Caracterização química e ecotoxicológica de escórias e cinzas resultantes da co-combustão de lamas e carvão

Em 1999 a Fundação para a Ciência e a Tecnologia aprovou o financiamento do projecto “Behaviour of Heavy Metals on the Thermal Treatment of Residues” cujo acrónimo era Bimetal. Este projecto, cujos parceiros eram o Departamento de Engenharia Energética e Controlo Ambiental do Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial (INETI) e o Grupo de Disciplinas de Ecologia da Hidrosfera (GDEH) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, tinha como objectivo a avaliação do comportamento de metais pesados durante a combustão de resíduos. Neste sentido, a equipa do INETI efectuou quatro ensaios de incineração: dois de mono-combustão de uma lama residual urbana, um de co-combustão de lama residual urbana e carvão e, finalmente, um de mono-combustão de carvão. Cada ensaio de incineração produziu uma cinza de fundo e duas cinzas volantes, provenientes de dois ciclones. A equipa do GDEH foi responsável pela caracterização físico-química e ecotoxicológica das cinzas provenientes dos ensaios realizados pela equipa do INETI. A avaliação incidiu em dois aspectos: 1) a determinação da composição das cinzas, relativamente a um dado conjunto de parâmetros físico-químicos considerados; e 2) produção de lixiviados a partir do contacto das cinzas com um agente lixiviante. Estes lixiviados foram submetidos à caracterização físico-química, relativamente a um dado conjunto de parâmetros físico-químicos e, ainda, à caracterização ecotoxicológica, recorrendo a dois indicadores biológicos. A determinação da composição das cinzas permitiu efectuar um balanço de massas dos ensaios de incineração realizados e, com isto, determinar as taxas de emissão, dos parâmetros analisados, para a atmosfera. Os ensaios de lixiviação permitiram classificar, de acordo com a metodologia de classificação de resíduos a que se recorreu, as doze cinzas produzidas pela equipa do INETI e os materiais que lhes deram origem, a areia do leito, o carvão e a lama residual urbana. De um modo geral, as duas cinzas volantes apresentaram uma concentração superior, dos parâmetros considerados, relativamente à cinza de fundo. Entre as duas cinzas volantes, a cinza do 2º ciclone apresentou um maior teor, relativamente aos parâmetros analisados, do que as cinzas do 1º ciclone.

Valorização de lamas de tratamento de águas residuais urbanas para utilização agrícola

Trabalho de Dissertação de Natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Hidráulica

Articulação do tratamento das águas lixiviantes de infraestruturas de resíduos com ETAR urbanas: caso de estudo

A deposição de resíduos sólidos urbanos (RSU) em aterros sanitários (AS) tem uma dimensão que necessita de uma atenção especial por parte da sociedade. Deste acto podem resultar situações gravosas para o meio ambiente se não forem tomadas as medidas correctas. Um dos pontos que necessita de uma particular atenção é o tratamento das águas lixiviantes dos aterros sanitários, uma vez que estas apresentam geralmente cargas altamente poluentes. O presente trabalho apresenta a estrutura de um aterro sanitário, definindo os seus princípios de funcionamento, bem como as principais características a ter em consideração para a sua concepção e construção. É ainda abordada a composição dos resíduos sólidos produzidos em Portugal de acordo com (1) e as características quantitativas e qualitativas do lixiviado produzido por um AS. São apresentados os sistemas tratamento convencionais, biológicos e físico-químicos, mais utilizados em Portugal para o tratamento de águas lixiviantes, relacionando as problemáticas e as limitações associadas a cada um deles. É ainda apresentado o tratamento combinado de águas lixiviantes com águas residuais e a recirculação de lixiviado no sistema de tratamento, assim como algumas das vantagens associadas a estas práticas. Tendo por base, uma situação real, avalia-se um caso de estudo, que visa a avaliação do funcionamento da estação de pré-tratamento das águas lixiviantes produzidas no aterro sanitário do ecoparque de Palmela, tendo em consideração o facto de este tratamento ser realizado em combinação com o tratamento de águas residuais urbanas. A avaliação do funcionamento da estação de pré-tratamento de águas lixiviantes (EPTAL) é realizada de acordo com os dados fornecidos nos relatórios elaborados pela empresa LUSÁGUA, que apresentam os valores das cargas poluentes medidos à entrada e saída da EPTAL, verificando com estes dados se os valores limite de emissão medidos à saída da EPTAL são respeitados. São ainda propostas algumas alterações baseadas em pareceres técnicos que acompanham os relatórios elaborados pela LUSÁGUA e um estudo elaborada pela ECOserviços em Fevereiro de 2010 onde se obtêm eficiências de etapas de tratamentos com base em testes laboratoriais e testes realizados na própria EPTAL.

