causado pelos adubos minerais. Os maiores valores de CE (> 2 dS m-1) foram causados pelas aplicações do composto + calcário + adubo nos solos ácidos e do composto + adubo + gesso nos solos alcalinos. Porém, quanto maior a capacidade de troca catiônica (CTC) inicial dos solos ácidos e pH inicial dos solos alcalinos, menores foram os efeitos dos tratamentos sobre o incremento da CE. A aplicação do composto promoveu, também, o aumento do pH e a redução da acidez potencial. Esse efeito do composto foi, em média, superior àquele causado pela aplicação do calcário. A aplicação conjunta do composto e calcário promoveu um efeito aditivo de seus efeitos isolados sobre o pH e acidez potencial do solo. A adição dos adubos minerais tendeu a reduzir o pH por causa da acidificação residual da uréia. Esse efeito foi bem evidente nos solos alcalinos. O aumento do pH e da CE foi acompanhado por uma diminuição na diferença entre os valores de pH medido em CaCl2 e em água, notadamente nos solos ácidos. A aplicação do composto de lixo para melhorar a acidez do solo, manejando-se adequadamente o calcário e adubos minerais nos solos ácidos ou gesso nos solos alcalinos, parece ser uma prática agrícola viável.

Carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre em solos tratados com composto de lixo urbano

Foram estudados os efeitos da aplicação de composto de lixo urbano, proveniente da usina de compostagem São Matheus da cidade de São Paulo, na dose de 30 g dm-3 (60 t ha-1), na presença e ausência de calcário dolomítico e adubos minerais, sobre os teores de carbono orgânico, de nitrogênio total e de fósforo e enxofre disponíveis de 21 solos ácidos e cinco solos alcalinos, onde o calcário foi substituído por gesso. O experimento foi realizado em condições de casa de vegetação com os solos nas parcelas em blocos ao acaso, com três repetições e os tratamentos em subparcelas. O acúmulo de matéria orgânica, em virtude da aplicação do composto, foi evidente em solos com teores iniciais de carbono orgânico > 12 g dm-3 e de nitrogênio > 1,3 g dm-3, porém com relação C/N < 12. Nos demais solos, o acúmulo foi decorrente da interação entre a estabilidade da matéria orgânica do composto, da matéria orgânica nativa e as propriedades físicas e químicas dos solos. A aplicação do composto aumentou os teores de nitrogênio total e de enxofre disponível em todos os solos, porém o fósforo disponível somente foi aumentado nos solos ácidos. A aplicação do composto de lixo urbano como fertilizante orgânico é viável, porém seus efeitos sobre as propriedades químicas do solo devem ser monitorados.

Distribuição e caracterização de substâncias húmicas em vermicompostos de origem animal e vegetal

A utilização de resíduos orgânicos, como fertilizantes e condicionadores de solo, requer sua maturação e monitoramento da qualidade do material resultante. A vermicompostagem é uma técnica que, ao longo do processo, elimina os potenciais efeitos adversos dos resíduos à saúde humana e ao solo. A avaliação das substâncias húmicas (SH) nos produtos finais quanto à quantidade e à qualidade permite inferir sobre o grau de estabilidade e maturidade dos vermicompostos. Este trabalho objetivou avaliar a qualidade de seis vermicompostos das seguintes matérias-primas: esterco bovino (EB), esterco ovino (EO), esterco suíno (ES), esterco de codorna (EC), borra de café (BC) e de erva-mate (BE) com respeito ao teor de ácidos húmicos (AH) e de ácidos fúlvicos (AF) e às suas características químicas, após 70 dias de compostagem. O fracionamento químico da matéria orgânica foi realizado com base na solubilidade em meio básico e ácido e a distribuição de cada fração calculada como percentual do C total. Foram calculados os índices de humificação: percentual de AH e razão AH/AF. Nos AH e AF purificados, determinaram-se a composição elementar (CHNO), a composição química por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e o índice de aromaticidade I1630/I2920. O teor de substâncias húmicas (AH+AF) decresceu na seqüência: BC > EO≈ BE≈ EB > ES > EC, tendo sua composição química também diferido entre os vermicompostos. O grau de maturidade foi superior nos vermicompostos de resíduos de origem vegetal (borra de café e de erva-mate). Os AH desses dois vermicompostos apresentaram menor proporção de grupos oxigenados e menor caráter aromático.

