17 de fevereiro de 2017

Tratamento de Emissões Gasosas Provenientes de Plantas de Tratamento Mecânico-Biológico de Resíduos Sólidos Urbanos

Treatment of Gaseous Emissions from Mechanical-Biological Treatment of Municipal Solid Waste

RESUMO
Várias medições de emissões gasosas em diferentes tipos de plantas de tratamento de resíduos sólidos urbanos (RSU) em larga escala têm sido realizadas na Alemanha: abertura de leiras, em sistemas de revolvimento e em plantas com digestão aeróbia com etapa anaeróbia integrada. Os parâmetros de medição para o controle de emissões são: voláteis, CH4, NH3 e N2O; fatores de emissão e CO2-equivalentes também foram estimados. Dependendo do estágio de decomposição biológico há formação de CH4 (anaeróbio) e N2O (aeróbios). Trata-se de um princípio segundo o qual a minimização do CH4 e N2O nas emissões para a atmosfera como resultado de uma adequada condição operacional durante todo o período de tratamento aeróbio. Como não há tecnologias de ponta para reduzir CH4 e N2O durante o tratamento dos gases exauridos, devem ser previstas medidas para minimizar as emissões. Neste artigo apresentaremos ainda técnicas de tratamento como lavagem de ácidos e filtro biológico. O CH4, as emissões de N2O e NH3 a partir da digestão anaeróbia pode ser maior do que durante a decomposição aeróbia. Particulados e emissões de odores não comprometem a funcionalidade das plantas de tratamento em galpões fechados desde o momento em que se emprega os lavadores de ácido e biofiltro, isto também vale para a etapa de digestão anaeróbia.
Palavras-chave: Controle de emissões. Gases de efeito estufa (GEE). RSU. TMB. Tratamento.

ABSTRACT
Several measurements of gaseous emissions from different types of large scale treatment plants for Municipal Solid Waste (MSW) have been carried out in Germany: open windrows, in-vessel systems and active aerobic plants with integrated anaerobic digestion step. Measurement data of emission control are VOC, CH4, NH3 and N2O; emission factors and CO2-Equivalents have been calculated as well. Depending on the rotting milieu there is an opposed formation of CH4 (anaerobic) and N2O (aerobic) within the biological process. It is a principle that minimisation of the CH4 and N2O emissions to air is the result of the right operation conditions for the entire time of aerobic treatment. Because there is no end-of-pipe technology to reduce CH4 and N2O in exhaust gas treatment, arrangements to minimise process emissions have to be preventive. At this article we will present arrangements for the emission control with acid scrubber and biofilter are shown to the components. Emissions of CH4, N2O and NH3 from anaerobic digestion could be higher than from aerobic rotting. Dust and odor are not a problem in enclosed treatment plants with scrubber and biofilter technology, as well anaerobic process step.
Keywords: Emission Control. Greenhouse Gases (GHG). MSW. MBT. Treatment.

1 TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS

Este texto se refere a plantas para o tratamento de resíduos sólidos urbanos e outros, por meio de processos mecânicos ou mecânico-biológicos, objetivando a separação das frações de alto poder calorífico e sua transformação para combustíveis alternativos. A etapa de tratamento biológico é conduzida para a estabilização anaeróbia ou aeróbia, ou para a secagem aeróbia de resíduos contendo componentes orgânicos, biologicamente degradáveis. Na secagem, aproveita-se do calor liberado pelas reações biológicas para a evaporação da água, para aumentar a eficiência do tratamento mecânico a jusante, para a transformação dos resíduos tratados em combustíveis alternativos. Outra finalidade é a interrupção dos processos da degradação biológica, através da redução da umidade.

Os processos de tratamento podem ser distinguidos da seguinte maneira:
  • TM = Tratamento Mecânico (sem etapa biológica)
Separação mecânica e preparação dos RSU para CDR (combustível derivado de resíduos)
Emissão → ODORES, PARTICULADOS
  • TMB = Tratamento Mecânico-Biológico
  • TMB: Compostagem aeróbia antes da deposição em aterro
Emissão → ODORES, PARTICULADOS, compostos orgânicos voláteis (COV) e gás amoníaco (NH3)
    • TMB: Biodigestão anaeróbia (BA) e estabilização aeróbia antes da deposição em aterros
    Emissão → ODORES, PARTICULADOS, COV, NH3 metano (CH4) e óxido nitroso (N2O)
    • EMB = Estabilização Mecânica-Biológica
    Tratamento Mecânico-Biológico (TMB): Secagem
    Emissão → ODORES, PARTICULADOS e COV
    Baseado na diretiva sobre emissões da União Europeia (UE) (IED, Diretiva 2010/75/EU do Parlamento Europeu e do Conselho) e na revisão dos documentos sobre as melhores técnicas disponíveis (Best Available Technique Reference, BREF) são definidas as conclusões obrigatórias e os valores de emissão, derivados delas. Na Alemanha, o Governo converteu essas conclusões das melhores técnicas disponíveis em lei nacional, de forma que na realização conforme a lei nacional, o licenciamento de plantas também está de acordo com as exigências das melhores técnicas disponíveis.

    A diretiva descreve o estado da arte da tecnologia, com consideração específica das emissões ao ar produzidas. O objetivo de medidas para a redução das emissões nestas instalações é a prevenção contra efeitos nocivos para o ambiente. Para atingir este objetivo, são descritos:
    • Medidas de planejamento, como a escolha do local;
    • Medidas organizacionais no transporte, recepção e tratamento do material e na operação da instalação;
    • Manipulações direcionadas no processo de tratamento de resíduos;
    • Medidas construtivas na área da tecnologia de máquinas, construção e ventilação;
    • A instalação e operação de instalações para o tratamento dos gases emitidos;
    • Conceitos para o gerenciamento de fluxos de ar e de emissão de gases.
    O documento BREF tratamento de resíduos sólidos apresenta o estado atual, vigente na data da sua publicação (2015/16), de instalações para o tratamento mecânico e, ou biológico de alto valor (melhores técnicas disponíveis).

    A construção e a operação de uma planta de TMB é sujeita ao licenciamento de acordo com os regulamentos legais referentes à proteção contra emissões. Durante o processo de licenciamento, a adequação do local para a construção e operação da planta deve ser comprovada. Emissões relevantes da planta podem ser:
    • Substâncias odoríferas;
    • Particulados e dispersão de componentes leves pelo vento;
    • Aerosóis e bio-aerosóis (micro-organismos);
    • Compostos orgânicos voláteis (COV);
    • Substâncias inorgânicas gasosas (NH3, NO, H2S);
    • Gases efeito estufa (CH4, N2O);
    • Ruído;
    • Efluentes.
    Valores limites e exigências para a proteção contra efeitos nocivos para o ambiente, no contexto internacional, resultam das diretivas do Governo Federal (Lei sobre a proteção contra emissões, BimSchG), e dos regulamentos federais e dos Estados, como as orientações técnicas (OT) OT Ruído, OT Ar, OT Emissão de odores (TA Lärm, TA Luft, GIRL, respectivamente). O licenciamento para o projeto só pode ser concedido se a proteção e a prevenção contra efeitos nocivos ao ambiente, resultando da operação da instalação, estão garantidas. O conceito integrado da prevenção e redução da poluição deve ser obedecido (Lei sobre a Avaliação de Impactos Ambientais, UVP, Diretiva Europeia sobre Emissões Industriais, IED).