Valorização energética de lamas resultantes do processo de produção de pasta e papel numa caldeira de leito fluidizado

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre 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

Reaproveitamento de lamas residuais do processo de fabricação do concreto.

Nos dias atuais, um dos maiores problemas de uma central dosadora de concreto são as sobras de resíduos de concretos que retornam nos caminhões, das obras gerando lamas decantadas com pH elevado caracterizando-a como resíduo perigoso e representando gastos elevados com destinação. O objetivo do presente trabalho visa estudar em detalhes a composição da lama residual do processo de fabricação do concreto excluindo o agregado graúdo, verificando qual é a influência de sua adição no concreto. Com isso, pretende-se estudar algumas formas de tratamento e viabilizar economicamente o seu reaproveitamento em substituição ao agregado miúdo. Para esse estudo foram coletadas duas amostras desse material cimentício, sendo uma coletada diretamente do tanque de decantação e a segunda coletada da própria lavagem dos caminhões betoneiras. Elas foram submetidas a ensaios de caracterização como: análise termogravimétrica (TG), granulometria a laser e calorimetria e ensaios de concreto fresco (reologia e abatimento) e concreto endurecido. Para a viabilização econômica foi realizado um estudo de caso em três centrais dosadoras de concreto, afim de identificar perdas de materiais, custos de destinação e custo variável na fabricação de concreto. Os resultados mostraram que a forma de coleta do material cimentício influencia na finura do material conforme ensaio de granulometria e densidade aparente, mas não foi possível obter cimento anidro. A possibilidade de utilização da lama em concretos foi possível com ajuda de aditivos superplastificantes, mas para a viabilização economicamente viável a cadeia produtiva do concreto estudou-se um teor ótimo de substituição da lama pelo agregado miúdo.

Sistemas de drenagem de águas residuais urbanas sob vácuo

A dissertação apresentada aborda os sistemas de drenagem de águas residuais sob vácuo no exterior dos edifícios como solução alternativa de drenagem, em determinadas condições, com reais vantagens de construção, operação e manutenção face às soluções tradicionais por gravidade e elevação por electrobombas. A drenagem sob vácuo tem aplicação tanto nas redes prediais (indoor) como nas redes exteriores (outdoor). O trabalho desenvolvido incide sobre a drenagem de águas residuais sob vácuo no exterior dos edifícios, tecnologia que na última década foi consideravelmente aperfeiçoada e desenvolvida nas suas componentes e métodos de operação. A pesquisa bibliográfica permitiu reconstruir a evolução desta tecnologia com mais de 100 anos de existência, que apesar da sua pouca experiência em Portugal já se encontra implementada em vários países, em particular nos Estados Unidos. Em situações específicas de localização e de terrenos, quanto ao tipo de solos ou sua topografia, é evidente ser uma solução de drenagem de águas residuais técnica/económica vantajosa face às soluções tradicionais. O caso Prático apresentado - o sistema de drenagem sob vácuo na Herdade da Aroeira, em Almada -, permite concluir, face à experiência decorrente da sua operação e manutenção, que a devida consideração dos requisitos técnicos que envolvem a implementação destes sistemas é determinante para o seu bom desempenho.

