Incineração do Lixo

A eliminação de resíduos pelo uso do fogo é uma prática bastante antiga. Mesmo hoje, a queima do lixo a céu aberto ainda é praticada nas áreas rurais (queimadas) e em algumas cidades pequenas. A queima de lixo a céu aberto acaba contribuindo para o aumento da poluição do ar.

A incineração controlada é uma parte importante do sistema de limpeza urbana na maioria dos países. Consiste na queima de materiais em temperaturas elevadas (acima de 900 oC). Utilizando uma quantidade apropriada de oxigênio consegue-se uma boa combustão do lixo. Os compostos orgânicos presentes em papéis, madeira e materiais plásticos, são transformados em dióxido de carbono, vapor d´água e cinzas. Deve-se evitar que o lixo a ser incinerado contenha resíduos úmidos ou molhados (como casca de legumes e frutas). A presença destes resíduos provoca uma diminuição na temperatura do forno e perda de eficiência da queima.

O processo reduz o volume do material em mais de 70%, diminuindo a necessidade de espaço para aterros. A incineração é recomendada na eliminação de lixos perigosos como resíduos hospitalares e tóxicos, por exemplo. Em geral, a queima do lixo é realizada em usinas de incineração. Algumas usinas deste tipo são capazes de gerar eletricidade; outras são utilizadas no aquecimento de água em países que apresentam invernos rigorosos.

A incineração do lixo urbano é utilizada em muitos países desenvolvidos. A tabela mostra a porcentagem de lixo que é destinado à incineração em alguns destes países (dados de 1994). Os dois países onde são incineradas as maiores porcentagens de lixo são a Suíça (88%) e o Japão (72%). Nestes países, o calor liberado pela incineração do lixo é aproveitado na obtenção de energia elétrica, além de água aquecida.

Dentre as desvantagens da incineração do lixo estão:

Custo elevado

Mão-de-obra qualificada

Variabilidade da composição dos resíduos e manutenção mais intensa.

PAÍS	ATERROS SANITÁRIOS	USINAS TRIAGEM E COMPOSTAGEM	INCINERADORES
Alemanha	72	3	25
Bélgica	62	9	29
Dinamarca	37	7	56
Espanha	76	16	8
França	50	20	30
Holanda	50	20	30
Inglaterra	90	1	9
Itália	56	10	34
Japão	24	4	72
Suécia	35	10	55
Suíça	6	6	88

Fonte: www.conecteeducacao.com

Incineração do Lixo

A combustão ao ar livre (fogueira) de restos de madeira usada representa um sério problema para o Ambiente.

Numa fogueira há zonas em que a temperatura é muito baixa, outras onde o oxigénio não é suficiente para garantir uma combustão completa, podendo ainda suceder o aquecimento prolongado a temperaturas elevadas de materiais que se decompõem sem combustão.

No seu primeiro relatório a CCI tinha já chamado a atenção para o problema do uso de madeiras tratadas em lareiras, tendo sido estimado um factor de emissão de 200 ng ITEQ por Kg de madeira queimada, supondo que metade da carga era constituída por madeira tratada.

O Ministério do Ambiente Suíço (Office Federal de l’Environnement des Forêts et du Paysage (OFEFP) publicou em 1996 um trabalho sobre este tema (Incinération de déchets, de bois usagé et du residus de bois dans des chauffages au bois et en plein air – OFEFP, Pat. Office Federal, Berne 1996), em que são demonstrados os perigos para o Ambiente da queima não controlada de madeira usada. De forma resumida serão aqui apontadas algumas das informações desse documento.

Evitar a poluição

Muitos problemas ambientais resultam de procedimentos errados que vêm depois a causar problemas não apenas a nível local, mas em muitos casos a nível global.

No caso das dioxinas a contaminação do organismo humano faz-se essencialmente pela ingestão de alimentos. Isto significa que nas vizinhanças duma fonte de emissão de dioxinas as populações podem não estar necessariamente mais afectadas do que outras afastadas dessa zona. É através do consumo de alimentos produzidos na região que se vai dar a contaminação, e exceptuando o caso limite que seria o de alguém que vivesse quase exclusivamente da sua produção agrícola local, o problema da contaminação com dioxinas é uma questão global que exige uma precaução constante de toda a população. As dioxinas produzidas no Vale do Vouga podem chegar ao Porto com o leite ali produzido, ou os atentados ambientais em Trás-os-Montes chegar a Lisboa como contaminantes residuais das batatas.

No caso dos metais pesados a situação é idêntica, isto é, os metais que sejam produzidos durante o processo de combustão acabarão por ser depositados no solo, absorvidos pelas plantas e depois ingeridos pelos animais, e destes passarão para o Homem. Todavia, alguns metais poderão também ser absorvidos directamente a partir dos efluentes gasosos, e nesse caso, uma emissão descontrolada de metais pesados terá maior impacto nas zonas vizinhas do foco de emissão.

Fogueiras e lareiras

A combustão de madeiras impregnadas com conservantes ou pintadas, praticada em fogueiras a céu aberto ou utilizada em lareiras, origina a libertação de numerosos poluentes, não só para a atmosfera como também na forma de cinzas que não devem ser utilizadas como fertilizantes do solo.

Em rigor uma madeira tratada ou pintada pode ser considerada um resíduo e não um produto florestal.

Os resíduos de madeiras tratadas ou pintadas deverão ser encaminhados tal como os resíduos sólidos urbanos, que no caso da incineração terão de ser tratados nas incineradoras de resíduos urbanos (IRU).

Os preservantes organo-clorados como o pentaclorofenol, revestimentos em PVC ou tintas, em particular as mais antigas, contendo chumbo, cádmio, arsénio, cobre ou zinco, vão transformar uma vulgar madeira num resíduo perigoso.

Nas IRU os resíduos são queimados a temperaturas elevadas, com fornecimento de oxigénio adequado e os gases são sujeitos a tratamentos de lavagem muito sofisticados que permitem reter não só os produtos orgânicos incompletamente destruídos, como também os metais arrastados pelos gases de combustão.