    2 QUALIDADE DE EMISSÕES DO TRATAMENTO MECÂNICO-BIOLÓGICO

    É de amplo conhecimento que os resíduos podem emitir odores desagradáveis. Os compostos causadores destes odores podem já estar presentes (por exemplo restos de solventes, líquidos, gorduras e óleos), ou são produzidos através de reações naturais de decomposição biológica por micro-organismos, como bactérias e fungos. Sobretudo os componentes orgânicos de fácil degradação são as substâncias mais afetadas. As substâncias odoríferas na sua maioria são COV, com limiares olfativos baixos, com ligações orgânicas de carbono (C), oxigênio (O) e hidrogênio (H), com enxofre (S) ou nitrogênio (N), além de substâncias odoríferas inorgânicas, como a amônia (NH3) e o gás sulfídrico (H2S).

    Figura 1 – Comportamento de emissão de substâncias odoríferas e Compostos Orgânicos Voláteis Não Metano (COVNM) de uma etapa aeróbia de uma planta de TMB
    Fonte: VDI-Richtlinie 3475 Blatt 3.

    O tratamento biológico de RSU é um processo biológico relacionado obrigatoriamente com a formação de compostos orgânicos voláteis e substâncias odoríferas. Na degradação da matéria orgânica, substâncias de alto peso molecular, como os carboidratos e proteínas, são degradadas em componentes de baixo peso molecular, os quais apresentam uma volatilidade elevada, podendo ser liberados facilmente na atmosfera. Exemplos para a formação de COV através da degradação microbiológica, são etanol, acetaldeído, butanol e acetona, entre outros.

    A liberação destes COV pelo material em decomposição é promovida pelas altas temperaturas de processo (50 °C a 70 °C) e uma troca intensiva de gases (stripping), nos tratamentos aeróbios.

    Os compostos orgânicos voláteis (COV) formam o parâmetro somatório para as substâncias orgânicas e, portanto, contendo carbono, de fácil evaporação ou já estão presentes na forma gasosa em temperaturas baixas, com exceção do metano (CH4). Portanto, usa-se a denominação Compostos Orgânicos Voláteis Não Metano (COVNM). Tratando-se de metabólitos biológicos, estes também são denominados de COV biogênicos (COVB).

    O parâmetro COVNM é calculado pela diferença de carbono total (Ctot) e da proporção do C contida no metano (CH4-C). Tal diferenciação é pertinente, pois o metano se constitui no maior componente individual orgânico, nas emissões de todos os tratamentos biológicos e tipos de processos. Os COVNM compreendem os componentes principais tipicamente encontrados no tratamento biológico de resíduos, e que refletem a carga de COVNM emitida em mais de 90%, devido à característica expressiva de concentrações:
    • Compostos de enxofre: dissulfeto de carbono, dimetil sulfeto, dimetil dissulfeto;
    • Compostos de nitrogênio: aminos básicos;
    • Aldeídos: aldeído acético, penatanal;
    • Cetonas: Acetona, 2-butanona, 2-pentanona;
    • Alcoóis: Etanol, 2-Propanol, 2-Butanol, 2-Metilpropanol;
    • Ácidos carbônicos: ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico, ácido valeriano;
    • Ésteres: acetato metílico, acetato etílico;
    • Terpenos: micreno, α-pineno, β-pineno, limoneno, α-tujono

    Os COVNM são emitidos no decorrer do autoaquecimento no início da compostagem intensiva. O máximo das emissões se encontra geralmente na primeira semana de tratamento. Os COVNM mais odorosos, por exemplo, os componentes contendo enxofre podem se formar também depois, portanto, para atender as exigências da proteção contra as emissões, as primeiras duas a quatro semanas do tratamento devem ocorrer com aeração ativa e em sistema fechado, para o tratamento do ar exaurido.

    Além das substâncias gasosas inorgânicas e orgânicas, o particulado também pode ter um papel importante, pois em todos os lugares de tratamento de resíduos secos, há formação de particulado, provocado por trituração, peneiramento ou qualquer tipo de transporte. Já a formação de particulado deve ser evitado.

    Tabela 1 – Visão geral dos tipos de TMB com as referentes emissões relevantes

    Tipo de planta
    Odores e particulados
    Micro- -organismos
    COV micro-biológico
    NH3
    CH4
    N2O
    TM, separação mecânica, produção de CDR
    x
    x




    TMB, anaeróbio, secagem, produção de CDR
    x
    x
    x



    TMB, aeróbio, compostagem, deposição em aterro
    x
    x
    x
    x
    (x) pouco, operação deficiente
    (x) pouco, operação deficiente
    TMB, digestão anaeróbia, pós-tratamento aeróbio / secagem deposição em aterro / CDR
    x
    x
    x
    x
    x
    (x) pouco, operação deficiente
    Fonte: Elaborado pelo autor (2014).

    Uma visão geral das tecnologias e tipos de processo, com as respectivas emissões relevantes, se encontra na Tabela 1. Emissões de odores, particulados e micro-organismos são relevantes em todos os tipos de tecnologia. No caso da secagem biológica com aeração intensiva, uma certa carga de COVNM pode ser esperada no ar exaurido. Em uma planta típica de TMB com estabilização aeróbia, observa-se também a emissão de NH3. A formação de metano em plantas de TMB com etapa de tratamento anaeróbio também é de relevância, mesmo na fase do pós-tratamento aeróbio para a estabilização dos resíduos.

    A emissão de gases efeito estufa (GEE), como o CH4 e N2O é relacionada com o processo combinado anaeróbio / aeróbio. Dependendo das condições de tratamento, a formação ou de um ou do outro gás é favorecida. Portanto, a otimização do processo em relação à inibição da emissão destes gases é difícil.

    A proteção integrada do ambiente diferencia entre medidas primárias e medidas secundárias para a redução das emissões. As medidas primárias são destinadas à prevenção e redução da emissão de poluentes para o ar. As medidas primárias são:
    • Tecnologia de processo escolhida, agregados, relações entre as diversas funções;
    • Medidas organizatórias e de operação no transporte, recepção e tratamento mecânico do material bem como, no tratamento biológico;
    • Manipulação direcionada do processo de tratamento dos resíduos (por exemplo tecnologia de medição, controle e regulação, TMR);
    • Medidas construcionais na área técnica de máquinas e na tecnologia de construção, aeração e irrigação;
    • Medidas secundárias para a mitigação de emissões constituem em tecnologias a jusante, que consistem na captação e no tratamento das emissões gasosas. As tecnologias de tratamento destes fluxos são destinadas a tratar os fluxos residuais que ainda permanecem, após instalação de medidas para a prevenção e redução, de tal maneira que os valores limites são compridos seguramente, para não prejudicar o bem-estar público.