Aproveitamento e valorização de resíduos provenientes da produção de Biodiesel

Com o desenvolvimento económico das últimas décadas, a gestão de recursos energéticos é um desafio que a sociedade moderna enfrenta. Assim, actualmente há a necessidade da procura de novas fontes de energia, fontes de energia renováveis. Sendo o biodiesel uma fonte de energia renovável, a sua crescente produção irá trazer um aumento da produção de resíduos, como o glicerol e ácidos gordos. É pois importante reduzir/valorizar estes resíduos de forma a impedir a sua acumulação ao longo do tempo. A valorização destes resíduos é o objectivo principal deste trabalho. A primeira parte consistiu na esterificação de ácidos gordos livres com glicerol, na presença de um catalisador ácido, para a produção de monoglicerídeos. Foram utilizados diferentes tipos de matérias-primas: glicerol (76,3%) e resíduo de ácidos gordos (20,8%), fornecidos pela empresa SOCIPOLE SA, glicerol puro (92,2%) e ácido oleico puro (93,1%). Os catalisadores usados foram o cloreto de zinco comercial e o ácido p-tolueonossulfónico comercial. Não foram efectuadas análises específicas aos monoglicerídeos, o produto foi caracterizado pelo índice de acidez. Aparentemente, a maior conversão de ácidos gordos foi obtida no ensaio de esterificação de ácidos gordos com glicerol, ambos da SOCIPOLE SA. No entanto, este não serviu como termo de comparação com os outros devido à formação de uma fase sólida (polímero). Relativamente aos outros ensaios, com razão molar glicerol/ácidos gordos de 1:3, o melhor resultado foi obtido na reacção de glicerol da SOCIPOLE SA com ácido oleico puro, na presença do catalisador ácido p-toluenossulfónico, à temperatura de 106,3ºC e tempo de reacção de 4h30min, sendo a conversão final de ácido oleico 80,7%. Na segunda parte foi feito o estudo da esterificação de ácidos gordos livres com metanol, na presença de ácido sulfúrico, para a produção de biodiesel utilizando ácidos gordos fornecidos pela empresa SOCIPOLE SA, ácidos gordos derivados dos sabões de um resíduo de glicerol fornecido pelo Laboratório de Tecnologia Química, Professora Doutora Lídia Vasconcelos do ISEP e ácidos gordos derivados dos sabões do glicerol bruto, fornecido pela empresa SOCIPOLE SA. Os ensaios foram efectuados a 65ºC, com uma agitação de 120rpm e uma razão molar ácidos gordos/metanol de 1:3. Verificou-se que o índice de acidez do produto, depois de lavado e seco, diminuía com o tempo de reacção e na generalidade a percentagem de ésteres aumentava, observando-se que a partir das seis horas, a reacção se tornava muito lenta. O estudo da razão ácidos gordos/metanol, não permitiu tirar conclusões. O melhor resultado obtido correspondeu a um produto com 96,2% de ésteres metílicos e 8,54mgKOH/gamostra de índice de acidez, pelo que não pode ainda ser designado de biodiesel.

Contribuição para o estudo de odores em estações de tratamento de águas residuais urbanas

Os odores emitidos por estações de tratamento de águas residuais urbanas (ETAR) representam um problema potencial para a sua integração urbanística e ambiental. Por outro lado, os odores representam igualmente um perigo potencial para a saúde dos trabalhadores das ETAR, para a conservação das infraestruturas e para a eficiência de tratamento. Deste modo, o conhecimento sobre a sua ocorrência, contenção e tratamento é fundamental para a concepção, projecto e exploração das infraestruturas de saneamento. Com o objectivo de resumir e sistematizar a informação sobre o estado da arte relativo aos odores em ETAR, foi realizada uma revisão detalhada sobre os vários aspectos associados a este problema, nomeadamente formação e controlo de odores. De modo idêntico com o objectivo de procurar contribuir para a caracterização da situação em Portugal foram identificadas as principais ETAR existentes com desodorização, tendo sido organizados inquéritos e visitas a todas elas por forma a apurar a informação considerada mais relevante, nomeadamente no que diz respeito à tecnologia utilizada, bem como aspectos particulares de exploração e custos envolvidos. As principais conclusões do estudo efectuado incluem por um lado a importânica da concepção dos sistemas de contenção e ventilação como partes essenciais no controlo dos odores e, por outro, a baixa representatividade dos custos de investimento e de exploração do controlo de odores no total de uma ETAR. A tecnologia de tratamento mais aplicada é a absorção e oxidação química, seguida pela biofiltração e por adsorção em carvão activado e, aparentemente, a selecção das tecnologias não está relacionada nem com a dimensão da ETAR nem com o caudal de ar a tratar. Por outro lado, a monitorização dos odores e dos compostos odoríficos é poucas vezes efectuada, o que limita, de um modo muito significativo, a correcta avaliação dos processos de tratamento.

Avaliação do desempenho ambiental de sistemas de tratamento de águas residuais urbanas com descarga em zonas costeiras

