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: ,tel.:(35) , SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

 LEI Nº , 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 , 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

◦ 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

 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

 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

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

© 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)

 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

 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 ton. Fonte: Delbin (2009) SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

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

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 m 2 no platô do aterro Bandeirantes para evitar emissão fugitiva de biogás. Fonte: Delbin (2009) SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

 Previsão da quantidade de lixiviados : ◦ Balanço de massa ◦ Método Suíço DBO 5 (mgO 2 /l) em Barros (2013): 300 (Porto-Portugal a ); (Thessaloniki, aterro recente b ); (Thessaloniki, aterro antigo b ) (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

 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

 Política Nacional sobre Mudança do Clima (PNMC), Lei federal n o /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

 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, 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

 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

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

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

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 ( % in 2010 and – % in 2030) of the projected energy generation from residual fuels. Fonte: Barros et al. (2014) SEGUNDO SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE BIOENERGIA

 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: p. (Relatório final PIBIC/FAPEMIG, ).  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, DOI:  ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 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, ISBN:  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 , Feb DOI:  BRASIL. Agência Nacional de Transportes Terrestres – ANTT. Resolução nº 420, de 12 de fevereiro de Aprova as Instruções Complementares ao Regulamento do Transporte Terrestre de Produtos Perigosos. Diário Oficial da União. Brasília, DF, 31 mai Disponível em:. Acesso em 05 de dez. de  BRASIL. Lei nº , de 2 de agosto de 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 Secao 1.  _____. Decreto nº 7.404, de 23 de dezembro de Regulamenta a Lei n o , 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 Seção 1, Edição Extra.  BRITO, L. M. (2012). POTENCIAL DE APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE BIOGÁS DE ATERRO SANITÁRIO EM ITAJUBÁ-MG NO CONTEXTO MDL 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., 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, 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

 Mesu, E.J., 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 – 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” 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  UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – UNIFEI. Centenário da Unifei Disponível em: Acesso em 10 de abril de  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  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