    3 QUANTIDADE DE EMISSÕES DO TRATAMENTO MECÂNICO-BIOLÓGICO

    Decomposição é um processo aeróbio, ou seja, depende de um suprimento suficiente de oxigênio para que os micro-organismos quebrem as fontes de carbono, resultando em dióxido de carbono e água. O estabelecimento do processo de decomposição caracteriza-se por um rápido autoaquecimento da fração orgânica. A alta disponibilidade de fontes de carbono facilmente degradáveis resulta em intensa atividade microbiana liberando grandes quantidades de calor que levam ao aquecimento da massa. Por conseguinte, micro-organismos termofílicos predominam durante a fase inicial da decomposição.

    3.1 Aspectos Relevantes

    Em sistemas dinâmicos de compostagem, a decomposição da maior parte dos componentes orgânicos contidos nos resíduos ocorre durante as primeiras quatro semanas do processo. Durante este tempo, necessita-se as taxas mais altas de aeração, com consumo de até 60% a 70% de todo o ar de aeração utilizado no processo. Em caso de distúrbios nesta primeira fase intensiva do processo, a degradação biológica passa para as fases de compostagem e áreas de aeração a jusante. O que também se aplica a sistemas estáticos, sem processos de reviramento. Na presença de uma etapa de biodigestão anaeróbia, instalada antes do tratamento aeróbio, a degradação intensiva dos compostos de fácil decomposição ocorre dentro de um reator fechado. Consequentemente, as quantidades de emissões gasosas produzidas no pós-tratamento aeróbio são expressivamente reduzidas.

    Os conceitos básicos de um sistema de gerenciamento de emissões gasosas consistem nas seguintes etapas:
    • Captação separada de fluxos parciais de ar exaurido;
    • Redução das quantidades do ar exaurido pela utilização múltipla ou em cascata, recirculação do ar;
    • Minimização dos fluxos de emissões gasosas através da degradação anaeróbia (Biodigestão com uso energético do biogás em vez da compostagem);
    • Tratamento de fluxos parciais das emissões gasosas através de uma combinação de processos biológicos, químicos e físicos.

    O gerenciamento de fluxos de emissões gasosas tem consequências em relação à construção bem como, à tecnologia de processos implantada. Estes fatores têm um papel importante:
    • Minimização do volume dos galpões;
    • Segmentação das unidades de processos;
    • Medidas para a mitigação ativa e passiva das emissões, localizadas perto das fontes.

    A faixa das quantidades específicas de emissões gasosas produzidas em uma planta de TMB fechada da primeira geração, na Alemanha, foi de 10.000 m³/t a 30.000 m³/t de material submetido ao tratamento aeróbio. A otimização da condução do ar, nessas plantas de TMB, através da utilização múltipla, resultou na redução das quantidades de emissões gasosas específicas para 7.000 m³/t a 8.000 m³/t.

    As emissões de substâncias gasosas nocivas e odores, emitidas pelo TMB são relacionadas:
    • aos resíduos (tipo, composição, idade);
    • ao processo (compostagem, biodigestão);
    • ao sistema implantado (tipo de aeração);
    • ao tipo de operação (gerenciamento operacional);
    • à construção (volume de ar nos galpões para tratamento);
    • às condições meteorológicas.
    Além da liberação de odores durante a entrega e o pré-tratamento mecânico, as seguintes etapas do tratamento são relevantes fontes de emissão:
    • compostagem (decomposição aeróbia);
    • biodigestão anaeróbia (instalações a jusante);
    • tratamento das emissões gasosas.

    O ar exaurido de baixo nível de contaminação deve ser tratado apropriadamente. O ar removido do pátio de descarregamento e dos reservatários fundos ou rasos, com ou sem integração do tratamento mecânico dos resíduos entregues, deve ser conduzido para o tratamento de gases de escape, ou pode ser utilizado como ar de processo, na etapa de compostagem. A geração de particulado e de bio-aerosóis é consequência de impactos mecânicos, transportes e outros tipos de movimentação de resíduos, especialmente secos, e frações de resíduos, ao ar aberto, por exemplo durante o transporte e no pré-tratamento e eventualmente, no pós-tratamento do produto do tratamento aeróbio. As fontes pontuais de geração de particulado, como agregados, locais de transferência ou de lançamento de material nas esteiras, podem ser encapsulados e o ar sugado, para a prevenção direcionada de particulado. Outra fonte de emissões de particulado consiste nas vias de trânsito e pátios pavimentados, onde a circulação de veículos bem como, a limpeza, provoca levantamentos de particulados. No caso de particulado e bio-aerosóis, as exigências gerais da segurança de trabalho devem ser consideradas. No ar exaurido, o valor limite geral permitido para emissões de particulados de 10 mg/m³, em médias diárias, não deve ser ultrapassado.

    Pré-requisito para a escolha do sistema mais apropriado para o tratamento das emissões gasosas, ou de um conjunto de sistemas, é a avaliação físico-química da composição destes fluxos gasosos.
    • Os fluxos gasosos emitidos por uma planta de TMB são gerados:
    • Principalmente particulado, na etapa de tratamento mecânico, com poucas emissões de umidade e calor;
    • Quantidades substanciais, de umidade, calor, metano, substâncias orgânicas (COV), NH3 e N2O, na etapa de tratamento biológico.

    De acordo com a condução do processo aeróbio, as temperaturas na compostagem intensiva porem atingir 50 °C a 70 °C, provocando a emissão de boa parte da umidade contida no material, além de calor. A temperatura do ar exaurido na etapa mecânica (entrega e pré-tratamento) depende, principalmente, das temperaturas ambiente e exteriores e, portanto, das condições meteorológicas (verão/inverno).

    Segundo essas condições quadro, as emissões gasosas de uma planta de TMB contêm, no mínimo, os seguintes grupos de substâncias:
    • Particulado;
    • Bio-aerosóis;
    • Água (condensada) contida no ar de processo exaurido, saturado de vapor d‘água, que pode ser mantido abaixo do limite de saturação apenas através da adição de ar seco, sugado dos galpões;
    • Produtos da decomposição orgânica, principalmente o CO2, mas também o metano e traços de substâncias orgânicas (COV), como, acetona, aldeído acético, etanol, butanol e outros compostos de cadeia curta, tais como, solventes, principalmente toluol, xilol e terpenos de odor intenso, como limoneno, além de compostos orgânicos contendo enxofre;
    • Gás amoníaco e traços de outros compostos orgânicos nitrogenados, alcalinos;
    • Gases efeito estufa: metano e óxido nitroso.