A avaliação de desempenho ambiental (ADA) consiste numa ferramenta de apoio à decisão, fornecendo elementos de medição, comparação e análise, de forma objectiva e com exactidão. No presente trabalho apresenta-se uma proposta de abordagem à ADA de estações de tratamento de águas residuais (ETAR) urbanas com descarga em zonas costeiras, através da utilização de indicadores ambientais. Reconhecendo-se a especificidade das águas costeiras como meio receptor de águas residuais urbanas tratadas, propõe-se um conjunto vasto de indicadores de desempenho ambiental e de indicadores de condição ambiental, destinados a avaliar o desempenho das ETAR. Procede-se seguidamente à aplicação da metodologia proposta a um conjunto de 80 ETAR localizadas na faixa costeira portuguesa, cujas descargas se localizam na área de influência de águas balneares, incluindo a análise de desempenhos negativos para o indicador de qualidade do meio receptor proposto. Recorreu-se a informação obtida junto das entidades gestoras das ETAR, entre 2003 e 2005, ao longo de duas fases, uma de inquérito e outra de visitas técnicas com amostragem e caracterização das águas residuais urbanas. Procede-se previamente ao estabelecimento do enquadramento legal relevante e à identificação dos instrumentos de planeamento que conformam as políticas seguidas no sector. Analisa-se o quadro conceptual dos sistemas de gestão ambiental e de avaliação do desempenho ambiental, identificando-se as principais abordagens existentes, quer as de carácter genérico, quer as específicas dos sectores da água e do saneamento. Por último, apresenta-se um conjunto de conclusões sobre as potencialidades de utilização e desenvolvimento da metodologia proposta, bem como sobre os resultados obtidos no exercício de aplicação. A metodologia proposta fornece um bom instrumento de avaliação do desempenho ambiental das ETAR, permitindo indiciar se estas poderão constituir uma fonte de problemas para a qualidade das águas balneares, requerendo, no entanto, abordagens complementares para a sua confirmação. O desempenho ambiental das ETAR tem registado uma evolução globalmente positiva mas carece ainda de melhorias em diversos domínios. Identificam-se como principais lacunas a dificuldade na obtenção de dados e a necessidade de desenvolver novos indicadores de estado do ambiente capazes de reflectir o nível de desempenho ambiental das ETAR. Por último, sugerem-se novas linhas de investigação, em continuação do estudo agora realizado.

Reutilização das águas residuais urbanas tratadas

As crescentes preocupações relativamente à escassez de água levam à necessidade de uma urgente reflexão sobre as aplicações actuais da água para consumo humano. Há que encontrar fontes de água alternativas para aplicações não potáveis. Nesta dissertação apresenta-se uma revisão bibliográfica sobre a reutilização de água no Mundo e sobre a viabilidade de um projecto de reutilização de água residual urbana tratada (ARUT). São revistas as linhas de orientação para o uso de águas residuais na rega em Portugal e das tecnologias de desinfecção que se aplicam a este efluente e tipo de uso. São referidos os aspectos a considerar na segurança da distribuição e gestão do armazenamento da água residual urbana tratada. É apresentado um caso de estudo sobre a viabilidade de rega do Parque da Paz, em Almada, com águas residuais urbanas tratadas provenientes da ETAR da Mutela.

Implementação de sistema de reutilização de águas residuais urbanas para rega de zonas verdes com elevado contacto humano

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Sanitária

Processos de reutilização e valorização de resíduos de construção ou demolição

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Sanitária

Gestão de Afluências Indevidas em Redes de Águas Residuais Urbanas

As afluências indevidas resultantes direta ou indiretamente da precipitação são um dos principais fatores que provocam graves problemas de carácter ambiental, estrutural e económico, no âmbito de um bom funcionamento dos sistemas separativos de saneamento e tratamento de águas residuais urbanas. Ao longo dos anos, com a expansão do serviço de saneamento à população, tem sido reconhecido que os caudais excedentes às redes de drenagem de águas residuais e estações de tratamento são um problema grave e para isso estão a ser criados critérios cada vez mais exigentes no domínio da gestão e operação destes sistemas de saneamento. Para uma melhor compreensão sobre a incidência das afluências indevidas nos sistemas de saneamento e nas estações de tratamento de águas residuais, é necessário realizar estudos de quantificação e caracterização no sistema de esgotos. Com a necessidade de compreender a plenitude e natureza deste problema, tornou-se necessário desenvolver metodologias com o objetivo de melhorar a eficiência e eficácia hidráulica dos sistemas de drenagem e de tratamento. Este trabalho tem como objetivo a análise quantitativa das afluências indevidas, recorrendo a um caso de estudo de uma bacia de drenagem de águas residuais. Para adquirir mais conhecimento sobre o tema foi necessário recolher várias metodologias existentes de maneira a selecionar, estudar e aplicar o método mais vantajoso. Nesta dissertação, foram utilizados dados disponibilizados pela SIMRIA, no que respeita aos caudais de bombagem da estação elevatória a que afluiu a rede em estudo, e pela INDAQUA Feira, no que respeita aos dados de precipitação.

Valorização de resíduos de embalagens de plástico de origem agrícola por pirólise

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