Ao contrário, na queima em fogueiras ou lareiras um grande número de substâncias nocivas e tóxicas vão ser libertadas, e uma vulgar queima de pequenas quantidades de resíduos origina uma forte contaminação ambiental.

Quais são os poluentes produzidos?

A combustão não controlada produz quantidades elevadas de monóxido de carbono, anidrido sulfuroso e ácido clorídrico, muito superiores às produzidas num IRU. O ácido clorídrico resulta da queima de plásticos clorados (PVC), mas pode ainda ser originado pela destruição térmica de embalagens de cartão plastificado, como as usadas nos pacotes de leite ou de sumos.

No que diz respeito à produção de dioxinas e furanos a queima de resíduos banais como cartões plastificados e plásticos produz cem a mil vezes mais destes poluentes perigosos do que se fossem incinerados numa IRU.

A combustão incompleta (associada frequentemente à emissão de fumos negros), a temperaturas baixas, origina a emissão de hidrocarbonetos, alguns dos quais como é o caso de alguns hidrocarbonetos aromáticos são cancerígenos.

Os metais existentes na forma de pigmentos nas tintas, em particular nas mais antigas são em parte libertados para a atmosfera com os gases de combustão, ficando outra parte nas cinzas.

Os teores em chumbo, cádmio, arsénio e cobre detectados em análises realizadas a entulhos contendo madeiras de demolição atingem concentrações centenas ou milhares de vezes superiores aos encontrados na madeira virgem.

Conforme as suas características os metais podem ser mais ou menos arrastados pelos fumos, ficando o restante a contaminar as as cinzas e depois o solo onde estas forem lançadas.

Na figura seguinte ilustra-se a diferença de repartição de três metais pesados nos fumos e nas cinzas duma fogueira

A combustão incompleta, muito vulgar nas fogueiras comuns, em que encontramos pedaços de madeira carbonizada, incompletamente consumida produz enormes quantidades de dioxinas que ficam acumuladas nas cinzas, conforme foi verificado em ensaio realizados por um laboratório estatal suíço (LFEM)

A combustão de madeira produz cerca de 8,6 m3 de gases por kg, representando as cinzas 0,2 a 2% do peso da madeira queimada.

Quando os fumos são filtrados podemos avaliar o perigo que resulta desta prática ilegal de combustão de lixos: foram atingidos os 20 000 ng de dioxinas por quilo de cinzas retidas num filtro fino!

Como termo de comparação refira-se que os limites legais de emissão de dioxinas para uma operação de incineração ou co-incineração são de 0,1 ng por m3 de gases efluentes, sendo a média das co-incineradoras europeias cerca de um quarto deste valor.

A queima sem controlo e o problema da co-incineração

O alarmismo lançado em torno da co-incineração e do perigo da eventual emissão acrescida de dioxinas resulta de aproximações simplistas em que os aspectos quantitativos do problema têm sido sistematicamente ignorados. Sendo, como se disse, a contaminação com dioxinas um problema ambiental global, importa avaliar a contribuição das várias fontes para o aparecimento de valores preocupantes registados recentemente em análises efectuadas, em parte transcritas na imprensa diária.

As madeiras importadas destinam-se em grande parte ao fabrico de mobiliário e à construção civil. Segundo o INE em 1998 foram importadas 2 234 416 toneladas de madeira, compreendendo toros de folhosas tropicais, toros de folhosas temperadas, madeira serrada de folhosas temperadas e obras de carpintaria para construção.

Sendo a madeira um produto de construção tradicional, pode admitir-se facilmente que uma larguíssima percentagem da madeira utilizada vai ser usada para substituir madeiras de construção ou mobiliário resultante de actividades de demolição e renovação. Note-se que embora os dois milhões de toneladas incluam madeira destinada ao fabrico de pasta de papel, não incluem a produção de madeiras nacionais, sendo portanto as madeiras tratadas usadas no fabrico de vedações e cercas excluídas desta estimativa.

As madeiras importadas destinam-se normalmente a aplicações mais nobres, sendo portanto sujeitas a operações de preservação por impregnação ou pintura. Admitindo o mesmo factor de emissão já anteriormente usado no relatório da CCI de 300 ng/kg de madeira queimada, valor bastante baixo face aos números encontrados no relatório suíço anteriormente referido, podemos estimar a importância da queima descontrolada para a contaminação nacional com dioxinas.

Se apenas 10% da madeira substituída for queimada de forma descontrolada, teremos uma produção de 66g de dioxinas para Portugal Continental. Tendo em conta os limites legais de emissão para a co-incineração de 0,1 ng/m3 de gases de combustão, a co-incineração dos Resíduos Industriais Perigosos durante um ano significará a emissão de 0,08g I TEQ de dioxinas (1º relatório da CCI página 282, ed impressa ou Anexos).

Verificamos assim que a queima ilegal de resíduos de madeira representa um problema ambiental duma magnitude que não corresponde de forma alguma á expressão pública da “consciência ambiental” nacional.

Conclusão

A poluição do ambiente por metais pesados e por dioxinas resulta em grande parte da queima descontrolada de resíduos. O hábito de destruir o lixo pelo fogo sem controlo tem de ser combatido.

Seria desejável que todas as obras de construção civil fossem obrigadas a dispor dum contentor para os resíduos, controlado pelas autarquias, garantindo assim o seu correcto tratamento em vez do seu vazamento clandestino ou queima ilegal.

Fonte: www.fe.up.pt

Incineração do Lixo

Consiste na queima do lixo a altas temperaturas em instalações chamadas “incineradores”.

É um método de alto custo devido a utilização de equipamentos especiais. Neste método existe uma grande redução do volume do lixo, cerca de 3% do volume original.

No mundo o primeiro incinerador foi instalado na cidade de Nohinglam, Inglaterra, projetado e construído pôr Alfred Figer, em 1874.