    Devido à condução de processo e da alta umidade do ar de processo exaurido, os teores de substâncias nocivas inorgânicas e de metais pesados presentes nos particulados, são consideravelmente baixos. Substâncias nocivas como o mercúrio bem como os xenobióticas (clorofluorcarbonetos, CFC) podem se constituir em um problema se contidas nos resíduos.

    3.2 Particulados

    Todos os passos mecânicos no tratamento de resíduos ou frações de resíduos secos resultam inevitavelmente em emissões de particulados. Nestes casos, o encapsulamento dos respectivos agregados é necessário, e o ar exaurido destes agregados deve ser conduzido para um sistema de remoção de particulado. Devido à heterogeneidade dos resíduos, o tipo e a quantidade da particulado variam consideravelmente, provocando, temporariamente, teores de particulados no ar de > 1 g/m³. Fluxos parciais altamente carregados, por exemplo, provenientes de certos agregados ou de outras fontes pontuais, sistemas de remoção de particulados individuais podem ser instalados. No tratamento biológico, as emissões de particulados são geradas especialmente durante o reviramento, no peneiramento e no carregamento. Na condução dessas atividades ao ar livre, medidas organizacionais e operacionais devem ser tomadas, a fim de reduzir essas emissões de particulados ao mínimo.

    No pós-tratamento aeróbio aberto, não é possível captar as emissões provenientes deste passo. Portanto, aqui também as emissões devem ser reduzidas tanto quanto possível, por medidas organizacionais e operacionais. O carregamento do ar exaurido por particulados pode resultar em depósitos não desejados nas tubulações de ventilação.

    Nos biofiltros, o particulado provoca uma gama de problemas, e, portanto, é necessária a instalação de um sistema de remoção de particulado adequado, antes dessa etapa de tratamento. Baixos teores de particulados no ar exaurido podem ser removidos pela umidificação necessária do ar antes de entrar no biofiltro. Na presença de altos teores de particulados no ar exaurido, a instalação de filtros de particulados separados é necessária. Os fluxos de ar exaurido, tratados por meio das tecnologias comprovadas na prática, com separação do particulado como medida única ou em combinação com outros tratamentos, geralmente apresentam teores de particulados < 2 mg/m³.

    3.3 Substâncias Odoríferas

    As emissões de odores de uma planta de TMB podem ser atribuídas a um número de substâncias, produzidas na decomposição da matéria orgânica. Embora os gases amoníaco e sulfídrico inorgânicos sejam as substâncias mais conhecidos, estes gases não constituem a porção mais significativa das substâncias odoríferas emitidas. As demais substâncias odoríferas contidas nas emissões gasosas são orgânicas, por exemplo, as contendo enxofre.

    Ao contrário da evolução das emissões de COV, que começam com o autoaquecimento, atingem rapidamente o máximo e terminam depois de, aproximadamente, 14 dias, os compostos de enxofre de odor intenso (por exemplo o dimetil sulfeto) apresentam um comportamento diferente, pois aparecem no ar exaurido apenas depois do pico de emissões dos COV (por exemplo álcoois), onde permanecem por um tempo prolongado. Este comportamento foi observado em laboratório, em uma variedade de micro-organismos, tais como, em Penicillium e em Aspergillus, explicando o fenômeno particular da emissão de substâncias odoríferas, além do pico de emissão dos COV a, aproximadamente, duas semanas.

    O teor de unidades de odor (UO) no ar de processo pode atingir até > 10.000 UE/m³, dependendo do sistema de tratamento, gerenciamento do ar exaurido e propriedades dos resíduos tratados, com destaque do pós-tratamento aeróbio de resíduos da biodigestão anaeróbia, o qual apresenta emissões de odores muito desagradáveis, devido à presença de gás amoníaco em altas concentrações e de compostos contendo enxofre.

    Os biofiltros, quando dimensionados corretamente e devidamente operados, são muito bem apropriados para a eliminação de substâncias odoríferas, e teores de < 500 UO/m³ no ar purificado podem ser atingidos seguramente. O ar pode ser purificado de tal maneira que a sua origem, de ar exaurido, não é mais perceptível. Porém, de acordo com experiências feitas em plantas de TMB, para alcançar ambos os objetivos, a separação do gás amoníaco do ar exaurido, antes do biofiltro, é necessária.

    Na presença de elevados teores de gás amoníaco no ar exaurido (a partir de 10 mg/m³), recomenda-se a instalação de um sistema de lavagem ácida para a separação deste gás. Altos teores de compostos contendo enxofre (por exemplo: o H2S) podem ser removidos por meio da lavagem oxidativa, alcalina (por exemplo com H2O2 e NaOH, antes do fluxo de ar entrar no biofiltro ou o tratamento térmico, respectivamente. Estes medidas complementares resultam em uma vida útil prolongada bem como, na minimização das emissões de substâncias odoríferas.

    3.4 Compostos Orgânicos Voláteis (COV)

    Os fluxos brutos de emissões gasosas de uma planta de TMB contêm uma variedade de compostos químicos orgânicos encontrados em concentrações variadas, às vezes altas. A princípio, todos os compostos voláteis contidos nos RSU entregues para a planta de TMB, podem estar presentes.

    As substâncias odoríferas, respectivamente, os COV, podem ser agrupadas segundo sua geração ou origem, da seguinte maneira:
    • Xenobiótica: os COV contidos nos resíduos por exemplo solventes, produtos de limpeza, produtos químicos (CFC, HCFC, BTEX);
    • COV biogênicos: metabolitos voláteis de compostagem, como, álcoois, aldeídos, cetonas, terpenos;
    • COV abiogênicos: produtos de reações químicas durante a compostagem (reações de pirólise, Maillard, e de auto-oxidação).
    Exemplos de COVs já contidos nos resíduos são soluções orgânicas, mas também plásticos, dos quais ocorre a evaporação de monômeros ou aditivos como substâncias em traços, por exemplo fenol, 1,2,4-trimetilbenzol, n-decano, n-undecano, mas também os xenobióticos voláteis como os CFCs e HCFCs, quando contidos nos resíduos.

    Exemplos de COVs biogênicos são álcoois, cetonas, ácidos de carbono ou aldeídos, formados durante a decomposição biológica. Estas substâncias compõem a maior parte dos compostos orgânicos nos fluxos gasosos brutos oriundos do tratamento biológico, e a sua degradação bem-sucedida pode ser efetuada por meio de biofiltros (Figura 2).

    Figura 2 – Geração de diferentes COVs no tratamento biológico de RSU
    Fonte: VDI-diretiva 3475 folha 3.

    A reação de Maillard é um exemplo para a formação abiogênica de substâncias odoríferas em temperaturas altas, observadas durante o processo de compostagem, especialmente na faixa de 80 °C a 90 °C. Essa reação também é responsável para a produção de substâncias aromáticas para alimentos, por exemplo, por processos de torragem, defumação ou em alimentos assados. Esta reação entre açúcares e compostos de aminas, também conhecida como escurecimento não-enzimático, produz números compostos, parcialmente voláteis e com limiares olfativos baixos. Um grupo importante destes compostos constitui nos heterocíclicos nitrogenados, como os piridinos e os pirazinos.

