Itajubá-MG, 16 de Dezembro de 2014 Profa. Dra. Regina Mambeli Barros Eng. Civil, Doutora e Mestre pelo PPG-SHS/EESC/USP, Profa. Dra. - IRN/ UNIFEI, Av.BPS,1303,Itajubá-MG,CEP:37500-903,tel.:(35)36291224,

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1 Itajubá-MG, 16 de Dezembro de 2014 Profa. Dra. Regina Mambeli Barros Eng. Civil, Doutora e Mestre pelo PPG-SHS/EESC/USP, Profa. Dra. - IRN/ UNIFEI, Av.BPS,1303,Itajubá-MG,CEP:37500-903,tel.:(35)36291224, remambeli@hotmail.comremambeli@hotmail.com SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

2  LEI Nº 12.305, DE 2 DE AGOSTO DE 2010 ◦ institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos 1  DECRETO Nº 7.404, DE 23 DE DEZEMBRO DE 2010  estabelece normas para execução da Política Nacional de Resíduos Sólidos, de que trata a Lei no 12.305, de 2 de agosto de 2010  ABNT NBR 10004/2004 ◦ Classificação dos resíduos sólidos 1 não se aplica aos rejeitos radioativos, que são regulados por legislação específica SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

3 ◦ Resíduos em estado sólido e semi-sólido, oriundos de atividades de procedência doméstica, industrial, de serviços, de varrição, comercial, agrícola e hospitalar. ◦ lodos originários de sistemas de tratamento de água ◦ gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição ◦ determinados líquidos, cujas características tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou corpos de água,  ou exijam para tanto, soluções econômica e tecnicamente inexequíveis em face à melhor tecnologia disponível SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

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5  Aterros Sanitários de Resíduos Não Perigosos ◦ ABNT 13896/1997 (ABNT, 1997 apud BARROS, 2013) e ABNT NBR 15849/2010 (ABNT, 2010 apud BARROS, 2013) ◦ Critérios de Projeto e Operação ◦ Drenagem e Destino dos Gases e Chorume, impermeabilização, localização, monitoramento ◦ Manutenção e Utilização da Área após Encerramento das Operações  Dimensionamento de aterro sanitário SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

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7  Fundamentos da Digestão Anaeróbia  Microbiologia e Bioquímica ◦ Fatores Intervenientes no Processo: pH, relação DQO/Sulfato, Inoculação, Fração Orgânica dos Resíduos Sólidos Urbanos, Proporção Carbono /Nitrogênio, Toxicidade por sulfeto e por amônia, temperatura  Composição do biogás Aproveitamento Energético de Biogás de Aterro Biogás de baixo teor combustível: 16,8 MJ/M 3 até 75kW de potência elétrica Biogás de médio teor combustível: de 0,5MW a 3,0MW Biogás de alto teor combustível: 37,3 MJ/M 3 (BANCO MUNDIAL apud BARROS, 2013) Biogás de baixo teor combustível: 16,8 MJ/M 3 até 75kW de potência elétrica Biogás de médio teor combustível: de 0,5MW a 3,0MW Biogás de alto teor combustível: 37,3 MJ/M 3 (BANCO MUNDIAL apud BARROS, 2013) SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

8 Figura 1 - Sequências metabólicas e grupos microbianos envolvidos na digestão anaeróbia. Fonte: modificado de Chernicharo (1997) SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

9 © By the International Bank for Reconstruction and Development / the World Bank. All reserved rights. Used with permission. SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA Tabela - FASES TÍPICAS DE PRODUÇÃO DO LFG MANUAL PARA A PREPARAÇÃO DE GÁS DE ATERRO PARA PROJETOS DE ENERGIA. Fonte: FARQUHAR AND ROVERS, 1973, AS MODIFIED BY REES, 1980, AND AUGENSTEIN & PACEY, 1991 apud WORLD BANK /ESMAP Figura 2 - Composição típica de biogás de aterro, com fases aeróbia, não metanogênica, anaeróbia transitória e anaeróbia estável. Fonte: traduzido de Sanchez, Tsotsis e Sahimi (2010)