No Brasil foi instalado em Manaus, em 1896 pelos ingleses. Em 1958 foi desativado pôr não mais atender as necessidades locais e pôr problemas de manutenção.

Atualmente existem modernos incineradores, inclusive no Brasil, entretanto, ainda existem muitos inconvenientes envolvendo seu uso. O problema mais grave deste método é o da poluição do ar pelos gases da combustão e pôr partículas não retidas nos filtros e precipitadores. Problemas estes muitas vezes ocasionados pela deficiência de mão-de-obra especializada.

Os gases remanescentes da incineração do lixo são: anidrido carbônico (CO2); anidrido sulfuroso (SO2); nitrogênio (N2); oxigênio (O2); água (H2O) e cinzas.

Fonte: www.compam.com.br

Incineração do Lixo

TRATAMENTO DE RESÍDUOS SÓLIDOS E GASOSOS

INCINERAÇÃO

INTRODUÇÃO

A incineração como forma de destino final de lixo é uma prática muito antiga, e os métodos empregados, apesar de rudimentares, consistiam em sua maioria em empilhar os resíduos e atear fogo diretamente. A cinza resultante era espalhada no solo ou incorporada como um elemento auxiliar na agricultura. Com a expansão das cidades, estas práticas tornaram-se inadequadas pelo incômodo causado às vizinhanças; assim, foram sendo gradativamente substituídas por processos mais complexos e mais eficientes. O resultado disso são os sofisticados sistemas de incineração hoje instalados nas metrópoles.

Mais recentemente, os incineradores passaram a ser exaustivamente estudados, pois a crise mundial de energia, que se iniciou na década de 70, exigiu soluções alternativas em todas as áreas da ciência e da tecnologia. Como a incineração do lixo é um processo que envolve calor, seu aproveitamento, visando à substituição dos derivados de petróleo, tornou-se obrigatório. Dessa forma, os conceitos de disponibilidade, irreversibilidade e energia passaram a reger os processos de incineração dando uma nova conotação ao estudo da arte da incineração do lixo urbano.

HISTÓRICO

Os primeiros incineradores destinados a queima do lixo surgiram na Inglaterra,em 1874, construída por Alfred Fryer na cidade de Nottingham. O sistema Fryer, como ficou conhecido, era rudimentar e de operação extremamente simples; consistia de um forno onde os resíduos eram dispostos manualmente e incinerados com utilização de carvão.

A tiragem dos gases era natural e também controlada manualmente por meio de registros dispostos na chaminé. As escórias e a cinza eram removidas após a extinção completa das chamas. O funcionamento do sistema se fazia intermitentemente e na época em que foi construído atendia perfeitamente as necessidades locais.

Na América do Norte, já a partir de 1920 havia cerca de 200 plantas em funcionamento, solucionando o problema de 150 cidades como Nova Yorque, Chicago, New Jersey e outras mais.

No Brasil, o primeiro incinerador foi instalado na cidade de Manaus em 1896, construído pelos ingleses. Tinha capacidade para processar 60 toneladas de lixo doméstico por dia, sendo o mesmo desativado em 1958.

Em São Paulo, em 1913, foi instalado um incinerador especial, com capacidade com capacidade para processar 40 toneladas de lixo por dia, provido de um sistema de recuperação de energia, que constituía de uma caldeira e um alternador. Por problemas de adaptação à rede elétrica, o sistema recuperador foi desativado. Posteriormente foram construídos mais três incineradores de lixo. Destes, apenas dois ainda continuam em franca operação.

A partir dos anos 50 os incineradores municipais passaram a ser gradativamente automatizados e tornaram-se mais eficientes. Isso foi obtido graças à utilização de grelhas especiais e dispositivos de comando e controle. Mais recentemente, desenvolveu-se no Japão um incinerador modelo, com capacidade nominal de 1200 toneladas por dia, totalmente operado e controlado por computadores, mostrando o grau de aperfeiçoamento que estes dispositivos térmicos atingiram em nossos dias.

Nos Estados Unidos, os incineradores com recuperação de energia térmica são os preferidos no momento, sendo que, 86 deles foram construído nos últimos cinco anos, processando em média, 70.000 toneladas de lixo por dia. O maior deles, o sistema de Detroit (Michigan) processa 3000 ton/dia e se destina a fornecimento de energia elétrica e vapor para indústrias da região.

Pelo que se observa, persistindo a crise de energia no mundo e obtendo-se a constante melhora no aproveitamento do poder calorífico do lixo, conclui-se que os processos de incineração com recuperação de energia poderão dominar o mercado do tratamento do lixo no meio urbano. Isso é válido principalmente nos locais onde a disponibilidade de área para prática de aterro sanitário for reduzida.

DEFINIÇÃO

A incineração é definida como um processo de redução de peso e volume do lixo através de combustão controlada. Os remanescentes da incineração do lixo são, geralmente, gases como anidrido carbônico (CO2); anidrido sulfuroso (SO2); nitrogênio (N2); gás inerte proveniente do ar utilizado como fonte de oxigênio e do próprio lixo; oxigênio (O2) proveniente do ar em excesso que não consegue ser completamente queimado; água (H20); cinza e escória que se constituem de matais ferrosos e inertes como vidros, pedras, etc.

Quando a combustão é incompleta pode aparecer oxido de carbono (CO) e particulados que consiste de carbono finamente dividido lançado na atmosfera como fuligem ou negro fumo.

Quando a combustão é realizada em temperaturas elevadas pode haver dissociação de nitrogênio, surgindo ainda compostos resultantes da combinação deste com o oxigênio, como NO e N2O5.

Na combustão do lixo podem ocorrer situações em que as variações de temperatura e pressão podem atingir um estado de equilíbrio químico capaz de inibir ou mesmo interromper a reação por completo. Este fato esta relacionado ao poder calorífico do lixo.