Aplicação do método de mineralização de nitrogênio com lixiviação para solo tratado com lodo de esgoto e composto orgânico

A determinação da taxa de mineralização de nitrogênio (N) em solos tratados com resíduos é fundamental para definir as doses a serem aplicadas, fornecendo N às plantas na época adequada, sem perdas do elemento por lixiviação. Inúmeros estudos em solos tratados com resíduos utilizam o teste de mineralização de N sem lixiviação e a caracterização das formas mineralizadas pelo método volumétrico. Em razão da deficiente repetibilidade do teste e da baixa sensibilidade do método de determinação observada em estudos com lodo de esgoto e composto orgânico, adotaram-se o método pouco difundido de mineralização de N com lixiviação e a especificação das formas minerais de N, por meio de métodos espectrofotométricos. O teste foi realizado em colunas de PVC, com 30 mm de diâmetro, preenchidas com terra retirada da camada 0,20 m de um solo classificado como Nitossolo Háplico, álico, argiloso, misturada às seguintes doses de resíduos, em Mg ha-1 (base úmida): lodo de esgoto - L1: 3,6; L2: 7,2; e L3: 14,4; e composto de lodo de esgoto e material vegetal triturado proveniente da poda de árvores urbanas - C1: 7,2; C2: 14,4; e C3: 28,8. As colunas foram incubadas e lixiviadas periodicamente com solução 0,01 mol L-1 KCl e as formas minerais de N determinadas colorimetricamente. Maiores taxas de mineralização ocorreram nas menores doses aplicadas de lodo e composto, evidenciando efeito priming, indesejado à fertilidade de solos sob condições tropicais. Menores taxas ocorreram nas doses L2 e C2, com valores próximos àqueles sugeridos pela legislação, não suprindo a demanda de N almejada, indicando possível necessidade de revisão na norma vigente. De modo geral, as taxas de mineralização foram maiores para o composto orgânico, enquanto a velocidade de degradação do composto orgânico foi menor que para o lodo, revelando maior distribuição da disponibilidade de N para a cultura ao longo do tempo. O método de mineralização com lixiviação e a determinação das formas de N-minerais por colorimetria evidenciaram-se rápidos e eficientes; estudos com solos e resíduos diversos podem validá-los para seu uso em rotina.

Ácidos húmicos e carvão vegetal ativado como amenizantes em solo contaminado por chumbo

A contaminação de solos por chumbo representa importante risco à saúde humana, sendo o município de Santo Amaro da Purificação, BA, um dos mais graves casos de contaminação do metal. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de ácidos húmicos e carvão vegetal ativado como amenizantes da toxidez de Pb para plantas de milho cultivadas em solo contaminado, coletado próximo à área da metalúrgica responsável pela contaminação. As doses foram estabelecidas com base no teor de C dos materiais (ácidos húmicos de compostagem, ácidos húmicos comerciais e carvão vegetal) e corresponderam a 0; 0,75; 1,5; 3; e 7,5 g kg-1 de C no solo. Ao final de 43 dias de cultivo, as plantas foram coletadas rente ao solo, separadas em parte aérea e raízes e submetidas à digestão nítrico perclórica para determinação de Pb. A fim de avaliar o efeito do metal sobre o aparato fotossintético, os teores de clorofilas a e b foram também avaliados. Os amenizantes aplicados no solo contaminado foram eficientes em diminuir o estresse provocado por Pb nas plantas de milho, sendo a maior eficiência obtida para os ácidos húmicos de compostagem, seguida pelo carvão vegetal e pelos ácidos húmicos comerciais. Todos os amenizantes testados diminuíram a translocação de Pb para a parte aérea das plantas, o que implica em maior fixação do metal no solo, com consequente diminuição dos riscos de transferência à cadeia trófica. Por essa razão, esses amenizantes podem ser recomendados para programas de fitoestabilização de Pb em solos.

Estoques de Carbono e Nitrogênio e Densidade do Solo em Sistemas de Adubação Orgânica de Café Conilon

RESUMO A produção de café conilon em sistemas de manejo orgânico tem aumentado no Estado do Espírito Santo. Porém, faltam informações sobre o impacto desse manejo sobre os estoques de carbono e nitrogênio do solo. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da adubação orgânica sobre os estoques de C e N e a densidade do solo (Ds) em agrossistema de café conilon. O experimento foi implantado em lavoura localizada no município de Linhares, ES, no delineamento em blocos casualizados com distribuição fatorial 2 × 2 × 5, com três repetições, sendo os fatores: dois compostos orgânicos; presença e ausência da leguminosa feijão-de-porco nas entrelinhas; e cinco proporções de cada composto em substituição à adubação mineral recomendada (0; 25; 50; 75; e 100 %). Cada repetição foi formada por amostragem de solo sob a copa de uma planta em parcela com 30 cafeeiros. Os compostos foram: composto 1, preparado com capim-elefante e palha de café na proporção 1:1 (v:v); e composto 2, preparado com capim-elefante, palha de café e cama de frango na proporção 2:1:1 (v:v:v). As coletas de solo foram realizadas 240 dias após a adubação (240DAPA) do 1º ano agrícola e aos 30 dias após a 1ª etapa da adubação (30DAPA) do 2º ano agrícola. O uso de composto na adubação do cafeeiro acarretou redução da Ds de aproximadamente 13 %. O incremento das proporções de compostos na adubação aumentou o teor e o estoque de C e N do solo aos 30DAPA do 2º ano agrícola. Houve acréscimos de 11 e 0,4 Mg ha-1 para o estoque de C e N, respectivamente, para cafeeiros adubados com 100 % de composto 1, em relação à adubação mineral. A adubação com composto é alternativa para aumentar os estoques de C e N no agrossistema de conilon.