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Outros tratamentos de resíduos

Segundo Williams (2005, p. 325-326), a hierarquia de gestão de resíduos e o conceito de gestão sustentável de resíduos tem levado ao desenvolvimento de alternativas de tratamento de resíduos e opções de eliminação, em vez da tradicional dependência nos aterros sanitários e incineradoras. Alternativas que têm um impacto ambiental mínimo, com vista à reciclagem ou à recuperação de energia com baixa poluição, têm recebido uma atenção especial. Entre essas tecnologias estão a pirólise, a gasificação, a pirólise e gasificação combinadas, a compostagem e a digestão anaeróbia.

Pirólise

A pirólise é a degradação térmica dos resíduos orgânicos na ausência de oxigénio, que leva à produção de carvão carbonizado, óleo e gases combustíveis. A quantidade de cada produto que é produzida depende das condições do processo, em especial da temperatura e da taxa de aquecimento. No processo da pirólise há uma ausência de oxigénio, de modo que a combustão completa não acontece, o que leva a que gases combustíveis como monóxido de carbono e hidrogénio sejam libertados. O processo de degradação térmica de materiais, tais como os compostos químicos complexos, os resíduos florestais, a biomassa e resíduos plásticos, na ausência de oxigénio, resultam na quebra de longas cadeias de polímeros. Temperaturas relativamente baixas são usadas no processo de pirólise, na ordem dos 400-800 º C. A pirólise tem a vantagem de que gases ou produtos derivados do petróleo a partir dos resíduos poderem ser usados para fornecer o combustível para o processo de pirólise em si.

Gasificação

A Gasificação difere da pirólise na medida em que o oxigénio sob a forma de ar, vapor ou oxigénio puro, reage a altas temperaturas com o carbono disponível nos resíduos para produzir gás, cinzas e um produto de alcatrão. Ocorre uma combustão parcial para produzir calor e a reacção procede exotermicamente, de maneira a produzir um gás combustível com baixo a médio poder calorífico. As temperaturas são relativamente altas em comparação com a pirólise, sendo, 800-1100 º C, com ar de gasificação e 1000-1400 º C com oxigénio. A gasificação de vapor é endotérmica para a reacção principal e, consequentemente, o vapor é adicionado geralmente como um suplemento para a gasificação de oxigénio, com o intuito de controlar a temperatura. A gasificação de vapor sob pressão é no entanto exotérmica e a gasificação de vapor em pressões até 20 bar e temperaturas entre 700-900 º C produz um gás combustível de médio poder calorífico, cerca de 15-20 MJ/m3 (cit. por, Bridgwater e Evans , 1993). Na prática, geralmente há alguma humidade presente no ar que conduz à produção de hidrogénio. Além disso, o aquecimento dos resíduos produz reacções de pirólise e de metano, hidrocarbonetos de maior peso molecular e alcatrão. Quando o ar é usado, o nitrogénio não-combustível no ar, inevitavelmente, reduz o poder calorífico do gás através da diluição do produto. Portanto, os principais componentes do gás produto da gasificação de resíduos são o monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrogénio, metano e, quando for utilizado ar de gasificação, o nitrogénio também pode ocorrer como um componente principal. Os principais tipos de gasificação de resíduos são: gasificação updraft; gasificação downdraft; gasificação de leito fluidificado; gaseificação de fluxo aprisionado; gaseificação de forno rotativo.

Pirólise e Gasificação Combinadas

Alguns desenvolvimentos modernos no tratamento termoquímico de resíduos têm utilizado a tecnologia da pirólise e gasificação combinadas, que podem envolver uma etapa de combustão após a combustão dos gases produzidos nas duas primeiras etapas. Tais tecnologias de pirólise/gasificação/combustão, são na verdade incineradoras, mas cada passo é dividido por uma temperatura distinta e o reactor de pressão é controlado, em vez de num incinerador, onde as três etapas de degradação térmica são todas combinadas num sistema de combustão. A dissociação das etapas de degradação térmica tem a vantagem de se obter uma maior flexibilidade em determinar qual o produto final alvo mais adequado para cada aplicação. Outras vantagens incluem a opção de o gás de produto poder ser limpo para remover gases ácidos, antes da combustão do gás para a recuperação de energia. Esses factores resultam numa corrosão do sistema de recuperação de energia a altas temperaturas. Volumes de gás também os sistemas de pirólise / gaseificação de produzir uma redução significativa de limpeza em comparação com um incinerador de lixo convencional, resultando em escala para baixo do sistema de limpeza de gases, e uma consequente redução de custos. Além disso, como alternativa, o produto do gás pode ser mais limpo e usado como matéria-prima química.

Compostagem

Compostagem é a degradação aeróbia, anaeróbia e não biológica, de resíduos orgânicos biodegradáveis, tais como resíduos de jardim e de alimentos. A compostagem é um processo relativamente rápido de acção biodegradável, levando tipicamente cerca de 4 a 6 semanas para chegar a um produto estabilizado. A compostagem é praticada em pequena escala ao nível das famílias individuais, e em grande escala através de sistemas de compostagem, onde os resíduos orgânicos recolhidos dos parques e jardins e os restos de comida recolhidos directamente junto das habitações de cada família são separadas e compostos em grandes instalações centrais. O produto degradado é um produto estabilizado, que posteriormente é adicionado ao solo para melhorar a estrutura do mesmo, especialmente para os solos argilosos, visto que este age como um fertilizante, na medida em que melhora o conteúdo de nutrientes e retém a humidade no solo. O composto é também utilizado para recuperação de áreas degradadas e paisagismo, onde é usado como cobertura morta (McLanaghan, 2002) . A proporção de resíduos biodegradáveis em resíduos sólidos urbanos na Europa varia entre 66 % a pouco mais de 90 %, dependendo do país (Agência Europeia do Ambiente, 2002). A Directiva da CE, Aterros de Resíduos (1999), procura reduzir a quantidade de resíduos biodegradáveis enviados para os aterros sanitários para, 75 % dos níveis de 1995 até 20006, 50 % dos níveis de 1995 até 2009 e 35 % dos níveis de 1995 até 2016 (Directiva de CE, Aterro de Resíduos, 1999). O principal objectivo da directiva é reduzir a quantidade de emissões de gás de aterro (que é composta por gases de efeito estufa, o dióxido de carbono e o metano) a ser emitida para a atmosfera e também incentivar mais a reciclagem de resíduos. A Compostagem satisfaz ambos os critérios e além disso, gera um produto útil nas aplicações agrícolas e hortícolas.

Digestão Anaeróbia

A Digestão anaeróbia de resíduos, também é uma opção atraente para o tratamento dos resíduos sólidos urbanos e outros resíduos, tais como o lodo de esgoto, resíduos agrícolas e estrume animal. A digestão anaeróbia envolve as mesmas substâncias que geram o gás do aterro sanitário, ou seja, o dióxido de carbono e o metano. Fá-lo porém num ambiente controlado e fechado. O gás gerado, mais uma vez composto de dióxido de carbono e metano, pode ser usado directamente como combustível, ou adaptado a uma maior qualidade dos combustíveis gasosos ou matérias-primas químicas.