    Teores típicos de COVs biogênicos são apresentados na Figura 2, para o processo de compostagem. Os dois componentes principais, o aldeído acetato e o etanol, atingiram concentrações de 30 mg/kg e 400 mg/kg, respectivamente. Os demais componentes foram álcoois, terpenos, aldeídos e ácidos de carbono. Em temperaturas de processo durante a compostagem, de 50 °C a 70 °C, e com aeração ativa é pertinente a transição de grande parte dos COVs formados nos resíduos, para os fluxos de ar, por arrastamento e, ou, evaporação.

    A composição de diversos balanços de COVNM em diferentes plantas de TMB reflete claramente a liberação quase total destes compostos, medidos com carbono (C), nas primeiras duas semanas de tratamento, em quantidades de C de 600 g/t a 800 g/t de material. Com tempo de tratamento prolongado, a carga de C aumenta para 800 g/t a 1.000 g/t de material. Em relação aos COVNM pode-se partir da suposição que a maior parte destes compostos emitidos pelo tratamento biológico por via gasosa, na ordem de (em C) 1000 g/t de material, foi formada através da degradação microbiana durante o processo de compostagem e é arrastada ativamente pelo fluxo de ar e, ou, evapora.

    3.5 Metano (CH4)

    A formação de metano em quantidades consideráveis foi observada em várias plantas de TMB, como consequência do abastecimento insuficiente de oxigênio. A formação de metano pode ocorrer em toda a faixa de temperaturas observadas no tratamento biológico, especialmente também na fase termofílica do processo de compostagem. Outra fonte se constitui nos resíduos da biodigestão, quando são submetidos à aeração, ou na etapa de oxidação no início do processo da biodigestão, ou no pós-tratamento, resultando na alteração do metabolismo dos micro-organismos, para a respiração de oxigênio. As causas para a formação de metano muitas vezes são a má aerabilidade das leiras de compostagem (adensamento) e teores de umidade muito altos (excesso de água).

    Semelhante à compostagem, supõe-se para a as plantas TMB com sistemas de compostagem intensivos, otimizados, a formação de metano em concentrações de 10 mg/m³ a 100 mg/m³, o que corresponde a quantidades de metano de 50 g/t a 500 g/t de material fresco. Em alguns casos de modificação de etapas de tratamento biológico, a aeração otimizada das leiras resultou na redução expressiva da formação de metano. Nos biofiltros não há degradação considerável do metano (remoção: 0% a 20%). Portanto, os fluxos de ar exaurido conduzidos para os biofiltros devem estar pobres em metano. Fluxos parciais, por exemplo, do pós-tratamento aeróbio ou do galpão de entrega e pré-tratamento mecânico podem ser adequados. Os fluxos de ar captados na área de entrega/pré-tratamento mecânico geralmente tem baixa carga de metano, com < 3 mg/m³ e 2 g/t de material fresco, com concentração de fundo de 0,6 mg/m³.

    3.6 Gás Amoníaco (NH3)

    As concentrações do gás amoníaco nas emissões gasosas brutas de uma planta de TMB dependem dos processos instalados, das quantidades de ar exaurido e das propriedades dos resíduos tratados e podem estar entre 10 mg/m³ a 200 mg/m³. Fluxos parciais do ar exaurido de processos aeróbios, especialmente com uma etapa de tratamento anaeróbio instalada antes, podem apresentar valores de até 1.000 mg/m³, correspondendo a cargas presentes no gás amoníaco de entre 400 g/t e 1600 g/t de material destinado ao tratamento aeróbio. O ar exaurido das áreas de entrega e do pré-tratamento apresentam valores de gás amoníaco insignificantes. Além da ação do gás amoniacal como poluente inorgânico gasoso (N° 5.2.4 TA Luft, Valor limite de emissão 30 mg/m3), altas concentrações do gás amoníaco nos fluxos gasosos brutos podem prejudicar dos biofiltros frequentemente instalados nas plantas de TMB. Outro efeito é a formação de NO e N2O no biofiltro. Portanto, os teores do gás amoníaco no ar exaurido devem ser ajustados para um nível favorável antes do biofiltro (relação 100 C:5 N:1 P). Uma relação de C:N baixa favorece um aumento das emissões de NH3 especialmente em temperaturas de compostagem e taxas de aeração altas. Em relações de C:N de > 25, as emissões de NH3 e de N2O são consideravelmente reduzidas, e em relações de > 35, a adição de amônia como nutriente pode se tornar necessário para promover a continuação do processo de compostagem.

    As taxas de separação do NH3 em biofiltros podem variar bastante, tanto mais que as dependências e os efeitos colaterais com a degradação de compostos de carbono ainda não foram completamente esclarecidos. Porém, os processos de transformação de NH3 resultam em consideráveis emissões secundárias de NO e N2O. A instalação de um processo de lavagem ácida em contracorrente, por exemplo com ácido sulfúrico como solução de lavagem, pode regular seguramente as concentrações de NH3 no gás para valores de < 5 mg/m³.

    3.7 Óxido Nitroso (N2O)

    Também como na compostagem de resíduos orgânicos domésticos e de paisagismo, o ar de processo do TMB, com processos de compostagem intensiva, contem concentrações de N2O de entre 10 g/t e 50 g/t de material. No ar exaurido tratado, as cargas de N2O são geralmente mais altas, dependendo das concentrações de gás amoníaco e de N orgânico nas instalações de tratamento do ar exaurido (biofiltros); porém, dados confiáveis da prática não são disponíveis. Como a maior formação de N2O ocorre no final do processo de compostagem, supõe-se que as cargas de N2O aumentem de acordo com o tempo de compostagem em sistema fechado. A formação de N2O pode ser prevenida através da remoção mais completa possível do NH3 no início do processo de compostagem. A separação do gás amoníaco antes dos biofiltros resulta na minimização de emissões adicionais de N2O. O ar exaurido da área de entrega e do pré-tratamento dos resíduos geralmente apresenta baixas concentrações de N2O (< 3 mg/m³, < 2 g/t de resíduos entregues, concentração de fundo: 0,6 mg/m³).

    Na compostagem exclusivamente de materiais biogênicos, o nexo entre a relação C:N e as emissões de N2O observadas ficou aparente. Em relações C:N amplas (> 25), o nitrogênio liberado pela degradação microbiana da biomassa, presente em forma de amônia (NH4+), é consumido pelos micro-organismos para seu crescimento. Portanto, a fuga de nitrogênio em forma gasosa é pequena. O nitrato que se formou mesmo assim nas leiras, e reduzido quase completamente para a forma elementar de nitrogênio, devido à baixa disponibilidade de oxigênio a alta concentração de carbono de fácil disponibilidade durante a fase intensiva do processo de compostagem.