O rendimento da incineração do lixo esta fundamentado em dois princípios básicos:

a) Regular a quantidade de ar de modo que seja mantida a mistura ar-combustivel nos níveis normais exigidos no projeto.

b) Transferir o máximo de calor gerado na combustão para o material a ser incinerado.

CLASSIFICAÇÃO

Os processos de incineração de lixo podem ser classificados em dois tipos: estáticos e dinâmicos.

Incineradores estáticos ou de bateladas: caracterizam-se por seu funcionamento intermitente. Em geral são de fácil operação e tecnologia extremamente simples.

O processo envolve 4 estágios ou fases principais:

1.Alimentação do forno.

2.Combustão dos resíduos.

3. Resfriamento e tratamento dos gases e produtos da combustão.

4. Emissão dos gases e escória.

Incineradores dinâmicos ou contínuos: caracterizam-se por seu funcionamento direto. Em geral, são mais complexos e sua operação requer maiores atenções.

O processo envolve seis estágios:

1. Alimentação do forno.

2. Secagem do lixo.

3. Combustão dos resíduos.

4. Resfriamento dos gases e outros produtos da combustão.

5. Filtragem e tratamento dos gases da combustão.

6. Emissão dos gases e escória.

Os incineradores estáticos são mais recomendados para pequenos estabelecimentos onde a produção de lixo é limitada pelas etapas de produção do sistema gerador de resíduos.

METODOLOGIA

Os incineradores de batelada, conforme definição anterior apresenta tecnologia simples, e sua metodologia de incineração consiste basicamente em dispor os resíduos diretamente na câmara de combustão, processando-se a queima com uso de combustíveis líquidos ou gasosos. A câmara de combustão é provida de um dispositivo de alimentação, geralmente situado na parte superior; queimador de óleo ou de gás; grade superior e inferior e transportador de cinza. A fumaça juntamente com os componentes voláteis, é repassada para a câmara de resfriamento por ação conjunta do calor gerado e do insuflamento de ar necessário à combustão. No estágio final da incineração a cinza é precipitada gravimetricamente em dispositivos próprios, de onde é removida posteriormente. Ainda nesse estágio final os gases da combustão são forçados a passar por trocadores de calor onde se resfriam. Alguns incineradores apresentam sistemas de lavagem dos gases onde os particulados e o CO2 são removidos. Este tipo de incinerador é frequentemente empregado em indústrias, hospitais, aeroportos, etc.

O incinerador dinâmico ou contínuo tem em geral grande capacidade, e os modelos mais recentes podem incinerar até 3000 toneladas de lixo por dia. Entretanto, são mais complexos que os incineradores de batelada e exigem uma série de equipamentos auxiliares.

O sistema consiste em seis estágios principais. No 1º estágio os resíduos são dispostos no fosso de recepção que pode ser construído em concreto armado, alvenaria ou estrutura metálica; em seguida, por ação de uma caçamba tipo pólipo, eles são introduzidos na câmara de secagem. No estágio 2º processa-se a secagem, onde o lixo perde grande parte da umidade, melhorando seu poder calorífico. Na câmara de combustão ocorre o 3º estágio, onde os resíduos são incinerados à medida que descem pela grelha. A grelha é um dos dispositivos mais importantes no processo de incineração, pois dela depende o rendimento do sistema.

Ela serve para atiçar e revolver os resíduos, facilitando seu contato com o carburente, alem de propiciar a remoção das cinzas e escória. Ainda no estágio 3º, o ar necessário à combustão é introduzido pela zona inferior da grelha, por meio de dispositivos mecânicos; isso provoca o turbilhonamento dos gases, indispensável para a realização da queima completa.

Os gases resultantes da queima são arrastados até o trocador de calor onde acabam sendo resfriados (estágio 4º).

Da torre de resfriamento são filtrados em dispositivos especiais tais como: precipitadores eletrostáticos; coletores gravitacionais; ciclones, etc. (estágio 5º). O estágio final da combustão (estágio 6º) é o lançamento dos gases na atmosfera, realizado por meio de dispositivos insufladores que forçam os gases através da chaminé. A chaminé também é um dispositivo importante no processo de incineração, devendo, portanto ser bem dimensionado para permitir boa tiragem e dispersão dos gases sem causar inconvenientes às áreas circunvizinhas. No cálculo da chaminé, são levados em conta a pluma de gases, a velocidade dos ventos, inversões térmicas e alta umidade relativa do ar.                 

As cinzas e escórias deve ter um destino sanitário adequado, os metais separados magneticamente e comercializados.

CONTROLE DE COMBUSTÃO

Além das relações essencialmente teóricas, existem três fatores  de suma importância na combustão ou incineração: temperatura, tempo de permanência e turbulência.

A temperatura na câmara de combustão deve ser suficientemente alta (800 a 1000ºC) para permitir a queima completa dos resíduos, assim como a oxidação dos gases liberados.

A turbulência é indispensável na combustão pelas vantagens que oferece ao processo. Por exemplo, a turbulência provocada aumenta a área de contato das partículas com o oxigênio necessário, elevando a eficiência da queima.

O tempo de permanência dos gases e dos resíduos na câmara é também importante para que se obtenha uma combustão completa. A câmara deve ter seção transversal ampla para reduzir a vazão dos gases. Velocidades altas (tempos reduzidos) aumentam a poluição atmosférica, pois maiores quantidades de partículas e gases serão lançados no ar. O tempo de retenção dos produtos sólidos e gasosos deve ser suficiente para se processar a combustão completa.

DISPOSITIVOS DE INCINERAÇÃO

Os incineradores de lixo tem características próprias, por isso diferem da maioria dos equipamentos utilizados para esse fim. Assim, fica difícil adaptar uma instalação ou improvisar um incinerador para queimar lixo. O procedimento mais acertado é projetar um sistema com fins exclusivos, pois o lixo, por sua natureza, requer atenções especiais.

Dispositivo de recebimento de lixo – Em geral, os dispositivos de recebimento são: balança, portas e fossos.