10  LANDGEM da United States Environmental Protection Agency (USEPA; USEPA, 20005): equação de decaimento primeira ordem, equação (1), presente no modelo LandGEM© versão 3.02 (USEPA, 2005).  (1)  Q LFG é a taxa máxima esperada de geração de vazão de biogás (m 3 /ano); i é o acréscimo de tempo (de 1 ano); n é o ano de disposição de resíduos, calculado a partir do primeiro ano; j é o acréscimo de tempo (em 0,1 ano); k é a taxa de geração de metano (1/ano); L 0 é potencial de geração de metano (m 3 /t); M i é a massa de resíduos sólidos aterrada no i-ésimo ano; e t ij é a idade da j-ésima seção da massa de resíduos (M i ) disposta no ano i (anos em decimal) ©2005 por United States Environmental Protection Agency, USEPA. Todos os direitos reservados. Usado com permissão. Em geral, o intervalo de valores de k é de 0,02 (locais secos) para 0,07 (locais úmidos). L 0 entre 125 e 310 m 3 /t, sendo que a USEPA utiliza o valor típico de 170 m 3 /t (AGUILAR-VIRGEN et al., 2014). SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

11  Aspectos de Projeto  Análise Financeira do Projeto ◦ campo de coleta de LFG (drenos e valas); ◦ tubulação de coleta (laterais, subcabeçotes, cabeçotes etc.); ◦ sistema de encerramento e despejo condensado; ◦ sistema de ventilação e acessórios relacionadas; e ◦ queima de LFG.  Mecanismo de Desenvolvimento Limpo Figura 4 - drenos horizontais para extração de biogás em Belo Horizonte- MG. Fonte: Barros (2013) Total de CER’s Gerados pela Biogas - 4.491.221 ton. Fonte: Delbin (2009) SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

12 Figura 5 – Operação do aterro versus operação do sistema de gás e geração. Fonte: Delbin (2009) SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

13 Figura 6 – Manta para evitar emissão fugitiva de biogás. Fonte: Delbin (2009) Figura 8 – Vazão estimada de biogás versus vazão drenada. Fonte: Delbin (2009) Aproveitamento Energético de Biogás de Aterro Figura 7 – Instalação de uma manta de 50.000m 2 no platô do aterro Bandeirantes para evitar emissão fugitiva de biogás. Fonte: Delbin (2009) SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

14  Previsão da quantidade de lixiviados : ◦ Balanço de massa ◦ Método Suíço DBO 5 (mgO 2 /l) em Barros (2013): 300 (Porto-Portugal a ); 50-4200 (Thessaloniki, aterro recente b ); 9500-80795 (Thessaloniki, aterro antigo b ) 20-57000 (Valores de 12 amostras em aterros municipais Suecos c ) a Tatsi e Zouboulis (2011) b Vilar et al. (2011) c Christensen et al. (2001 apud Öman e Junestedt, 2008) Figura 9 - Representação esquemática para o padrão de fluxo de água dentro de aterros de resíduos sólidos urbanos. Conforme elaborado em Barros (2013), com base em reprodução e tradução de Mesu (1982) apud Fellner e Brunner (2010) SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

15  A adição de umidade/estabilização de resíduo rápida leva a questões a serem consideradas (WORLD BANK /ESMAP) :  taxas maiores de produção de LFG em um período de tempo menor (temperatura, umidade);  Aumento da capacidade de manejo e coleta de LFG;  Aumento da capacidade de destruição (queima e/ou utilização);  Assentamento aumentado do aterro sanitário (20-40% h total );  Teor maior de umidade no LFG, gerando volumes maiores de condensado;  Aumento no volume de chorume gerado no aterro;  Capacidade do sistema de coleta do chorume; e  Efeito na característica do chorume. serie de células desenvolvida e utilizada operando em seqüência © By the International Bank for Reconstruction and Development / the World Bank. All reserved rights. Used with permission. SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

16  Política Nacional sobre Mudança do Clima (PNMC), Lei federal n o 12.187/2009 (Brasil, 2009), em seu Art. 12º, o Brasil se compromete em nível nacional e voluntário ◦ ações de mitigação das emissões de GEE ◦ reduzir entre 36,1% e 38,9% suas emissões projetadas até 2020  Softwares de estimativa de geração de GEE ◦ WAste Reduction Model, WARM© (USEPA) ◦ calculadora de benefícios LFGE©: reduções de metano e CO 2 equivalente, em benefícios ambientais e energéticos SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