    Com a redução das quantidades de carbono de fácil disponibilidade, por exemplo depois da fase intensiva do processo de compostagem, a atividade microbiana também é reduzida. A biomassa microbiana não pode mais absorver as quantidades de nitrogênio mineral ainda presentes e o nitrogênio liberado adicionalmente, resultando em emissões gasosas na forma de gás amoníaco (NH3) ou de óxido nitroso (N2O), na nitrificação da amônia através do nitrito para o nitrato. As relações de C:N < 17 resultaram em emissões elevadas de N2O, dependendo do material tratado.

    As emissões de N2O ocorrem na faixa de temperaturas < 45 °C, as maiores concentrações de N2O são observadas nas leiras, a 30 °C. Maiores emissões de N2O ocorrem na segunda fase mesofílica, depois da degradação da maior parte dos compostos de carbono. Portanto, a formação de N2O na fase de maturação, e com isso, os efeitos ambientais negativos podem ser prevenidos apenas através do ajuste da relação C:N ou por outras medidas operacionais. A possibilidade de ajustar a relação C:N é limitada devido à composição dos resíduos entregues. A remoção antecipada do gás amoníaco na fase termofílica da compostagem aumenta a relação C:N e resulta na mitigação eficiente das emissões de N2O no pós-tratamento/maturação.

    3.8 Tendências e Resultados de Medições de Emissões

    A Tabela 2 apresenta as influências dos parâmetros de processo nas emissões de uma planta de TMB. Os efeitos da alteração de parâmetros de processo relevantes são apresentados qualitativamente (maior / menor), como tendências. As emissões são expressas como concentrações e fatores de emissão, e agrupadas, por meio de dados empíricos, em faixas de emissão baixas, médias e altas. O valor geral para a demanda de ar de processo, considerado para os cálculos de concentrações e fatores de emissão, foi determinado em 10.000 m³/Mg.

    Tabela 2 – Influência de parâmetros de processo para a quantidade de emissões de uma planta de tratamento mecânico-biológico (↑: maior; ↓: menor)

    Componente
    Emissão causada por
    Quantidades baixas – fator de concentração*
    Quantidades médias – fator de concentração*
    Quantidades altas – fator de concentração*
    Particulados
    secagem #, umidade $
    < 1 mg/m³
    10 mg/m³
    > 20 mg/m³
    Odores
    maturação #, resíduos biodegradáveis #, umidade #
    < 300 UO/m³
    500 UO/m³
    (= valor limite para o ar exaurido)
    > 1.000 UO/m³
    Micro-
    -organismos
    atividade microbiana #, movimentação #, agitação #
    < 104 UFC/m³
    105 UFC /m³ (fungos, por exemplo aspergillus!)
    > 106 UFC /m³
    COV micro- biológico
    atividade microbiana #, temperatura #, fluxo de ar #
    < 50 mg/m³, < 500 mg/Mgin
    100 mg/m³, 1.000 g/Mgin
    > 200 mg/m³, > 2.000 g/Mgin
    NH3
    relação C:N $, pH #, temperatura #
    < 50 mg/m³, < 500 g/Mgin
    100 mg/m³, 1.000 g/Mgin
    > 200 mg/m³, > 2.000 g/Mgin
    CH4
    BA, disponibilidade de O2 $, porosidade do gás $, estrutura $, umidade #
    < 50 mg/m³, < 500 g/Mgin BA: < 200 mg/m³ BA: < 2.000 g/Mgin
    50-100 mg/m³, 500-1.000 g/Mgin BA: 200 mg/m³ BA: 2.000 g/Mgin
    > 100 mg/m³, > 1.000 g/Mgin BA: > 200 mg/m³, BA: > 2.000 g/Mgin
    N2O
    relação C:N $, temperatura < 45 °C
    < 2 mg/m³, < 20 g/Mgin
    5 mg/m³, 50 g/Mgin
    > 10 mg/m³, > 100 g/Mgin

    Fonte: Elaborado pelo autor (2014).


    O parâmetro mais importante de cada componente é mostrado na Tabela 2. A emissão do componente relevante aumenta se o parâmetro aumenta  ou diminui . Estas observações podem ser utilizadas como tendências, derivadas de experiências feitas na Alemanha.

    Em seguida são apresentados os resultados dos componentes relevantes de uma variedade de análises de emissões, realizadas em plantas de tratamento biológico. Foram escolhidas para participar plantas representativas em escala industrial com instalação das seguintes tecnologias / tipos de processo e operação:
    • Tipo [1]: apenas tratamento mecânico (TM);
    • Tipos [2], [3], [4]: TM, tratamento aeróbio (TA) com aeração forçada, por diferentes tempos (de 2 a 8 semanas),
    • Tipo [5]: TA coberto, com aeração forçada;
    • Tipos [6], [7]: TA (compostagem em leiras abertas, resíduos orgânicos e de paisagismo);
    • Tipo [8]: apenas TM e BA (biodigestão anaeróbia);
    • Tipo [9]: TM e BA + pós-TA;
    • Tipo [10]: TM e BA + pós-TA em leiras abertas.

    A Figura 3 apresenta os resultados das medições de emissões de metano de dez diferentes tipos de plantas de tratamento biológico.

    Figura 3 – Emissões de metano de diferentes plantas de tratamento mecânico-biológico
    Fonte: Cuhls, Mähl e Clemens (2014).

    A Figura 4 mostra os resultados das medições de emissões de N2O em dez tipos diferentes de plantas de tratamento biológico.

    Figura 4 – Emissões de N2O de diferentes plantas de tratamento mecânico-biológico
    Fonte: Cuhls, Mähl e Clemens (2014).

    A Figura 5 mostra os resultados das medições para CO2-eq (calculado com base nas emissões de CH4 e N2O), em dez tipos diferentes de plantas de tratamento biológico.

    Figura 5 – Emissões de CO2-eq de diferentes plantas de tratamento mecânico-biológico
    Fonte: Cuhls, Mähl e Clemens (2014).

    Cabe ressaltar que, em todos os tipos de plantas de TMB, grandes amplitudes entre os valores de emissão mais baixos e mais altos foram encontradas (fator 10). Existem emissões baixas em todos os tipos de processos, com exceção do tipo 10, biodigestão anaeróbia com pós-tratamento em leiras abertas. Portanto, em plantas com tratamento anaeróbio, as etapas de pós-tratamento aeróbio devem ser equipadas com um sistema de aeração forçada (“aerobização”) e captação do ar exaurido, para que a alteração do metabolismo dos micro-organismos no pós-tratamento, para a respiração de oxigênio, ocorra rapidamente e a formação contínua de metano seja inibida.

    Existem, porém, também emissões altas nos tipos aeróbios bem como, nos anaeróbios. Estes casos demonstram a necessidade de otimização operacional: melhorias das propriedades do material (estrutura, porosidade, umidade), de geometria das leiras (triangular, trapezoide, medas planas), relação superfície/volume, manejo da aeração forçada, intensidade de reviramento.