Balanças: são dispositivos destinados ao controle da quantidade de resíduos que entram no sistema.

Portas: Trata-se de aberturas ou locais de despejos providos ou não de vedações, por onde os resíduos são introduzidos no sistema.

Fossas: As fossas são dispositivos construídos em concreto armado ou em chapas de aço carbono e servem para estocar e acondicionar os resíduos que chagam até a usina. São projetados com capacidade nominal duas a três vezes a capacidade total do sistema.

Dispositivos de extração – A remoção de lixo da fossa e a respectiva alimentação da câmara de combustão é feita por meio de guindastes hidráulicos, caçambas tipo pólipo ou esteiras transportadoras. Estes dispositivos são operados à distância e apresentam relativa eficiência. A caçamba tipo pólipo é preferida por seu baixo custo de manutenção.

Dispositivo de queima – Os dispositivos de queima são os que participam diretamente da combustão dos resíduos e dividem-se em:

Câmara de secagem – também conhecida como antecâmara de combustão, destina-se a reduzir a quantidade de água presente no lixo, melhorando seu poder calorífico e favorecendo o processo de combustão.

Câmara de combustão – é o local onde se processa a incineração propriamente dita. Em geral, a câmara é construída de tijolos refratários, revestida com isolamento. Alguns incineradores , como os rotativos, têm duas câmaras, sendo uma de combustão e a outra de pós-combustão.

Grelhas – São dispositivos de extrema importância na incineração, pois delas depende a eficiência do processo.

Alimentadores – Os alimentadores representam um conjunto de tubulações, válvulas e ventiladores que fornecem o ar necessário à combustão.

Queimadores – trata-se de dispositivo de partida do processo de combustão. Os queimadores de óleo, por exemplo, promovem a atomização do óleo combustível, com turbulência no interior da câmara de combustão, permitindo uma mistura homogênea  de ar-óleo-lixo.

Dispositivos de recuperação de energia – A quase totalidade dos sistemas modernos de incineração dispõe de dispositivos de recuperação de calor. Em geral, equipamentos destinados à recuperação de calor são denominados caldeiras. Existem inúmeros tipos de caldeiras , porem as mais frequentemente utilizadas em incineradores de lixo são as de tubos de água. Na caldeira, o vapor é gerado em função da troca de calor com os gases da combustão. O vapor pode ser utilizado diretamente ou transformado em energia elétrica por meio de instalações especiais, como as turbinas.

Dispositivo de filtragem e tratamento de gases – Os equipamentos utilizados no controle da poluição atmosférica são diversos e a sua escolha dependem de fatores particulares determinados em estudos prévios. Na queima do óleo é sabido que são produzidos gases e particulados. Desse modo, a prática recomenda a instalação de ciclones, precipitadores eletrostáticos e torres de lavagem.

Fonte: unilins.edu.br

Incineração do Lixo

Incineração é o processo de combustão controlada dos resíduos, em que estes são queimados e transformados em pequenas quantidades de resíduos inertes, não inertes e gases, com produção ou não de energia.

A incineração é uma forma de total eliminação  dos resíduos tóxicos ao meio ambiente, sem a emissão de gases tóxicos para a atmosfera.

Um incinerador pode ser operado sem provocar agressões ao meio ambiente, para isso, deverão ser empregados precipitadores de partículas, filtros eletrostáticos, lavadores de gases, etc.

O processo de incineração atinge temperaturas acima de 900°C, no caso da queima de resíduos domiciliares haverá uma redução dos constituintes minerais como o dióxido de carbono gasoso e vapor d’água, à sólidos inorgânicos(cinzas).

Uma das opções de que dispõem as Prefeituras Municipais para reduzir o gigantesco volume do lixo que é coletado nas cidades é a queima ou combustão.

A queima do lixo é facilitada pela grande quantidade de papéis e materiais plásticos que são descartados pelas pessoas, o que permite a combustão dos resíduos sem a necessidade de um combustível para manter a temperatura, isto é: o lixo queima sozinho. Esta solução apresenta grandes vantagens pois a combustão reduz o volume do lixo que necessita ser disposto em aterros e as cinzas representam menos que 30% do lixo  coletado.

Nas grandes cidades, a urbanização das áreas disponíveis no município, graças à ampliação das ruas e dos parques, termina por reduzir os locais onde poderia ser aterrado o lixo coletado. Entretanto, a queima do lixo não pode ser realizada a céu aberto, pois espalharia a fumaça e os gases tóxicos e produziria mais poluição  que  aquela provocada pelo lixo nos aterros. A queima do lixo deve ser efetuada em equipamentos desenhados para este fim denominados incineradores.

O lixo coletado nas cidades deve ser reciclado, enterrado ou destruído: o primeiro processo é  realizado com as operações de reutilização dos materiais, tais como papéis, vidros, plásticos e metais; o segundo processo consiste na operação dos aterros sanitários e o terceiro processo é obtido pela queima do lixo em equipamentos denominados incineradores.

O lixo originado  na varrição das ruas e na limpeza das áreas onde são realizadas as feiras-livres, apresenta substâncias orgânicas degradáveis e embalagens que podem ser nocivas ao meio ambiente, além disso o lixo gerado no interior dos hospitais, ambulatórios e clínicas, uma vez podendo transmitir doenças, devem necessariamente serem destruídos pela queima em altas temperaturas.

O emprego de incineradores é uma parte importante do sistema de limpeza urbana, porque elimina o lixo hospitalar contaminado e reduzindo o volume do lixo. As cinzas representam menos que 30% do peso do lixo queimado.

Mundialmente, a incineração tem sido praticada objetivando redução dos volumes a serem dispostos face a problemas com a disponibilidade de áreas, redução da periculosidade do lixo, como é o caso do lixo hospitalar, e possibilidade de recuperação de energia.

No Japão, o porcentual de lixo incinerado chega a 80%. A impossibilidade de dispor o lixo em aterros sanitários, face à escassez de espaço, levou este país a adotar a incineração como alternativa de tratamento, de forma intensiva. O país dispõe hoje de centenas de incineradores.

No Brasil, o primeiro incinerador para lixo municipal foi instalado na cidade de Manaus, em l896, 22 anos depois da implantação da primeira unidade construída no mundo, na cidade de Nottingham, Inglaterra, em l874.

Esse pioneirismo no país não foi acompanhado de um crescimento na utilização da incineração como forma de tratamento do lixo doméstico. Desta forma, hoje no Brasil, os incineradores em uso não chegam a atingir duas dezenas.

VANTAGENS E DESVANTAGENS DA INCINERAÇÃO DO LIXO

Vantagens:

Redução drástica do volume a ser descartado:  a incineração deixa como sobra apenas as cinzas, que geralmente são inertes. Desta forma, reduz a necessidade de espaço para aterro;

Redução do impacto ambiental: em comparação com o aterro sanitário, a incineração minimiza a preocupação a longo prazo com monitorização do lençol freático já que o resíduo tóxico é destruído e não “guardado”;

Destoxificação: a incineração destrói bactérias, vírus e compostos  orgânicos, como o tetracloreto de carbono e óleo ascarel e, até, dioxinas. Na incineração, a dificuldade de destruição não depende da periculosidade do resíduo, e sim de sua estabilidade do calor. A incineração também pode ser usada para descontaminar solo contendo resíduos tóxicos. Este, depois de incinerado, é devolvido ao seu lugar de origem;

Recuperação de energia: parte da energia consumida pode ser recuperada para geração de vapor ou eletricidade.

Desvantagens:

Custo elevado: a incineração é um dos tratamentos de resíduos que apresenta custos elevados tanto no investimento inicial, quanto no custo operacional.

Normalmente, deve-se incinerar apenas o que não pode ser reciclado. Hoje, com as crescentes exigências para mitigação dos impactos ambientais causados pelos aterros sanitários, estes estão chegando a custar mais de US$ 20 por tonelada, atingindo a faixa de custo operacional dos incineradores  US$ 17; 

Exige mão-de-obra qualificada: é difícil encontrar e manter pessoal bem qualificado para  supervisão e operação de incineradores;

Problemas operacionais: a variabilidade da composição dos resíduos pode resultar em problemas de manuseio de resíduo e operação do incinerador e, também, exigir manutenção mais intensa;

Limite de emissões de componentes da classe das dioxinas e furanos: não existe consenso quanto ao limite de emissão dos incineradores. 

ETAPAS DA INCINERAÇÃO DO LIXO

A incineração pode ser dividida em três fases principais:

Pré tratamento/ Alimentação

O lixo pode ser manipulado a granel. Primeiramente, é colocado em valas de estocagem intermediárias pelos caminhões de lixo e depois transferido para a incineração por multigarras.

Incineração

Para atingir os padrões de controle de emissões para a atmosfera, a incineração deve conter duas fases: a combustão primária e a combustão secundária. 

Combustão Primária 

Nesta fase, com duração de 30 a 120 minutos, a  cerca de 500 a 800ºC, ocorrem a secagem, o aquecimento, a liberação de substâncias voláteis e a transformação do resíduo remanescente em cinzas. Neste processo é gerado o material particulado, que basicamente é a fumaça escura gerada em uma queima não-controlada. As partículas menores são as mais prejudiciais ao ser humano.  Para esta fase é importante fornecer ar de combustão em quantidade suficiente e de maneira homogênea, expondo totalmente o resíduo ao calor.

Ao final, a massa de cinzas já não mais se reduz, restando carbono não queimado, compostos minerais de alto ponto de vaporização e a maioria dos metais.

Em relação aos metais, uma parte é evaporada ou arrastada para a corrente gasosa e precisa ser coletada no sistema de remoção  de material particulado; e a outra parte permanece nas cinzas e pode ser recuperada para reciclagem.

Combustão Secundária

Os gases, vapores e material particulado, liberados na combustão primária, são soprados ou succionados para a câmara de combustão secundária ou pós-combustão, onde permanecem por cerca de 2 segundos expostos a l.000ºC ou mais.  Nestas condições, ocorre a destruição das substâncias voláteis e parte do material particulado. 

Os principais fatores que influenciam a destruição dos resíduos nesta fase são:

Temperatura

Na incineração, o objetivo é fornecer energia suficiente para que ocorra o rompimento das ligações químicas entre os átomos do resíduo e, depois, recombinação das ligações, visando formar principalmente CO2  e água, substâncias que são bastante estáveis.

A necessidade de manter a temperatura correta de incineração exige controle automático de temperatura nas duas câmaras, geralmente com alarme para temperatura baixa e bloqueio automático da alimentação de resíduos;

Tempo

A absorção da energia fornecida ao resíduo pela queima do combustível é rápida, mas não instantânea. O tempo de 0,8 a 2 segundos, exigidos como tempo de residência dos gases, é necessário para que ocorram as reações químicas de destruição dos compostos tóxicos.

Variações na quantidade alimentada de resíduo ou na pressão no interior do incinerador podem provocar a redução do tempo de residência, prejudicando a incineração.

Turbulência

É necessário que todo o material, passando pela câmara, permaneça exposto à temperatura de incineração durante o mesmo tempo.

Nenhuma porção deverá passar “mais rápido”, já que o tempo de residência deve ser mantido. Assim, a câmara secundária é dimensionada visando permitir o escoamento turbulento dos gases, garantindo uma mistura adequada;

Excesso de ar. A combustão completa de um resíduo exige a presença de oxigênio (02), em quantidade adequada.

Sabendo-se a composição deste resíduo pode-se calcular a quantidade teórica de 02 a ser suprida. Na prática, porém, é preciso fornecer um excesso de ar, porque a mistura resíduo 02 não é perfeita.

