CO-DIGESTÃO ANAERÓBIA DA FRACÇÃO ORGÂNICA DOS RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS
(FORSU) E LAMAS SECUNDÁRIAS (LS)
A. Flor, L. Arroja, I. Capela
Lamas de ETAR INCINERAÇÃO
COMPOSTAGEM
AGRICULTURA
ATERRO SANITÁRIO
(FORSU)Fracção Orgânica dos
Resíduos Sólidos Urbanos
Directiva Europeia (1999/31/CE)- Redução da deposição de resíduos orgânicos em Aterro Alto teor de humidade
Alto teor de humidadeBaixo poder calorífico
Directiva Europeia (86/278/EEC )-Limita a deposição de lamasem solo agrícola
FORSU
- > 2 milhões de toneladas por ano (Matt Crowe et al., 2002)
- 20.000 toneladas são tratadas biologicamente.
Outra alternativa
DEPOSIÇÂO EM SOLO AGRÍCOLA
-Custos de transporte e aplicação elevados
-A Directiva 86/278/EEC, limita a concentração de contaminantes nas lamas a depositar em solo agrícola.
Lamas de ETAR’s
-Aumento crescente do número e eficiência das estações de tratamento de águas residuais (ETAR’s), com o consequente aumento da produção de lamas biológicas secundárias (LS).
INCINERAÇÂO
- Muito desfavorável para resíduos com alto teor de humidade, como sejam, restos de cozinhas e lamas de ETAR entre outros, (Kayhanian and Rich, 1996).
-Libertação de dioxinas e Furanos
DEPOSIÇÃO EM ATERRO SANITÁRIO
-Bom sob o ponto de vista económico.
-Do ponto de vista ambiental:
- Carga orgânica nos lexiviados e risco de contaminação de aquíferos,
- Emissões de metano que contribuem para o efeito de estufa (cerca de 2%) (Gijzen, 2002; Baldasano, 2000),
Directiva Europeia 1999/31/EC (D.L. n.º 152/2002 de 23 de Maio), contempla a diminuição da deposição de resíduos orgânicos em aterro para 75% do depositado em 1995
COMPOSTAGEM
- Libertação de odores e COV’s
- Consumo de energia
Tecnologia mais implantada na Europa para o tratamento dos resíduos biodegradáveis, (Van Lier et al., 2001).
BIOGÁS :• Directiva 2001/77/EC, 12% energia de fontes renováveis
• Redução das emissões de CO2 acordadas em Kyoto
Lamas de ETAR
(FORSU)Fracção Orgânica dos Resíduos
Sólidos Urbanos
VANTAGENS•Suplementa nutrientes•Equilibra cargas orgânicas (CO) e (TRH)•Melhora a performance económica de toda a unidade.
- Processo biológico, -Produto final estabilizado- Elimina organismos patogénicos e odor
Compostagem
Incineração
CO-DIGESTÃODESVANTAGENS
- Transporte de resíduos- Teor de humidade- Entraves legislativos,
5% das unidades funcionam em co-digestão a nível Europeu, (De Baere, 2003).
DESVANTAGENS
- Transporte de resíduos- Teor de humidade- Entraves legislativos,
5% das unidades funcionam em co-digestão a nível Europeu, (De Baere, 2003).
As vantagens e desvantagens dos processos por “via húmida” e “seca”
são equilibrados
Digestão anaeróbia da FORSU
> 50 processos patenteados
BTA
(Alemanha)
Descontínuos
Via Húmida Via Seca
HERNING
(Dinamarca)
BIOMET
(Suiça)
Contínuos
BIOCEL
(Holanda)
SEBAC
(EUA)
VALORGA
(França)
DRANCO
(Bélgica)
FUNNEL
(EUA)
-Maior remoção de impurezas
- Maior volume de reactor
-Simplicidade de funcionamento
- Digestato de baixa
qualidade
-Menor tamanho do reactor
- Digestato de baixa qualidade
MÉTODOS
FORSU
LS
Misturados na proporção de 75% FORSU e 25% LS (base seca)
Bicarbonato de potássio e sódio e solução de nutrientes
Teor de sólidos foi ajustado com água para se atingir a CO e TRH pretendido.