17  Softwares de previsão de geração de biogás em aterro sanitário ◦ “Biogás, geração e uso energético- aterros©”, versão 1.0 (CETESB, 2006), ◦ Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática, “INPCC - National Greenhouse Gas Inventories Programme©”(INPCC, 2006) ◦ “(LandGEM©”, Versão 3.02 (USEPA, 2005); e ◦ Modelo Scholl Canyon©, do Banco Mundial (International Bank for Reconstruction and Development / The World Bank). ©Por Companhia Ambiental de São Paulo - CETESB, 2006. Todos os direitos reservados. Usado com permissão © 2006 pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (The Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC; em inglês). Todos os direitos reservados. Usado com permissão © 2005 pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (United States Environmental Protection Agency, USEPA; em inglês). Todos os direitos reservados. Usado com permissão. © Pelo Banco Internacional para Reconstrução e Desenvolvimento (International Bank for Reconstruction and Development / The World Bank, em inglês). Todos os direitos reservados. Usado com permissão Figura 10 - Estimativa de potência do biogás e de Potência instalada em uma central de geração de energia elétrica a partir do biogás do aterro sanitário de Itajubá-MG. Fonte: Barros (2013) SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

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19  Umidade e particulado: ex. separadores de umidade, esfriamento direto, compressão seguida de esfriamento, absorção e adsorção ◦ girando gás através de um grande cilindro, diminuindo a v LFG e permitindo gotículas umidade ser coletada nas paredes do cilindro (filtros coalescentes usados com um separador de umidade)  Compostos de enxofre, orgânicos não-metano (NMOCs) e VOCs : uso GAC, de solventes seletivos ou da esponja de ferro  CO 2 : extração, adsorção e de separação de membrana SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

20 Célula de aterro UNIFEI Figura 11 – aparato experimental de célula de aterro sanitário. Fonte: Pieroni (2009) Figura 12 – Variação do volume de biogás no gasômetro. Fonte: Pieroni (2009) SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

21 Figura 13 – aparato experimental de célula de aterro sanitário. Fonte: Abe (2013) Figura 15 – Gráfico da variação de volume de biogás no gasômetro entre 19/09/2012 e 29/11/2012. Fonte: Abe (2013) Figura 14 –. volume de biogás produzido coletados entre 12/06/2012 e 21/09/2012. Fonte: Abe (2013) SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

22 Figura 16 – Simulations based on projections of MSW contribution to final energy consumption as part of residual fuels for the following scenarios: (a) least favorable (declining versus logarithmic) and(b) most favorable (logarithmic versus declining). Fonte: Barros et al. (2014) These values were related to the energy sources from residual fuels reported by BEN. The results demonstrated that such values still represented a small percentage (0.00020% in 2010 and 0.44496–0.81042% in 2030) of the projected energy generation from residual fuels. Fonte: Barros et al. (2014) SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