Normalmente, o excesso de ar e a concentração de CO ( monóxido de carbono) são medidos continuamente na chaminé resultando um valor igual a zero, indicando que todos os compostos orgânicos estão sendo adequadamente destruídos. Quando o excesso de ar cai abaixo de l a l,5%, a combustão passa a ser incompleta, fato indicado pelo aparecimento de CO na chaminé.

Um incinerador para resíduos perigosos, segundo a norma ABNT NBR-l265, deve apresentar eficiência de destruição de 99,99% para determinado composto orgânico incinerado. Se este composto for um PCB (bifelina policlorada) a eficiência deverá ser 99,999%. Podem restar, então, 0,0l ou 0,00l% do resíduo tóxico que é diluído nos gases que saem pela chaminé, ou é misturado nas cinzas, devendo ser disposto em aterro.

CONTROLE DE EMISSÃO DE POLUENTES

É necessário também um controle de emissões de poluentes que pode ser feito através:

Controle de combustão

O projeto, construção, operação e manutenção adequados (boas práticas de combustão) são um aspecto fundamental do controle de emissões.  Condições apropriadas de combustão podem limitar, especialmente, a formação de dioxinas e furanos.  A monitoração e o controle contínuos, tanto computadorizados, quanto manuais, são importantíssimos como “boas práticas de combustão”. O treinamento dos operadores, pode, assim, ser considerado básico para prevenir a poluição.

As dioxinas e furanos também se formam depois da saída da câmara de combustão. O resfriamento brusco dos gases de combustão é o método de controle que limita esta formação secundária com sucesso.

Dioxinas

As dioxinas e furanos constituem uma classe de substâncias organocloradas em que alguns compostos são extremamente tóxicos.

Podem estar presentes no resíduo. Podem, também ser formadas em certas condições durante o resfriamento dos gases incinerados, na faixa de 300ºC.

Podem, ainda, formar-se durante a ocorrência de irregularidades operacionais que prejudicam a incineração.

Mesmo que não existam dioxinas num resíduo, sua formação pode ocorrer durante o resfriamento dos gases de exaustão do incinerador. Uma solução possível para evitar a formação de dioxinas que ocorre após a incineração, é resfriar bruscamente os gases logo após a incineração. Contudo, esta técnica pode ser conflitante com a estratégia de recuperação de energia. Caso este resfriamento brusco não seja possível, um sistema de tratamento de gases adequado removerá as dioxinas juntamente com o material particulado, destinando-as à disposição em aterro.

Atualmente, não existe no Brasil entidades públicas que realizem análises de teores de dioxinas e furanos em níveis de concentração baixos.

Controle de Material Particulado

Dispositivos como filtros de tecido (chamados de “filtros-manga), precipitadores eletrostáticos (Pes), e lavadores Venturi controlam a emissão de particulado.

Os filtros-manga são projetados com sacos longos feitos de tecido resistente ao calor que capturam o pó e as partículas finas.

Os precipitadores eletrostáticos (Pes) tratam as emissões pela aplicação de uma voltagem nas partículas que entram, tornando-as carregadas negativamente.

As partículas, são então, removidas em placas carregadas positivamente.

Os lavadores Venturi utilizam grandes volumes de água em forma de gotículas que impactam a corrente gasosa de forma a capturar as partículas, que neste caso,  são enviadas para uma estação de tratamento de efluentes líquidos.

Controle de gás ácido

As unidades de controle de gás ácido são, geralmente, chamadas scrubbers. Scrubbers de spray de cal seguidos por filtros-manga são considerados a melhor tecnologia de controle de gás ácido. Neste sistema, uma lama de cal que reage com os gases ácidos é aspergida no scrubber.

A água da lama evapora, resfriando o gás. O particulado e material reagido são removidos pelo filtro-manga.

Este tipo de sistema é usado para controlar as emissões de dióxido de enxofre (S02), ácido clorídrico ( HCI), particulados, metais e dioxinas e furanos.

Outro sistema de controle de gás ácido é o de injeção de absorvente seco (IAS) seguido por resfriamento do gás e um precipitador eletrostático.

Além dos métodos citados acima, a separação de materiais antes da combustão também pode reduzir as emissões, especialmente, as emissões de metais. 

Alguns dos materiais que podem contribuir para emissões prejudiciais são:

Peças soldadas com chumbo, como latas de folhas-de-flandres;

Pilhas domésticas ou de uso médico, que contêm metais pesados, como mercúrio e cádmio;

Baterias chumbo-ácido (automotivas), uma fonte principal de chumbo no lixo municipal;

Certos plásticos, como PVC, que podem ser precursores da formação de dioxinas;

Lixo de quintais, que podem prejudicar a combustão devido à sua umidade variável.

Esta lista contém muitos materiais recicláveis, que reforçam a idéia de que programas de reciclagem e compostagem podem ser impacto positivo na operação de instalações de combustão de lixo.

HISTÓRICO DOS INCINERADORES NO BRASIL

A história da incineração no Brasil tem início em 1896 com a implantação, em Manaus, do primeiro incinerador .

No Município de São Paulo, os serviços de limpeza urbana, entendidos, principalmente, como a coleta e a remoção do lixo domiciliar e de animais mortos, iniciaram em 1869 e utilizavam carroças de tração animal. Somente em 1913 foi instalado, no bairro de Araçá (Sumaré), o primeiro incinerador municipal de lixo, que destruía 100 carroças por dia de lixo. Este antigo incinerador utilizava a queima de lenha para manter a temperatura de combustão do lixo e a alimentação do lixo no forno era realizada manualmente. O incinerador do Araçá manteve-se em operação por 27 anos, até 1940, quando foi demolido devido ao aumento da quantidade de lixo coletada que ultrapassava a capacidade do incinerador e por se encontrar muito próximo de residências.

Notícias veiculadas nos jornais da época (1940) informam que o Incinerador do Araçá era pequeno para eliminar o volume de lixo coletado na cidade. Por outro lado, afirmavam que o futuro incinerador, que seria instalado no bairro de Pinheiros, usaria óleo para manter a temperatura de queima e eletricidade para acionar os sopradores de ar e o sistema de mistura do lixo, seria ineficiente e muito dispendioso para a Prefeitura. O incinerador de Pinheiros, hoje desativado, localizado na Rua do Sumidouro, somente foi instalado em 1949. Este incinerador utilizava tecnologia da empresa americana Nichols Engineering Corporation,  eliminava o lixo em regime de bateladas (os incineradores que operam em regime de batelada, ao contrário dos incineradores de regime contínuo, queimam quantidades fixas de lixo e somente recebem uma nova quantidade de lixo quando a batelada anterior está totalmente incinerada) e era dotado de um sistema rotativo vertical, denominado “pião“, para homogeneizar o lixo e assim conseguir uma combustão completa.

O incinerador de Pinheiros operou por 41 anos, até janeiro de 1990.

Os outros dois incineradores: Ponte Pequena, localizado na Avenida do Estado; e Vergueiro, localizado na Rua Breno Ferraz do Amaral, foram inaugurados, respectivamente, em 1959 e 1968.

Os atuais incineradores distinguem-se das unidades antigas, principalmente, pela forma como os resíduos são deslocados no interior do forno e pelos volumes de lixo que são eliminados. Para pequenas quantidades de lixo, entre 100 quilos/hora até 1.000 quilos/hora, são empregados os incineradores do tipo múltiplas câmaras com grelha fixa, enquanto que, para volumes acima destes valores é adotado o incinerador do tipo grelha móvel ou do tipo forno rotativo.

Múltiplas câmaras com grelha fixa

Os incineradores deste tipo operam em bateladas, isto é: os operadores depositam uma certa quantidade de lixo (batelada) na primeira câmara e somente colocam uma nova quantidade quando esta for eliminada. O calor necessário à combustão é suprido por meio de bicos queimadores de óleo diesel ou de gás combustível. A grelha, onde é depositado o lixo, apresenta ranhuras por onde passam as cinzas que são retiradas, manualmente, após a combustão.

O lixo é queimado na primeira câmara sem que as chamas alcancem toda a massa de lixo. Desta forma, devido a temperatura, desprendem-se grandes volumes de gases que apresentam partículas de material orgânico (fumaça) não queimado. São estas partículas de fumaça dão aos gases a sua cor escura.

O incinerador dispõe de uma passagem de gases, colocada acima da região onde se processa a queima do lixo, que direciona os gases para uma segunda câmara. Nesta segunda câmara está posicionado, pelo menos, mais um bico queimador de óleo ou de gás combustível que realiza a queima da fumaça. Fica, desta forma, assegurada a eliminação das partículas de material orgânico contidas nos gases que não foram queimadas na primeira câmara. Para esses incineradores não são necessários sistemas de depuração para os gases em virtude do pequeno volume de gases produzido.

Forno rotativo 

É assim chamado porque  dispõe de um forno giratório cilíndrico e inclinado onde o lixo é colocado para ser queimado. O forno gira, lentamente, revolvendo e misturando o lixo para que haja uniformidade na incineração e seja totalmente eliminados. Em virtude da inclinação e do movimento de rotação do cilindro rotativo, o lixo desce sob a ação da gravidade enquanto é queimado. O forno é dimensionado para que o comprimento do cilindro permita a eliminação completa do lixo. Na parte mais baixa do cilindro existe um tanque de recepção das cinzas. Como nos incineradores do tipo de câmara dupla o incinerador rotativo também possui um bico queimador, posicionado no centro do cilindro que mantém a temperatura de queima. O ar necessário à combustão é injetado no cilindro com o combustível.

Os incineradores desse tipo são empregados para eliminar resíduos sólidos ou efluentes líquidos industriais perigosos , uma vez que , em virtude das possibilidades de controle da queima por meio da variação da velocidade de rotação do forno, fica assegurada a eliminação completa dos resíduos.

Como trata o lixo industrial perigoso esse tipo de incinerador é equipado com sistemas de depuração de gases.

Incineradores para grandes volumes de lixo urbano – grelhas móveis

Nos incineradores do tipo de grelhas móveis, adotados para eliminar grandes volumes de lixo urbano, o lixo é, inicialmente, armazenado em um fosso de onde é retirado com a ajuda de uma multigarra ( pólipo ) e alimentado no forno de combustão. Toda a operação é realizada de forma contínua, sem interrupções, e os operadores não tem contato manual com o lixo.

A multigarra (pólipo) retira o lixo do fosso e o coloca no duto de alimentação do forno. Este duto impede que as chamas do lixo, que está sendo queimado no interior do forno, passem para área externa e regula a alimentação do lixo no forno por meio de um empurrador hidráulico posicionado na base do duto.

No interior do forno, a queima do lixo ocorre sobre um conjunto de grelhas móveis inclinadas. O movimento das grelhas desloca o lixo para baixo. Durante o movimento, o lixo é revolvido o que promove nas primeiras grelhas, a sua secagem para reduzir o seu teor de umidade. Depois, ao longo das demais grelhas, é realizada a queima total do eixo. As dimensões da grelha e o seu movimento são dimensionados de tal forma que o tempo que o lixo passa no interior do forno seja suficiente para a sua queima completa. Nas grelhas existem orifícios por onde é injetado o ar necessário à combustão. A temperatura de queima do lixo, aproximadamente 850ºC, é ajustada por meio do ar de combustão. Porém, quando o lixo está muito úmido, especialmente em dias chuvosos, é necessário injetar óleo combustível para elevar a temperatura de queima.

As cinzas resultantes da queima do lixo, são depositadas em um tanque localizado logo abaixo da última grelha móvel. O tanque de cinzas contém água que resfria as cinzas, que são retiradas deste tanque por uma correia metálica e dispostas em caminhão para serem transportadas para o aterro.

Fonte: www.etallcorp.xpg.com.br