REACTORES
1
2 3
MÉTODOS ANALÍTICOS
CQO, STV, Alcalinidade e pH
AOV’s
Volume de biogás e percentagem de metano
-
20
40
60
80
100
120
140
Arranque 3 6 9 12 14 17 19 Carga orgânica (Kg(CQO).m-3.dia-1
Pro
du
ção
de
met
ano
(l(
CH
4).d
ia-1
)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5
Te
or
de
me
tan
o (
% V
/V)
Contínuo
Semi-contínuo
Teor demetano(Semi-contínuo)
Teor demetano(Contínuo)
RESULTADOS
CO entre 3-19 Kg(CQO).m-3.dia-1
Máximo de 147 litros/dia (3,1 m3(CH4).m-3.dia-1)
Máximo do semi-contínuo 137 litros/dia (2,9 m3(CH4).m-3.dia-1)
-
5
10
15
20
25
30
Arranque 3 6 9 12 14 17 19
Carga (Kg(CQO).m-3.dia-1
TR
H (
dia
s)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1 2 3 4 5 6 7 8
PE
M (
m3(C
H4).
ton-1
(ST
V)
TRH
contínuo
semi-contínuo
Contínuo
Semi-contínuo
Reactor contínuo • 377 m3(CH4).ton-1
(STV)
• para 173 m3(CH4).ton-1(STV)
Reactor semi-contínuo ligeiramente inferiores • 320 m3(CH4).ton-1
(STV) • para 180 m3(CH4).ton-1
(STV)
Produção de metano
CO entre 3-19 Kg(CQO).m-3.dia-1 TRH entre 30 e 10 dias
Percentagem de metano diminuiu de 60 e 40%, com o aumento da carga
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
Arranque 3 6 9 12 14 17 19
Carga (Kg(CQO).m-3.dia-1
Só
lid
os T
ota
is (
%)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Red
ução
de S
TV
e C
QO
(%
)
STcontínuo
ST semi-contínuo
CQOcontínuo
STVcontínuo
STVsemi-contínuo
CQOsemi-contínuo
Remoção de STV e CQO
Remoção de CQO • Variações entre 87 e 53% no reactor contínuo • No semi-contínuo 83 e 43%.
Remoção de STV•Reactor contínuo a redução de STV variou entre 88 e 56% •Semi-contínuo entre 85 e 48 %.
Teor de sólidos • Abaixo dos 12%, característica de um processo por “via húmida”.
-
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
4.500
- 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420
AO
V's
(m
g(A
cA
)/l)
Carga 3 6 9 14 17 19 Carga 12
Reactor contínuo
-
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
4.500
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
AO
V's
m
g(A
cac/l)
Carga 3 6 9 12 14 17 19
Reactor semi-contínuo
Ácidos Orgânicos Voláteis (AOV’s)
Os reactores conseguiram lidar com os aumentos dos níveis dos (AOV’s),
excepto nas duas últimas com estabilização ocorre a valores mais elevados.
Os níveis de AOV’s verificados neste estudo (entre 3.500 e 4.000 mg(acA)/l)• Inferiores aos registados na bibliografia (5.500 mg(acA)/l em Demirekler (1998) • Boa estabilidade do processo de co-digestão estudado.
CONCLUSÕES
Embora tenha havido decréscimo dos valores de remoção de STV e CQO, os resultados podem-se considerar satisfatórios (> 50% redução STV).
O processo de co-digestão de FORSU e LS é tecnicamente viável no contexto Português
Carga orgânica (CO) máxima de 19 Kg (CQO).m-3.dia-1, tão alta como os sistemas por via seca. Produção volumétrica específica de metano (PVEM) máxima de: 3,1 m3(CH4).m-3,dia-1. De acordo com processos semelhantes de co-digestão. A percentagem de metano no biogás é mais baixa que o verificado noutros estudos.
CONTÍNUO SEMI-CONTÍNUO=
Funcionamento e manutenção simples dos mecanismos alimentação e agitação, principalmente do reactor semi-contínuo
Desempenhos semelhantes dos dois tipos de reactores, contínuo e semi-contínuo, permitem concluir:
Este trabalho foi feito no âmbito de uma bolsa de doutoramento concedida pela FCT (Fundação para a ciência e tecnologia) e com o apoio do projecto POCTI/CTA/39181/2001