    A instalação de tecnologia de ponta não é garantia para emissões baixas. A existência de um sistema de aeração forçada por exemplo ajuda no tratamento de materiais difíceis. Os estudos mostraram que, com aplicação das boas práticas, os tratamentos mais simples também podem resultar em emissões baixas.

    4 REDUÇÃO, CONTROLE E VALORES-LIMITES DE EMISSÕES

    Além da quantidade de emissão prevista no processo de licenciamento da planta TMB, é necessário prever a situação da emissão de odor e ruído em relação à comunidade do entorno, devendo estes serem calculados segundo o modelo de propagação. Após início da operação da planta, estes impactos devem ser medidos e certificados.

    4.1 Tratamento Químico do Ar Exaurido / Lavagem Ácida

    Os sistemas de tratamento do ar exaurido por lavagem ácida são implantados para a remoção de gás amoníaco (NH3) e para assegurar o cumprimento da concentração permissível de substâncias odoríferas no fluxo de ar exaurido. Além disso, o sistema de lavagem química protege os processos de tratamento a jusante, como os biofiltros. Um excesso de gás amoníaco ou de gás sulfúrico no ar exaurido resulta na acidificação do material no biofiltro e na inibição do seu funcionamento. A minimização das emissões de N2O depende da remoção tanto quanto possível, do gás amoníaco, pois a nitrificação no biofiltro resulta na formação de N2O (Figura 6).

    Figura 6 – Lavagem ácida (primeiro: pequeno / segundo: grande, com armazenamento para o sulfato de amônia e para o ácido sulfúrico)


    Fonte: Arquivo do autor [foto: Carsten Cuhls].

    O tratamento químico do ar exaurido consiste na absorção em uma ou mais fases com lavadores químicos, em colunas contendo material inerte operadas em contracorrente (Figura 7). Em plantas de TMB, dois processos diferentes são aplicados como pré-tratamento antes do tratamento biológico ou térmico:
    • Lavagem ácida para a remoção do gás amoníaco;
    • Lavagem alcalina-oxidativa para a absorção do gás sulfúrico.

    Figura 7 – Biofiltro aberto utilizado no tratamento mecânico-biológico
    Fonte: Arquivo do autor [foto: Carsten Cuhls].

    A lavagem alcalina para a remoção de H2S, em combinação com a lavagem oxidativa, geralmente H2O2 é utilizado. Em processos de lavagem por absorção com ácidos ou soluções alcalinas, a dosagem das substâncias químicas ocorre através do controle do pH em cada fase. O grau de remoção pode ser controlado através do ajuste do pH. Segundo as experiências disponíveis, a eficiência de remoção do gás amoníaco, em sistema contracorrente e valores de pH entre 3 a 5, é de > 90%. O ajuste do pH se orienta nas concentrações do gás amoníaco de fato presentes. As concentrações de gás amoníaco, depois da lavagem ácida não devem ultrapassar valores de 5 mg/m³ a 10 mg/m³.

    O objetivo da remoção do gás amoníaco por meio de um sistema de lavagem, além da obtenção de altas eficiências na remoção, é a obtenção de um produto líquido que pode ser comercializado. O produto químico empregado geralmente é ácido sulfúrico. A reação química com o gás amoníaco resulta na produção de sulfato de amônia, que pode ser utilizado como fertilizante.

    A produção de um fertilizante com teores de 8% N e 9% exige pré-requisitos mecânicos e de medição e controle os quais devem ser instalados antes respectivamente no próprio sistema de lavagem. A entrada de condensado para os lavadores deve ser inibida ou reduzida por separadores mecânicos instalados antes do lavador, se necessário. A retirada do produto dos lavadores, com concentração mais alta possível, é monitorada e controlada por sistemas de medição adequados (medição da densidade e da condutividade). Em certos casos, a neutralização pode ser necessária.

    A realimentação da água de lavagem rica em nitrogênio, para a irrigação na compostagem, é contrária ao objetivo do tratamento, da obtenção de uma ampla relação C:N e deve ser recusada. Além disso, a utilização dessa água para a compostagem resulta no aumento da concentração de sais minerais, e o material destinado à deposição em aterro contém componentes de fácil lixiviação, contendo nitrogênio e enxofre, que são nocivos para o ambiente. Como consequência, o chorume do aterro pode ser contaminado a longo prazo com estes componentes.

    4.2 Tratamento Biológico do Ar Exaurido

    Figura 8 – Biofiltro fechado (contêineres) para o tratamento mecânico-biológico
    Fonte: Arquivo do autor [foto: Carsten Cuhls].

    O estado da arte nas plantas de TMB compreende instalações para o ratamento biológico do ar exaurido, ou seja, biofiltros ou a lavagem biológica. Os biofiltros em combinação com umidificadores instalados antes deles, são utilizados para o tratamento de fluxos de ar exaurido pobres em metano e gás amoníaco, originando das áreas de entrega, do pré-tratamento mecânico e do pós-tratamento. O tratamento de fluxos de ar de processo originando da compostagem intensiva e do pós-tratamento de resíduos da biodigestão anaeróbia precisa ser conduzido por meio de um sistema de lavagem ácida instalado antes do biofiltro, para a remoção do gás amoníaco. Os biofiltros são eficientes na remoção de substâncias odoríferas bem como, nocivas.

    Os biofiltros podem ser construídos de forma aberta (Figura 7) ou em forma de contêiner (Figura 8).

    4.3 Dimensionamento dos Biofiltros

    Na Alemanha, o dimensionamento, operação e manutenção de instalações para o tratamento de fluxos de ar e gases é regulamentado por diretivas. O dimensionamento de biofiltros se orienta com o fluxo de volume, a concentração esperada de substâncias odoríferas e nocivas nos fluxos brutos e das possíveis amplitudes de variação. Outro fator determinante para o dimensionamento da área de filtro e seu volume é o tipo e a composição do material filtrante.

    Tabela 3 – Eficiência de sistemas biológicos de tratamento de fluxos gasosos
    na remoção de diferentes classes de substâncias
     
    Classes de substâncias
    Eficiência do biofiltro em %
    Álcoois (Etanol)
    100
    Aldeídos (Aldeído acético)
    100
    Alcenos
    100
    Ácidos carboxílicos
    100
    Cetonas (2-Butanon, Acetona)
    98
    Terpenes, terpenoídes (Limoneno)
    85
    Alcanos (C6 – C13)
    81
    Compostos orgânicos de enxofre
    81
    Furanos
    70
    Aromaticos (BTEX)
    67
    CFC, HCFC
    < 40
    Metano
    < 20
    Σ COV
    89

    Fonte: VDI-Richtlinie 3475 Blatt 3.

    A carga de fluxo gasoso por volume de filtro e hora realizada em biofiltros instalados foi de 50 m³ a 70 m³ por m³ de filtro e hora [m³/(m³ × h)]. Essas cargas comparativamente baixas se devem ao fato que, além de substâncias odoríferas, também substâncias nocivas devem ser removidas, as quais precisam de tempos de reação mais prolongados. O volume do filtro deve ser adaptado correspondentemente.

    Os processos biológicos de tratamento podem reduzir as substâncias contidas nos fluxos gasosos parcialmente e de várias maneiras, porém, a aplicabilidade universal dos biofiltros não pode ser derivada. A Tabela 3 mostra os resultados de medições conduzidas em biofiltros instalados em plantas de compostagem, com apresentação das substâncias orgânicas representativas (COV) para o ar exaurido do TMB.

    Figura 9 – Biofiltro – eficiência, n > 40 plantas
    Fonte: Cuhls, Mähl e Clemens (2014).

    As taxas de degradação dos COVNM analisados (carbono orgânico sem metano) se encontram em aproximadamente 90%; para o metano foram observadas taxas de remoção entre 0% a 20%, na média, apenas 10%. A eficiência dos biofiltros na remoção de certas substâncias contidas nos fluxos gasosos é alta, especialmente para substâncias de fácil decomposição biológica como por exemplo 2-butanon, acetona, aldeído acético e etanol. Estas substâncias constituem a maior parte da carga de COVNM. Taxas de decomposição moderadas foram observadas para os BTEX (benzol, toluol, etilbenzol, xilol) e reduções insignificantes para os CFC (clorofluorcarbonos de alta volatilidade) e HCFC (Hidroclorofluorcarbonos). A concentração somada de todos os hidrocarbonetos observados (COT = COV + metano) foi reduzida pelos biofiltros com eficiências de, em média, 60% (Figura 9). Com relação à formação de N2O nos biofiltros, enfatiza-se a importância da remoção preventiva do gás amoníaco por lavagem ácida, antes do biofiltro.

    Conforme a diretiva europeia sobre emissões industriais (IED) e os documentos de referência (BREF) associados, o ar de processo de reatores e leiras aeradas de compostagem no TMB deve ser enviado para uma instalação de tratamento destes fluxos gasosos. Os valores para as unidades de odor (UO) no ar tratado não podem ultrapassar 500 UO/m³. Os biofiltros são instrumentos apropriados para o controle de emissões e se constituem em um dos métodos mais aplicados para o tratamento e fluxos gasosos do tratamento biológico de resíduos. O valor de < 500 UO/m³ pode ser mantido seguramente em biofiltros devidamente operados.

    5 CONCLUSÕES

    A aceitação do tratamento biológico de resíduos, a proteção da vizinhança e a proteção do clima dependem de medidas apropriadas para a prevenção de emissões. As emissões típicas mais impactantes de plantas de TMB são:
    • Particulados,
    • Odores,
    • COV,
    • NH3,
    • GEE (CH4 e N2O).
    Sistemas fechados e a captação das emissões das etapas de tratamento intensivo (pré-tratamento mecânico e o processo biológico intensivo) bem como, o tratamento do ar exaurido são componentes importantes de uma instalação sujeita ao licenciamento. As emissões relevantes para o clima de CO2-eq se somam em aproximadamente 70 kg a 80 kg por tonelada de resíduos, e emissões de CO2-eq > 100 kg/t apontam para um potencial de otimização na operação da planta. O equipamento técnico por si só não é uma garantia para emissões baixas. Plantas com baixo nível tecnológico também são capazes de manter as emissões em um nível baixo. As propriedades dos resíduos, a mistura correta e a operação apropriada, de acordo com as boas práticas, têm um papel decisivo.

    Nas etapas de processo mais intensivas, especialmente com integração de etapas anaeróbias, são empregados a lavagem ácida, para a remoção do gás amoníaco, em combinação com biofiltros. O produto da lavagem ácida (solução de sulfato de amônia) tem aplicação como fertilizante na agricultura. Em etapas biológicas extensivas, o biofiltro pode ser suficiente para o tratamento do ar exaurido, ou a captação e o tratamento do ar exaurido é dispensado totalmente. Isso depende do local da planta de TMB e a probabilidade da propagação de odores desagradáveis.

    Os biofiltros têm uma boa ação contra odores e COVNM. O valor limite legal, de < 500 UO/m³ é mantido com segurança. A taxa de degradação de COVNM é de até 90%. Infelizmente, os biofiltros não são eficientes na remoção de metano contido no ar exaurido e na remoção do N2O. Este último, aliás, é gerado nos próprios biofiltros como coproduto da nitrificação. Portanto, a prevenção destes dois gases deve ser efetuada por medidas apropriadas no tratamento biológico.

    REFERÊNCIAS

    ALEMANHA. Lei sobre a proteção contra emissões. BimSchG German Federal Immission Control Act (BImSchG) (BundesImmissionsSchutzGesetz). Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge, German Federal Immission Control Act (BImSchG) vom 15.03.1974, letzte Änderung 11.2014.

    BREF (2015/16). Disponível em: <http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/ofc_bref_0806.pdf>. Acesso em: 19 jan. 2015.
    CUHLS, Carsten; MÄHL, Birte; CLEMENS, Joachim. Ermittlung der Emissionssituation bei der Verwertung von Bioabfällen. Forschungsbericht Umweltbundesamt, 2014.

    IED – Industry Emission Directive (IED) of the European parliament and council (Diretiva nº 2010/75/EC do Parlamento Europeu e do Conselho). Integrated Polution Prevention and Control (IPPC, 2008/1/EC) and Industry Emission Directive (IED, 2010/75/EC) of the European parliament and council. Lei sobre a Avaliação de Impactos Ambientais, UVP, Diretiva Europeia sobre Emissões Industriais, IED. Disponível em: <http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2010:334:0017:0119:en:PDf>. Acesso em: 19 jan. 2015.

    VDI-Richtlinie 3475 Blatt 3. Emissionsminderung – Anlagen zur mechanisch-biologischen Behandlung von Siedlungsabfällen. Emission Control, MBT facilities for MSW, December 2006 (Verein Deutscher Ingenieure), Düsseldorf, 2006. Disponível em: <http://www. beuth.de/de/technische-regel/vdi-3475-blatt-3/90369310>. Acesso em: 19 jan. 2015.


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    Como citar [ABNT NBR 6023:2002]:

    CUHLS, Carsten. Tratamento de Emissões Gasosas Provenientes de Plantas de Tratamento Mecânico-Biológico de Resíduos Sólidos Urbanos. In: FRICKE, Klaus; PEREIRA, Christiane; LEITE, Aguinaldo; BAGNATI, Marius. (Coords.). Gestão sustentável de resíduos sólidos urbanos: transferência de experiência entre a Alemanha e o Brasil. Braunschweig: Technische Universität Braunschweig, 2015. Disponível em: <https://goo.gl/BE246I>. Acesso em: .
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