23  ABE, H. S. Avaliação experimental da geração de biogás em célula experimental de aterro sanitário e a correlação com o Índice de Desenvolvimento Humano. Itajubá: 2013. 37 p. (Relatório final PIBIC/FAPEMIG, 2012-2013).  AGUILAR-VIRGEN, Quetzalli; TABOADA-GONZÁLEZ, Paul; OJEDA-BENÍTEZ, Sara; CRUZ-SOTELO, Samantha. Power generation with biogas from municipal solid waste: Prediction of gas generation with in situ parameters. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 30, p. 412–419, 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2013.10.014http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2013.10.014  ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 10004 - Resíduos sólidos – Classificação. Rio de janeiro: ABNT, 2004a. 71 p.  BARROS, Regina Mambeli. Tratado sobre Resíduos Sólidos: gestão, uso e sustentabilidade. Rio de Janeiro: Interciência; Minas Gerais: Acta, 2012. ISBN: 978-85-7193-295-1  BARROS, Regina Mambeli; TIAGO FILHO, Geraldo Lúcio, DA SILVA, Tiago Rodrigo. The electric energy potential of landfill biogas in Brazil. Energy Policy, Vol. 65, p. 150-164, Feb. 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.enpol.2013.10.028http://dx.doi.org/10.1016/j.enpol.2013.10.028  BRASIL. Agência Nacional de Transportes Terrestres – ANTT. Resolução nº 420, de 12 de fevereiro de 2004. Aprova as Instruções Complementares ao Regulamento do Transporte Terrestre de Produtos Perigosos. Diário Oficial da União. Brasília, DF, 31 mai. 2004. Disponível em:. Acesso em 05 de dez. de 2011.http://www.antt.gov.br/resolucoes/00500/resolucao420_2004.htm  BRASIL. Lei nº 12.305, de 2 de agosto de 2010. Institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos; altera a Lei n o 9.605, de 12 de fevereiro de 1998; e dá outras providências. Diário Oficial da União, Brasilia, DF, 3 ago. 2010. Secao 1.  _____. Decreto nº 7.404, de 23 de dezembro de 2010. Regulamenta a Lei n o 12.305, de 2 de agosto de 2010, que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos, cria o Comitê Interministerial da Política Nacional de Resíduos Sólidos e o Comitê Orientador para a Implantação dos Sistemas de Logística Reversa, e dá outras providências. Diário Oficial da União, Brasilia, DF, 23 dez. 2010. Seção 1, Edição Extra.  BRITO, L. M. (2012). POTENCIAL DE APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE BIOGÁS DE ATERRO SANITÁRIO EM ITAJUBÁ-MG NO CONTEXTO MDL. 2013. Trabalho Final de Graduação (Graduação em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Itajubá.  CHRISTENSEN, T.H., KJELDSEN, P., BJERG, P.L., JENSEN, D.L., CHRISTENSEN, J.B., BAUN, A., ALBRECHTSEN, H.-J., HERON, G., 2001. Review, biogeochemistry of landfill leachate plumes. Appl. Geochem. 16, 659–718.  DELBIN, A. C. BIOGÁS ENERGIA AMBIENTAL. Uma solução para dois problemas meio ambiente e energia alternativa. In: SEMINÁRIO DE SUSTENTATIBILIDADE, 2. Engenharia Ambiental /IRN/UNIFEI. Itajubá, 2009. 59 p  Fellner, J.; Brunner, P. H. Modeling of leachate generation from MSW landfills by a 2-dimensional 2-domain approach. Waste Management, Vol. 30, 2010, p. 2084–2095. SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

24  Mesu, E.J., 1982. Einflussfaktoren auf den Wasserhaushalt von Hausmülldeponien (in German: Factors determining the water balance of MSW landfills), Gas und Wasserhaushalt von Mülldeponien, Internationale Fachtagung 29.9 – 1.10.1982. Institut für Stadtbauwesen, Braunschweig. pp. 271–288.  ÖMAN, C. B.; JUNESTEDT, C. Chemical characterization of landfill leachates – 400 parameters and compounds Waste Management, Vol. 28, 2008, p. 1876–1891  PIERONI, M. F.; BARROS, R. M.; FILHO, G. L. T. Avaliação da produção de biogás proveniente do aterro sanitário do município de Itajubá – MG, por meio do programa “Biogás: geração e uso energético – aterro” 2009. Trabalho Final de Graduação (Graduação em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Itajubá.  SANCHEZ, Raudel; TSOTSIS, Theodore T.; SAHIMI, Muhammad. Computer simulation of gas generation and transport in landfills IV. Modeling of liquid–gas flow. Chemical Engineering Science, Vol. 65, 2010, p.1212–1226  SCHALCH, V.; LEITE, W. C. A. (2000). Resíduos Sólidos (Lixo) e Meio Ambiente. In: CASTELLANO, E.; CHAUDHRY, F. (ed.) (2000).Desenvolvimento Sustentado: Desenvolvimento e Estratégias São Carlos: EESC/USP. 360 p  TATSI, A. A.; ZOUBOULIS, A. I. A field investigation of the quantity and quality of leachate from a municipal solid waste landfill in a Mediterranean climate (Thessaloniki, Greece). Advances in Environmental Research, vol. 6, 2002, p. 207-219.  UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – UNIFEI. Centenário da Unifei. 2013. Disponível em: Acesso em 10 de abril de 2013 http://www.centenario.unifei.edu.br/centenariounifei/home  VILAR, V. J. P.; ROCHA, E. M. R.; MOTA, F. S.; FONSECA, A.; SARAIVA, I; BOAVENTURA, R. A. R. Treatment of a sanitary landfill leachate using combined solar photo-Fenton and biological immobilized biomass reactor at a pilot scale. Water Research, Vol. 45, 2022, p. 2647-2658.  WORLD BANK /ESMAP. Manual para a Preparação de Gás de Aterro Sanitário para Projetos de Energia na América Latina e Caribe. Conestoga Rovers & Associates (org.). Banco Mundial: Waterloo, Ontario, Canadá. SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA